Longue de 1 200 km, la faille de San Andreas barre la Californie comme une cicatrice profonde. Là, les plaques tectoniques nord-américaine et pacifique se heurtent violemment. Lorsque ces géants cèdent et glissent, des séismes dévastateurs menacent les populations vivant au-dessus.
Les clés pour décrypter ces tremblements de terre se nichent peut-être dans la zone à risque de la faille, au cœur d'un immeuble de bureaux anonyme à Menlo Park, banlieue de la péninsule de San Francisco. C'est là que le bureau régional de l'US Geological Survey (USGS), gardien des données sismiques, mène ses travaux. Grâce aux géologues de cette institution, cette faille est l'une des mieux étudiées au monde.
Malgré cela, notre connaissance des mécanismes terrestres profonds reste incomplète. Pour assembler ce puzzle, les scientifiques scrutent des millions d'années d'histoire géologique. Deux études récentes, publiées dans Science Advances et Geology, apportent des indices précieux sur les zones de rupture sismique.
Menlo Park jouxte les montagnes de Santa Cruz, aux crêtes déchiquetées évoquant le dos d'un dragon. Célèbres pour leurs vignobles, ces sommets séparent la Silicon Valley de l'océan Pacifique.
Sur l'échelle géologique, ces montagnes sont de jeunes pousses : leur élévation a débuté il y a environ 4 millions d'années. Elles chevauchent un "nœud" où la faille de San Andreas s'incurve. Les géologues estiment que ce virage a propulsé les montagnes vers le haut via une série de séismes. Cependant, le rôle précis de ces tremblements reste mystérieux.
Les chercheurs de la région de la Baie collectent données sismiques et échantillons rocheux depuis des décennies. Bien que parfois incohérentes, ces données font de la zone un "laboratoire naturel privilégié", selon George Hilley, géologue à l'université Stanford et co-auteur de l'article dans Science Advances. Son équipe a analysé l'hélium dans des roches, indicateur de température et d'âge de formation.
À partir de ces données, Hilley, son doctorant Curtis Baden et leurs collègues ont développé un modèle informatique novateur, basé sur la physique dynamique. Utilisant un logiciel d'ingénierie pour tester la résistance des matériaux, ils ont simulé la flexion, la fracture et la déformation des roches lors du soulèvement montagnard.
La simulation révèle une surprise : "Une grande partie de l'édification des montagnes se produit entre les séismes, plutôt que pendant", explique Hilley.
Sur la plupart des failles, les plaques s'entrechoquent lentement, accumulant de l'énergie sur des années, décennies ou siècles. Un séisme libère brutalement cette tension. Entre deux crises, cette énergie pourrait contribuer au modelage des reliefs, selon le modèle.
Ces résultats comblent des écarts observés ailleurs, affirment les auteurs.
À 160 km au sud-est de la Baie, près du parc national des Pinnacles, la faille de San Andreas change de nature. Les grands séismes y sont rares, contrairement au nord ou au sud (Los Angeles, Inland Empire, Palm Springs).
Ici, les plaques glissent continûment sans accumuler de contraintes : c'est une faille "rampante". Le secteur central enregistre des secousses mineures, mais aucun "Big One" depuis au moins 2 000 ans.
Cette quiescence actuelle n'exclut pas un passé tumultueux. Les scientifiques ont foré à 3 200 mètres de profondeur pour analyser des biomarqueurs – restes organiques altérés par la chaleur.
"Nous avons inversé l'approche des prospecteurs pétroliers : la chaleur intense, brève lors d'un séisme, laisse des traces chimiques", détaille Heather Savage, sismologue à l'université de Californie à Santa Cruz et auteure principale dans Geology.
Les biomarqueurs révèlent au moins 100 séismes, certains de magnitude 7 – supérieurs à Loma Prieta (1989) ou Northridge (1994).
"Jusqu'ici, nous ignorions de tels événements dans une zone rampante", note Savage. Ces séismes datent de milliers à 3,2 millions d'années ; des datations précises sont en cours. Cela indique un potentiel de rupture future.
Comprendre l'histoire de San Andreas dépasse la curiosité paléontologique : la faille traverse deux métropoles majeures, menaçant des millions de vies.
À l'USGS, ces recherches visent à affiner les évaluations de risques pour bâtiments et populations.
Les experts intègrent données satellitaires, historiques sismiques et profils de faille. Les modèles de Hilley pourraient réconcilier les incohérences, comme dans les Santa Cruz Mountains.
Les découvertes de Savage nuancent les modèles pour la Californie centrale : "Elles prouvent l'occurrence passée de séismes majeurs dans cette section", conclut-elle.
