Les tremblements de terre secouent et secouent le monde chaque jour. Le US Geological Survey (USGS) a estimé le nombre de tremblements de terre à environ un demi-million par an, avec une centaine, 000 qui peut être ressenti, et environ 100 qui causent des dommages. Certaines de ces puissantes secousses ont dévasté des nations, écourtant des milliers de vies et coûtant des milliards de dollars à la reprise économique.

Quand aura lieu le prochain grand tremblement de terre ? Pour répondre à cette question, des équipes de scientifiques surveillent des zones telles que la faille de San Andreas en Californie et la faille nord-anatolienne en Turquie. Mais ces zones sismiquement actives sur terre, aux frontières des plaques tectoniques, ne sont pas les seuls lieux d'étude intense. Jessica Warren, professeur agrégé de sciences géologiques à l'Université du Delaware, explore le milieu de l'océan où se produisent régulièrement des séismes de magnitude 6 sur l'échelle de Richter, et ce qu'elle découvre peut aider les scientifiques à prédire les tremblements de terre sur terre.

UDaily a contacté Warren pour en savoir plus sur son étude la plus récente, qui a publié dans Géosciences de la nature le 5 août, 2021.

Comment avez-vous commencé cette recherche ?

Warren :Ce travail est né d'une étude précédente sur les roches du fond marin et a impliqué mes collègues Arjun Kohli, qui est maintenant chercheur à l'Université de Stanford, Monica Wolfson-Schwehr, qui est maintenant professeur adjoint de recherche au Center for Coastal and Ocean Mapping, et Cécile Prigent, un ancien post-doctorant dans mon groupe qui est aujourd'hui professeur à l'Université de Paris. Ce groupe de personnes intéressant avait tous les domaines d'expertise différents à apporter au projet. La National Science Foundation a fourni un soutien financier.

Quelles sortes de roches avez-vous étudiées et comment les avez-vous obtenues ?

Warren :Les roches provenaient de grandes structures de failles sous-marines comparables à la faille de San Andreas. C'est coûteux de se les procurer parce qu'ils sont si loin en mer et qu'il faut du matériel spécialisé. Fin 2019, nous étions dans un navire de recherche dans l'océan Pacifique au-dessus d'une de ces failles sur l'Est du Pacifique, tirant des seaux le long du fond marin pour prélever des échantillons. La plupart des échantillons, cependant, se trouvaient dans diverses collections - certaines ont été collectées il y a plus de 40 ans sur le fond marin.

Pourriez-vous décrire un peu les rochers ?

Warren :Les dorsales océaniques sous-marines sont des zones d'activité volcanique où le magma des profondeurs de la croûte terrestre entre en éruption, puis se refroidit et se solidifie. Les failles que nous regardons traversent ces dorsales océaniques, créer des marches dans le système de crête. La couche supérieure de roche sur ces crêtes est du basalte, un noir, roche à grain fin riche en magnésium et en fer, qui repose sur un gabbro à grain plus grossier, et en dessous c'est de la péridotite, qui est souvent vert foncé en raison de la quantité du minéral olivine - un autre nom pour la pierre précieuse péridot - qu'il contient.

Au fur et à mesure que vous allez plus loin, les roches dans la croûte coulent réellement, comme les glaciers coulent. Cela se produit à 4 miles de profondeur dans le fond de l'océan Pacifique, et à 10 milles de profondeur dans les fonds marins de l'océan Atlantique, qui est plus froid. Les roches que vous voyez dans la faille à cet endroit sont des mylonites - elles sont gris foncé, étiré, roches déformées - certains les appellent Silly Putty. Ils peuvent s'écouler beaucoup plus rapidement que les roches normales car ils ont un grain très fin (les atomes dans la roche se déplacent plus rapidement lorsque les grains sont plus petits). Ce sont des rochers absolument magnifiques !

Que vous disent les roches sur les tremblements de terre ?

Warren :La grande découverte que nous avons faite est que ces défauts, ou des fissures, ont beaucoup d'eau de mer qui y pénètre très profondément, à plus de 10 milles sous le fond marin, qui est très profond. Quand l'eau pénètre dans la roche, il réagit avec. Cette infiltration d'eau de mer est une force d'affaiblissement, ainsi la roche peut couler presque aussi vite qu'elle peut glisser.

Les tremblements de terre sont des événements de glissement incontrôlable qui se produisent lorsque les roches glissent les unes sur les autres. Nous avons constaté que l'infiltration d'eau de mer provoque la cristallisation de minuscules grains de minéraux et ceux-ci permettent à la roche de glisser au lieu d'avoir un événement de glissement incontrôlable.

Pourriez-vous vous appuyer sur cette découverte pour empêcher un tremblement de terre de se produire sur terre ?

Warren :Il n'y a aucun moyen d'empêcher les grands tremblements de terre de se produire. Mais cela améliorerait notre capacité à prédire, en comprenant les propriétés, ce qui nous donne un fluage de la roche par rapport à un glissement brusque. Il y a aussi un segment rampant de la faille de San Andreas. On ne peut pas faire le reste de la faute comme ça. Mais nous pourrions mieux prédire comment et quand ces divers systèmes de pannes vont échouer.

Qu'adviendra-t-il des informations que vous avez développées, et qu'est-ce qui se passe ensuite?

Warren :Vous devez connaître les propriétés de la roche pour comprendre ce qui se passe dans les zones de failles et les tremblements de terre. We have done modeling work that is more a way to test and extrapolate how rocks deform against each other. We have done a lot of straightforward calculations validating the strength of the rocks. We now need more direct observations of the faults on the seafloor itself. The submersible Alvin would be one of the ideal vehicles for doing this. That would contribute to our understanding of the seismicity of certain patches versus other patches that sort of stop it.

What led you into this work?

Warren:I fell in love with geology through field work in college, and then I fell in love with going to sea to do field work in graduate school. I also love looking at samples in the lab, seeing the textures and uncovering the history of the rock and what it's telling us about the Earth.