Dynamiques de rupture multi-failles médiées par les contraintes de la séquence sismique de Kahramanmaraş 2023, Türkiye

Pourquoi ce double séisme compte

En février 2023, deux énormes séismes ont frappé le sud-est de la Türkiye à quelques heures d’intervalle, tuant des dizaines de milliers de personnes et dévastant des villes entières. Cette étude pose une question apparemment simple mais aux grandes répercussions pour la sécurité publique : pourquoi deux failles voisines se sont-elles rompues en si peu de temps, et le second désastre a-t-il pu être rendu plus probable par le premier ? En retraçant comment les contraintes se sont lentement accumulées pendant deux siècles puis ont brusquement été réorganisées lors des événements de 2023, les auteurs montrent comment un séisme peut préparer puis déclencher un autre, transformant une catastrophe isolée en une séquence en cascade.

De longues mémoires enfouies dans les roches

Les séismes ne surgissent pas de nulle part. Chacun d’eux reconfigure légèrement le champ de contraintes dans la croûte, chargeant certaines failles et en déchargeant d’autres. L’équipe a réexaminé un modèle antérieur de ces variations de contrainte pour l’est de la Türkiye, en le mettant à jour avec de nouveaux documents historiques, des cartes de failles et des données sismologiques modernes. Ils ont suivi l’accumulation des contraintes à partir d’une série de grands séismes débutant en 1822, en tenant compte à la fois des secousses soudaines lors de chaque événement et des ajustements lents et progressifs qui ont suivi en profondeur. Cela leur a permis d’estimer à quel point différents segments de faille étaient « préparés » à la veille de la catastrophe de 2023, bien avant que le sol ne commence à trembler.

Le premier choc : une faille prête à lâcher

Le séisme initial de magnitude 7,8 à Kahramanmaraş n’a pas débuté sur la faille principale la plus connue, mais sur un petit segment voisin nommé faille de Narlı. Leurs calculs montrent que cette faille avait été progressivement chargée pendant deux siècles, notamment par le grand séisme de 1822. Lorsqu’elle a finalement rompu, la contrainte le long du segment adjacent de Pazarcık, sur la faille principale d’Anatolie orientale, avait déjà atteint des niveaux élevés. La rupture de Narlı a ajouté un nouvel élan, élevant encore davantage les contraintes et contribuant à faire sauter la rupture sur Pazarcık quelques secondes plus tard. Sur une partie de ce segment, les contraintes étaient fortes et relativement uniformes, des conditions que les expériences en laboratoire et les modèles numériques suggèrent comme propices à une rupture extrêmement rapide, dite « super-shear », qui dépasse la vitesse de ses propres ondes sismiques, comme observé vers le nord-est. En revanche, vers le sud-ouest, où le schéma de contraintes était plus hétérogène et localement négatif, la rupture a progressé plus lentement.

Barrières, ombres et le deuxième grand séisme

Toute faille voisine n’était pas prête à céder. Le segment d’Amanos, qui a rompu après Pazarcık, se trouvait initialement dans ce que les auteurs décrivent comme une « ombre » de contrainte, certaines de ses parties connaissant une réduction de contrainte due aux événements antérieurs. Pourtant, l’effet combiné des ruptures de Narlı et de Pazarcık a inversé cette situation, laissant la majeure partie d’Amanos fortement chargée et permettant une rupture plus lente, sous-sismique. L’histoire réellement surprenante concerne toutefois le séisme de magnitude 7,6 à Elbistan qui a suivi neuf heures plus tard sur une autre faille d’orientation approximativement est–ouest. Avant 2023, la plus grande partie de cette faille se trouvait dans un état défavorable, avec des variations de contrainte qui auraient plutôt eu tendance à inhiber la rupture qu’à la favoriser.

Comment un séisme a décoincé un autre

Les modèles révèlent que le choc principal de Kahramanmaraş a profondément modifié les conditions sur la faille d’Elbistan. Plutôt que de la pousser principalement en cisaillement, le premier séisme a en fait « décoincé » la seconde faille en réduisant la force de serrage qui la maintenait fermée de plus de dix bars de pression sur une large zone. Même si l’augmentation du cisaillement latéral fut modeste, cette libération de la contrainte de serrage, combinée à des changements subtils de la contrainte moyenne qui contrôle la pression des fluides dans les roches, a fait basculer l’équilibre. Les auteurs suggèrent que des fluides de porosité ont pu migrer vers des zones où la croûte était légèrement étirée, affaiblissant encore la faille. Par conséquent, une faille auparavant défavorable s’est transformée en une zone présentant un changement global de contrainte positif, lui permettant de rompre rapidement, à nouveau avec des segments se déplaçant à des vitesses super-shear.

Ce que cela signifie pour le risque futur

L’étude conclut que la catastrophe de 2023 ne peut pas être comprise en ne considérant que des « fossés sismiques » simples ou en examinant chaque faille isolément. Au contraire, à la fois la charge à long terme issue des séismes historiques et les changements à court terme induits par un choc majeur peuvent se combiner pour créer des ruptures complexes en cascade sur plusieurs failles. Pour le grand public, le message clé est qu’un grand séisme peut discrètement préparer le terrain pour un autre en déplaçant les contraintes et en desserrant les failles voisines, même si ces failles paraissaient auparavant relativement sûres. Reconnaître et modéliser ces connexions cachées est essentiel si l’on veut améliorer les prévisions sismiques et mieux anticiper quand un grand événement isolé pourrait se transformer en un double meurtrier ou même en une réaction en chaîne.

Citation: Nalbant, S.S., Uzunca, F., Main, I.G. et al. Stress-mediated multi-fault rupture dynamics of the 2023 Kahramanmaraş earthquake sequence, Türkiye. Sci Rep 16, 10705 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-45723-7

Mots-clés: déclenchement des séismes, interactions entre failles, contrainte de Coulomb, séquence de Kahramanmaraş, risque sismique