Au large de la Nouvelle-Zélande, il existe une zone où les tremblements de terre peuvent se produire au ralenti lorsque deux plaques tectoniques se frottent l'une contre l'autre. La plaque Pacifique se déplace sous la Nouvelle-Zélande d'environ 5 centimètres par an là-bas, tirant vers le bas l'extrémité nord de l'île pendant qu'il se déplace. Tous les 14 mois environ, l'interface glisse lentement, relâcher le stress, et la terre remonte.

Contrairement aux tremblements de terre typiques qui se rompent en quelques secondes, ces événements au ralenti prennent plus d'une semaine, créer un laboratoire idéal pour étudier le comportement des failles le long de la partie peu profonde d'une zone de subduction.

En 2015, Spahr Webb, le professeur de recherche Jerome M. Paros Lamont de physique observationnelle à l'Observatoire de la Terre de Lamont-Doherty, et une équipe internationale de collègues est devenue la première à capturer ces tremblements de terre à glissement lent en cours à l'aide d'instruments déployés sous la mer. Les données qu'ils ont collectées sur le site néo-zélandais, publié cette année par l'auteur principal Laura Wallace de l'Université du Texas, aidera les scientifiques à mieux comprendre les risques sismiques, en particulier dans les tranchées, les interfaces sismiquement actives entre les plaques tectoniques où une plaque plonge sous une autre. Les membres de l'équipe discutent de leur travail cette semaine lors de la réunion d'automne de l'American Geophysical Union (AGU).

"Nous ne comprenons pas encore le caractère collant de l'interface entre les deux plaques, et c'est en partie ce qui détermine l'ampleur d'un tremblement de terre que vous pouvez avoir, " Webb a dit. " En particulier, nous nous soucions de l'adhérence près de la tranchée, parce que quand vous avez beaucoup de mouvement près d'une tranchée, vous pouvez générer de gros tsunamis."

Précédemment, les scientifiques pensaient que les sédiments mous entassés près des tranchées n'étaient généralement pas assez solides pour supporter un tremblement de terre et qu'ils amortiraient le glissement, Webb a dit. "Nous avons récemment vu beaucoup de grands tsunamis où il y a eu un grand glissement juste à côté de la tranchée, " il a dit.

L'une des raisons pour lesquelles le tremblement de terre de Tōhoku au Japon a été si dévastateur en 2011 est qu'une partie de l'interface très proche de la tranchée s'est déplacée sur une grande distance, environ 50 mètres, poussant l'eau avec, Webb a dit. Alors que la majeure partie du tremblement de terre de Tōhoku impliquait un soulèvement de quelques mètres seulement, la partie près de la tranchée a doublé la taille du tsunami, entraînant des vagues de près de 40 mètres de haut à certains endroits le long de la côte.

Pour pouvoir anticiper les séismes générateurs de tsunamis et mieux évaluer les risques régionaux, les scientifiques étudient pourquoi certaines zones de tranchées ont ces événements de glissement lent, pourquoi d'autres rampent continuellement, et d'autres s'enferment et créent une tension qui finit par éclater sous la forme d'un tremblement de terre générant un tsunami.

Le risque de l'Alaska

Webb vise ensuite la tranchée des Aléoutiennes, juste à côté de l'île de Kodiak, Alaska. C'est l'une des régions du monde les plus actives sur le plan sismique. Un grand tremblement de terre générant un tsunami pourrait y faire des ravages non seulement en Alaska mais le long de la côte ouest de l'Amérique du Nord et jusqu'à Hawaï et au Japon, comme le tremblement de terre du Vendredi Saint en 1964.

scientifiques Lamont, dont Donna Shillington et Geoffrey Abers, qui présentent également leur travail cette semaine à l'AGU, ont passé des années à étudier la structure de la fosse des Aléoutiennes et ce qui se passe lorsque la plaque Pacifique plonge sous la plaque nord-américaine. Webb et un grand groupe de collaborateurs veulent maintenant savoir où les sections de la tranchée glissent et où les sections se verrouillent pour aider à comprendre ce qui détermine où elles se verrouillent. Trouver des tremblements de terre à glissement lent pourrait aider à révéler certains de ces secrets.

Pour étudier l'événement de glissement lent en Nouvelle-Zélande, Webb et ses collègues ont installé un ensemble de 24 manomètres absolus et 15 sismomètres de fond océanique directement au-dessus du creux de Hikurangi, où convergent deux plaques. Les manomètres absolus déployés sur le fond marin enregistrent en permanence les changements de pression de l'eau au-dessus. Si le fond marin monte, la pression diminue; si le fond marin se déplace vers le bas, la pression augmente en raison de l'augmentation de la profondeur de l'eau. Lorsque l'événement de glissement lent a commencé, les instruments ont enregistré le mouvement du fond marin.

Les scientifiques ont découvert que certaines parties de l'interface Hikurangi ont glissé et d'autres non pendant l'événement de glissement lent. "Il se peut qu'une grande partie de l'interface glisse dans ces événements, mais vous avez quelques endroits qui sont verrouillés, et ceux-ci finissent par se briser et créer des tremblements de terre et des tsunamis qui causent des dommages, " dit Webb.

La plupart des instruments utilisés dans l'étude néo-zélandaise ont été construits à Lamont dans le laboratoire OBS (sismomètre à fond d'océan) lancé par Webb.

En Alaska, Webb et ses collaborateurs ont proposé une expérience qui utiliserait à nouveau un grand nombre de sismomètres de fond océanique et de manomètres construits par Lamont, cette fois pour collecter des données près de l'île Kodiak. L'Alaska est un défi particulier pour les mesures des fonds marins. L'océan est assez peu profond au sud de l'Alaska avant de s'approfondir près de la fosse des Aléoutiennes, et les instruments sismiques sur le fond marin peuvent être déplacés par de forts courants ou endommagés par le chalutage de fond. Webb et l'équipe du laboratoire OBS de Lamont ont développé une solution :ils ont construit des boucliers en métal lourd qui s'enfoncent au fond de la mer avec les sismomètres pour les protéger.

Une fois les données des instruments collectées, ils seront rendus publics afin que les sismologues de tout le pays puissent commencer à analyser les enregistrements à la recherche d'indices sur le comportement sismique de la région.

En détectant les modèles de tremblements de terre, les scientifiques peuvent aider les ingénieurs régionaux à planifier la construction pour mieux résister aux pires scénarios de tremblement de terre, mais prédire un tremblement de terre reste insaisissable.

« Si nous commençons à voir des précurseurs sur la base des données offshore, alors peut-être que nous aurons également une certaine capacité prédictive, " Webb a dit. " L'espoir est que si vous avez de meilleures mesures en mer, vous commencerez à mieux comprendre les choses, et peut-être qu'il y a un signe de mouvement avant le tremblement de terre qui fournira un avertissement."