L’étude de ces failles peut aider les géoscientifiques non seulement à mieux comprendre le processus de la tectonique des plaques, qui a contribué à la formation des continents et des montagnes de la planète, mais aussi à mieux modéliser leurs risques sismiques. Le problème est que la plupart des études sur ces types de failles sont (littéralement) peu profondes, ne regardant que la couche supérieure de la croûte terrestre où les failles se forment.

De nouvelles recherches menées par des sismologues de l’Université Brown creusent plus profondément dans la Terre, analysant comment la partie de la faille qui se trouve près de la surface se connecte à la base de la plaque tectonique dans le manteau. Les scientifiques ont découvert que les changements dans l’épaisseur de la plaque et dans sa profondeur dans la Terre jouent un rôle clé dans l’emplacement de la faille de Denali en Alaska, l’une des principales failles décrochantes au monde.

Les découvertes commencent à combler des lacunes majeures dans la compréhension du comportement et de l’apparition des failles géologiques à mesure qu’elles s’approfondissent, et elles pourraient éventuellement aider les futurs chercheurs à développer de meilleurs modèles sismiques sur les failles décrochantes, régions avec des tremblements de terre fréquents et majeurs.

« Cela signifie que lorsque les géoscientifiques modéliseront les cycles sismiques, ils disposeront de nouvelles informations sur la résistance des roches plus profondes qui seraient utiles pour comprendre la dynamique de ces failles, comment la contrainte s’accumulera sur elles et comment elles pourraient se rompre à l’avenir. « , a déclaré Karen M. Fischer, auteur de l’étude et professeur de géophysique à Brown.

L’étude, publiée dans Lettres de recherche géophysique, était dirigée par l’ancienne élève de Brown, Isabella Gama, qui a terminé le travail l’année dernière alors qu’elle était doctorante. étudiant au Département des Sciences de la Terre, de l’Environnement et des Planètes de l’Université. Le document se concentre principalement sur la faille de Denali, une faille de 1 200 milles de long qui traverse la majeure partie de l’Alaska et une partie de l’ouest du Canada. En 2002, c’était le site d’un tremblement de terre de magnitude 7,9 qui a balayé des lacs aussi loin que Seattle, au Texas et à la Nouvelle-Orléans.

Les chercheurs ont utilisé de nouvelles données provenant d’un réseau de pointe de stations sismiques pour créer un nouveau modèle 3D des vitesses des ondes sismiques dans tout l’Alaska. Grâce à cet outil innovant, les chercheurs ont découvert des changements dans l’épaisseur et la résistance interne de la plaque tectonique sur laquelle repose l’Alaska. Le modèle montre comment ces changements dans la résistance des plaques, qui s’étendent jusqu’à environ 80 kilomètres, se répercutent sur la mécanique de l’endroit où la ligne de faille de Denali est produite.

Les géoscientifiques savent que la croûte terrestre située au sud de la faille de Denali est plus épaisse, tandis qu’au nord de la faille, la croûte est plus mince. Ce qui est moins clair, ce sont les données sur les changements dans la partie plus profonde du manteau de la plaque.

Dans la nouvelle étude, les chercheurs ont documenté pour ce que l’on pense être la première fois que la faille de Denali se forme en raison d’une augmentation de la force du côté nord de la faille qui traverse la plaque supérieure.

Ils ont constaté que lorsqu’ils regardaient la base de la plaque ou de la lithosphère, la lithosphère est plus forte et plus épaisse du côté nord de la faille par rapport à être beaucoup plus mince et plus faible du côté sud. La partie la plus profonde de la plaque au nord peut servir presque de filet de sécurité, décrivent-ils dans l’article. Ils concluent que la faille à la surface s’est formée et est restée au bord de cette lithosphère plus épaisse et plus solide.

« Il y a eu cette controverse selon laquelle les failles dans la croûte fragile moins profonde ne se connecteraient pas aux structures dans la partie la plus profonde de la plaque, mais ici, nous montrons qu’elles le font », a déclaré Gama. « Et cela pourrait signifier une variété de choses. Par exemple, cela signifie que nous pourrions nous attendre à des tremblements de terre plus profonds qu’on ne le pensait auparavant pour des failles décrochantes telles que la faille de Denali, et que des mouvements de plaques pourraient se produire sur des limites claires qui s’étendent à partir de failles peu profondes. jusqu’au fond de l’assiette. »

La voie de recherche des scientifiques s’est ouverte lorsque IRIS, un consortium de recherche financé par la National Science Foundation et dédié à l’exploration de l’intérieur de la Terre, a déployé le EarthScope Transportable Array en Alaska de 2014 à 2021. La technologie de pointe — une grande collection de sismographes installé temporairement sur des sites à travers les États-Unis – a donné à des chercheurs comme Gama et Fischer la capacité de mesurer des propriétés de la croûte et du manteau plus profonds qui n’avaient pas été possibles auparavant.

Les chercheurs prévoient ensuite d’examiner de plus près d’autres lignes de faille décrochantes dans le monde pour voir s’ils peuvent trouver des variations similaires dans la structure des plaques tectoniques au fur et à mesure qu’elles s’enfoncent. Parmi les autres failles décrochantes bien connues, citons la faille de San Andreas en Californie et la faille anatolienne en Turquie, qui ont toutes deux provoqué des tremblements de terre majeurs dans le passé. La faille de San Andreas, par exemple, a provoqué le tremblement de terre de 1906 à San Francisco qui a tué des milliers de personnes.

« Nous espérons que des projets tels que EarthScope Transportable Array continueront de recevoir un soutien afin que nous puissions obtenir des images à plus haute résolution de l’intérieur de la Terre depuis n’importe où sur la planète », a déclaré Gama. « Nous espérons acquérir une meilleure compréhension de la tectonique des plaques en utilisant ces images et commencerons par étudier comment d’autres failles de décrochement apparaissent et se comportent, en recherchant des parallèles avec l’Alaska. Ces informations pourraient ensuite être réintroduites dans l’amélioration des modèles sur la façon dont les tremblements de terre se produisent. . »

Cette recherche a été soutenue par le programme NSF EarthScope.