À l'aide d'un ensemble de géophones de la taille d'une boîte de café déployés pendant environ un mois dans les arrière-cours, terrains de golf et parcs publics, les chercheurs ont collecté suffisamment de données pour leur permettre de cartographier la profondeur et la forme des bassins sédimentaires de San Gabriel et San Bernardino de Los Angeles, Californie.

Les sismologues pensent que ces bassins sédimentaires peuvent agir comme un "guide d'ondes" pour concentrer et piéger l'énergie d'un tremblement de terre sur la faille sud de San Andreas, Il est donc important de comprendre leur structure pour aider à prédire dans quelle mesure ils pourraient canaliser l'énergie d'un tel tremblement de terre vers le centre-ville de Los Angeles.

L'équipe de recherche, dirigé par Patricia Persaud de la Louisiana State University et Robert Clayton du California Institute of Technology, a pu cartographier les deux bassins de manière plus détaillée que les études précédentes, montrant que le bassin de San Gabriel est plus profond que le bassin de San Bernardino et que le bassin de San Bernardino a une forme irrégulière. Persaud et ses collègues ont également découvert des signes de décalages profonds dans les couches de la croûte terrestre qui pourraient être liés à deux failles – les failles Red Hill et Raymond – qui ont déjà été cartographiées dans les zones voisines à la surface.

« Il est actuellement trop tôt pour dire en quoi nos résultats changeront notre perception de la capacité de ces bassins à canaliser l'énergie sismique, " dit Persaud. " Cependant, nous recueillons plus de données dans la région qui seront utilisées pour affiner davantage la structure du bassin. »

Les géophones sont des instruments qui convertissent la vitesse du mouvement du sol en tension qui peut être utilisée pour déterminer la géométrie des structures sous la surface de la terre. La visualisation des détails de la structure du bassin sédimentaire nécessite un grand nombre de stations sismiques étroitement espacées afin de capturer les changements importants de structure latéralement à travers le bassin. Les réseaux de géophones offrent un moyen peu coûteux et réalisable de collecter ces données dans une zone urbaine densément peuplée, par rapport aux complications et aux dépenses de déploiement de sismomètres à large bande, a noté Persaud.

Chacun des 202 nœuds déployés dans l'étude, en trois lignes enjambant les bassins nord, ont à peu près la taille d'une boîte de café. "Ils pèsent environ six livres et ont un enregistreur de données, batterie et enregistreur tout dans un seul conteneur, " expliqua Persaud. " Pour les placer dans le sol, nous creusons un petit trou qui permettra de recouvrir les nœuds d'environ deux pouces de terre une fois qu'ils seront solidement plantés. La plupart des habitants de la région de Los Angeles nous disent de les mettre où nous voulons, certains nous aident même à creuser les trous; nous choisissons donc un site dans leur cour et en cinq minutes environ, nous avons le nœud en place et l'enregistrement. "

Dans la plupart des cas, les propriétaires étaient « extrêmement amicaux et arrangeants » au cours de la présente étude, dit Persaud. "Ce qui est intéressant, c'est que lorsque nous avons reçu une réponse positive, cela a été presque immédiat. Les habitants de Los Angeles sont très conscients du risque sismique élevé dans cette région, et sont souvent curieux de notre étude et des nœuds, et ils veulent en savoir plus. Certains proposent de faire connaître notre étude sur les réseaux sociaux et encouragent leurs amis et voisins à participer également. »

Les nœuds ont collecté des données en continu pendant 35 jours. Dans ce temps, ils ont détecté des mouvements du sol de magnitude 6 et des tremblements de terre plus importants qui se sont produits à des milliers de kilomètres de Los Angeles. Les données de forme d'onde sismiques provenant de ces séismes télésismiques peuvent être utilisées avec une méthode appelée technique de la fonction de récepteur pour cartographier l'épaisseur de la croûte et des structures crustales peu profondes sous une station sismique. Les fonctions du récepteur calculées à partir des réseaux nodaux sont similaires à celles calculées à partir des données à large bande, les chercheurs ont conclu, mais le réseau nodal offre un aperçu à plus haute résolution des structures crustales telles que la frontière entre la croûte terrestre et le manteau et l'interface entre les sédiments et la roche du socle à travers les bassins.

Cet été, l'équipe de recherche est de retour en Californie en plaçant des nœuds "le long de nouvelles lignes destinées à combler toutes les zones où il pourrait y avoir un changement dans la forme du bassin, " a déclaré Persaud. "Nous venons de déployer trois nouveaux profils et compilerons ensuite les résultats de tous nos profils pour produire un modèle structurel mis à jour pour les bassins."

L'étude est publiée dans le Lettres de recherche sismologique .