Structures de faille générant des tsunamis révélées dans la zone de rupture du séisme de Noto 2024 (M7,6)

Pourquoi cela importe pour les communautés côtières

Le jour du Nouvel An 2024, un séisme puissant au large de la péninsule de Noto au Japon a projeté des vagues de tsunami sur les côtes voisines. Beaucoup se sont posé la même question : quelle faille cachée dans la croûte terrestre a précisément soulevé le fond marin et poussé l’océan vers la terre ? Cette étude utilise une imagerie acoustique détaillée du fond marin et des simulations numériques des vagues pour localiser les structures de failles sous-marines qui ont très probablement engendré le tsunami, fournissant des éléments permettant d’améliorer les évaluations des risques pour les régions côtières.

Un examen approfondi sous la mer du Japon

Le bord oriental de la mer du Japon connaît une longue histoire de forts séismes, parce que des anciennes fissures de la croûte ont été comprimées et réactivées. Autour de la péninsule de Noto, de petits séismes se sont accumulés depuis 2018 et se sont nettement intensifiés fin 2020, aboutissant à un événement de magnitude 7,6 en janvier 2024. Les chercheurs connaissaient la zone générale de la rupture grâce aux répliques et aux mesures satellitaires, et une enquête post-tsunami a relevé des vagues d’environ 5 mètres le long de certains secteurs de la côte. Mais la faille offshore exacte qui s’est déplacée, et la manière dont sa géométrie a influencé la taille du tsunami, restaient incertaines car les relevés antérieurs utilisaient des données de résolution relativement faible.

Imagerie d’une bande de roche brisée sur le fond marin

En mars 2024, les chercheurs ont utilisé un navire de recherche pour remorquer une ligne de microphones sous-marins et émettre des impulsions sonores contrôlées dans la croûte. En enregistrant les échos et en convertissant les temps de trajet en profondeur, ils ont construit des coupes nettes des couches superficielles du fond marin. Ces images sismiques par réflexion ont révélé une caractéristique frappante : une bande large de 2,5 à 3,8 kilomètres et longue d’environ 30 kilomètres où les roches sont fortement fracturées, pliées et poussées vers le haut. L’équipe qualifie cette bande de grande zone de déformation. Elle se situe à l’intérieur de la zone principale de rupture du séisme de 2024 et se forme au-dessus d’une faille inversée fortement inclinée qui remonte vers le fond marin, avec plusieurs failles secondaires se ramifiant et atteignant près du fond.

Failles actives qui ont glissé et failles qui sont restées largement silencieuses

Au sein de la grande zone de déformation, la faille principale plonge fortement vers le sud-est et semble constituer l’extension peu profonde d’une faille plus profonde et faiblement incurvée qui s’est effectivement déplacée lors du séisme. Les failles secondaires et les structures associées en « pop up » indiquent que des parties de la croûte se sont aussi déplacées latéralement, pas seulement verticalement. Les profils sismiques et la morphologie du fond marin montrent un soulèvement et une érosion à long terme dans cette zone, en accord avec des mesures récentes ayant relevé jusqu’à environ 3 mètres de soulèvement du fond marin en 2024. Les chercheurs ont également imagé d’autres failles offshore plus au nord qui plongent dans la direction opposée et coupent clairement le fond marin, formant de hauts escarpements sous-marins. Ces failles paraissent actives d’un point de vue géologique, mais les indices suggèrent qu’elles ont très peu glissé durant l’événement de 2024 et n’ont contribué que faiblement, voire pas du tout, au tsunami.

Tester quelles failles produisent les plus grandes vagues

Pour relier ces structures aux vagues observées sur le rivage, l’équipe a intégré les formes de failles cartographiées dans un modèle numérique de tsunami. Ils ont fait varier les déplacements de différents segments de faille et comparé les hauteurs de vague côtières calculées aux mesures de terrain des inondations le long de Honshu et des îles voisines. La meilleure concordance provient de modèles où les failles principales plongeant vers le sud-est dans la grande zone de déformation ont bougé d’environ 6 à 7 mètres, tandis que les failles plus au nord plongeant vers le nord-ouest ont bougé au maximum d’environ 1 mètre. Ce niveau de glissement sur la faille offshore principale produit naturellement un soulèvement du fond marin cohérent avec le relèvement observé d’environ 3 mètres, et reproduit bien mieux les hauteurs de tsunami mesurées autour de la côte de Noto que les modèles antérieurs qui utilisaient des géométries de faille plus simples et des déplacements plus faibles.

Ce que cela signifie pour le risque de tsunami futur

Pour les non-spécialistes, le message essentiel est que toutes les failles proches ne présentent pas le même danger en termes de tsunami. Ce travail montre qu’une bande relativement étroite de roche fracturée au large de la péninsule de Noto, située au-dessus d’une faille fortement inclinée qui se courbe en profondeur, a été la source la plus efficace du tsunami de 2024. D’autres failles de la région restent actives et peuvent constituer un risque sismique futur, mais elles n’ont pas joué de rôle majeur dans ce tsunami particulier. En reliant une imagerie détaillée du fond marin à des simulations réalistes des vagues, l’étude donne une image plus claire des structures cachées sous la mer du Japon les plus susceptibles de soulever le fond marin et d’envoyer de l’eau vers les côtes lors de futurs grands séismes.

Citation: Park, JO., Mohammadigheymasi, H., Yamaguchi, A. et al. Tsunamigenic fault structures revealed in the 2024 Noto earthquake (M7.6) rupture area. Sci Rep 16, 12046 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-48075-4

Mots-clés: Séisme de Noto, génération de tsunami, failles sous-marines, rehaussement du fond marin, mer du Japon