Chercheurs du département de géophysique de l'université de Tohoku, ont étudié le tremblement de terre profond qui s'est produit le 30 mai, 2015, à l'ouest des îles Bonin au Japon.

Le tremblement de terre, qui a enregistré à environ 670 km de profondeur avec une magnitude de moment (Mw) de 7,9 (Fig. 1), était l'événement sismique mondial le plus profond jamais enregistré avec M 7,8. Il s'agissait également d'un événement isolé situé à plus de 100 km de profondeur par rapport aux zones sismiques principales enregistrées jusqu'à présent (Fig. 1). L'événement a suscité un grand intérêt parmi les chercheurs car la haute pression et la température élevée à une si grande profondeur rendent inhabituel la génération de tremblements de terre là-bas.

Dans la région d'Izu-Bonin, la plaque du Pacifique plonge vers le nord-ouest sous la plaque de la mer des Philippines. La subduction est un processus où l'une des plaques tectoniques de la Terre s'enfonce sous une autre. À ce jour, plusieurs études ont étudié l'emplacement de la source du séisme profond de Bonin par rapport à la plaque du Pacifique en subduction (dalle). Mais il y a eu des résultats contradictoires parce que la structure du manteau dans et autour de la zone source n'est toujours pas claire.

L'équipe de l'Université du Tohoku, dirigé par le professeur Dapeng Zhao, appliqué une méthode de tomographie sismique à plus de cinq millions de données d'heure d'arrivée des ondes P enregistrées par des stations sismiques mondiales pour déterminer une tomographie du manteau haute résolution sous la région d'Izu-Bonin. Les stations comprenaient celles des réseaux sismiques denses du Japon et de l'Est de la Chine.

La tomographie sismique est un outil efficace pour étudier la structure tridimensionnelle (3D) de l'intérieur de la Terre, en particulier, pour clarifier la morphologie et la structure des dalles de subduction. En utilisant cette méthode, l'équipe a reçu des images claires de la dalle du Pacifique en subduction en tant que zone à grande vitesse , et a montré que l'événement profond de Bonin s'est produit dans la dalle du Pacifique, qui pénètre dans le manteau inférieur (Fig. 2). De plus, son hypocentre est situé juste à côté de la limite orientale de la dalle au manteau ambiant dans la zone de transition du manteau.

Ils ont également découvert que la dalle du Pacifique est fendue à environ 28° de latitude nord, c'est à dire., légèrement au nord de l'hypocentre de l'événement profond de 2015. Dans le nord, la dalle est plate dans la zone de transition du manteau. Alors qu'au sud, la dalle est presque verticale et pénètre directement dans le manteau inférieur (Fig. 3).

Ces résultats suggèrent que ce séisme profond a été causé par les effets conjoints de plusieurs facteurs. Il s'agit notamment de la subduction rapide et profonde de la dalle du Pacifique, déchirure de dalle, variation thermique de la dalle, changements de contraintes et transformations de phase dans la dalle, ainsi que des interactions complexes entre la dalle et le manteau ambiant. Ce travail apporte un éclairage nouveau sur la structure de la dalle profonde et la dynamique de subduction.