Une vague d'eau de fonte printanière, s'infiltrant à travers des couches de roche inclinées verticalement, a provoqué un essaim sismique près de la caldeira de Long Valley en Californie en 2017, selon les recherches présentées lors de la réunion annuelle de la SSA 2019.

L'événement inhabituel a incité Emily Montgomery-Brown, chercheuse de l'US Geological Survey, et ses collègues à revenir sur 33 ans d'enregistrements sismiques et hydrologiques pour la région. Ils ont constaté que les taux de sismicité peu profonde étaient environ 37 fois plus élevés pendant les périodes très humides que pendant les périodes sèches.

Bien que les scientifiques aient lié les tremblements de terre à de fortes précipitations ou à un ruissellement important avant cela, les preuves reliant les deux ont été relativement faibles ou ambiguës, dit Montgomery-Brown. Dans le cas de Long Valley Caldera, elle dit, "nous observons une corrélation phénoménale entre la sismicité et le débit du cours d'eau, et nous voyons environ 37 fois plus de tremblements de terre pendant la saison humide que pendant la saison sèche."

Au fur et à mesure que l'eau de fonte a rechargé les nappes phréatiques dans la zone touchée par la sécheresse, il a modifié la pression interstitielle dans les roches situées à un à trois kilomètres sous la surface du sol, déclenchant les petits séismes de l'essaim de 2017.

La nature superficielle des tremblements de terre, avec leur propagation inhabituelle, a aidé Montgomery-Brown et ses collègues à déterminer qu'elles étaient causées par des infiltrations d'eau et non par des processus volcaniques liés à la caldeira de Long Valley.

En localisant les tremblements de terre, Le collègue de l'USGS de Montgomery-Brown, Dave Shelly, a découvert que les tremblements de terre "se propageaient en fait plus profondément, en bas de la surface, " dit-elle. Dans d'autres essaims autour des zones volcaniques, comme le parc national de Yellowstone, les tremblements de terre ont tendance à commencer dans une zone sismique plus profonde, environ six à huit kilomètres de profondeur, et se déplacent souvent vers la surface.

Cartes géologiques détaillées de la zone d'essaim, au sud de Long Valley Caldera, montrer un plongeon abrupt, des couches rocheuses presque verticales qui agissent comme un conduit rapide pour l'eau de fonte. Le ruissellement peut ne pas réactiver un défaut particulier, Montgomery-Brown dit, mais au lieu de cela, il pourrait s'infiltrer dans ces couches rocheuses et y déclencher de petits tremblements de terre.

Les chercheurs n'ont pas vu la même forte corrélation entre le ruissellement des eaux de fonte et les taux sismiques dans d'autres zones autour de Long Valley Caldera. "Ce n'est que dans ces zones que l'on voit les strates à fort pendage, " elle dit.

Pour autant qu'elle et ses collègues puissent en juger, ces tremblements de terre peu profonds restent peu profonds, et ne se propagent pas assez profondément pour déclencher une activité sur des failles plus profondes dans la région.

Montgomery-Brown a étudié les signaux sismiques et surveillé la déformation du sol à Long Valley Caldera pour suivre l'activité volcanique et le mouvement du magma et du gaz sous la caldeira. La déformation causée par les fortes chutes de neige (puis la fonte des neiges) dans les montagnes crée des signaux saisonniers dans ses données. "Habituellement, j'essaie de me débarrasser de ce signal pour pouvoir voir la véritable déformation volcanique qui se produit."

Lorsque l'essaim de tremblement de terre de 2017 - l'un des plus importants depuis longtemps dans la région - s'est produit au bord de la caldeira, elle et ses collègues discutaient pour savoir si cela était causé par l'activité volcanique. "Les gens commençaient à ressentir les tremblements de terre, et nous nous demandions si nous devions publier une sorte de déclaration concernant le comportement du volcan."

Mais alors qu'elle faisait visiter à un nouveau directeur l'armoire d'un routeur dans leurs bureaux, elle a fini par parler avec les responsables du district d'eau communautaire de Mammoth qui partagent l'espace de bureau. Alors qu'ils parlaient des inondations printanières, "cela a en quelque sorte cliqué dans notre compréhension" comment le ruissellement et l'essaim pourraient être liés, elle dit.