Frottement dans une faille : quand le sable se transforme en séisme express

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Lorsque deux plaques de la croûte terrestre frottent l'une contre l'autre, une couche de roche broyée s'interpose entre elles – comme du sable entre les paumes. Cette couche, que les géologues appellent gouge de faille, ne se comporte pas comme une roche solide, mais plutôt comme une pâte épaisse : elle peut se compacter, se dilater et glisser. C'est de ses caprices que dépend le fait qu'une faille se déchire en un séisme destructeur ou qu'elle rampe lentement et sans danger.

Les auteurs de cette nouvelle étude ont construit un modèle mathématique de cette couche. Ils l'ont décrite comme un matériau à la fois visqueux (il s'écoule sous contrainte) et plastique (il ne reprend pas sa forme initiale). Le modèle intègre une propriété importante : ce matériau change de volume lors du cisaillement – comme le sable humide sur une plage, qui devient plus dense si on tape du pied, mais se dilate si on le creuse. Cette propriété est cruciale pour les failles : la compaction ou la dilatation du gouge influence directement la force de frottement et la vitesse à laquelle les plaques glissent l'une contre l'autre.

Le modèle a été validé par des expériences standard : les calculs numériques correspondent aux données de laboratoire. Cela signifie que l'on peut désormais évaluer plus précisément quand et comment une faille accumulera suffisamment de contraintes pour un à-coup. À terme, de tels modèles pourraient améliorer la prévision des séismes – du moins au niveau de la physique du processus, et pas seulement des statistiques.