Soutenance de thèse de Andy Combey (15 mars, en ligne)

Face à l’exposition croissante de nos sociétés aux tremblements de terre, une évaluation précise de l’aléa sismique s’avère être une impérieuse nécessité. Identifier les marqueurs de la sismicité dans le registre archéologique est désormais reconnu comme une approche pertinente afin de combler le fossé entre la paléosismologie et la sismicité historique/instrumentale. Pourtant, cette discipline demeure cantonnée au bassin méditerranéen.

A la différence de la frange Pacifique soumise aux fréquents et bien circonscrits séismes de subduction, la région de Cusco au Pérou est principalement affectée par une sismicité crustale modérée mais diffuse. Cette dernière représente un danger latent et un aléa très largement sous-estimé. La région est également le berceau de la culture inca et de son architecture en pierre monumentale, prétendument parasismique. Ce patrimoine offre donc une opportunité unique d’élargir le catalogue sismique, mieux comprendre la dynamique des failles régionales et améliorer notre compréhension de la perception/gestion des tremblements de terre à l’époque inca. Dans le cadre de ce travail de thèse original nous présentons les résultats de la première étude archéosismologique de grande ampleur en Amérique du Sud. Cette démarche
transdisciplinaire inclue une prospection sur 17 sites incas, la conception/réalisation d’un système de collecte et de gestion des données de terrain et la réinterprétation d’un récit légendaire de la tradition orale précolombienne. En outre, nous avons élaboré une méthodologie permettant l’analyse vibratoire de structures massives en pierre, sur un cas d’étude en France lors de la crise sismique du Teil (2019) et avant son application à Cusco.

Avec plus de 3000 dommages sismiques identifiés, les résultats obtenus démontrent, en premier lieu, la capacité des édifices incas à enregistrer des séismes. Les données historiques suggèrent d’ailleurs un seuil de sensibilité proche de VIII en terme d’intensité sismique de ce type de construction. La grande majorité des déformations enregistrées dans le bâti en élévation témoigne donc de l’occurrence d’un, ou plusieurs, séismes plus violents que ceux recensés depuis 1650. L’interprétation combinée des données de terrain et des données ethnohistoriques supporte l’existence, d’au moins un séisme majeur (Mw6.5) durant la phase impériale inca (1400-1533 CE), associé à la rupture en surface du segment de faille Tambomachay-Pachatusan bordant le nord du bassin de Cusco. Enfin, notre travail souligne l’intérêt des méthodes de
vibrations ambiantes pour caractériser le comportement dynamique des structures archéologiques et interroger la conception parasismique de l’architecture inca.

Compte tenu des résultats obtenus, ce manuscrit pose les bases d’une analyse renouvelée des interactions entre populations précolombiennes et sismicité, et plaide pour un développement accru de l’archéosismologie et de la paléosismologie dans les Hautes Terres andines, et à plus grande échelle en Amérique du Sud où cette approche n’a pas encore été mise en œuvre.

Archaeoseismological approach in the Heartland of the Incas (Cusco, Peru). Potentialities
and limitations for the current seismic hazard assessment and the past earthquake risk
perception.

Considering the increasing exposure of modern societies to earthquakes, an accurate assessment of the seismic hazard is of major significance. Identifying the earthquake evidence in the archaeological record is now considered a relevant approach for bridging the gap between palaeoseismology and historical/instrumental seismicity. However, this field of research remains confined to the Mediterranean area.

Unlike the Pacific margin, subject to frequent and well–defined megathrust earthquakes, the Cusco region in Peru is affected mainly by crustal seismicity, moderate but diffuse. The latter represents a latent danger and a significantly underestimated hazard. The region is also the heartland of the Incas and the focal point of their monumental stone architecture, allegedly earthquake–resistant. This heritage thus offers a unique opportunity to expand the seismic catalogue, better understand the dynamics of regional faults and improve our understanding of the perception/management of earthquakes in Inca times. In this pioneering PhD work, we present the results of the first large–scale archaeoseismological study in South America. The cross–disciplinary approach we conducted includes an extensive survey of 17 archaeological sites, the design/development of a field data collection–management system and the reinterpretation of a legendary story coming from the pre–Columbian oral tradition. In addition, we developed a methodology allowing the analysis of the dynamic response of massive stone
structures, through a case study during the Le Teil seismic crisis (2019) in France, and prior to its application in Cusco.

First, with more than 3,000 earthquake features registered, the results show the potential of the Inca buildings to record earthquakes. Regarding the sensitivity threshold of this type of construction, the historical data suggest a seismic intensity close to VIII. The great majority of the damage recorded in the archaeological remains demonstrates thus the occurrence of one, or more, ground motions, stronger than those reported since 1650. Through the combined interpretation of field and ethnohistorical data, we support the existence of, at least, one major earthquake (Mw6.5) during the Inca imperial phase (1400–1533 CE), associated with the surface rupture of the Tambomachay–Pachatusan fault segment bordering the northern part of the Cusco Basin. Finally, our work emphasizes the interest of ambient vibration based techniques to characterize the dynamic behaviour of archaeological structures and question the earthquake–proof design of Inca architecture.

More broadly, this manuscript lays the foundation for a renewed analysis of the interactions between pre–Columbian populations and the seismicity, and argues for greater development of the palaeo– and archaeoseismology in the Andean Highlands, and on a larger scale in South America where this approach has not yet been implemented.