Une injection naturelle de fluides souterrains a provoqué un essaim de séismes de quatre ans près de Cahuilla, Californie, selon une nouvelle étude sismologique qui utilise les progrès de la surveillance des tremblements de terre avec un algorithme d'apprentissage automatique. Contrairement aux séquences de choc principal/réplique, où un grand tremblement de terre est suivi de nombreuses répliques plus petites, les essaims n'ont généralement pas un seul événement remarquable.

L'étude, qui paraîtra le 19 juin dans la revue Science , illustre une compréhension évolutive de la façon dont l'architecture des failles régit les schémas sismiques. "Auparavant, nous considérions les failles davantage en termes de deux dimensions :comme des fissures géantes s'étendant dans la terre, " dit Zachary Ross, professeur adjoint de géophysique et auteur principal du Science papier. "Ce que nous apprenons, c'est que vous devez vraiment comprendre la faille en trois dimensions pour obtenir une image claire de la raison pour laquelle les essaims de tremblements de terre se produisent."

L'essaim Cahuilla, comme on le sait, est une série de petites secousses survenues entre 2016 et 2019 près du mont San Jacinto en Californie du Sud. Pour mieux comprendre ce qui causait le tremblement, Ross et ses collègues de Caltech, la Commission géologique des États-Unis (USGS), et l'Université du Texas à Austin a utilisé des algorithmes de détection de tremblements de terre avec des réseaux de neurones profonds pour produire un catalogue très détaillé de plus de 22, 000 événements sismiques dans la région dont la magnitude varie de 0,7 à 4,4.

Une fois compilé, le catalogue a révélé une zone de faille complexe mais étroite, à peine 50 mètres de large avec des courbes abruptes vu de profil. Tracer ces courbes, Ross dit, était crucial pour comprendre la raison des années d'activité sismique régulière.

Typiquement, on pense que les failles agissent comme des conduits ou des barrières à l'écoulement des fluides souterrains, en fonction de leur orientation par rapport au sens de l'écoulement. Bien que les recherches de Ross appuient cela en général, lui et ses collègues ont découvert que l'architecture de la faille créait des conditions complexes pour les fluides souterrains qui s'y écoulaient.

Les chercheurs ont noté que la zone de faille contenait des canaux souterrains ondulants reliés à un réservoir souterrain de fluide qui avait été initialement isolé de la faille. Quand ce sceau s'est brisé, des fluides ont été injectés dans la zone de faille et diffusés à travers les canaux, déclenchant des tremblements de terre. Ce processus d'injection naturelle s'est poursuivi pendant environ quatre ans, l'équipe a trouvé.

"Ces observations nous rapprochent de fournir des explications concrètes sur comment et pourquoi les essaims de tremblements de terre commencent, grandir, et terminer, " dit Ross.

Prochain, l'équipe prévoit de tirer parti de ces nouvelles connaissances et de caractériser le rôle de ce type de processus dans l'ensemble de la Californie du Sud.

L'étude s'intitule « L'architecture des failles 3D contrôle le dynamisme des essaims sismiques ».