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    à Palu en Indonésie
    Compte-rendu de la conférence donnée par Mr Gilles BROCARD, géomorphologue

Le tremblement de terre du 29 septembre 2018
à Palu en Indonésie
Compte-rendu de la conférence donnée par Mr Gilles BROCARD, géomorphologue

Le mercredi 12 décembre dans la salle polyvalente d’Heuqueville, Mr Gilles BROCARD, Géomorphologue, a tenu une conférence sur le thème : Le tremblement de terre du 29 septembre 2018 à Palu en Indonésie.

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Mr Gilles BROCARD

Le 29 septembre 2018, un séisme de magnitude 7.5 a tué plus de trois mille personnes et endommagé 68000 maisons dans la ville de Palu sur l’île des Célèbes, une ville d’Indonésie de la taille du Havre. L’intensité du séisme (MMI VIII—‐IX) à Palu vient de ce que la faille responsable du séisme est aussi celle qui a ouvert le golfe profond et étroit au fond duquel la ville s’est installée. De ce fait, la faille passe sous la ville. Il s’agit de l’une des failles décrochantes parmi les plus rapides du monde (4cm/an, Fig.1). Les archives écrites étant rares avant le 20e siècle, la chronologie de son activité est mal connue. Le 29 septembre une rupture de plus de 130 kilomètres de longueur débute 70 kilomètres au nord de Palu à dix kilomètres de profondeur. Elle se propage vers le sud à une vitesse supérieure à celle des ondes S (supershear,>4.1km/s). La rupture dure 50 secondes, l’essentiel de l’énergie étant émise pendant les 20 premières secondes. En ville, la rupture se manifeste par un décalage des rues de 3.5-4.2 m en moins de deux secondes(Fig.2,Fig.3).


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Figure 1. Contexte géodynamique de la faille de Palu-Koro, entre la subduction de Minahassa au nord, et la subduction orientale des Célèbes (East Sulawesi Trench). Vecteurs : déplacements GPS en millimètres par an, par rapport à un point fixe situé à Makassar, à la pointe sud de l’île des Célèbes. Source : Socquet et al.,2006


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Figure 2 : trace de la faille de Palu-Koro à travers le centre-ville de Palu, révélée par les déplacements de structures entre deux scènes satellites


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Figure 3 : décalage senestre de 4,3 m, trace de la faille de Palu Koro en centre-ville (comme indiqué en Indonésien sur le panneau à gauche). Photo G. Brocard.


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Figure 4 Étale de haute mer en centre-ville. Photo J.P. Goiran



Le déplacement, essentiellement horizontal, s’accompagne d’une légère subsidence du compartiment ouest pouvant atteindre 80 centimètres en ville. De ce fait, à marée haute, la mer pénètre maintenant de 150 mètres dans les rues derrière le front de mer (Fig.4).

Les secousses elles‐mêmes ont peu endommagé les habitations malgré la puissance du séisme, et affectent surtout les bâtiments de grande taille. Ceci reflète la mise en résonance à basse fréquence de ces derniers, engendrée soit directement par le séisme, ou plus probablement par un ralentissement des ondes sismiques à travers l’épais remplissage sédimentaire présent sous la ville. Ces basses fréquences peuvent avoir amplifié le processus de liquéfaction des sols, lequel s’est largement répandu le long de la vallée.


La liquéfaction des sols requiert la présence d’une nappe phréatique dans des sédiments sableux proches de la surface. L’alternance de niveaux sableux et argileux dans les alluvions de la vallée permet la formation d’un millefeuille de petites nappes phréatiques semi-captives très sensibles au phénomène de liquéfaction (Fig.5). D’habitude la liquéfaction et son corollaire, le glissement des sols vers les points bas (gravitational spreading), se produit en fond de vallée, ou près du front de mer, là où le toit de la nappe phréatique parvient à quelques mètres sous la surface.

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Figure 5. Alternance de limons d’inondation, sables grossiers argileux, et paléosol dans la niche d’arrachement du glissement de Sidera Jono Oge. Photo G. Brocard


Dans le cas présent, de vastes cônes de déjection ont été affectés sur des surfaces considérables, jusqu’à 80 mètres au-dessus du fond de vallée (Fig.6). La liquéfaction y est responsable de déplacements diffus du sol atteignant 10 mètres, lesquels ont endommagé des dizaines de milliers d’habitations. Dans les endroits les plus sensibles, le glissement diffus a évolué en vastes glissements de terrain épais de quelques mètres, déplaçant sur de larges surfaces le sol à des vitesses de plusieurs mètres par seconde sur des pentes de 0.5 à 2° seulement (Fig.7), et des distances de plus de 650 mètres (earthflows). Le glissement de Balaroa, qui s’est produit au sein du tissu urbain dense, a été de loin le plus meurtrier. Tous ces glissements se sont produits en aval de canaux d’irrigation ou d’évacuation des eaux, et laisse de ce fait peu de doutes quant à l’origine humaine de la liquéfaction.

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Figure 6. Carte montrant l’amplitude du déplacement du sol (en mètres) au sud-est de Palu, à l’origine des grands glissements de terrain (earthflows) de Petobo et Sidera Jono Oge (en brun). Source : Dr. Vakaniotis Sotiris, par corrélation d’images satellite à l’aide du logiciel Micmac.


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Figure 7. Glissement de Petobo : domino de blocs basculés affectant les rizières et les palmeraies en aval du canal d’irrigation, flanc est de la vallée du Palu. Photo G.Brocard


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Figure 8. Effondrement littoral dans le port de Donggala. Photo G. Brocard


La baie de Palu est une baie anormalement profonde, atteignant rapidement 700 mètres de profondeur pour une largeur de 6 à 8 kilomètres seulement. Elle comprend un canyon central contrôlé par la faille de Palu-Koro, entouré de nombreux deltas torrentiels, dont les foresets tombent précipitamment de la côte au fond du Canyon (Gilbertdelta). De ce fait, les effondrements de rives sont nombreux tout le long de la côte et ont emporté ici et là les habitations construites au plus près du rivage (Fig.8).

Plus encore que la liquéfaction, le phénomène le plus surprenant associé au séisme est la formation d’un tsunami ayant ravagé l’intérieur de la baie, deux à trois minutes après le séisme. (Fig.9, Fig.10).

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Figure 9. Bateau poussé à terre par deux vagues successives. Photo J.P. Goiran


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Figure 10 : dépôt laissé par un tsunami de 8 mètres de hauteur : bloc de corail, bloc d’enrochement, branches de corail, sables et limons. Photo G.Brocard



La rapidité d’arrivée du tsunami rend inutile tout système d’alerte, a fortiori après un séisme si destructeur à terre. La hauteur du tsunami et sa distance de pénétration varient rapidement le long de la côte, atteignant des valeurs maximales de 10 mètres et 500 mètres respectivement. Les variations de hauteur reflètent à la fois l’influence des effets de site, tels que la présence d’un récif frangeant ou la raideur du profil de plage, les effets de réfraction multiple des vagues d’un bord à l’autre de la baie, les phénomènes d’interférence entre vagues, et la présence de tsunamis plus engendrés par les effondrements côtiers. L’interaction de tous ces phénomènes engendre une multiplicité de vagues et de directions de provenance, ce qui rend difficile la détermination de l’origine du tsunami. La rupture sismique n’ayant traversé la baie que sur une vingtaine de kilomètres, et suivant un mécanisme décrochant peu propice à la formation d’un tsunami, une campagne de mesure multifaisceaux a été entreprise dans la baie de Palu en Novembre dans l’espoir de lever ce mystère (Fig.11).

L’hypothèse d’un grand glissement sous‐marin initialement envisagée n’est pas confirmée par la cartographie. D’autres hypothèses sont avancées, notamment celle d’un enfoncement de cinq mètres de tout le fond de la baie (BPPT, AGU2018). D’autres s’appuient sur le fait que le séisme a débuté au nord à terre, sur une faille non cartographiée. La rupture a ensuite sauté sur la partie sud de la faille de Palu-Koro. Ce saut dextre s’effectue précisément à travers la baie, dans le contexte d’une rupture senestre. Le saut peut de ce fait avoir entraîné la formation d’un escarpement de faille inverse sur le fond marin, à l’origine d’un déplacement d’eau modeste, mais que le confinement de la baie a rendu destructeur. Si les earthflows sont un phénomène nouveau à Palu et d’origine humaine, il n’en est pas de même des tsunamis. Au moins quatre tsunamis ont ravagés les rivages de la baie de Palu au cours du 20e siècle. Certains sont d’origine locale et probablement liés à des glissements sous-marins. D’autres ont été engendrés au droit de la zone de subduction au nord de l’île des Célèbes, et ont été canalisés et amplifiés par confinement au fond de la baie de Palu.

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Figure 11. Trace en mer de la faille de Palu-Koro (source : BPPT,AUG2018). La faille définit un fossé de 700 mètres de profondeur dans la baie de Palu, et de plus de 1000 mètres au-delà de la baie