En comparant deux mesures de magnitude pour des événements sismiques enregistrés localement, les chercheurs peuvent dire s'il s'agit d'un petit tremblement de terre ou d'une explosion chimique enfouie à un seul feu.

Les résultats, publié dans le Bulletin de la Société sismologique d'Amérique , donner aux sismologues un outil de plus pour surveiller les explosions nucléaires, particulièrement les explosions à faible rendement qui sont détectées à l'aide de stations sismiques situées à 150 kilomètres (environ 93 miles) ou moins du site de l'explosion.

Les sismologues utilisent diverses méthodes pour distinguer les tremblements de terre des explosions, telles que l'analyse du rapport des ondes P (qui compriment la roche dans la même direction que le mouvement d'une vague) aux ondes S (qui déplacent la roche perpendiculairement à la direction de l'onde). Cependant, des méthodes telles que le rapport d'onde P/S ne fonctionnent pas aussi bien pour des événements de magnitude 3 ou moins, rendant indispensable le développement d'autres techniques de discrimination, a déclaré Keith Koper, sismologue de l'Université de l'Utah. Les scientifiques ont débattu, par exemple, si un petit événement sismique qui a eu lieu le 12 mai 2010 en Corée du Nord était un tremblement de terre naturel ou un tremblement de terre induit par une explosion nucléaire à faible rendement.

La nouvelle étude examine la différence entre les mesures de magnitude locale (ML) et de magnitude de durée de coda (MC). Ampleur locale, parfois appelée magnitude de Richter, estime la magnitude en fonction de l'amplitude maximale des ondes sismiques détectées. L'amplitude de la durée Coda est basée sur la durée d'un train d'ondes sismiques et la longueur résultante du sismogramme qu'il produit.

Koper et ses étudiants sont tombés sur l'utilité potentielle de cette comparaison dans l'un de ses séminaires d'études supérieures il y a environ quatre ans, au fur et à mesure que les élèves s'entraînaient à programmer et à comparer différents types de grandeurs. « Il s'est avéré que lorsque vous avez examiné ces différences de magnitude, il y avait un modèle, " a-t-il dit. " Tous ces tremblements de terre dans l'Utah qui sont associés à l'extraction du charbon ont une plus grande magnitude de coda, avec des sismogrammes plus longs que la normale."

Par rapport aux tremblements de terre naturels, les événements sismiques causés par l'activité humaine ont tendance à avoir un MC plus grand que ML, les chercheurs ont conclu dans un article de 2016. Les événements sismiques très peu profonds ont un MC plus grand que les événements enfouis plus profonds, ils ont trouvé, tout en notant que la plupart des activités humaines susceptibles d'induire des tremblements de terre ont lieu à de faibles profondeurs dans la croûte, par rapport aux origines plus profondes des tremblements de terre naturels.

Les résultats suggèrent que la différence ML-MC pourrait être utile pour détecter les explosions nucléaires au niveau local, mais les multiples détonations dans une exploitation minière de charbon, dispersés dans l'espace et le temps, produire une signature sismique différente de celle du seul coup compact d'une explosion nucléaire.

Pour tester davantage la méthode de discrimination, les chercheurs ont recherché "des explosions qui étaient de meilleurs proxys, compact, et non vos explosions industrielles typiques, " a déclaré Koper.

Dans l'étude BSSA, Koper et ses collègues ont appliqué la différence ML-MC à trois expériences dans l'ouest des États-Unis qui ont enregistré des données sur des réseaux locaux à partir d'explosions à feu unique enfouies ainsi que de tremblements de terre naturels :l'expérience sismique de Bighorn Arch 2010 (BASE) dans le nord du Wyoming, l'expérience d'imagerie Magma Under St. Helens (iMUSH) dans l'État de Washington de 2014 à 2016, et les explosions de phase I de la Source Physics Experiment (SPE) au Nevada de 2011 à 2016.

La méthode a réussi à séparer les explosions des séismes naturels dans les données des trois sites, les chercheurs ont trouvé, confirmant qu'il serait potentiellement utile pour identifier de petites explosions nucléaires souterraines dans des endroits qui ne sont couverts que par un réseau sismique local.

Au-delà de la sismologie des explosions, la méthode pourrait également aider à identifier et à analyser d'autres tremblements de terre qui ont des sources peu profondes, y compris certains tremblements de terre induits par des activités humaines telles que la récupération de pétrole et de gaz, dit Koper.