Volcan Cleveland. Crédit :Diana Roman
Une nouvelle approche d'analyse des données sismiques révèle des zones verticales profondes de faible vitesse sismique dans le système de plomberie sous-jacent au volcan Cleveland en Alaska, l'un des plus actifs des plus de 70 volcans des Aléoutiennes. Les résultats sont publiés dans Rapports scientifiques par Hélène Janiszewski, récemment de Carnegie, maintenant à l'Université d'Hawai'i à Mānoa, et Lara Wagner et Diana Roman de Carnegie.
Les volcans à arc comme Cleveland se forment au-dessus des limites des plaques où une plaque tectonique glisse sous une autre. Ils sont liés au manteau terrestre par des structures souterraines complexes qui traversent toute l'épaisseur de la croûte terrestre. Ces structures sont plus complexes que les grandes chambres de roche en fusion qui ressemblent à une illustration de manuel d'un volcan. Plutôt, ils comprennent un réseau entrelacé de roche solide et un mélange « pâteux » de roche partiellement fondue et de cristaux solides.
Résoudre cette architecture souterraine est crucial pour la planification d'urgence et sauver des vies humaines. Mais ces régions ont été difficiles à imager.
Puisqu'il est impossible pour les humains d'observer directement les profondeurs de l'intérieur de notre planète, les scientifiques ont besoin d'instruments pour les aider à visualiser ce qui se passe là-bas. Traditionnellement, une variété d'approches géophysiques et géochimiques sont déployées pour déterminer les structures qui existent sous un volcan.
Par exemple, les ondes sismiques causées par les tremblements de terre peuvent être utilisées comme des ultrasons pour cartographier l'intérieur de la Terre. Mais pour que ça marche, les ondes doivent atteindre les structures souterraines que les scientifiques veulent étudier. Bien que Cleveland ait des émissions de gaz fréquentes, explosions, et des dépôts de cendres à sa surface, il y a très peu de preuves d'activité sismique profondément sous le volcan. Cela rend l'imagerie de l'architecture de la croûte inférieure et moyenne sous Cleveland très difficile.
Jusqu'à maintenant, le nombre d'instruments nécessaires pour utiliser les ondes sismiques provenant de séismes plus éloignés pour l'imagerie était prohibitif.
Dans ce travail, Janiszewski a démontré une nouvelle technique qui utilise des ondes sismiques provenant de tremblements de terre lointains mais isole juste la partie d'entre elles qui est affectée par le déplacement à travers la frontière entre le manteau et la croûte terrestre. Cela a permis à Janiszewski de construire des modèles qui distinguent mieux les régions partiellement fondues de la roche solide environnante dans ces profondeurs difficiles à atteindre sous le volcan Cleveland sans nécessiter un nombre beaucoup plus important de stations sismiques à la surface.
"Nous avons révélé la structure souterraine profonde du volcan dans des détails jamais vus auparavant, en utilisant moins d'instruments d'un ordre de grandeur que ce qui est typique pour l'imagerie sismique détaillée des volcans, " a déclaré Janiszewski.
Contrairement aux expériences d'imagerie sismique typiques qui déploient des dizaines de sismomètres, cette étude n'en a utilisé que huit. Six de ces stations ont été déployées dans le cadre de l'expérience Islands of the Four Mountains financée par la NSF entre août 2015 et juillet 2016. Deux étaient des stations permanentes de l'Observatoire du volcan de l'Alaska.
"La technique permettra d'imager des structures sous les volcans où il n'y a que quelques stations, ou lorsqu'un manque de séismes profonds à proximité rend d'autres méthodes difficiles, " a ajouté Janiszewski.