Les tremblements de terre sont les résultats les plus dramatiques et les plus remarquables du mouvement des plaques tectoniques. Ils sont souvent destructeurs et mortels, ou à tout le moins ressentis physiquement – ce sont littéralement des événements géologiques révolutionnaires. Cependant, tous les mouvements tectoniques n’entraînent pas des effets perceptibles par les humains.
Des événements de glissement lent se produisent lorsque les forces tectoniques refoulées sont libérées au cours de quelques jours ou mois, comme un tremblement de terre se déroulant au ralenti. Le mouvement plus progressif signifie que les gens ne sentiront pas la terre trembler sous leurs pieds et que les bâtiments ne s’effondreront pas. Mais l’absence de destruction ne rend pas les événements de glissement lent moins importants sur le plan scientifique. En fait, leur rôle dans le cycle sismique pourrait contribuer à l’élaboration d’un meilleur modèle permettant de prédire le moment où les tremblements de terre se produiront.
Dans un article publié récemment dans Lettres de recherche géophysiqueun groupe de recherche de la Jackson School of Geosciences dirigé par Harm Van Avendonk, Nathan Bangs et Nicola Tisato, explore comment la composition des roches, en particulier leur perméabilité – ou la facilité avec laquelle les fluides peuvent les traverser – affecte la fréquence et l’intensité des événements de glissement lent. .
En 2019 et 2022, le groupe s’est rendu sur l’île du Nord de la Nouvelle-Zélande pour collecter des roches sur plusieurs affleurements proches de la marge d’Hikurangi. Il s’agit d’une zone de subduction au large des côtes de la Nouvelle-Zélande où des glissements lents se produisent régulièrement, environ une fois par an. Les chercheurs ont ramené une cache de roches à l’UT, où ils ont testé leur perméabilité et leurs propriétés élastiques.
Leurs tests ont montré comment les pores des roches pouvaient contrôler les événements de glissement lent réguliers dans cette zone de subduction. Des études antérieures ont suggéré qu’une couche de roche imperméable au sommet de la plaque tectonique descendante sert de couvercle étanche, emprisonnant le fluide dans les pores des couches rocheuses sous-jacentes. À mesure que le liquide s’accumule sous le joint, la pression augmente, pour finalement devenir suffisamment élevée pour déclencher un glissement lent ou un tremblement de terre. Cet événement brise alors le sceau imperméable, fracturant temporairement les roches, leur permettant d’absorber les fluides. En quelques mois, les roches guérissent et retrouvent leur perméabilité initiale, et le cycle recommence.
En étudiant ce cycle, Tisato et d’autres chercheurs ont testé des roches provenant d’affleurements superficiels proches qui faisaient autrefois partie de la faille sismique en profondeur. Les études de perméabilité précédentes ont été réalisées uniquement sur des sédiments meubles consolidés en roche solide.
“Nous montrons pour la première fois, en utilisant des roches représentatives de celles en profondeur, que la perméabilité contrôle (les événements de glissement lent)”, a-t-il déclaré.
Laura Wallace, chercheuse à l’Institut de géophysique de l’Université du Texas et à GEOMAR en Allemagne, étudie les événements de glissement lent depuis plus de 20 ans et a été la première personne à enregistrer des événements de glissement lent se produisant dans la marge de Hikurangi. Elle a déclaré que cet article ajoute davantage de points de données pour informer les échelles de temps sur lesquelles les changements de perméabilité de la zone de faille peuvent avoir lieu, influençant éventuellement les cycles d’événements de glissement lent observés.
“Cela ajoute des contraintes de données supplémentaires sur la façon dont ce processus de valve de faille pourrait fonctionner, comment le cycle des fluides pourrait fonctionner dans la zone de subduction – si c’est effectivement ce qui détermine la cyclicité de ces choses”, a déclaré Wallace.
Le but ultime de cette recherche, a déclaré Tisato, est de comprendre pourquoi les tremblements de terre se produisent et, éventuellement, de construire un modèle convaincant capable même de les prédire, un code que les scientifiques n’ont pas encore déchiffré.
Lui et l’étudiant diplômé Jacob Allen analysent actuellement des échantillons de roche provenant du centre de la marge et testent les différences de perméabilité. Les roches de l’extrémité nord de cette zone de subduction sont plus riches en argiles que celles de l’extrémité sud. Parce que les argiles sont malléables et peuvent contenir beaucoup d’eau et d’autres fluides, elles sont idéales pour piéger, fracturer et canaliser ces fluides. Cela pourrait expliquer pourquoi les événements de glissement lent à l’extrémité nord de la zone de subduction se produisent fréquemment, alors qu’ils se produisent rarement à l’extrémité sud, a déclaré Tisato.
“Nous devons comprendre pourquoi au nord de la marge Hikurangi il y a des glissements lents, et pourquoi au sud de la marge Hikurangi nous avons moins de glissements lents”, a déclaré Tisato. “Parce que si nous comprenons cela, nous avons alors une étape supplémentaire pour avancer vers la prédiction.”
Trois étudiants diplômés de la Jackson School of Geosciences ont également contribué à cet article : Carolyn Bland, Kelly Olsen et Andrew Gase.