Les fissures profondes dans la croûte terrestre peuvent se recoller quelques heures après certains tremblements de terre, suggèrent de nouvelles recherches.
Plus précisément, ces fissures peuvent guérir rapidement après ce que les géologues appellent des événements de glissement lent. C’est à ce moment-là que le mouvement induit par la déformation et la contrainte entre deux côtés d’une faille se produit sur des jours, des semaines ou des mois, plutôt que sur quelques secondes ou, pour le cas les plus grands tremblements de terreminutes.
« Des événements de glissement lent et des tremblements de terre réguliers peuvent se produire sur les mêmes systèmes de failles majeures, mais ils se produisent généralement à des profondeurs différentes et dans des conditions physiques différentes », a déclaré Thomas à Live Science dans un e-mail. « Ce qui détermine si la faille glisse lentement ou soudainement, c’est le comportement de friction de la faille et la contrainte effective exercée sur la faille. »
Thomas et ses collègues ont étudié les événements de glissement lent au plus profond de la zone de subduction de Cascadia, une « mégafaille » où la plaque Juan de Fuca glisse sous la plaque nord-américaine. Cascadie connaît beaucoup de ces événements de glissement lent et dispose d’un réseau de surveillance sismique exceptionnel, ce qui en fait l’un des meilleurs endroits au monde pour étudier ce phénomène, a déclaré Thomas.
La mégafaute est capable de déclencher des tremblements de terre de magnitude 8 et 9. « Dans les zones de subduction comme Cascadia, les grands tremblements de terre se produisent dans des roches peu profondes et plus froides, tandis que les glissements lents se produisent plus profondément, là où les températures et les pressions sont beaucoup plus élevées et où les fluides sont abondants », a expliqué Thomas.
Les événements de glissement lent de Cascadia sont inhabituels dans le sens où ils rompent parfois la même zone à plusieurs reprises au cours d’un seul événement. En quelques heures seulement, une zone de faille peut se briser plusieurs fois, ce qui suggère à la fois que les contraintes se rechargent rapidement et qu’un processus de « guérison » se produit entre les ruptures. « Cette réactivation répétée est l’une des énigmes que notre étude a tenté d’expliquer », a déclaré Thomas.
Les résultats ont été publiés le 19 novembre dans la revue Avancées scientifiques.
Les profondeurs de Cascadia étant inaccessibles, les chercheurs ont recréé en laboratoire les conditions supposées exister au plus profond de la zone de subduction. Ils ont chargé une capsule d’argent avec de la poudre de quartz et un filet d’eau pour imiter respectivement les roches et les fluides profonds. L’équipe a ensuite soudé la capsule, l’a chauffée à environ 930 degrés Fahrenheit (500 degrés Celsius) et l’a soumise à une pression 10 000 fois supérieure à la pression atmosphérique pendant 24 heures maximum.
Ensuite, les chercheurs ont utilisé la microscopie électronique pour déterminer ce qui était arrivé à la poudre de quartz. Ils ont constaté que les grains minéraux avaient été soudés ensemble, même dans des échantillons qui n’avaient été « cuits » que quelques heures.
« La guérison des défauts dépend fortement de la température, de la pression et de la présence de fluides », a déclaré Thomas. « Dans nos expériences, ces conditions ont produit un renforcement mesurable en quelques heures. »
Les tremblements de terre réguliers se produisent généralement dans les régions les moins profondes de la croûte, de sorte qu’il faut beaucoup plus de temps – des années, voire des décennies – pour que les fractures guérissent. « Nos résultats suggèrent que le même processus de base peut s’opérer sur toute la croûte, mais que les délais changent en fonction de l’environnement », a déclaré Thomas.
L’autre partie du casse-tête abordée dans l’étude est la façon dont le stress est rechargé si rapidement lors d’événements de glissement lent à Cascadia. La zone de subduction subit des tremblements de terre à basse fréquence, qui sont de petits événements sismiques déclenchés en rafales lorsque la même zone se rompt encore et encore. Ces sursauts se chevauchent avec les cycles des marées océaniques, ce qui suggère que les changements de marée peuvent provoquer la ré-rupture d’une faille quelques heures seulement après sa réparation.
« À Cascadia, une guérison rapide signifie que des parties de la faille profonde peuvent se renforcer suffisamment rapidement pour être réactivées plusieurs fois au cours d’un cycle de glissement lent », a déclaré Thomas. « Cela affecte la façon dont nous modélisons le glissement lent et la façon dont nous interprétons les signaux que nous utilisons pour surveiller la faille profonde. »
La réparation des défauts est également une considération importante dans les régions moins profondes, y compris celles connues pour provoquer des tremblements de terre majeurs. Les processus de réparation devraient être inclus dans la prochaine génération de modèles, car ils pourraient améliorer notre compréhension des risques sismiques, a déclaré Thomas.
