Les contraintes libérées par les tremblements de terre d'origine humaine et naturelle dans le centre des États-Unis sont dans de nombreux cas indiscernables, ce qui signifie que les outils existants pour prédire les dommages causés par les secousses peuvent être appliqués aux deux types.

C'est la principale conclusion d'une étude menée par un sismologue de l'Université du Michigan et deux collègues de l'Université de Stanford, publication en ligne prévue le 2 août dans la revue Avancées scientifiques .

"Notre étude montre que les tremblements de terre induits et les tremblements de terre naturels dans le centre des États-Unis sont intrinsèquement similaires, et nous pouvons prédire les effets dommageables des séismes induits en utilisant le même cadre que les séismes naturels, " dit Yihe Huang, premier auteur de la Avancées scientifiques papier et professeur adjoint au département U-M des sciences de la Terre et de l'environnement.

"Notre découverte simplifie la tâche d'évaluation des risques car nous n'avons pas à traiter différemment les secousses de ces deux types de tremblements de terre, " a déclaré le co-auteur Gregory Beroza, co-directeur du Centre de Stanford pour la sismicité induite et déclenchée.

Dans le centre et l'est des États-Unis, le nombre de tremblements de terre a considérablement augmenté au cours des dernières années. Evacuation des eaux usées dans des puits profonds, souvent associée à l'extraction de pétrole et de gaz naturel, est la principale cause de la récente augmentation dans le centre des États-Unis, selon le US Geological Survey.

En mars, L'USGS a conclu qu'environ 3,5 millions de personnes vivent et travaillent dans des régions du centre et de l'est des États-Unis présentant un potentiel important de secousses destructrices causées par les tremblements de terre d'origine humaine en 2017. La plupart d'entre elles vivent dans l'Oklahoma et le sud du Kansas.

Une question clé est de savoir si ces séismes dits induits excitent des mouvements du sol sensiblement différents de ceux des séismes naturels. Si c'est le cas, alors les tremblements de terre d'origine humaine pourraient entraîner différents niveaux et types de dommages aux bâtiments et aux infrastructures.

Mais si les mouvements du sol dans les séismes induits et naturels sont en grande partie les mêmes, les équations utilisées pour prédire les dommages causés par les séismes naturels peuvent également être appliquées aux séismes provoqués par l'homme.

Pour répondre à cette question, Huang et ses collègues ont utilisé les enregistrements instrumentaux disponibles pour estimer la chute de contrainte (la différence entre la contrainte à travers une faille avant et après un tremblement de terre) de 39 tremblements de terre induits et naturels de magnitude modérée dans le centre des États-Unis et dans l'est de l'Amérique du Nord.

Ils ont découvert que les chutes de contrainte des tremblements de terre induits et naturels dans le centre des États-Unis sont "impossibles à distinguer" une fois que le mécanisme de faille et la profondeur des tremblements de terre sont pris en compte. La découverte suggère que les équations de prédiction du mouvement du sol, connu sous le nom de GMPE, utilisé pour prédire les dommages causés par les tremblements de terre naturels peut également être appliqué aux tremblements de terre induits.

Les résultats sont également cohérents avec l'idée que les séismes naturels et induits sont provoqués par des contraintes le long des failles géologiques et que l'injection de fluides dans les puits de stockage profonds fait avancer le calendrier des séismes induits, les déclencher.

Les chercheurs ont analysé des tremblements de terre naturels et induits d'une magnitude comprise entre 3,8 et 5,8 dans le centre des États-Unis et l'est de l'Amérique du Nord, comprenant trois populations.

Ils ont examiné les tremblements de terre naturels dans et autour des zones sismiques de New Madrid et de la vallée de Wabash dans le centre des États-Unis, ainsi que les tremblements de terre induits se produisant plus à l'ouest mais à l'est des montagnes Rocheuses, principalement en Oklahoma et dans le sud du Kansas.

Dans le centre des États-Unis, plus de la moitié des tremblements de terre induits étaient moins profonds que 5 kilomètres (3,1 miles), tandis que tous les tremblements de terre naturels étaient plus profonds que 5 kilomètres.

Dans l'est de l'Amérique du Nord, ils ont étudié les tremblements de terre naturels aux États-Unis et au Canada autour et à l'est des Appalaches.

"Nous avons découvert que les tremblements de terre naturels dans l'est peuvent entraîner des secousses plus fortes que les tremblements de terre naturels dans le centre des États-Unis, différences qui peuvent être dues en partie au type de défaut, " a déclaré le co-auteur William Ellsworth, co-directeur du Centre de Stanford pour la sismicité induite et déclenchée.

La plupart des séismes orientaux se produisent sur des failles inversées, tandis que la plupart des séismes induits et naturels du centre des États-Unis se produisent sur des failles décroissantes. Les tremblements de terre à faute inversée ont généralement des secousses plus fortes que les tremblements de terre à décrochement.

Entre 1980 et 2000, L'Oklahoma a connu en moyenne environ deux tremblements de terre supérieurs ou égaux à une magnitude de 2,7 par an, selon le US Geological Survey. Ce nombre est passé à environ 2, 500 en 2014 et 4, 000 en 2015, puis tombé à 2, 500 en 2016, selon l'USGS. Le 3 septembre, 2016, un séisme de magnitude 5,8 a frappé l'Oklahoma, le plus grand tremblement de terre de l'État à ce jour.

Selon l'USGS, de nombreux tremblements de terre en Oklahoma et dans d'autres parties du centre des États-Unis ont été déclenchés par l'injection de fluides d'eaux usées associées aux opérations pétrolières et gazières. Dans certains cas, l'évacuation des eaux usées dans des puits profonds est associée aux sites de fracturation hydraulique. Cependant, des études suggèrent que le processus de fracturation lui-même est rarement la cause directe de ces tremblements de terre.