Sous les vagues paisibles d'un lac est un grondement, imperceptible à tous sauf aux sismomètres, qui ondule dans la terre comme les vagues ondulent le long du rivage.

Dans une étude publiée aujourd'hui dans le Journal de recherche géophysique Solid Earth , des scientifiques de l'Université de l'Utah rapportent que ces petits signaux sismiques peuvent aider la science. En tant qu'enregistrement du mouvement des vagues dans un lac, ils peuvent révéler quand un lac gèle et quand il dégèle. Et en tant que petit, source constante d'énergie sismique dans la terre environnante, les microséismes lacustres peuvent éclairer la géologie entourant un lac.

"C'est une sorte de nouveau phénomène, " dit Keith Koper, directeur des stations sismographiques de l'Université de l'Utah et co-auteur de l'étude. "Nous ne savons pas vraiment comment il est créé."

A la découverte des lacs tremblants

Les sismologues savent depuis longtemps que les vagues océaniques entraînées par le vent génèrent de petites ondes sismiques, appelés microséismes. Ces microséismes sont générés lorsque les vagues se déplacent sur le fond de l'océan ou interagissent les unes avec les autres. Ils font partie du bruit de fond sismique dans les zones côtières.

"Nous avons récemment découvert que les vagues sur les lacs génèrent également ces microséismes, " dit Koper. Des microséismes lacustres avaient déjà été enregistrés près des Grands Lacs, Le Grand Lac des Esclaves du Canada et le Grand Lac Salé de l'Utah. Dans le journal, Koper et ses collègues présentent des observations supplémentaires du lac Yellowstone et de trois lacs en Chine, explorer les caractéristiques des microséismes des lacs respectifs.

Koper dit que les tremblements sont très faibles. "Vous ne seriez pas capable de les sentir, ça c'est sûr, " dit-il. Mais en faisant la moyenne des signaux sismiques sur une longue période - six mois, par exemple, un signal cohérent émerge.

Balayage de la Terre

Le signal peut être utilisé pour produire ce que Koper appelle un « CT scan de la Terre, " ou tomographie sismique. Les ondes sismiques traversent différents matériaux géologiques à des vitesses différentes, ainsi, observer comment les ondes changent lorsqu'elles émanent d'une source peut révéler la géologie du sous-sol. Les chercheurs peuvent créer ces sources sismiques avec des méthodes comme un marteau sur une plaque de métal, une explosion, ou un camion spécialement équipé avec une plaque vibrante. Des lacs, Koper dit, offrir un naturel, source régulière. "Cela demanderait pas mal d'efforts et de travail pour générer ce niveau d'énergie."

La zone qui pourrait être explorée à l'aide de microséismes lacustres est limitée à la région proche d'un lac, mais Koper écrit que les microséismes lacustres émanant du Grand Lac Salé pourraient atteindre assez loin pour visualiser comment les ondes sismiques se déplaceraient sous Salt Lake City, qui se trouve sur la faille Wasatch, dans un tremblement de terre majeur. De même, Les microséismes du lac Tahoe pourraient s'étendre à Reno, Nevada, et le lac Michigan pourrait fournir des microséismes pour imager la géologie sous la région de Chicago.

Suivi de la glace dans les lacs

Les microséismes peuvent remplir une autre fonction, dit Aïni Mokhdhari, un senior spécialisé en géologie. Parce que les secousses sont causées par des vagues poussées par le vent, les microséismes cessent lorsqu'un lac gèle en hiver. Ils reprennent au dégel au printemps. Ainsi, plutôt que de se fier aux observations satellitaires ou de témoins oculaires, le gel et le dégel des lacs pourraient être surveillés par un sismomètre autonome.

Mokhdhari a examiné les données microsismiques du lac Yellowstone, un lac bien observé dont les dates de gel et de dégel sont connues. "Nous comparons les données que nous avons obtenues du sismographe pour voir si c'est la même chose, " dit-elle. " Jusqu'à présent, c'est le cas. " Les observations sismologiques peuvent ne pas être nécessaires au lac Yellowstone, mais pourrait être utile pour surveiller des lacs plus éloignés pour les changements à long terme de la durée de la couverture de glace. Mokhdhari présentera les résultats de ses travaux sur les microséismes des lacs à la réunion d'automne de l'American Geophysical Union, qui se tiendra du 11 au 15 décembre à la Nouvelle-Orléans.

Écouter le lac Yellowstone

L'été prochain, Mokhdhari et Koper rejoindront leurs collègues dans une autre étude sismique du lac Yellowstone. Ils placeront un ensemble de petits sismomètres appelés géophones autour du périmètre du lac, et placez également un ensemble de sismomètres étanches spéciaux sur le fond du lac. En outre, ils utiliseront une bouée sur le lac pour mesurer les conditions du vent et des vagues. Leurs collègues cherchent à comprendre les cheminées hydrothermales du lac Yellowstone, mais Mokhdhari et Koper sont beaucoup plus intéressés par la capture de microséismes sous tous les angles.

"Si nous pouvons enregistrer à la fois sur terre et sous l'eau, " Koper dit, "nous pouvons avoir une meilleure idée de la façon dont ces choses sont générées."