Les chercheurs savent depuis des décennies que les tremblements de terre profonds, ceux de plus de 60 kilomètres de profondeur, ou à environ 37 miles sous la surface de la Terre - rayonnent l'énergie sismique différemment de celles qui proviennent plus près de la surface. Mais une approche systématique pour comprendre pourquoi a fait défaut.

Maintenant, une équipe de chercheurs de l'Université de Houston a signalé un moyen d'analyser les modèles de rayonnement des ondes sismiques dans les tremblements de terre profonds pour suggérer que les tremblements de terre profonds mondiaux se trouvent dans des roches anisotropes, quelque chose qui n'avait pas été fait auparavant. L'anisotropie de la roche fait référence aux différences de vitesse de propagation des ondes sismiques lorsqu'elles sont mesurées dans différentes directions.

Leurs conclusions ont été publiées lundi, 30 juillet par la revue Géosciences de la nature .

La plupart des tremblements de terre se produisent à de faibles profondeurs, selon le US Geological Survey, et ils causent généralement plus de dégâts que les tremblements de terre plus profonds. Mais il y a encore des questions importantes sur les causes des tremblements de terre profonds.

Les roches normales sont ductiles, ou souple, à ces grandes profondeurs en raison de la température élevée et ne sont donc pas capables de se rompre de façon abrupte pour produire des tremblements de terre profonds, qui se produisent sous les zones de subduction où deux plaques tectoniques entrent en collision dans les fosses océaniques. La plaque enfoncée est appelée dalle de subduction. Le fait que les tremblements de terre profonds ne se produisent que dans ces dalles suggère qu'un processus inhabituel se produit à l'intérieur de la dalle.

Yingcai Zheng, professeur adjoint d'imagerie sismique à l'UH College of Natural Sciences and Mathematics et auteur correspondant de l'article, ces sismologues ont cherché à comprendre les tremblements de terre profonds depuis la découverte du phénomène en 1926. Les hypothèses incluent l'effet des fluides, un échauffement thermique incontrôlé ou un changement de phase solide dû à un effondrement soudain de la structure cristalline minérale.

En plus de Zheng, les chercheurs impliqués dans le travail comprennent le premier auteur Jiaxuan Li, un doctorat candidat au Département des sciences de la Terre et de l'atmosphère; Léon Thomsen, professeur-chercheur en géophysique; Thomas J. Lapen, professeur de géologie; et Xinding Croc, professeur adjoint à l'UH et simultanément professeur agrégé à la Southern University of Science and Technology China.

« Au cours des 50 dernières années, il est de plus en plus évident qu'une grande partie des tremblements de terre profonds ne suivent pas le diagramme de rayonnement à double couple observé dans la plupart des tremblements de terre peu profonds, " a déclaré Zheng. " Nous avons cherché à savoir pourquoi cela se produit. " Le modèle de double couple est causé par une rupture par cisaillement d'une faille préexistante.

L'oeuvre, financé par la National Science Foundation, examiné les raisons potentielles des différents diagrammes de rayonnement ; Zheng a déclaré que des théories antérieures suggèrent que les tremblements de terre profonds proviennent d'un mécanisme de rupture différent et peut-être de processus physiques et chimiques différents de ceux qui déclenchent des tremblements de terre peu profonds.

Mais après avoir étudié les diagrammes de rayonnement de 1, 057 séismes profonds dans six zones de subduction dans le monde, les chercheurs ont déterminé une autre explication. Ils ont découvert que le tissu rocheux environnant entourant le séisme profond modifie le rayonnement sismique en un modèle sans double couple. "Les diagrammes de rayonnement communs à double couple et les modèles inhabituels de tremblements de terre profonds peuvent être expliqués simultanément par la rupture par cisaillement dans un tissu rocheux stratifié, " dit Li.

Avant que la plaque de subduction n'entre dans la tranchée, il peut absorber l'eau de mer pour former des minéraux anisotropes hydratés. Alors que la dalle descend dans le manteau terrestre, l'eau peut être expulsée en raison de conditions de haute pression et de température élevée, un processus connu sous le nom de déshydratation. La déshydratation et le fort cisaillement le long de l'interface de la dalle peuvent rendre la roche fragile et conduire à la rupture lors de séismes de profondeur intermédiaire, définis comme ceux entre 60 kilomètres et 300 kilomètres de profondeur (37 milles à 186 milles).

"Nous avons trouvé à ces profondeurs que le tissu rocheux anisotrope est toujours parallèle à la surface de la dalle, bien que la dalle puisse changer considérablement de direction d'un endroit à l'autre, " dit Li.

L'anisotropie se trouve également dans les roches à des profondeurs encore plus grandes, ce qui suggère que des matériaux tels que la magnésite ou des poches de fonte de carbonatite alignées peuvent être impliqués dans la génération des ruptures profondes, les chercheurs ont dit. Étant donné que l'anisotropie déduite est élevée (environ 25 %), le mécanisme de changement de phase solide métastable largement admis n'est pas en mesure de fournir l'anisotropie nécessaire déduite par les chercheurs.