Au Japon et dans ses environs, un dixième des tremblements de terre du monde se produisent. Comme il y a en moyenne un tremblement de terre M7 par an au Japon, nous subissons de fréquentes catastrophes sismiques même depuis l’Antiquité. La première compilation de l’histoire des catastrophes naturelles (Sugawara 892) a été réalisée par Michizane Sugawara, qui était un fonctionnaire talentueux dans l’ancien système statutaire du Japon. Il a classé tout le contenu chronologique des livres d’histoire des six nations sous différents thèmes, tels que les catastrophes naturelles, les coutumes, le bouddhisme et le code pénal. Dans sa compilation, 23 tremblements de terre destructeurs ont été inclus parmi 632 tremblements de terre ressentis quelque part au Japon pour la période de 416 ad à 887 ad.
Lorsque le gouvernement moderne japonais a commencé en 1868, de nombreux enseignants étrangers ont été invités au Japon, principalement à Tokyo (Fig. 1). Il était inévitable que la forte sismicité autour de Tokyo, où un tremblement de terre ressenti se produit au moins une fois en quelques mois, fasse que ces scientifiques étrangers invités s’intéressent aux séismes. Après qu’un tremblement de terre modérément destructeur, appelé tremblement de terre de Yokohama (M5.8), se soit produit près de Tokyo en 1880, la première société universitaire de recherche sur les tremblements de terre, la Seismological Society of Japan (SSJ), a été créée à Tokyo sous la direction de John Milne, venu de Grande-Bretagne pour enseigner la technologie minière, mais devenu sismologue au Japon. Le premier président de la société était Ichizo Hattori , qui a écrit le premier article moderne sur la sismologie historique avant même la création de la société (Hattori 1878).
Noms de lieux au Japon et dans les environs. Les villes, districts et autres lieux figurant dans ce document sont indiqués
En 1891, le tremblement de terre de Nobi (M8.0) a détruit les structures de pointe de l’époque, comme les bâtiments en briques et les ponts ferroviaires autour de Nagoya. Grâce à l’effort de Dairoku Kikuchi et d’autres, le Comité d’enquête sur les tremblements de terre a été fait en 1892, et l’étude des tremblements de terre historiques a été spécifiée dans le deuxième des 18 points énumérés de l’activité du comité.
Depuis le XIXe siècle, la recherche moderne sur la sismologie historique a été poursuivie au Japon. La Société des études historiques sur les tremblements de terre a été créée en 1984, et elle compte aujourd’hui plus de 300 membres et publie la revue scientifique une fois par an. Ici, nous passons brièvement en revue l’histoire de la sismologie historique japonaise et les réalisations actuelles.
Avant le tremblement de terre de Kanto de 1923
Le premier article moderne de sismologie historique (Hattori 1878) a été inspiré par la discussion de l’auteur avec Heinrich Edmund Naumann , qui était un géologue allemand. Comme Hattori a été éduqué comme samouraï au début de la période moderne, puis a obtenu une licence en sciences au Rutgers College aux États-Unis, il pouvait non seulement lire couramment les documents historiques originaux, mais aussi faire une analyse rudimentaire. Il a répertorié 149 tremblements de terre destructeurs à partir de 34 matériaux historiques plutôt fiables pour la période de 416 ad à 1872.
A la même époque, Naumann a également écrit un article sur les tremblements de terre historiques au Japon (Naumann 1878). Peu après son arrivée à Tokyo en 1875, il s’est intéressé aux tremblements de terre et a rassemblé 20 livres sur les tremblements de terre, qui ont été principalement publiés aux XVIIIe et XIXe siècles au Japon. Il a répertorié 213 tremblements de terre pour la période allant de 416 ad à 1872. Il a également estimé les zones de dommages de trois grands tremblements de terre, qui se sont produits au milieu du dix-neuvième siècle. Les livres qu’il a utilisés ayant été pour la plupart compilés à l’époque d’Edo, il était évident que sa liste était plus contaminée par des faux et des duplications que celle de Hattori. Il ne s’est appuyé que sur des matériaux secondaires pour les périodes antique et médiévale sans s’en rendre compte. Cependant, la discussion qu’il a faite sur la sismologie historique dans cet article a montré de façon éclatante son talent de scientifique autant que ses articles sur la géologie. Après la fondation de la SSJ, Milne (1881, 1882) a répertorié 366 tremblements de terre pour la période de 295 av. J.-C. à 1872 ap. J.-C. à partir de 64 documents. Cependant, sa liste s’est plutôt rétractée de celle de Hattori et de Naumann, car il a compilé sans distinction de mythe et de fait, ou de cohérence entre les matériaux.
Hatasu Ogasima a également fait une liste de tremblements de terre historiques (Ogashima 1894). Il était ingénieur du Bureau des mines, mais son patron l’a envoyé au Bureau des statistiques pour la récupération de sa tuberculose pulmonaire. Comme le Bureau d’historiographie se trouvait à côté du Bureau des statistiques, il a lu de manière approfondie 213 documents historiques originaux rassemblés au Bureau d’historiographie à cette époque, et a compilé deux livres : l’histoire de l’alimentation au Japon et l’histoire des catastrophes au Japon. Il était le « Sugawara de l’ère Meiji ». Les premiers fonctionnaires du gouvernement Meiji, comme Hattori et Ogashima, ont reçu une formation culturelle de base sur les classiques chinois et japonais du début de la période moderne, en plus de l’enseignement supérieur occidental qu’ils ont reçu à l’adolescence. Ils avaient appris les capacités nécessaires pour la sismologie historique très naturellement.
Lorsque le Comité d’enquête sur les tremblements de terre a été fondé en 1892, Minoru Tayama , qui était un historien et un membre du personnel du Bureau de l’historiographie, a été chargé de compiler les matériaux historiques liés aux tremblements de terre à partir de documents rassemblés pour l’historiographie nationale. Il a publié 1201 pages de documents historiques sur les tremblements de terre à partir de 465 documents historiques majeurs obtenus à cette époque (Tayama 1904). Ces pages imprimées en typographie sont aujourd’hui déchiffrables en OCR. Seikei Sekiya, qui fut le premier professeur de sismologie au monde, a supervisé la compilation de Tayama et a laissé une liste de tremblements de terre (Sekiya 1899). La liste de Sekiya a en fait été terminée par Fusakichi Omori, et contient 1898 tremblements de terre ressentis pour la période allant de 416 ad à 1865. Après que Tayama ait terminé la compilation, Omori (1913, 1919) a sélectionné 166 grands tremblements de terre pour la période de 416 ad à 1872, et a résumé les dommages de ces événements majeurs.
Après le tremblement de terre de Kanto de 1923
Lorsque le tremblement de terre de Kanto de 1923 (M7.9) a sévèrement détruit Yokohama et Tokyo, Kinkichi Musha , qui était professeur d’anglais dans un lycée et impliqué dans la compilation de mots pour le dictionnaire anglais-japonais, a changé sa cible de collecte des mots anglais aux matériaux historiques liés aux tremblements de terre. Depuis 1928, Torahiko Terada, célèbre physicien et essayiste, a encouragé les efforts de Musha. Terada a contribué à la création de l’Institut de recherche sur les tremblements de terre (ERI) et était considéré comme un père affectueux pour les jeunes scientifiques de l’ERI. Après le décès de Terada, Akitsune Imamura a parrainé Musha. Il a principalement compilé des informations à partir de documents disponibles dans la bibliothèque impériale d’Ueno à Tokyo, où la plupart des matériaux historiques ont été recueillis dans les collèges de samouraïs des anciens clans de l’ère Edo. Il a ajouté sa compilation à celle de Tayama, et les a publiées sous forme d’impression ronéotypée. Le premier volume (Musha 1941) a été publié avant le début de la guerre du Pacifique, et sa qualité n’était pas mauvaise. La qualité de l’impression et du papier des deuxième et troisième volumes (Musha 1943a, b) était très mauvaise en raison du manque de fournitures au Japon, même 2 ans avant la fin de la guerre. Il est souvent très difficile à interpréter même dans son impression originale.
Le tremblement de terre de Fukui de 1948 (M7,1) a causé des dommages dévastateurs dans le bassin de Fukui. Le quartier général, le commandant suprême des puissances alliées (GHQ) a commencé à prêter attention aux tremblements de terre au Japon. Takahasi (1951) a estimé le risque de tsunami le long de la côte Pacifique du Japon, et Kawasumi (1951) a prévu les accélérations maximales dues aux séismes pour le siècle à venir. Pour réaliser leurs études, le catalogue des séismes historiques était nécessaire. Le GHQ a encouragé Musha à publier le catalogue historique des tremblements de terre. Pour la première fois après le décès d’Imamura, Musha a obtenu les fonds nécessaires pour publier le dernier volume de sa compilation en impression typographique (Musha 1951c). Dans ce volume, Musha a ajouté la liste de 8953 tremblements de terre et éruptions ressentis au Japon et en Corée pour la période de 2 ad à 1867, et la liste de 190 tremblements de terre destructeurs au Japon pour la période de 599 ad à 1872. Il a également publié le catalogue de 257 tremblements de terre historiques au Japon et dans les environs pour la même période, qui avait été laissé par Imamura, en tirages ronéotypés (Musha 1950a, b, c, d, e, f, 1951a, b, 1953a, b). Kawasumi (1951) a modifié ce catalogue et a utilisé 251 séismes historiques. Il a estimé 167 épicentres et 236 magnitudes de son échelle (Mk) parmi ces événements (Figs. 2, 3).
Nombre de séismes historiques listés dans chaque article. 1951 w/epi et 2013 w/epi montrent le nombre de séismes dont les épicentres ont été estimés dans Kawasumi (1951) et Usami et al. (2013), respectivement. Chaque chiffre indique le nombre d’événements des périodes antique, médiévale et moderne précoce, respectivement. Politiquement, le début de la période moderne du Japon s’est terminé en 1868. Cependant, 1872 est généralement utilisée comme la dernière année des tremblements de terre historiques au Japon, car nous avons besoin de la conversion du calendrier lunaire en calendrier grégorien pour cette année. Le gouvernement Meiji est passé du calendrier lunaire au calendrier solaire au début de 1873
Distribution des épicentres des séismes destructeurs au Japon de 679 ad à 1872 dans la dernière liste d’Usami et la liste de Kawasumi. Les cercles rouges sont les épicentres de 214 événements d’Usami et al. (2013). Les cercles bleus sont les épicentres de 167 événements de Kawasumi (1951). Mk est transformé en magnitude habituelle (M)
Après le séisme de Niigata de 1964
Le séisme de Niigata de 1964 (M7,5) a détruit les nouveaux ponts sur la rivière Shinano, y compris le grand pont Showa, qui a été achevé seulement 2 semaines avant le séisme, tandis que le pont Bandai construit en 1929 a survécu. Ce tremblement de terre a non seulement déclenché la création d’un système d’assurance contre les tremblements de terre pour les habitations au Japon, mais aussi le lancement du programme de recherche sur la prévision des tremblements de terre proposé en 1963. En 1965, le programme japonais pour la prédiction des tremblements de terre a commencé avec un petit budget.
En 1976, Katsuhiko Ishibashi a averti qu’un grand tremblement de terre était imminent autour de la baie de Suruga à partir de l’étude sur le tremblement de terre Ansei Tokai de 1854 (M8,4) (Ishibashi 1976). Son avertissement a fait de la sismologie historique un élément important du programme. Pour la première fois, 70 ans après que Tayama ait terminé sa compilation, l’entreprise de collecte de documents historiques sur les tremblements de terre a commencé pour les sismologues avec la coopération du Bureau Historiographique de l’Université de Tokyo. Tatsuo Usami de l’ERI en était le responsable. Bien qu’il soit un sismologue théorique, il a collecté avec énergie de nombreux documents locaux conservés dans les vieux entrepôts des anciens chefs de village et des grands marchands du début de la période moderne. Il a publié des recueils de documents sur l’impression typographique (ERI 1981, 1982a, b, 1983a, b, 1984a, b, 1985a, b, 1986a, b, 1987a, b, 1988, 1989a, b, 1993, 1994). Il a également édité une liste complète des séismes destructeurs japonais une fois par décennie depuis 1975 (Usami 1975, 1987, 1996, 2003, 2013 ; Figs. 2, 3). Il a également continué la compilation et les a publiés sous la même forme (Usami 1998, 1999, 2002, 2005, 2008, 2012) après sa retraite.
L’accumulation des matériaux historiques compilés de Tayama (1904) à Usami (2012) est maintenant de 27 759 pages dans 35 livres de style imprimé. Les sismologues japonais actuels n’ont pas à se battre pour lire des écritures cursives ni des caractères de format ligne pour étudier les séismes historiques. Cependant, nous devons revenir à l’original lorsque la recherche nécessite la critique des matériaux.
Une grande quantité de matériaux historiques du début de l’ère moderne liés aux tremblements de terre a permis à Itoko Kitahara d’établir l’étude de l’histoire des catastrophes, qui est la recherche en sciences humaines sur le processus de reconstruction sociale après les catastrophes historiques et l’impact des catastrophes sur la société. Elle a découvert qu’un paradis pour les pauvres survivants est apparu pendant un certain temps après une catastrophe, puisque leur dirigeant a préparé la nourriture et le logement d’urgence au début de la période moderne (par exemple, Kitahara 1983). Ichiro Kayano s’est lancé dans l’analyse des petits tremblements de terre avec les matériaux locaux collectés par Usami (Kayano 1987). Alors que les grands séismes célèbres ont été analysés à plusieurs reprises par divers chercheurs, les événements plus petits ont été oubliés même par la société locale. Les matériaux locaux nous permettent de révéler le détail d’un tel événement plus petit.
Takahiro Hagiwara a introduit la recherche interdisciplinaire pour l’évolution de la sismologie historique. Il a formé un groupe d’experts en histoire, géologie, géographie et ingénierie en plus de la sismologie. Les critiques matérielles des historiens et les vérifications des vestiges par les géologues et les géographes ont été particulièrement efficaces pour certains séismes anciens et médiévaux. Elles ont révélé que certains événements étaient faux. Ils ont révisé les épicentres et les magnitudes de certains séismes historiques (par exemple, Hagiwara 1982, 1989, 1995). Pour les temps anciens et médiévaux, Ishibashi (2009) a formé un groupe interdisciplinaire de sismologues, de volcanologues, d’historiens et de scientifiques de l’information en 2003 pour faire des recensions de 683 pages du premier volume de la compilation de Musha (Musha 1941) et les mettre dans la base de données disponible sur le web. Bien que la base de données n’ait pas été complétée et ne contienne pas de compilations par d’autres, la version bêta est maintenant disponible sur Internet.
Après la catastrophe du tremblement de terre Hanshin-Awaji de 1995
En 1995, une partie du groupe de failles actives du Mont Rokko s’est activée, et le tremblement de terre M7,3 a provoqué la catastrophe dévastatrice de Kobe et des villes voisines. Le siège de la promotion de la recherche sur les tremblements de terre du Japon (HERP) a été créé au sein du gouvernement (aujourd’hui rattaché au ministère de l’éducation, de la culture, des sports, des sciences et de la technologie du Japon : MEXT) pour évaluer les risques sismiques dans tout le Japon. Il a commencé à améliorer diverses observations sismiques et géodésiques dans tout le pays. Les intensités sismiques à l’échelle du JMA (Fig. 4) sont mesurées dans tout le pays sur plus de quatre mille sites. En raison de la configuration tectonique du Japon (Fig. 5), des tremblements de terre de différents types se produisent dans et autour du Japon à des profondeurs variables. Les données actuelles, très denses, sur les intensités sismiques au Japon nous donnent des informations utiles sur les distributions des intensités sismiques pour des séismes dont le lieu, le type et la profondeur sont connus (Fig. 6). Cela nous permet non seulement de distinguer la profondeur et le type de séismes, mais aussi d’estimer la magnitude appropriée en tenant compte de l’influence de la structure sur la distribution de l’intensité sismique.
Relation entre l’échelle d’intensité sismique du JMA et l’échelle d’intensité Mercalli modifiée (modifiée d’après Utsu 1966). La valeur mesurée au milieu est la sortie de l’intensimètre sismique (par exemple, JMA 2016). La sortie de l’intensimètre sismique est jusqu’à une décimale. L’explication détaillée de l’échelle d’intensité sismique du JMA en anglais se trouve dans JMA (2016)
Divers types et profondeurs de séismes au Japon et dans les environs. Des séismes très peu profonds se produisent au niveau des failles actives ou à proximité des zones volcaniques actives. Au niveau d’une faille active au Japon, un séisme M7 se produit environ une fois tous les 1000 ans à plusieurs milliers d’années. Des séismes interplaques peu profonds de type poussée se produisent aux limites des plaques le long des tranchées et des fosses au large de la côte Pacifique du Japon. Un tremblement de terre de magnitude M8 se produit environ une fois tous les 100 ans à quelques centaines d’années dans une de ces sections. Près de l’élévation extérieure de la plaque océanique, des séismes intraplaques de type faille normale se produisent à faible profondeur. Les séismes intraplaques de profondeur intermédiaire se produisent dans la dalle en subduction juste sous l’archipel du Japon. Comme la chute de contrainte du séisme intraplaque est plus importante que celle du séisme interplaque, des ondes courtes plus fortes sont ressenties dans des sites éloignés
Exemples de distributions d’intensités sismiques pour différents types et profondeurs de séismes de magnitudes similaires. a Exemple de séisme interplaque peu profond (2005 Aug 16 M7.2). b Exemple de séisme intraplaque de profondeur intermédiaire (2003 May 26 M7.1). c Exemple de séisme très peu profond (2008 June 14 M7.2). La taille de la zone d’intensité 5 supérieure et plus du JMA dans a est presque égale à celle de c, tandis que celle de b est beaucoup plus grande, bien que la magnitude de l’événement de b soit la plus petite. En a et b, les zones d’intensité JMA 3 et plus s’étendent dans la direction parallèle à la tranchée (la direction verticale de la figure), car les ondes haute fréquence se sont propagées à travers la dalle. Bien que les intensités dans les sites proches de la zone source soient les plus élevées en c, les zones des intensités les plus faibles étaient plus petites que celles de a et b. La zone d’intensité 2 de a dans la partie sud-ouest du Japon est la plus grande. Toutes ces caractéristiques reflètent la différence dans la quantité de chute de contrainte selon le type de source sismique, la différence dans la structure que les ondes sismiques ont propagée, et la différence dans le taux de changement des distances hypocentriques à la surface du sol en raison de la profondeur de la source
Les tremblements de terre historiques ont été seulement assignés épicentres et magnitudes à partir de cartes isoséismiques simples. Dans le cadre de la promotion du HERP, nous avons commencé à analyser systématiquement les séismes historiques pour établir un catalogue des hypocentres et des magnitudes à l’aide de données denses d’intensités sismiques accumulées après 1995. Si nous pouvons identifier avec précision chaque emplacement des intensités sismiques d’un tremblement de terre historique laissé dans les documents historiques, nous pouvons estimer la profondeur et le type de cet événement en le comparant aux distributions des intensités sismiques des événements similaires récents. Depuis 1997, nous avons accumulé les intensités sismiques de 169 séismes destructeurs ciblés, qui se sont produits entre 1586 et 1884, du début de la période moderne jusqu’au début de la mesure moderne des intensités sismiques par le gouvernement Meiji. Nous avons déjà estimé les intensités sismiques de 8700 lieux pour 134 séismes, soit quatre cinquièmes des événements ciblés (Fig. 7). En plus des lieux, nous avons également révélé des zones endommagées pour de nombreux tremblements de terre. Avec ces données, nous avons estimé les magnitudes, les épicentres et les profondeurs de 134 événements (Fig. 8).
Intensifications sismiques estimées de 8700 lieux pour 134 séismes dans la période de 1586 à 1872. L’échelle d’intensité JMA (0-7, Fig. 4) est utilisée. Les hypocentres de ces événements sont indiqués dans la Fig. 8
Hypocentres de 134 séismes examinés dans la période de 1586 à 1872. Pour les événements M7,5 ou plus, les régions sources sont indiquées, sauf pour les événements 1605 et 1614, dont les zones sources ne sont pas claires et dont les épicentres provisoires ont été indiqués dans la partie orientale du fossé de Nankai. La taille du symbole est plus grande pour un grand M. La couleur du symbole est plus chaude pour un événement moins profond
L’examen précis des distributions d’intensité de certains grands séismes historiques a révélé les différences importantes entre certains séismes majeurs interplaques, dont on pensait qu’ils se répétaient dans la même zone source, et que l’on pensait être des séismes caractéristiques typiques. La zone focale du tremblement de terre de 1923 de Taisho Kanto (M7.9 : voir « Annexe » pour le nom des grands séismes japonais) a été considérée comme un sous-ensemble occidental de la zone focale du tremblement de terre de 1703 de Genroku (M8.1). Cependant, les intensités dans le sud-ouest du Japon et dans certains endroits de la péninsule d’Izu de l’événement de 1703 sont plus faibles que celles de 1923. Nous avons révélé que la partie la plus occidentale de la zone source de 1923 n’a pas bougé en 1703 (Fig. 9 ; Matsu’ura et Nakamura 2016). On a pensé que la zone focale du séisme de 1707 à Hoei (M8.6) était la simple addition des zones focales des séismes de 1854 à Ansei Tokai (M8.4) et à Ansei Nankai (M8.4). Cependant, les intensités plus faibles autour de la baie de Suruga ainsi que les intensités plus faibles du district de Kanto en 1707 montrent que les secousses dans ces régions sont plus faibles que celles de 1854, bien que la magnitude de l’événement de 1707 soit plus importante (Fig. 10 ; Matsu’ura et al. 2011a, b). Les mouvements crustaux dans les régions situées à l’est du lac Hamana et dans la partie sud-ouest de Shikoku étaient également plus faibles en 1707 qu’en 1854 (par exemple, Shishikura et Namegaya 2011 ; Matsu’ura et al. 2011a, b). Les extrémités ouest et est de la zone focale du séisme de 1707 à Hoei sont différentes des deux extrémités de la zone combinée des deux séismes d’Ansei de 1854. Ces exemples nous indiquent que même des événements interplaques aussi importants ne se produisent pas exactement dans la même zone source à chaque fois. Les zones focales réelles varient en fonction du temps. Nous devrions être très prudents pour nous préparer au prochain événement et ne pas nous attendre à ce que seuls les mêmes phénomènes de certains événements historiques se produisent la prochaine fois.
Distribution de l’intensité du tremblement de terre de 1703 Genroku (M8,1) et du tremblement de terre de 1923 Taisho Kanto (M7,9). Les deux séismes se sont produits le long de la fosse de Sagami. Les intensités de 1703 d’après Matsu’ura et Nakamura (2016), et celles de 1923 d’après JMA (1969). Les intensités dans l’ouest de la péninsule d’Izu sont apparemment plus faibles que celles de 1923. Les intensités dans les zones autour de Kyoto et d’Osaka en 1703 sont également plus faibles que celles de 1923, même si l’on tient compte de la différence entre les dates d’occurrence de ces événements. Voir Fig. 1 et « Annexe » pour les noms de lieux et de séismes
Répartition de l’intensité du séisme de 1707 Hoei (M8,6) et des séismes de 1854 Ansei Tokai (M8,4) et Ansei Nankai (M8,4). Ces séismes se sont produits le long de la fosse de Nankai. Les intensités de 1707 sont d’après Matsu’ura et al. (2011a, b), et celles de 1854 sont des intensités estimées de 4 et plus pour des régions telles que des villes et des villages (Usami et Daiwa 1994) plutôt que des endroits précis. Pour 1854, les plus grandes intensités des séismes de Tokai ou Nankai sont tracées sur la couche supérieure. Voir Fig. 1 et « Annexe » pour les noms de lieux et de séismes
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