Les roches en équilibre précaire (PBR) sont des formations trouvées dans le monde entier où un rocher mince est en équilibre précaire sur un rocher de socle. Ils forment comme des blocs conservés sur les falaises, ou lorsque les roches plus tendres s'érodent et laissent les roches plus dures derrière elles. Ils peuvent également se former lorsque des glissements de terrain ou des glaciers en retrait les déposent dans des positions étranges.

Malgré leur équilibre délicat, de nombreux PBR, comme les Brimham Rocks dans le Yorkshire, ou le monument national de Chiricahua en Arizona - ont survécu à des tremblements de terre pendant des milliers d'années. Ils peuvent donc nous indiquer la limite supérieure des secousses sismiques survenues depuis leur formation, était-ce assez fort, les aurait fait basculer.

En puisant dans les anciennes données géologiques verrouillées dans les PBR californiens, Des chercheurs de l'Imperial College de Londres ont lancé une nouvelle technique pour augmenter la précision des estimations des risques pour les grands tremblements de terre jusqu'à 49%.

Les modèles d'aléa sismique estiment la probabilité de futurs séismes dans un endroit donné. Ils aident les ingénieurs à décider où les ponts, barrages, et les bâtiments doivent être construits et à quel point ils doivent être robustes, ainsi que pour informer les prix des assurances contre les tremblements de terre dans les zones à haut risque.

Les résultats sont publiés aujourd'hui dans AGU Avances .

Auteur principal Anna Rood, du Département de génie civil et environnemental de l'Impériale, a déclaré:"Cette nouvelle approche pourrait nous aider à déterminer quelles zones sont les plus susceptibles de subir un tremblement de terre majeur. Les PBR agissent comme des sismomètres inverses en capturant l'histoire sismique régionale que nous n'étions pas là pour voir, et dites-nous la limite supérieure des tremblements de terre passés simplement en ne tombant pas. En puisant dans cela, nous fournissons des données d'une valeur unique sur les taux de rare, tremblements de terre de grande amplitude."

Les estimations actuelles des risques sismiques reposent en grande partie sur des observations telles que la proximité des lignes de faille et l'activité sismique d'une région dans le passé. Cependant, estimations pour des séismes plus rares qui se sont produits sur des périodes de 10, 000 à 1, 000, 000 ans sont extrêmement incertains en raison du manque de données sismiques couvrant ces échelles de temps et du recours ultérieur à des hypothèses rocheuses.

En comptant les atomes rares générés par les rayons cosmiques dans les PBR et en modélisant numériquement les interactions PBR-séisme, Des chercheurs de l'Impériale ont créé une nouvelle méthode de validation des risques sismiques qui pourrait être intégrée aux modèles existants pour affiner leur précision.

Horloges rock

Pour puiser dans la sismologie du passé, les chercheurs ont entrepris de déterminer la fragilité (probabilité de renversement en raison de secousses du sol) et l'âge des PBR sur un site proche de la centrale nucléaire de Diablo Canyon, sur la côte californienne.

Ils ont utilisé une technique appelée datation d'exposition de surface cosmogénique - en comptant le nombre d'atomes de béryllium rares formés dans les roches par une exposition à long terme aux rayons cosmiques - pour déterminer depuis combien de temps les PBR avaient existé dans leur formation actuelle.

Ils ont ensuite utilisé un logiciel de modélisation 3D pour recréer numériquement les PBR et calculer la quantité de tremblement de terre auquel ils pourraient résister avant de basculer.

L'âge et la fragilité des PBR ont ensuite été comparés aux estimations actuelles des risques pour aider à renforcer leur certitude.

Ils ont découvert que la combinaison de leurs calculs avec les modèles existants réduisait de 49 % l'incertitude des estimations des risques sismiques sur le site, et, en supprimant les estimations du « pire scénario », réduit la taille moyenne des tremblements de terre estimés se produire une fois tous les 10, 000 ans de 27 pour cent. Ils ont également découvert que les PBR peuvent être conservés dans le paysage deux fois plus longtemps qu'on ne le pensait auparavant.

Ils concluent que cette nouvelle méthode réduit le nombre d'hypothèses, et donc l'incertitude, utilisé dans l'estimation et l'extrapolation des données historiques sur les séismes pour estimer le risque futur.

Co-auteur de l'étude, le Dr Dylan Rood, du Département des sciences et de l'ingénierie de la Terre de l'Impériale, a déclaré : « Nous sommes au bord d'une percée dans la science de la prévision des tremblements de terre. et nous les voyons largement utilisés pour tester et mettre à jour les estimations des risques spécifiques au site pour les zones sujettes aux tremblements de terre, en particulier dans les régions côtières où les sources sismiques de contrôle sont des failles offshore dont les mouvements sont intrinsèquement plus difficiles à étudier. »

L'équipe utilise maintenant ses techniques pour valider les estimations des risques pour le sud de la Californie, l'une des régions les plus dangereuses et les plus densément peuplées des États-Unis.

Anna a déclaré :« Nous examinons maintenant les PBR à proximité de failles sismiques majeures comme la faille de San Andreas près de Los Angeles. biaiser les résultats dans les modèles d'aléas originaux. De cette façon, nous pouvons améliorer encore plus la compréhension des scientifiques des grands tremblements de terre. "