Les forces de fonte des roches se produisant beaucoup plus profondément dans la Terre qu'on ne le pensait auparavant semblent provoquer des secousses le long d'un segment notoire de la faille de San Andreas en Californie, selon une nouvelle recherche de l'USC qui aide à expliquer comment les tremblements de terre se produisent.

L'étude du domaine émergent de la physique des tremblements de terre examine la mécanique des tremblements de bas en haut, plutôt que de haut en bas, avec un accent sur les roches souterraines, frictions et fluides. Sur le segment de la faille de San Andreas près de Parkfield, Californie, les excitations souterraines - au-delà des profondeurs où les séismes sont généralement surveillés - conduisent à une instabilité qui se rompt lors d'un séisme.

"La plus grande partie de la sismicité californienne provient des 10 premiers milles de la croûte, mais certaines secousses sur la faille de San Andreas ont lieu beaucoup plus profondément, " dit Sylvain Barbot, professeur assistant en sciences de la Terre à l'USC Dornsife College of Letters, Arts et Sciences. "Pourquoi et comment cela se produit est en grande partie inconnu. Nous montrons qu'une section profonde de la faille de San Andreas se brise fréquemment et fait fondre les roches hôtes, générant ces ondes sismiques anormales. » L'étude récemment publiée apparaît dans Avancées scientifiques . Barbot, l'auteur correspondant, a collaboré avec Lifeng Wang de la China Earthquake Administration en Chine.

Les résultats sont importants car ils aident à faire avancer l'objectif à long terme de comprendre comment et où les tremblements de terre sont susceptibles de se produire, ainsi que les forces qui déclenchent les tremblements. Une meilleure compréhension scientifique aide à éclairer les codes du bâtiment, la politique publique et la préparation aux situations d'urgence dans les régions touchées par des tremblements de terre comme la Californie. Les résultats peuvent également être importants dans les applications d'ingénierie où la température des roches change rapidement, comme par fracturation hydraulique.

Parkfield a été choisi car il s'agit de l'un des épicentres les plus surveillés au monde. La faille de San Andreas traverse la ville, et il est régulièrement rompu par des tremblements de terre importants. Des séismes de magnitude 6 ont secoué la section Parkfield de la faille à intervalles assez réguliers en 1857, 1881, 1901, 1922, 1934, 1966 et 2004, selon le US Geological Survey. A de plus grandes profondeurs, des secousses plus petites se produisent tous les quelques mois. Alors, que se passe-t-il au fond de la Terre pour expliquer la récurrence rapide du séisme ?

En utilisant des modèles mathématiques et des expériences de laboratoire avec des roches, les scientifiques ont effectué des simulations basées sur des preuves recueillies dans la section de la faille de San Andreas s'étendant jusqu'à 36 milles au nord de Parkfield et à 16 milles en dessous. Ils ont simulé la dynamique de l'activité des failles dans les profondeurs de la Terre sur 300 ans pour étudier un large éventail de tailles et de comportements de rupture.

Les chercheurs ont observé que, après la fin d'un grand tremblement de terre, les plaques tectoniques qui se rejoignent à la limite de la faille s'installent dans un go-long, phase de complicité. Pour un sort, ils glissent l'un sur l'autre, un glissement lent qui perturbe peu la surface.

Mais cette harmonie dément les ennuis qui se préparent. Progressivement, mouvement à travers des morceaux de granit et de quartz, le substratum rocheux de la Terre, génère de la chaleur par frottement. Au fur et à mesure que la chaleur s'intensifie, les blocs de roche commencent à changer. Lorsque la friction pousse les températures au-dessus de 650 degrés Fahrenheit, les blocs de roche deviennent moins solides et plus fluides. Ils commencent à glisser plus, générer plus de friction, plus de chaleur et plus de fluides jusqu'à ce qu'ils glissent l'un sur l'autre rapidement, déclenchant un tremblement de terre.

"Comme se frotter les mains par temps froid pour les réchauffer, les failles s'échauffent lorsqu'elles glissent. Les mouvements de défaut peuvent être causés par de grands changements de température, " a déclaré Barbot. " Cela peut créer un retour positif qui les fait glisser encore plus vite, générant finalement un tremblement de terre."

C'est une façon différente de voir la faille de San Andreas. Les scientifiques se concentrent généralement sur le mouvement au sommet de la croûte terrestre, anticipant que son mouvement à son tour rejigge les rochers profondément en dessous. Pour cette étude, les scientifiques ont examiné le problème de bas en haut.

"Il est difficile de faire des prédictions, " ajouta Barbot, "Alors au lieu de prédire uniquement les tremblements de terre, nous essayons d'expliquer tous les différents types de mouvement observés dans le sol."