Les fortes pluies de la saison sèche à Mexico pourraient être liées aux tremblements de terre

Il y a un an, le consensus scientifique persistait selon lequel il n'y avait aucune preuve que les pluies soient liées aux tremblements de terre qui ont leur épicentre à Mexico. Cependant, l’utilisation d’une nouvelle technologie pour détecter les secousses suggère que de fortes précipitations à la fin de la saison sèche pourraient jouer un rôle dans le déclenchement de tremblements de terre comme ceux qui ont secoué l’est de la capitale mexicaine en mai et décembre 2023 : précisément les secousses les plus fortes depuis le dévastateur 19 septembre 2017.

Pendant 15 mois, entre 2022 et 2023, les câbles à fibres optiques qui relient Miztli, Xiuhcoatl et Yoltla, les trois superordinateurs de Mexico, ont été transformés en milliers de capteurs sismiques capables de détecter des mouvements auparavant imperceptibles. Cette technologie, déployée par le géophysicien Mathieu Perton et ses collègues de l'Institut d'ingénierie de l'Université nationale autonome du Mexique (UNAM), est connue sous le nom de DAS, acronyme en anglais de Distributed Acoustic Sensors.

Son fonctionnement consiste à envoyer des impulsions laser via un câble à fibre optique, comme ceux utilisés sur Internet. S'agissant de câbles souterrains, lorsqu'il y a une vibration dans le sol, les fibres s'étirent et se contractent, modifiant ainsi la trajectoire du laser. De retour vers les capteurs DAS, ils interprètent ces perturbations de la lumière comme un mouvement. Ainsi, au cours de la période étudiée, la Vallée de Mexico est passée de trente sismomètres à large bande à 2 266 capteurs répartis sur deux lignes de fibres optiques qui parcourent le sous-sol de la ville.

« Des centaines de canaux seront capables de détecter le tremblement de terre, alors que souvent nous ne disposons que d'un ou deux sismomètres capables de détecter le petit tremblement de terre », explique Perton dans une interview pour . « Cela nous permet de mieux le localiser car nous disposons de centaines de mesures au lieu de deux. » Leur expérience a coïncidé avec la séquence de tremblements de terre de 2023 qui a rappelé aux habitants de Mixcoac que là aussi on tremble. De plus, il a généré une quantité sans précédent de données qui mettent en lumière l’origine des tremblements de terre locaux de la ville.

Avant leurs découvertes, les coïncidences entre les pluies intenses et les tremblements de terre de septembre dans la ville ont alimenté la croyance populaire selon laquelle les deux événements pourraient être liés. Même l’UNAM elle-même a publié des déclarations soulignant le manque de preuves d’une éventuelle corrélation.

Cependant, en croisant le grand volume de données générées par le DAS avec les enregistrements de précipitations de la Commission nationale de l'eau (Conagua) et les niveaux des aquifères souterrains, les chercheurs ont observé une tendance. Les pluies intenses, lorsque l'aquifère est à son niveau le plus bas – comme cela s'est produit en mai 2023 – ont été statistiquement corrélées à certains des tremblements de terre détectés au cours de la période analysée par les chercheurs. Leurs conclusions ont été publiées dans la revue scientifique.

L'une des théories qui existaient pour expliquer cette corrélation est que l'infiltration d'eau dans le sous-sol pourrait lubrifier les failles géologiques de Mixcoac et de Barranca del Muerto, les activant et provoquant des tremblements. Mais en analysant la localisation des séismes détectés par le DAS, ils ont constaté que la majorité de ceux survenus en mai 2023 avaient leur épicentre en dehors de la faille. En fait, d’après leurs résultats, ils se sont alignés perpendiculairement à celui-ci.

« La carte que nous avons trouvée nous permet de comprendre que l'origine des tremblements de terre n'est pas l'eau qui, soi-disant, activerait la faille », explique Perton. Autrement dit, si les tremblements de terre étaient provoqués par la lubrification de l’une de ces failles géologiques, ils seraient alignés sur celle-ci.

Cette théorie étant écartée, l'hypothèse qui explique le mieux les données fournies par le DAS est que les fortes pluies de mai, alors que l'aquifère était à son niveau le plus bas, ont provoqué son remplissage rapide sur le côté oriental de la vallée, sur les pentes de la Sierra de las Cruces. Ceci a généré une différence de pression entre cette zone et le reste du bassin, où le pavage et le drainage ne permettent pas à l’eau de s’infiltrer à la même vitesse.

Le déséquilibre a donc généré une forte compression entre les failles, qui a finalement produit le doublet de tremblements de terre du 11 mai 2023, avec des magnitudes de 3,2 degrés, ainsi que les secousses de plus faible intensité qui ont suivi.

Malgré sa faible magnitude, ce séisme spécifique a produit des accélérations supérieures à celles enregistrées en septembre 2017, note une autre étude publiée dans Tectonophysics. Une explication possible est que, même si l'énergie libérée (magnitude) était faible, les ondes sismiques auraient pu augmenter leur vitesse en raison de la nature sédimentaire du sous-sol. En raison de la courte durée de ces mouvements intenses, les dégâts n’ont pas été majeurs. .

Pour Luis Quintanar, sismologue à l'Institut de géophysique de l'UNAM et l'un des auteurs de l'article Tecnophysics, la série de nouvelles découvertes est une raison suffisante pour revoir les normes de construction dans l'est de la ville. Pour sa part, Perton estime que, comme il n’y a pas de grandes failles géologiques, « en termes de risque, nous ne pouvons pas nous attendre à un séisme supérieur à 3,2, comme celui que nous avons eu ».

Ce sur quoi ils sont tous deux d’accord, c’est que si l’hypothèse selon laquelle la pression de l’eau pourrait contribuer au déclenchement des tremblements de terre est correcte, une meilleure gestion des aquifères permettrait de prévenir les tremblements de terre. Si l'eau de pluie était restituée aux sédiments de la ville, qui gardent le souvenir du lac qu'ils étaient autrefois, dit Perton, « nous pourrions garantir qu'il n'y aurait jamais de déséquilibre très important » et éviter les tremblements de terre provoqués par cette différence de pression.

Bien que les conclusions obtenues grâce au DAS aient du sens pour Quintanar, le sismologue a des inquiétudes quant à la précision de la localisation des épicentres obtenue par cette technologie. « Bien que le DAS ait l'avantage de pouvoir être considéré comme des centaines et des centaines de capteurs, ils sont placés le long d'une ligne. Ils seront nécessairement d'un côté des épicentres. Cela conduira à biaiser les séismes dans leur localisation », explique-t-il.

Pour sa part, Haipieng Li, géophysicien à l'Université de Stanford, l'une des institutions pionnières dans l'utilisation du DAS pour la sismologie et qui n'a pas participé à l'étude de Perton, estime que cette étude pourrait être un outil très utile pour d'autres villes du monde. Il décrit Mexico comme un « laboratoire naturel extrême, en particulier pour cet article scientifique qui traite de la manière dont l’hydrologie, la sismicité et les sédiments peuvent interagir ». De même, il ajoute que la technologie DAS « est puissante, mais pas magique ».

« Comment gérer ces gros volumes de données en termes de stockage, de traitement et d'extraction d'informations utiles est un défi », explique Li. « C'est pourquoi, ces dernières années, des techniques ont été utilisées pour automatiser le processus et optimiser le stockage, ce qui a connu un grand succès. »

Dans ce contexte, Perton souligne qu'un meilleur accès aux serveurs, une plus grande puissance de calcul et des collaborations avec des experts en informatique sont quelques-uns des besoins pour pouvoir poursuivre ses recherches avec DAS dans la ville. En plus d'obtenir davantage de câbles souterrains à fibre optique. Quintanar, pour sa part, estime que, pour bien comprendre la relation entre précipitations, aquifères et tremblements de terre, des études plus approfondies sur l'hydrologie de la capitale mexicaine sont nécessaires.