A gauche :L'échantillon récupéré. Les lignes pointillées rouges représentent les failles. Centre :La faille remplie d'olivine nano-cristalline et de wadsleyite. À droite :une vue rapprochée de l'entaille de faille. Des particules riches en fer (produit de la fusion partielle de l'olivine :vert) sont réparties le long des joints de grains de l'olivine nanocristalline. Crédit :Tomohiro Ohuchi, Université d'Ehime
Les tremblements de terre qui se produisent à des profondeurs de plusieurs centaines de kilomètres dans le manteau sont appelés "séismes profonds". De tels tremblements de terre entraînent parfois de graves catastrophes telles que le tremblement de terre bolivien de 1994, qui s'est produit à une profondeur de 638 km avec une magnitude de 8,3.
La cause des tremblements de terre profonds, cependant, est un mystère, car les tremblements de terre se produisent avec le glissement rapide d'une faille, ce qui est difficile sous les fortes pressions du manteau profond. Des tentatives ont été faites pour comprendre le mécanisme d'occurrence des tremblements de terre profonds sur la base d'expériences de déformation en laboratoire, mais des expériences dans des conditions de manteau profond n'ont pas été faites en raison de limitations technologiques.
Une équipe a, pour la première fois, réalisé des expériences de déformation sur l'olivine naturelle, le minéral majeur du manteau et de la lithosphère océanique subductrice (dalle), par notre appareil de déformation de pointe à grand volume en combinaison avec le synchrotron Observations aux rayons X. Ils ont observé l'apparition de failles majeures dans l'échantillon par imagerie aux rayons X dans des conditions de manteau profond et les "tremblements de terre" associés par des mesures d'émission acoustique ultrasonore.
Après des analyses minutieuses de l'échantillon récupéré, ils ont découvert que la faille était induite par la croissance de "nouvelle" olivine avec des grains ultra-fins de dizaines de nanomètres lors de la transformation de phase de "l'ancienne" olivine, qui fonctionnait comme un lubrifiant pour le glissement rapide. de la faute. Ils ont également trouvé des preuves que l'échantillon avait fondu localement le long de la faille en raison de la température très élevée causée par le glissement rapide. Leur modèle, basé sur ces expériences de laboratoire, explique bien la distribution des tremblements de terre à foyer profond, qui augmentent avec des profondeurs de ~ 400 km à ~ 600 km, où l'olivine « ancienne » métastable devrait former une « nouvelle » à grains ultra-fins. olivine.
La recherche a été publiée dans Nature Communications .
Gauche :Formation de paquets lenticulaires remplis d'olivine/wadsleyite nanocristalline. A droite :Localisation du cisaillement sur la couche fragile formée par la coalescence des paquets lenticulaires. Il en résulte un échauffement par cisaillement suivi de failles et de séismes profonds. Crédit :Tomohiro Ohuchi, Université d'Ehime
Cette étude suggère que les hypocentres des séismes profonds sont préférentiellement distribués autour de la surface du coin d'olivine métastable, qui forme la partie centrale de la dalle subductée. Crédit :Tomohiro Ohuchi, Université d'Ehime
