Plusieurs centaines de milles au large de la côte nord-ouest du Pacifique, une petite plaque tectonique appelée Juan de Fuca glisse lentement sous le continent nord-américain. Cette subduction a créé une zone de collision avec le potentiel de générer d'énormes tremblements de terre et les tsunamis qui les accompagnent, qui se produisent lorsque la roche faillée pousse brusquement l'océan hors de son chemin.

En réalité, cette région représente le plus grand risque géophysique pour les États-Unis continentaux ; les tremblements de terre centrés ici pourraient être des centaines de fois plus dommageables que même une grosse secousse sur la faille de San Andreas. Sans surprise, les scientifiques souhaitent en savoir le plus possible sur la plaque Juan de Fuca.

Cette microplaque est "née" à seulement 300 miles au large des côtes, à une longue gamme de volcans sous-marins qui produisent une nouvelle croûte à partir de la fonte générée en profondeur. Faisant partie du système mondial de dorsale médio-océanique qui entoure la planète, ces régions génèrent 70 pour cent des plaques tectoniques de la Terre. Cependant, parce que les chaînes de volcans se trouvent à plus d'un mille sous la surface de la mer, les scientifiques en savent étonnamment peu à leur sujet.

Le géophysicien de l'UC Santa Barbara Zachary Eilon et son co-auteur Geoff Abers de l'Université Cornell ont mené de nouvelles recherches à l'aide d'une nouvelle technique de mesure qui a révélé un signal fort d'atténuation sismique ou de perte d'énergie à la dorsale médio-océanique où le Juan de Fuca La plaque est créée. Les données d'atténuation des chercheurs impliquent que la roche en fusion se trouve ici encore plus profondément dans la Terre que les scientifiques ne le pensaient auparavant. Cela aide à son tour les scientifiques à comprendre les processus par lesquels les plaques tectoniques de la Terre sont construites, ainsi que la plomberie profonde des systèmes volcaniques. Les résultats des travaux paraissent dans la revue Avancées scientifiques .

"Nous n'avons jamais eu la possibilité de mesurer l'atténuation de cette façon sur une dorsale médio-océanique auparavant, et l'amplitude du signal nous dit qu'il ne peut pas être expliqué par une structure peu profonde, " dit Eilon, professeur adjoint au Département des sciences de la Terre de l'UCSB. "Tout ce qui est là-bas, causant la perte de toute cette énergie sismique, s'étend très profondément, au moins 200 kilomètres sous la surface. C'est inattendu, parce que nous pensons que les processus qui donnent lieu à cela - en particulier l'effet de la fonte sous la surface - comme étant peu profonds, limité à 60 km ou moins.

Selon les calculs d'Eilon, la bande étroite sous la dorsale médio-océanique, où la roche chaude jaillit pour générer la plaque Juan de Fuca, a une atténuation très élevée. En réalité, ses niveaux sont aussi élevés que les scientifiques l'ont vu n'importe où sur la planète. Ses découvertes suggèrent également que la plaque refroidit plus rapidement que prévu, ce qui affecte la friction au niveau de la zone de collision et la taille résultante de tout mégaséisme potentiel.

Les ondes sismiques commencent à un tremblement de terre et rayonnent loin de celui-ci. Alors qu'ils se dispersent, ils perdent de l'énergie. Une partie de cette perte est simplement due à l'étalement, mais un autre paramètre affecte également la perte d'énergie. Appelé le facteur de qualité, il décrit essentiellement à quel point la Terre est spongieuse, dit Eilon. Il a utilisé l'analogie d'une cloche pour expliquer comment fonctionne le facteur de qualité.

« Si je te donnais une cloche bien faite et que tu la frappais une fois, ça sonnerait longtemps, " expliqua-t-il. " C'est parce que très peu d'énergie est en fait perdue à chaque oscillation lorsque la cloche sonne. C'est une très faible atténuation, très haute qualité. Mais si je te donne une cloche mal faite et que tu la frappes une fois, les oscillations s'éteindront très rapidement. C'est une atténuation élevée, basse qualité."

Eilon a examiné la manière dont différentes fréquences d'ondes sismiques s'atténuent à différents rythmes. « Nous avons examiné non seulement la quantité d'énergie perdue, mais également les différentes quantités par lesquelles diverses fréquences sont retardées, " expliqua-t-il. " Ce nouveau, Un moyen plus robuste de mesurer l'atténuation est une percée qui peut être appliquée à d'autres systèmes dans le monde.

"L'atténuation est une chose très difficile à mesurer, c'est pourquoi beaucoup de gens l'ignorent, " a ajouté Eilon. " Mais cela nous donne une énorme quantité de nouvelles informations sur l'intérieur de la Terre que nous n'aurions pas autrement. "

L'année prochaine, Eilon fera partie d'un effort international visant à instrumenter de grandes étendues inexplorées du Pacifique avec des sismomètres de fond océanique. Une fois ces données collectées, il appliquera les techniques qu'il a développées sur le Juan de Fuca dans l'espoir d'en savoir plus sur ce qui se cache sous les fonds marins des anciens océans, où de mystérieuses ondulations dans le champ de gravité terrestre ont été mesurées.

"Ces nouvelles données sur les fonds marins, qui découlent vraiment des avancées technologiques dans la communauté de l'instrumentation, nous donnera de nouvelles capacités pour voir à travers le fond de l'océan, " a déclaré Eilon. "C'est énorme parce que 70 pour cent de la surface de la Terre est recouverte d'eau et nous en avons été largement aveugles - jusqu'à maintenant.

"Le projet Pacific Northwest était une expérience communautaire incroyablement ambitieuse, " dit-il. " Imaginez le genre de choses que nous découvrirons une fois que nous commencerons à placer ces instruments dans d'autres endroits. "