Contraindre l'histoire des tremblements de terre produits par la fracturation du substratum rocheux est important pour prédire l'activité sismique et l'évolution de la tectonique des plaques. Dans une nouvelle étude publiée dans la revue Nature Rapports scientifiques 17 janv., 2020, une équipe de chercheurs présente une nouvelle technique à l'échelle microscopique pour déterminer l'âge des cristaux cultivés lors de l'activation répétée de fractures naturelles de la roche sur une période de plusieurs milliards d'années.

La libération d'énergie spectaculaire d'un tremblement de terre se forme lorsque les segments de substrat rocheux se déplacent dans des directions relativement opposées les uns par rapport aux autres en raison de la collision ou de la propagation des plaques tectoniques qui composent la croûte terrestre. Le mouvement se produit le long des plans de faille où de nouveaux cristaux minéraux se développent simultanément.

Le socle de la Scandinavie, jusqu'à deux milliards d'années, présente un vaste réseau de fractures formées à différents épisodes s'étendant de l'histoire ancienne de la croûte scandinave aux temps modernes. Dans des échantillons de roche récupérés dans des forages profonds en Suède, une nouvelle datation radioisotopique à l'échelle microscopique de cristaux de failles individuels révèle les épisodes de fracturation dominants affectant la Scandinavie.

Mikaël Tillberg, doctorant à l'Université Linnaeus, Suède, et premier auteur de l'article, explique, "Les âges de nos cristaux analysés correspondent à plusieurs périodes distinctes de formation de vastes chaînes de montagnes lorsque les limites des plaques étaient directement voisines de la Scandinavie. Ces contraintes temporelles démontrent que notre approche nouvellement développée est adaptée pour démêler les histoires de fracturation complexes."

Thomas Zack, de l'Université de Göteborg, Suède, et co-auteur de l'étude, décrit le fonctionnement de la méthode de datation. "Des minéraux spécifiques contiennent des éléments radiogéniques où certains isotopes se désintègrent au fil du temps. Les abondances de ces isotopes dans de minuscules cristaux formés sur les surfaces de fracture sont mesurées avec une grande précision et une résolution spatiale détaillée."

"Le lien entre la croissance cristalline et le mouvement de friction des séismes est assuré par l'identification des lignes de striation formées sur les cristaux de surface de fracture par le mouvement. Cette enquête microscopique précède l'analyse de l'âge pour permettre une procédure simple et robuste de datation des failles, " Henrik Drake à l'Université Linnaeus, également co-auteur, ajoute.

Mikael Tillberg résume l'importance et les applications futures possibles de cette technique :

« Des épisodes sismiques répétés produisent un ensemble chaotique de roches brisées et de croissance minérale, même dans un seul cristal ou sur une surface de fracture particulière. Notre méthodologie peut résoudre ces séquences et relier les mécanismes à micro-échelle impliqués dans la fracturation aux forces tectoniques des plaques à l'échelle du continent. Cela permet reconstruction de modèles géologiques pour diverses applications telles que la sismicité et l'ingénierie des infrastructures."