Réalisation d un zonage sismique de la plaque caraïbe préalable aux choix de scénarios de tsunamis aux Antilles françaises. Rapport intermédiaire

Réalisation d un zonage sismique de la plaque caraïbe préalable aux choix de scénarios de tsunamis aux Antilles françaises Rapport intermédiaire BRGM/RP-55376-FR Mai 2007

Mots clés : zonage, séismes, aléa, Antilles, tsunami En bibliographie, ce rapport sera cité de la façon suivante : Terrier M., coll. Bes-de-Berc S. (2007) - Réalisation d un zonage sismique de la plaque caraïbe préalable aux choix de scénarios de tsunamis aux Antilles françaises - Rapport BRGM-RP 55376 FR, 77p, 31fig, 1pl.Ht. BRGM, 2005, ce document ne peut être reproduit en totalité ou en partie sans l autorisation expresse du BRGM.

Synthèse Dans le cadre du Plan Séisme, l Etat français a confié au BRGM une «étude préliminaire de l aléa tsunamis aux Antilles françaises». Ce projet fait l objet d une convention Ministère français de l Ecologie et du Développement Durable et BRGM n CV 05000195. Ce présent rapport s inscrit dans le projet global cité ci-dessus. Il concerne l identification et la caractérisation de sources sismiques susceptibles de générer des tsunamis sur la côte antillaise française. Le travail d identification et de caractérisation des sources tsunamigèniques d origine sismique a pu être réalisé grâce à la compilation et l analyse : - de bases de données et publications relatives à la sismicité de la plaque Caraïbe et des zones de limites de plaques (données instrumentales, historiques, mécanismes au foyer), - des publications relatives à la tectonique de l arc des Petites Antilles, de l Amérique Centrale et des Grandes Antilles, - des informations bathymétriques, - du zonage sismique probabiliste de la France réalisé au début des années 2000. Le périmètre de l étude concerne la plaque Caraïbes et ses zones frontalières avec les plaques Amérique du Nord, Amérique du Sud, Cocos et Nazca. Au total 32 zones sismiques sont individualisées et caractérisées par un type de déformation principal et le séisme maximal de référence. La poursuite du projet global doit retenir plusieurs scénarios sismiques susceptibles de générer des tsunamis sur la côte antillaise française. Aussi, en conclusion, il est proposé quelques séismes de scénarios qui pourraient générer des tsunamis majeurs pour la côte antillaise française : - Séisme de scénario zone 2, «Marie - Galante», Mmax = 7.5. - Séisme de scénario zone 12, «Prisme d accrétion Barbuda», Mmax = 8.3. - Séisme de scénario zone 29, «Passage d Anagueda», Mmax = 7.5. - Séisme de scénario zone 34, «La Barbade», Mmax = 7.1. Il s agit d une proposition de scénario, mais le zonage sismique réalisé pourra servir de base à d autres choix d évènements sismiques majeurs. BRGM/RP-55376-FR Rapport intermédiaire 3

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Sommaire 1. Introduction...9 1.1. CADRE DE L ETUDE...9 2. Contexte tectonique...13 2.1. LA LIMITE NORD DE LA PLAQUE CARAÏBE : DES GRANDES ANTILLES AU GUATÉMALA...15 2.2. LA LIMITE SUD DE LA PLAQUE CARAÏBE...17 2.3. LA LIMITE EST DE LA PLAQUE CARAÏBE : L ARC DES PETITES ANTILLES17 3. Recherche et compilation des données...23 3.1. SEISMES HISTORIQUES...23 3.1.1. Base SisFrance...23 3.1.2. Base de données CERESIS...23 3.1.3. Base de l USGS/NOAA (Etats Unis)...23 3.1.4. Fichier de sismicité historique compilé pour les besoins de l étude...25 3.2. SISMICITE INSTRUMENTALE...27 3.2.1. Base de données de l USGS/NEIC...27 3.2.2. Catalogue de sismicité des observatoires IPGP des Antilles françaises..27 3.3. MECANISMES AU FOYER...29 3.4. FAILLES...29 3.5. DONNEES BATHYMETRIQUES...31 3.6. ZONAGE SISMIQUE DE LA FRANCE, TRAVAUX GEO-TER...31 3.7. ZONAGE DES REGIONS TSUNAMIGENIQUES DE LA PLAQUE CARAÏBE..33 4. Individualisation des zones sources sismiques...35 4.1. PROPOSITION D UN ZONAGE SISMIQUE...35 4.2. EVALUATION DES SEISMES PHYSIQUEMENT PLAUSIBLES POUR LES PRINCIPALES FAILLES ACTIVES AUJOURD HUI IDENTIFIEES AU LARGE DE L ARCHIPEL DE LA GUADELOUPE...51 BRGM/RP-55376-FR Rapport intermédiaire 5

4.2.1. Contexte géologique local... 51 4.2.2. Evaluation des séismes maximaux sur les principales failles actives sousmarines identifiées... 55 5. Conclusion... 63 5.1. LE ZONAGE SISMIQUE... 63 5.2. PROPOSITION DE SCENARIOS... 63 6. Bibliographie... 67 6 BRGM/RP-55376-FR Rapport intermédiaire

Liste des illustrations Figure 1 Etudes réalisées en 2006-2007 par le BRGM dans le cadre du volet «tsunamis» du Plan Séisme...9 Figure 2 - Place du présent rapport dans le projet global d étude de sensibilité des côtes antillaises françaises aux tsunamis...11 Figure 3 - La plaque Caraïbe et ses limites avec les plaques Nord Amérique, Sud Amérique, Nazca et Cocos (extrait de Cotilla Rodriguez, 1998)...14 Figure 4 - Schéma structural de l'arc Caraïbes, d après Stephan et al. (1990), Feuillet (2000), Taboada et al. (2000)...16 Figure 5 - Evolution récente de la limite de la plaque Caraïbe avec les plaques Nazca et Sud Amérique, d'après Taboada et al. (2000)...18 Figure 6 - Sismicité de l'arc des Petites Antilles entre 1950 et 1998, d'après Feuillet et al. (2001)...20 Figure 7 - Coupe de la subduction à hauteur de l archipel de la Guadeloupe (d après Martin et al., 2002)...21 Figure 8 -Coupe de la subduction à hauteur de la Martinique (d après Martin et al., 2002)...21 Figure 9 Zonage tectonique de l arc des Petites Antilles, d après Feuillet (2000)...22 Figure 10 -Carte des épicentres de séismes historiques (compilation des données SisFrance/Antilles, CERESIS, NOAA)...24 Figure 11 Explication des champs descriptifs du fichier de sismicité historique compilé : fichier seismes_hist_caraibes...25 Figure 12 - Carte des épicentres de séismes instrumentaux enregistrés entre 1973 et 2006 au niveau de la plaque Caraïbe et à proximité, avec indication de la magnitudems (extrait du fichier NEIC)...26 Figure 13 - Explication des champs descriptifs du fichier de sismicité instrumentale extrait de la base USGS/NEIC : fichier NEIC_Earth-Antilles...27 Figure 14 -Carte des failles actives au nord des Petites Antilles (extrait de Feuillet et al., 2004)...28 Figure 15 - Zonage sismique de l'arc des Petites Antilles :zonage de la croûte (plaque chevauchante)...30 Figure 16 - Zonage sismique de l'arc des Petites Antilles : zonge de la subduction (plaque plongeante)...32 Figure 17 Localisation des séismes historiques à l origine de tsunamis (points rouges), d après McCann (2004, inédit)...34 Figure 18 Identification des différentes zones sismiques tsunamigèniques de la plaque caraïbe, d après MacCann (2004, inédit)...34 Figure 19 Explication des champs associés à la table descriptive du zonage sismique...38 Figure 20 - Zonage sismique de la plaque Caraïbe, réalisépour l identification des sources sismiques tsunamigèniques potentielles...41 BRGM/RP-55376-FR Rapport intermédiaire 7

Figure 21 - Zonage sismique de la plaque Caraïbe : caractéristiques des zones (en itallique, les zones à déformation principale décrochante, donc avec une faible capabilité de générer un tsunami)...43 Figure 22 -Schéma de la géologie de l archipel de la Guadeloupe (d après Feuillet et al., 2004)... 51 Figure 23 - Carte des principales failles actives de l'archipel guadeloupéen, d'après Feuillet (2000)... 52 Figure 24 - Carte des failles sous-marines, au NE de Grande Terre, d'après Feuillet (2000)... 54 Figure 25 - Calcul de la magnitude maximale des principales failles actives sousmarines des grabens NE-SW au large de Grande-Terre, archipel guadeloupéen(cf Figure 24)... 56 Figure 26 - Cartographie des failles sous-marines des systèmes de Karukera et de Marie-Galante, d'après Feuillet et al. (2004)... 57 Figure 27 - Calcul de la magnitude maximale des principales failles actives sousmarines des grabens dekarukera et de Marie-Galante au large de Grande-Terre, archipel guadeloupéen(cf Figure 26)... 58 Figure 28 - Carte des failles entre les ïles des Saintes et de la Dominique, d'après Feuillet (2000)... 59 Figure 29 - Calcul de la magnitude maximale des principales failles actives sousmarines, système de failles NW-SE des Saintes, archipel guadeloupéen (Figure 28)... 60 Figure 30 - Calcul de la magnitude maximale des principales failles actives sousmarines entre Montserrat et Basse-Terre, archipel guadeloupéen (cf Figure 23)... 60 Figure 31 - Proposition de scénarios sismiques pour la modélisation de tsunamis aux Antilles... 64 Planche hors texte : Zonage sismique de la plaque Caraïbe, réalisé pour l identification des sources sismiques tsunamigéniques potentielles. Annexe : Extrait du fichier Seismes_hist_Caraibes.xls, séismes de magnitude finale, Mw, au moins égale à 6,5. 8 BRGM/RP-55376-FR Rapport intermédiaire

1. Introduction 1.1. CADRE DE L ETUDE A la fin de l année 2005, le Ministère français de l Ecologie et du Développement Durable a mis en place une série d actions destinées à réduire la vulnérabilité de la France au risque sismique. Ces actions sont rassemblées dans le cadre d un programme national de prévention du risque sismique, intitulé «Plan Séisme». Ce plan intègre un chantier sur la «prévention du risque de tsunami». Dans ce cadre, l Etat français a confié au BRGM (Figure 1): 1) la réalisation d une base de données historiques sur les tsunamis, 2) deux études préliminaires de l aléa tsunami sur les côtes françaises méditerranéennes et antillaises. L objectif de cette première approche est d évaluer la sensibilité globale des côtes françaises au phénomène de tsunamis, et de localiser les zones a priori les plus exposées. Figure 1 Etudes réalisées en 2006-2007 par le BRGM dans le cadre du volet «tsunamis» du Plan Séisme Le présent rapport s inscrit dans l étude globale de sensibilité aux tsunamis de la côte antillaise française. Il concerne l identification et la caractérisation des sources sismiques tsunamigèniques potentielles. BRGM/RP-55376-FR Rapport intermédiaire 9

Les objectifs du projet global sont : 1) rechercher les zones tsunamigèniques a priori les plus dangereuses pour les côtes antillaises françaises. 2) simuler des évènements tsunamigèniques, choix d évènements plausibles a priori parmi les plus catastrophiques : 3 sources proches et 3 sources lointaines. 3) acquérir les résultats de ces simulations en terme de hauteur des vagues au rivage et d inondation (run-up, distance, vitesse), Cartographie à 1/100 000. Un tsunami (du japonais tsu : port et nami : vague) correspond à une série de vagues provoquée par une action mécanique brutale et de grande ampleur au niveau d une mer ou d un océan. Ces actions sont le plus souvent d'origine tectonique ou volcanique, mais un glissement de terrain ou un impact météoritique peuvent aussi en être la cause (contrairement aux autres vagues, les tsunamis ne sont pas créés par le vent). Suite à leur génération, les tsunamis se propagent dans toutes les directions, parfois sur plusieurs milliers de kilomètres, jusqu à atteindre les côtes et exercer leur effet dévastateur. Les Petites Antilles se trouvent dans un contexte géodynamique actif, avec en particulier la subduction des plaques nord et sud Amérique sous la Plaque Caraïbe. Le présent rapport concerne la réalisation d un zonage sismique depuis la limite ouest de la plaque Caraïbe jusqu à la ride médio-océanique de l Atlantique, préalable à l identification des sources tsunamigèniques d origine sismique (Figure 2). La réalisation de ce zonage sismique s appuie : - d une part, sur le zonage sismique de la France publié en 2002 (Combes et al., 2002 ; Martin et al., 2002), - d autre part, sur l interprétation des données tectoniques, bathymétriques et sismologiques rassemblées dans le cadre de cette étude. Chaque zone est caractérisée par un mécanisme de rupture, l évaluation de la magnitude (Mw) du séisme maximal et l estimation de la rupture en surface (rejet, longueur et superficie du plan de faille rompu). Le choix des évènements tsunamigèniques proches ou lointains s appuiera sur les résultats de ce zonage. 10 BRGM/RP-55376-FR Rapport intermédiaire

Ce rapport Figure 2 - Place du présent rapport dans le projet global d étude de sensibilité des côtes antillaises françaises aux tsunamis BRGM/RP-55376-FR Rapport intermédiaire 11

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2. Contexte tectonique L analyse des tsunamis historiques [Base tsunamis-france (BRGM, en cours), Zahibo et Pelinovsky (2001), Lander et al. (2002), McCann (2004, inédit)] indique que plusieurs grands séismes situés à proximité de la Jamaïque ou de Haïti, ont généré des tsunamis qui ont atteint les côtes antillaises françaises, situées à plus de 1000 km. Pour cette raison, dans le cadre de l analyse des sources sismiques tsunamigèniques nous nous sommes intéressés à l ensemble de la plaque caraïbe pour établir le zonage sismique présenté au chapitre 4. 1 La planche hors texte présente à la fois le zonage sismique réalisé mais aussi la cartes des principales failles et des séismes majeurs de la plaque caraîbe et ses frontières. La plaque Caraïbe est une plaque tectonique de la lithosphère terrestre qui couvre : - la majeure partie de la mer des Caraïbes et les îles de la Jamaïque, d'hispaniola, de Porto Rico et des petites Antilles ; - le Honduras, le Salvador, le Nicaragua et le Nord du Costa Rica. La plaque caraïbe est en contact avec 4 grandes plaques tectoniques : nord Amérique, sud- Amérique, Nazca et des Cocos (Figure 3). Les zones de contact avec les autres plaques correspondent à des frontières décrochantes et convergentes, avec des secteurs de transitions convergence-décrochement complexes (Figure 4). Le mouvement continu de la plaque Caraïbe (déplacement vers l Ouest de 2cm/an en moyenne) induit une sismicité fréquente et de magnitude parfois très élevée (nombreux séismes de magnitude supérieure à 7) sur des bandes relativement larges. La limite ouest de la plaque Caraïbe est le siège de la subduction des plaques Cocos et Nazca sous l Amérique Centrale. Le taux de subduction dépasse 9 cm/an. Il en résulte une activité sismique et volcanique très importante. Cette limite de plaques ne correspond pas à une zone sismique tsunamigènique pour ce qui concerne les Antilles françaises. Elle n est donc pas incluse dans le zonage sismique réalisé dans le cadre de ce travail, contrairement aux autres limites de la plaque, à savoir : Nord (des Grandes-Antilles au Guatémala), Est (arc des Petites Antilles) et Sud (de la Colombie au Vénézuela). 1 Certains séismes produits au niveau de la ride médio-atlantique atteignent des magnitudes parfois supérieures à 7. Le mécanisme à l origine de ces très forts séismes est de type décrochant, donc associé à une composante verticale nulle à faible du mouvement le long de la faille, excluant ainsi la possibilité de tsunami. Le zonage sismique réalisé dans le cadre de cette présente étude n a donc pas été étendu jusqu à la ride médio-atlantique. En outre, ce zonage exclut aussi les sources sismiques très lointaines, situées à plusieurs milliers de kilomètres de l arc antillais, à proximité des côtes européennes ou africaines. A titre d exemple, on cite le séisme de Lisbonne du 1 er novembre 1755, situé à plus de 5 000 km au nord-est des côtes antillaises et à l origine d un télétsunami qui a traversé tout l océan Atlantique pour atteindre les côtes antillaises 7 à 8 h après l apparition du séisme. BRGM/RP-55376-FR Rapport intermédiaire 13

Figure 3 - La plaque Caraïbe et ses limites avec les plaques Nord Amérique, Sud Amérique, Nazca et Cocos (extrait de Cotilla Rodriguez, 1998) 14 BRGM/RP-55376-FR Rapport intermédiaire

2.1. LA LIMITE NORD DE LA PLAQUE CARAÏBE : DES GRANDES ANTILLES AU GUATÉMALA La limite nord de la plaque Caraïbe s étend depuis les îles des Grandes Antilles (avec d Est en Ouest, Porto Rico, Hispaniola, Jamaïque, Cuba) jusqu au Guatémala. Le décalage le long de cette frontière de plaques Nord Américaine - Caraïbe est d environ 1 000 km, avec une composante principale du mouvement décrochante senestre (Figure 4). Les principaux traits structuraux qui jalonnent cette limite sont : à l ouest, la faille de Motagua, dont le mouvement décrochant lors du séisme de 1976, a donné lieu à un mouvement le long de la faille sur près de 240 km et un décalage des terrains en surface jusqu à plus de 3 m (Figure 4). le fossé du Cayman, celui-ci prolonge vers l est la faille de Motagua, en direction des îles de Cuba et de la Jamaïque. Le fossé de Cayman correspond à une microdorsale océanique de direction NS, bordé par deux failles transformantes. L ouverture de cette micro-dorsale a débuté à l Eocène (- 50 à -45 millions d années), (Figure 4). A partir de l île d Hispaniola (Haïti et Réplique dominicaine), la limite nord de la plaque Caraïbe se divise en deux branches : o Au nord, elle rejoint la fosse de Porto Rico. Au niveau de l île d Hispaniola, Calais et al. (1992) ont montré la présence de plusieurs grandes failles chevauchantes actives de direction NW-SE, visibles dans la morphologie actuelle. La sismicité de cet endroit est plutôt superficielle. Entre l île d Hispaniola et les failles d Anegada, la limite des plaques est marquée par une subduction de la plaque nord américaine sous la plaque Caraïbe. La déformation en surface correspond à des jeux inverses ou décrochants des failles. L essentiel des évènements sismiques est constitué par des séismes profonds (plusieurs dizaines de kilomètres de profondeur). o La branche sud s aligne sur le fossé de Muertos lequel pourrait marquer le chevauchement des grandes Antilles sur la plaque Caraïbe. Actuellement, il s agit d une zone peu sismique. Le système de failles normales NE-SW d Anegada appartient à une zone de transition entre la limite nord de la plaque Caraïbe (Grandes Antilles) de direction Est-Ouest et sa limite Est (Petites Antilles) de direction Nord-Sud. Dans le modèle proposé par Feuillet (2000), les failles normales perpendiculaires à la subduction des plaques et localisées entre le passage d Anegada et l île de la Dominique (située entre celles de la Guadeloupe et de la Martinique) sont associées et couplées aux failles décrochantes senestres qui longent la bordure NNE de la plaque Caraïbe entre Hispaniola et la Dominique. Du fait de la diminution de l obliquité entre la direction de convergence Atlantique-Caraïbes et la courbure de la subduction, ces failles se développent pour accomoder la composante extensive liée au grand système décrochant senestre, dont le mouvement augmente du Sud au Nord de 4 à 19 mm/an. Cette dynamique induirait une différenciation structurale notable au sein de l arc des Petites Antilles (cf 2.3, Figure 9). BRGM/RP-55376-FR Rapport intermédiaire 15

Réalisation d un zonage sismique de la plaque caraïbe préalable aux choix de scénarios de tsunamis Figure 4 - Schéma structural de l'arc Caraïbes, d après Stephan et al. (1990), Feuillet (2000), Taboada et al. (2000) 16 BRGM/RP-55376-FR Rapport intermédiaire

2.2. LA LIMITE SUD DE LA PLAQUE CARAÏBE La frontière entre les plaques Caraïbe et Amérique du Sud correspond à une zone de déformation transpressive matérialisée par l existence de grandes failles décrochantes dextres, avec (Figure 4) : La faille de Pilar de direction est-ouest, qui longe la côte nord du Vénézuela ; Les failles de Bocono et d'oca, localisées au niveau de la Colombie. Le mouvement observé le long de cette frontière décrochante, de l ordre de quelques dizaines de kilomètres, n est cependant pas suffisant pour compenser le mouvement exprimé au nord de la plaque Caraïbe à la frontière avec la plaque Nord Amérique (cf 2.1). On suppose qu une partie de la déformation a été en fait absorbée par des mouvements compressifs au niveau de la ride de Curaçao (Westercamp et Tazieff, 1980), (Figure 4). Ainsi, au nord des failles del Pilar et de Oca, la ride de Curaçao marque une zone de compression nord-sud, avec chevauchement des Antilles néerlandaises (îles de Bonaire, Curaçao, Aruba) situées au nord de la côte du Vénézuela sur la plaque Caraïbe. En surface, la ride de Curaçao est découpée par des failles normales NW-SE. Ces failles seraient parallèles à la direction de la contrainte principale compressive à laquelle serait soumise cette partie de la plaque Caraïbe (Taboada et al., 2000). Plus à l ouest, la plaque Caraïbe subducte sous la plaque Sud Amérique et sous la plaque Nazca. Le mouvement de la plaque Caraïbe a une direction principale E-W avec une vitesse de l ordre de 1 à 2 cm/an (Taboada et al., 2000). Selon Taboada et al. (2000), le chevauchement au Nord de Panama serait relativement récent (Figure 5). 2.3. LA LIMITE EST DE LA PLAQUE CARAÏBE : L ARC DES PETITES ANTILLES Les îles antillaises françaises appartiennent à l arc des Petites antilles. L arc des Petites Antilles résulte de la subduction des plaques nord et sud Amérique sous la plaque Caraïbe dans une direction nord-est - sud-ouest, à la vitesse d environ 2 cm/an. Il se situe sur la bordure nord-est de la plaque Caraïbe. Il est constitué d une vingtaine d îles principales. Il dessine une courbe de 850 km de longueur et de 450 km de rayon de courbure. Il s étend depuis la marge continentale sud-américaine (Vénézuela oriental) jusqu au passage d Anegada qui marque la limite actuelle avec les Grandes Antilles (plateforme de Porto Rico et des îles Vierges), (Figure 4). La convergence actuelle des plaques est non seulement marquée au niveau de l arc des Petites Antilles par une activité volcanique importante (Soufrière Hills de Montserrat, Soufrière de Guadeloupe, montagne Pelée de Martinique) mais aussi par une intense activité sismique, notamment dans la partie nord de l arc (Figure 6). Certains séismes se produisent à l interface de la subduction entre les plaques américaines et caraïbe. Le séisme du 8 février 1843 (magnitude estimée proche de 8) est probablement dû à cette tectonique. D autres séismes, plus superficiels (foyer à moins de 30 km de profondeur et épicentre localisé à plusieurs dizaines de kilomètres à l ouest du front de subduction), ont lieu dans la plaque chevauchante caraïbe. Ils sont dus au jeu des failles qui découpent la plaque caraïbe (séismes intraplaques caraïbes). Le séisme du 21 novembre 2004, de magnitude 6,3, localisé entre les îles de la Dominique et des Saintes dans l archipel de la Guadeloupe, est lié au rejeu de l une d entre elles. BRGM/RP-55376-FR Rapport intermédiaire 17

Figure 5 - Evolution récente de la limite de la plaque Caraïbe avec les plaques Nazca et Sud Amérique, d'après Taboada et al. (2000) 18 BRGM/RP-55376-FR Rapport intermédiaire

Le front de subduction principal est recoupé par des rides océaniques (rides de Barracuda, Sainte Lucie, Tiburon, Figure 4) qui correspondent vraisemblablement à d anciennes failles transformantes liées à l ouverture de l Océan Atlantique. Ces rides ont une influence sur la structure actuelle de la zone de subduction. Ainsi, jusqu à 50 à 60 km de profondeur, le pendage de la plaque subductée Amérique sous la plaque Caraïbe est de 25 W au nord de la ride de Sainte Lucie (Figure 7), tandis qu au sud de la ride, le plan de subduction à une pente de seulement 10 à 15 W. (Godefroy et al., 1990 et 1991 ; Combes et al., 2002) (Figure 8). Entre 60 km et 150 km de profondeur environ, l angle de plongement de la plaque Amérique sous la plaque Caraïbe s accentue puisqu il atteint entre 50 et 60 W (près de 58 sous l archipel Guadeloupéen, Figure 7, et 55 W sous la Martinique, Figure 8). Au delà de 150 km de profondeur débute la fusion partielle de la plaque subductée, à l origine des ascensions magmatiques de l arc des Petites Antilles. Par ailleurs, la tectonique intraplaque caraïbe est très différente selon sa position par rapport aux rides océaniques : tectonique intraplaque distensive à décrochante au Nord, et plutôt compressive à décrochante au Sud. Feuillet (2000) propose ainsi une zonation tectonique de l arc en trois zones distinctes (Figure 9) : - au nord, il s agit d une zone de cisaillement normal-senestre, deux familles de failles coexistent : o l une limite des grabens perpendiculaires à l arc, reflétant une extension Nord- Sud, o l autre en échelon le long de l arc volcanique, avec une composante senestre de déplacement, correspondrait à la terminaison de la zone de cisaillement senestre majeure de Porto Rico. - au centre (entre l archipel de Guadeloupe et la Martinique), la zone de transition présenterait des déformations plutôt décrochantes senestres au Nord et décrochantes dextres au Sud. - au sud, l arc des Petites Antilles correspond à une zone de compression oblique dextre, induisant des chevauchements dans le prisme d accrétion parallèles à l arc. BRGM/RP-55376-FR Rapport intermédiaire 19

Origine des données sur les séismes : ISC; USGS; Robson 1964 ; Stein et al., 1982 ; Feuillard, 198 Bernard et al., 1988. Figure 6 - Sismicité de l'arc des Petites Antilles entre 1950 et 1998, d'après Feuillet et al. (2001) 20 BRGM/RP-55376-FR Rapport intermédiaire

Figure 7 - Coupe de la subduction à hauteur de l archipel de la Guadeloupe (d après Martin et al., 2002) Figure 8 -Coupe de la subduction à hauteur de la Martinique (d après Martin et al., 2002) BRGM/RP-55376-FR Rapport intermédiaire 21

Figure 9 Zonage tectonique de l arc des Petites Antilles, d après Feuillet (2000) zone 1 (en jaune), zone de cisaillement normal-senestre, assimilé à une terminaison en queue de cheval du cisaillement senestre majeur de Porto-Rico ; zone 2 (en orange) : zone de transition ; zone 3 (en vert) : zone de compression oblique dextre. 22 BRGM/RP-55376-FR Rapport intermédiaire

3. Recherche et compilation des données 3.1. SEISMES HISTORIQUES 3.1.1. Base SisFrance La base nationale française, SisFrance/Antilles, décrit 2650 séismes localisés dans les départements français des Antilles et dans l'archipel des Caraïbes. Les informations concernent : 1) 5 000 points d'observations ou localités ayant plus ou moins fortement subi un séisme, 2) 500 références documentaires témoignant de l'activité des tremblements de terre au cours des temps. L intensité épicentrale des séismes est estimée en degré MSK. Une appréciation de la qualité de l information est indiquée aussi bien pour la localisation épicentrale que pour l intensité du séisme. Cette base est consultable sur Internet à l adresse suivante : http://www.sisfrance.net/antilles/ 3.1.2. Base de données CERESIS Le Centre Régional de Sismologie pour l Amérique du Sud (CERESIS) est un organisme international, créé en 1966 par accord entre le gouvernement du Pérou et l UNESCO. Il gère un catalogue des séismes historiques ressentis en Amérique centrale et au Nord de l Amérique latine. Le plus ancien séisme répertorié date de 1520. Pour chaque événement, il est spécifié : les coordonnées épicentrales, l intensité épicentrale (en degré Mercalli Modifié), selon le cas, l estimation de la magnitude Ms ou Mb, et la profondeur focale du séisme. Par ailleurs, pour chaque évènement sismique, les observations macrosismiques sont indiquées. Ce catalogue est disponible à l adresse suivante : http://www.ceresis.org/new/es/index.html 3.1.3. Base de l USGS/NOAA (Etats Unis) Le NGDC (National Geophysical Data Center) du NOAA (National Oceanic and Atmospheric Administration) des Etats Unis, gère une base de données des grands séismes historiques connus dans le monde (The Significant Earthquake Database). Les plus anciens séismes connus datent de 2150 avant J.C.. La base de données indique la région épicentrale du séisme, ses coordonnées, et, selon le cas, son intensité épicentrale en degré MM (Mercalli Modifiée), la magnitude macrosismique estimée. Par ailleurs, des indications sont apportées sur les dommages générés et éventuellement sur la possibilitré du séisme à avoir généré un tsunami. La base de données est consultable à l adresse suivante : http://www.ngdc.noaa.gov/nndc/struts/form?t=101650&s=1&d=1 BRGM/RP-55376-FR Rapport intermédiaire 23

Figure 10 -Carte des épicentres de séismes historiques (compilation des données SisFrance/Antilles, CERESIS, NOAA) 24 BRGM/RP-55376-FR Rapport intermédiaire

3.1.4. Fichier de sismicité historique compilé pour les besoins de l étude Les trois bases de données citées précédemment ont été exploitées, et les informations regroupées en un seul fichier, seismes_hist_caraibes.xls. Dans le cas des doublons avec la base NOAA, les informations issues des bases régionales SisFrance/Antilles ou CERESIS ont été privilégiées, en retenant notamment SisFrance/Antilles pour ce qui concerne l arc des Petites Antilles et les îles Vierges, et la base CERESIS s agissant de l Amérique Centrale et du Nord de l Amérique latine. Le champ «remarques» du fichier final compilé, garde néanmoins toutes les informations sur le séisme relevées dans différentes sources, notamment s agissant de l estimation de l intensité ou de la magnitude. Figure 11 Explication des champs descriptifs du fichier de sismicité historique compilé : fichier seismes_hist_caraibes Champ AN MOIS JOUR LONGITUDE LATITUDE Pf Ms Mb Ms(NEIC) Mb(NEIC) M(NOAA) Io(MM) Io(MSK) SOURCE descriptif Degré, minute, centésimal Degré, minute, centésimal Profondeur focale estimée en km (informations issues des bases NOAA et CERESIS) Magnitude en ondes de surface (informations issues de la base CERESIS) Magnitude en ondes de volume (informations issues de la base CERESIS) Pour les séismes survenus après 1972, comparaison avec les valeurs de magnitude Ms indiquées dans la base NEIC Pour les séismes survenus après 1972, comparaison avec les valeurs de magnitude Mb indiquées dans la base NEIC Magnitude (informations issues de la base NOAA sans indications du type de magnitude) Intensité épicentrale en degré Mercalli Modifié (informations issues des bases NOAA et CERESIS) Intensité épicentrale en degré MSK (information issue de la base SisFrance/Antilles) Source initiale (catalogue ou publication de référence) de la donnée évènementielle concernant la localisation épicentrale retenue pour la localisation cartographique de l épicentre. remarques Indication des valeurs de magnitude ou intensité précisées dans d autres publications (+ référence) que celle désignée au niveau du champ SOURCE Io_final Mw_final Valeur de l intensité retenue. Les échelles d intensité MM et MSK ont une échelle de valeurs sensiblement équivalentes. La valeur de Io retenue au final correspond donc à Io(MM) des bases NOAA et CERESIS ou Io(MSK) de la base SisFrance/Antilles. Il s agit de la valeur de magnitude indiquée dans les publications les plus récentes consacrées à l analyse d événement sismique spécifique (référence indiquées dans le champ «Remarques») ou par défaut celle indiquée dans les bases NOAA, CERESIS ou NEIC. L image de la sismicité historique obtenue est présentée succintement en Figure 10. Pour une information plus précise des données de la sismicité historique collectées dans le cadre de ce travail, il est possible de se référer au fichier seismes_hist_caraibes. L Annexe 1 présente un extrait du fichier seismes_hist_caraibes.xls : liste des séismes de magnitude finale, Mw, au moins égale à 6.5. Par ailleurs, les plus forts séismes ayant affectés la plaque caraïbe sont présentés aussi sur la planche hors texte. BRGM/RP-55376-FR Rapport intermédiaire 25