Dans les derniers mois de 2018, deux des plus puissants tremblements de terre profonds jamais enregistrés dans l'histoire de l'humanité ont secoué la région Tonga-Fiji du Pacifique Sud.

Dans la toute première étude de ces tremblements de terre profonds, généralement définis comme tout tremblement de terre se produisant à 350 kilomètres ou plus sous la surface de la Terre, une équipe de recherche dirigée par la Florida State University a caractérisé ces événements sismologiques importants, révélant des informations nouvelles et surprenantes sur le mystérieux de notre planète, intérieur en constante évolution.

Les conclusions de l'équipe, publié dans la revue Lettres de recherche géophysique , délimiter les processus géologiques complexes responsables des tremblements de terre et suggérer que la première perturbation puissante peut en fait avoir déclenché la seconde.

"Nous n'avons pas ce genre de grands tremblements de terre trop souvent, " a déclaré l'auteur de l'étude Wenyuan Fan, un sismologue sismique au Département de la Terre de la FSU, Sciences de l'océan et de l'atmosphère. "Ces tremblements de terre profonds, en particulier les tremblements de terre plus importants, ne sont pas vraiment favorisés par l'environnement ambiant. Pourquoi cela se produit-il donc? C'est une question impérieuse à poser."

Alors que les tremblements de terre profonds sont rarement ressentis à la surface de la Terre, l'étude de ces événements titanesques peut aider les chercheurs à mieux comprendre les systèmes et les structures de la Terre intérieure.

Mais les mécanismes précis des tremblements de terre profonds ont longtemps été un mystère pour les scientifiques sismiques. Les conditions extrêmes de température et de pression de la Terre profonde ne conviennent pas aux types de processus mécaniques généralement responsables des tremblements de terre, à savoir le mouvement et le glissement soudain de grandes plaques.

Au lieu, la pression extraordinaire maintient les choses fermement en place, et les températures montantes font que les matériaux rocheux se comportent comme du chocolat, se déplaçant de manière visqueuse plutôt que comme des glaçons comme on le voit sur la surface peu profonde.

"Nous ne nous attendions pas à avoir des tremblements de terre profonds, " Fan a déclaré. "Cela ne devrait pas arriver. Mais nous avons des observations de tremblements de terre profonds. Alors pourquoi? Comment? Quel genre de processus physiques fonctionnent dans de telles conditions ? »

À l'aide d'analyses avancées de formes d'onde, Fan et son équipe ont découvert que le premier séisme, un monstre de magnitude 8,2, ce qui en fait le deuxième plus grand tremblement de terre profond jamais enregistré – était le produit de deux processus physiques distincts.

Le tremblement de terre, ils ont trouvé, a commencé dans l'une des dalles d'importance sismique de la région, une partie d'une plaque tectonique subductée sous une autre. Les noyaux de dalle sont plus froids que leur environnement bouillonnant, et donc plus propice à la nucléation sismique.

Une fois que le tremblement de terre a commencé à se former dans le noyau de la dalle, il s'est propagé dans son environnement plus chaud et plus ductile. Cette propagation vers l'extérieur a déplacé le séisme d'un processus mécanique à un autre.

« C'est intéressant parce qu'avant que les Tonga ne disposaient principalement d'un seul type de mécanisme, qui se trouve dans le noyau de la dalle froide, ", a déclaré Fan. "Mais nous voyons en fait que plusieurs mécanismes physiques sont impliqués."

Le modèle de propagation à double mécanisme présent dans le séisme de magnitude 8,2 n'a pas été totalement surprenant pour Fan et son équipe. Le processus rappelait un processus tout aussi profond, Séisme de magnitude 7,6 qui a secoué la région en 1994. Ces schémas reconnaissables étaient un signe prometteur.

"Pour voir que quelque chose est prévisible, comme les schémas répétés observés dans le séisme de magnitude 8,2, est très satisfaisant, ", a déclaré Fan. "Cela fait naître l'espoir que nous sachions quelque chose sur ce système."

Mais le deuxième tremblement de terre, survenu 18 jours après le premier, était plus un casse-tête. La convulsion de magnitude 7,9 a frappé une zone qui connaissait auparavant très peu d'activité sismique. Les mécanismes physiques distincts présents dans le deuxième séisme partageaient plus de similitudes avec les séismes profonds sud-américains qu'avec les séismes massifs qui secouent le Pacifique Sud. Et, déroutant pour les chercheurs, le séisme de magnitude 7,9 a produit étonnamment peu de répliques par rapport à sa taille considérable.

En quelque sorte, Le ventilateur a dit, un grand tremblement de terre a été déclenché dans une région auparavant asismique qui est ensuite immédiatement revenue à la normale.

C'est ce processus de déclenchement qui intéresse le plus Fan à l'avenir. Il a déclaré que ce "doublet" de tremblement de terre illustre la nature dynamique et interdépendante des processus terrestres profonds et le besoin urgent de mieux comprendre comment ces processus complexes fonctionnent.

"Il est important que nous abordions la question de savoir comment les grands tremblements de terre déclenchent d'autres grands tremblements de terre qui ne sont pas loin, " il a dit. " C'est une bonne démonstration qu'il semble y avoir des processus physiques impliqués qui sont encore inconnus. Nous avons progressivement appris à identifier le modèle, mais pas à un degré où nous savons exactement comment cela fonctionne. Je pense que c'est important pour tout type de prévision des risques. C'est plus qu'un intérêt intellectuel. C'est important pour la société humaine."