Une analyse minutieuse des données recueillies après l'explosion d'essai nucléaire déclarée par la Corée du Nord le 3 septembre 2017 a permis aux sismologues de distinguer les signatures sismiques distinctes de l'explosion, un effondrement de la cavité de l'explosion et même plusieurs petits tremblements de terre qui se sont produits après l'effondrement.
Les données, par rapport à celles recueillies sur les sites d'essais nucléaires du Nevada au XXe siècle, peut aider à affiner les méthodes des sismologues pour identifier les explosions d'essais nucléaires dans le monde, écrivent William R. Walter et ses collègues du Lawrence Livermore National Laboratory. Leur article est publié dans le cadre d'une section spéciale sur l'explosion nord-coréenne de septembre 2017 et ses conséquences dans le journal Lettres de recherche sismologique .
Le test souterrain d'onde corporelle de magnitude 6,1 réalisé en septembre 2017 par la République populaire démocratique de Corée (RPDC) est le plus grand test de ce type depuis plus de 20 ans. et est le sixième essai nucléaire déclaré par la RPDC depuis 2006. L'explosion de septembre est un ordre de grandeur plus grand que le prochain plus grand essai par le pays, qui a eu lieu en septembre 2016.
Les chercheurs ont utilisé une méthode qui compare le rapport entre les amplitudes régionales des ondes P et S pour distinguer la signature sismique d'une explosion par rapport à un tremblement de terre, à des distances d'environ 200 à 1500 kilomètres de la source d'ondes sismiques. (Les ondes P compriment la roche dans la même direction que le mouvement de l'onde sismique, tandis que les ondes S déplacent la roche perpendiculairement à la direction de l'onde.) "Dans le discriminant du rapport P/S que nous utilisons pour identifier les explosions, c'est l'absence d'ondes S à haute fréquence qui caractérise les explosions, " expliqua Walter.
Walter et ses collègues ont montré que le rapport pouvait séparer les six essais nucléaires déclarés par la Corée du Nord des tremblements de terre naturels dans la région, et que la même méthode pourrait être utilisée pour distinguer avec succès les explosions nucléaires historiques du site d'essai du Nevada et les tremblements de terre dans l'ouest des États-Unis.
Cependant, il y a eu un autre événement sismique inhabituel, survenant environ huit minutes et demie après l'explosion, qui a également attiré l'attention des sismologues. Les modèles de formes d'ondes sismiques de l'événement ont conduit les scientifiques à conclure que l'événement pourrait avoir été le sol s'effondrant autour d'une cavité souterraine laissée par l'explosion.
Bien que des effondrements similaires à celui-ci aient parfois été observés après les explosions du site d'essai du Nevada, "c'est la première fois, à ma connaissance, que nous avons observé à distance les ondes sismiques d'un effondrement avec une instrumentation moderne sur un site d'essai étranger, " a déclaré Walter. " Il est important de pouvoir déterminer que cet effondrement n'était pas un autre essai nucléaire. "
Plusieurs caractéristiques des formes d'onde de l'événement post-explosion le marquent comme un effondrement plutôt qu'une explosion, disent les chercheurs, y compris le manque relatif d'énergie à haute fréquence par rapport aux formes d'onde d'explosion.
"Identifier l'événement comme un effondrement est un autre indicateur que l'événement du 3 septembre 2017 était un essai nucléaire qui a généré une grande cavité de vaporisation qui s'est effondrée huit minutes et demie plus tard, " a déclaré Walter. "Mais nous voulons continuer à développer des méthodes pour identifier les effondrements afin de les distinguer à la fois des explosions et des tremblements de terre."
Les chercheurs qui étudient les données des essais nucléaires de septembre 2017 ont également noté deux événements sismiques plus petits se produisant après l'explosion, de magnitudes 2,6 et 3,4, qui apparaissent d'après les rapports des ondes P sur S comme de petits tremblements de terre situés à quatre à huit kilomètres au nord du site de l'explosion.
"Nous n'avions observé à distance aucune réplique des précédents essais nucléaires déclarés par la RPDC, alors les tremblements de terre qui ont suivi l'explosion ont attiré l'attention des gens, " Walter dit. " Encore une fois, nous voulions déterminer qu'il ne s'agissait pas d'essais nucléaires supplémentaires plus petits. Alternativement, nous voulions déterminer qu'ils n'étaient pas associés à l'effondrement." Après une réanalyse minutieuse des données continues, les chercheurs ont trouvé un certain nombre de petits tremblements de terre supplémentaires, dont certains ont eu lieu avant l'essai nucléaire déclaré du 3 septembre 2017.
Étant donné le moment où ces tremblements de terre ne semblent pas être de véritables « répliques » de l'essai nucléaire, Walter et ses collègues ont conclu, bien qu'ils puissent être liés et éventuellement induits par l'explosion. « Le fait que des tremblements de terre tectoniques apparents se produisent près du site d'essai de la RPDC révèle des informations sur l'état de la contrainte [sismique] dans la région, ce qui peut nous aider à mieux comprendre les signatures sismiques des explosions, " dit Walter.
