A 03h34 heure locale le 27 février 2010, Le Chili a été frappé par l'un des tremblements de terre les plus puissants depuis un siècle. Le choc a déclenché un tsunami, qui a dévasté les communautés côtières. Les événements combinés ont tué plus de 500 personnes. La secousse était si puissante que, par une estimation de la NASA, il a déplacé l'axe de rotation de la Terre de 8 cm.

Comme presque tous les tremblements de terre les plus puissants, il s'agissait d'un tremblement de terre de méga-poussée. Ceux-ci se produisent dans les zones de subduction, endroits où une plaque tectonique est forcée sous une autre. Si les assiettes glissent soudainement - coup de poing, vous obtenez un tremblement de terre massif. Le séisme de 2010 au Chili était d'une magnitude de 8,8 :assez fort pour déplacer les bâtiments de leurs fondations.

On comprend mal les zones de subduction, c'est pourquoi la géophysicienne professeur Anne Socquet, basé à l'Université Grenoble Alpes en France, avait prévu de se rendre au Chili. Elle voulait installer des instruments de surveillance sismique pour collecter des données. Par coïncidence, elle est arrivée juste une semaine après le séisme. "C'était terrifiant, " dit-elle. " L'appartement que nous avions loué avait des fissures dans les murs où l'on pouvait mettre le poing à l'intérieur. "

La plupart des personnes qui étudient les séismes de méga-poussée se concentrent sur les premiers secousses qui précèdent immédiatement le séisme principal, dit le Pr Socquet. Mais une caractéristique inhabituelle des séismes de méga-poussée est qu'ils sont souvent suivis d'une série d'autres séismes de méga-poussée très puissants plusieurs années plus tard et avec des épicentres à des centaines de kilomètres. Le séisme de 2010 au Chili, par exemple, a été suivi d'autres événements en 2014, 2015 et 2016 se sont concentrés sur les zones le long de la côte chilienne. Le Pr Socquet souhaitait se pencher sur ces séquences de séismes à méga poussée et étudier les liens potentiels entre ces grands séismes. Cela nécessite un examen attentif des données sismologiques et géodésiques à une plus grande échelle qu'auparavant.

méga-poussée

Nous savons que les séismes de méga-poussée sont le résultat de la subduction d'une plaque tectonique sous une autre. Mais au-delà, nous avons très peu de compréhension de la dynamique de la subduction et de la façon dont elle pourrait déclencher une instabilité qui mènera à un autre événement de méga-poussée quelques années plus tard. Il existe des preuves que cela pourrait être lié à la libération et à la migration de fluides à grande profondeur. Le projet DEEP-trigger du professeur Socquet vise à combler cette lacune. "C'est une sorte de territoire vierge en termes d'observations, " elle a dit.

La première étape du projet vieux de six mois était censée s'ajouter au réseau d'environ 250 instruments GPS auquel elle a contribué au Chili depuis 2007 et construire un nouveau réseau d'instruments au Pérou. Actuellement incapable de voyager en Amérique du Sud en raison de la pandémie de COVID-19, elle a travaillé avec des contacts locaux pour commencer l'installation. Elle travaille également sur des outils informatiques pour commencer à analyser les données héritées de la région.

"La chose critique sera d'avoir des observations systématiques du lien entre le glissement lent et les fractures sismiques à de grandes échelles de temps et d'espace. Ce sera une très grande contribution à la science."

A l'Université de Pavie en Italie, Le minéralogiste, le professeur Matteo Alvaro, s'intéresse également aux mégaséismes, bien que beaucoup, beaucoup plus anciens.

Il s'avère que nous pouvons obtenir une fenêtre unique sur les zones de subduction telles qu'elles étaient il y a des millions d'années. Il y a certains endroits, rares, où les roches qui ont traversé des zones de subduction sont forcées à remonter à la surface. En analysant ces roches, nous pouvons déduire les profondeurs et les pressions auxquelles la subduction s'est produite et construire une image du fonctionnement de la subduction et peut-être de la façon dont les tremblements de terre de méga-poussée sont déclenchés.

Cristal

Cela fonctionne généralement comme ça. Les géologues trouvent une roche faite d'un minéral avec ce qu'on appelle un cristal d'inclusion à l'intérieur. Cette inclusion était emprisonnée à l'intérieur du minéral alors que deux plaques subductrices se serraient l'une contre l'autre à grande profondeur, peut-être 100 km ou plus sous la surface. Il aura une structure cristalline particulière, une répétition de l'arrangement spatial des atomes - qui dépend de la pression qu'il a subie lors de sa formation. Le cristal peut révéler la pression à laquelle l'inclusion a été exposée et donc la profondeur à laquelle elle s'est formée.

Le problème est, c'est une simplification excessive. Cela ne vaut que si l'inclusion est en forme de cube - et ce n'est presque jamais le cas. Toute cette idée de pression est égale à la profondeur - nous savons tous que cela pourrait être incorrect, dit le professeur Alvaro. "La question naturelle est, d'accord, mais de combien avons-nous tort ?" C'est ce qu'il a décidé de découvrir dans son projet TRUE DEPTHS.

Le plan était simple dans son principe. Le professeur Alvaro voulait mesurer la contrainte subie par le cristal alors qu'il était encore piégé à l'intérieur du minéral. S'il pouvait comprendre le petit déplacement des atomes de leurs positions habituelles dans un typique, structure cristalline non pressurisée, cela fournirait une meilleure mesure de la contrainte appliquée par la roche environnante lors de la formation du cristal et donc une mesure plus précise de la profondeur à laquelle il s'est formé. Pour étudier la structure atomique, il utilise une combinaison de cristallographie aux rayons X et une technique appelée spectroscopie Raman.

Le professeur Alvaro vient de démontrer la première application réussie de ses techniques. Il a regardé un échantillon d'une roche provenant d'un endroit connu sous le nom de tuyau Mir en Sibérie. Il s'agit d'un puits de roche kimberlitique en fusion qui s'est élevé très rapidement à partir d'énormes profondeurs. (Nous obtenons la plupart de nos diamants à partir de tuyaux de kimberlite comme celui-ci, et en effet, Mir a été largement exploité.) Le professeur Alvaro a examiné des roches de grenat contenant de minuscules inclusions de quartz qui ont été soulevées. "La kimberlite est l'élévateur qui la ramène à la surface, " il a dit.

Gâchette

En mesurant la contrainte sur les inclusions, il a pu confirmer qu'il s'était formé à une pression de 1,5 gigaPascals (environ 15, 000 fois celle trouvée à la surface de la Terre) et une température de 850 ^o C. Ce n'est pas tout à fait surprenant, mais c'est la première preuve que la technique du professeur Alvaro fonctionne vraiment. Il cherche maintenant à faire plus de mesures et à construire une bibliothèque d'exemples.

Il se demande aussi, plus spéculativement, s'il est possible que la formation et la déformation des inclusions puissent agir comme le tout premier déclencheur de séismes de méga-poussée. L'idée serait que ces minuscules changements déclenchent des fissures dans les roches plus grosses qui finissent par faire glisser une faille hors de sa place. Le professeur Alvaro envisage d'approfondir cette question.

"Personne ne sait quel est le déclencheur initial, la chose qui déclenche le premier glissement, " a déclaré le professeur Alvaro. "Nous avons commencé à penser - et c'est peut-être une idée complètement folle - que ce sont peut-être ces inclusions. Un groupe d'entre eux, peut-être soumis à un changement de phase instantané et donc à un changement de volume. Peut-être que cela pourrait être le tout premier déclencheur."