Une équipe internationale dirigée par le géologue Michael Strasser a utilisé de nouvelles méthodes pour analyser les dépôts de sédiments dans la fosse japonaise afin d'acquérir de nouvelles connaissances sur le cycle du carbone.

Dans un article récemment publié dans Communication Nature , Le géologue Michael Strasser a présenté les premiers résultats d'une expédition de recherche d'un mois au large des côtes du Japon. L'initiative de recherche avait été organisée en mars 2012 par MARUM - Center for Marine Environmental Sciences. Strasser, qui jusqu'en 2015 était professeur assistant pour la dynamique des sédiments à l'ETH Zurich et est maintenant professeur ordinaire pour la géologie des sédiments à l'Université d'Innsbruck, y a emmené une équipe internationale pour étudier les processus dynamiques de remobilisation des sédiments déclenchés par l'activité sismique.

A une profondeur de 7, 542 mètres sous le niveau de la mer, l'équipe a prélevé une carotte dans la tranchée japonaise, une tranchée océanique de 800 km de long dans la partie nord-ouest de l'océan Pacifique. La tranchée, qui est sismiquement actif, était l'épicentre du tremblement de terre de Tohoku en 2011, qui a fait la une des journaux lorsqu'il a provoqué la fusion nucléaire de Fukushima. De tels tremblements de terre entraînent d'énormes quantités de matière organique des bas-fonds vers les eaux plus profondes. Les couches de sédiments qui en résultent peuvent ainsi être utilisées ultérieurement pour glaner des informations sur l'histoire des tremblements de terre et le cycle du carbone dans l'océan profond.

Nouvelles méthodes de datation dans l'océan profond

L'étude actuelle a fourni aux chercheurs une percée. Ils ont analysé les sédiments riches en carbone en utilisant la datation au radiocarbone. Cette méthode - mesurer la quantité de carbone organique ainsi que le carbone radioactif (14C) dans les composés minéralisés - a longtemps été un moyen de déterminer l'âge des couches sédimentaires individuelles. Jusqu'à maintenant, cependant, il n'a pas été possible d'analyser des échantillons de profondeur supérieure à 5, 000 mètres sous la surface, parce que les composés minéralisés se dissolvent sous une pression d'eau accrue.

Strasser et son équipe ont donc dû utiliser de nouvelles méthodes pour leur analyse. L'une d'entre elles était ce qu'on appelle la méthode du gaz radiocarbone en ligne, développé par le doctorant de l'ETH Rui Bao et le groupe Biogeoscience de l'ETH Zurich. Cela augmente considérablement l'efficacité, puisqu'il suffit d'une seule carotte pour effectuer plus d'une centaine de mesures d'âge 14C directement sur la matière organique contenue dans le sédiment.

En outre, les chercheurs ont appliqué pour la première fois la méthode de mesure Ramped PyrOx (pyrolyse) à la datation des couches sédimentaires des grands fonds. Cela a été fait en coopération avec le Woods Hole Oceanographic Institute (États-Unis), qui a développé la méthode. Le processus consiste à brûler de la matière organique à différentes températures. Parce que la matière organique plus ancienne contient des liaisons chimiques plus fortes, il nécessite des températures plus élevées pour brûler. Ce qui rend cette méthode innovante, c'est que la variation d'âge relative des fractions de température individuelles entre deux échantillons distingue très précisément la différence d'âge entre les niveaux de sédiments en mer profonde.

Datation des tremblements de terre pour augmenter la précision des prévisions

Grâce à ces deux méthodes innovantes, les chercheurs ont pu déterminer l'âge relatif de la matière organique dans des couches de sédiments individuelles avec un degré élevé de précision. La carotte qu'ils ont testée contenait de la matière organique plus ancienne à trois endroits, ainsi que des taux plus élevés d'exportation de carbone vers l'océan profond. Ces lieux correspondent à trois événements sismiques historiquement documentés mais jusqu'ici imprécisément datés dans la tranchée japonaise :le tremblement de terre de Tohoku en 2011, un tremblement de terre sans nom en 1454, et le tremblement de terre de Sanriku en 869.

À l'heure actuelle, Strasser travaille sur une carte géologique à grande échelle de l'origine et de la fréquence des sédiments dans les fosses océaniques profondes. Faire cela, il analyse plusieurs échantillons de carottes prélevés lors d'une expédition de suivi dans la tranchée japonaise en 2016. « L'identification et la datation des dépôts de sédiments déclenchés par la tectonique sont également importantes pour les prévisions futures sur la probabilité de tremblements de terre, " dit Strasser. " Avec nos nouvelles méthodes, nous pouvons prédire la récurrence des tremblements de terre avec beaucoup plus de précision."