janvier 28, 2023

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Des chercheurs révèlent des secrets sur la formation du Denali Rift en Alaska

Lorsque les plaques solides qui composent la lithosphère terrestre entrent en collision, elles forment souvent des frontières visibles, appelées failles, à la surface de la planète. Les failles de glissement frappantes, telles que la faille de San Andreas en Californie ou la faille de Denali en Alaska, sont parmi les failles les plus connues et sont capables d’une très forte activité sismique.

L’étude de ces failles pourrait 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 les risques sismiques. Le problème est que la plupart des études de 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 approfondissent la Terre, analysant comment la partie d’une faille près de la surface se connecte à la base d’une plaque tectonique dans le manteau. Les scientifiques ont découvert que les changements dans l’épaisseur et la résistance de la plaque profonde sur Terre jouent un rôle clé dans l’emplacement de la faille de Denali en Alaska, l’une des plus grandes failles de glissement 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 pourraient finalement aider les futurs chercheurs à développer de meilleurs modèles de tremblement de terre sur les failles de glissement, qui sont des zones avec des tremblements de terre fréquents et importants.

« Cela signifie que lorsque les géoscientifiques modéliseront les cycles sismiques, ils disposeront de nouvelles informations sur la résistance des roches plus profondes qui seront 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. Fisher, auteur de l’étude et professeur de géophysique à l’UT. Brown.

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L’étude publiée dans Lettres de recherche géophysique, dirigé 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 frappé des lacs aussi éloignés que Seattle, au Texas et à la Nouvelle-Orléans.

Les chercheurs ont utilisé de nouvelles données provenant d’un réseau sophistiqué de stations sismiques pour créer un nouveau modèle 3D des vitesses des ondes sismiques à travers l’Alaska. À l’aide de cet outil innovant, les chercheurs ont détecté des changements dans l’épaisseur et la résistance de la plaque tectonique sur laquelle repose l’Alaska. Le modèle montre comment ces changements dans la résistance de la plaque, qui s’étend jusqu’à une profondeur d’environ 80 kilomètres, se répercutent sur les mécanismes de génération de la ligne de faille de Denali.

Les géologues savent que la croûte terrestre au sud du Denali Rift est plus épaisse, tandis qu’au nord de la faille, la croûte est plus mince. Ce qui était moins clair, ce sont les données sur les changements dans la partie la plus interne du manteau par rapport à la plaque.

Dans la nouvelle étude, les chercheurs ont documenté ce que l’on pense être la première fois que la faille de Denali s’est formée en raison d’une augmentation de la force du côté nord de la faille qui traverse la plaque sus-jacente.

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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 interne de la plaque au nord pourrait presque servir de contrefort, comme ils le décrivent dans l’article. Ils ont conclu que la fissure à la surface s’est formée et est restée au bord de la lithosphère plus épaisse et plus solide.

« Il y a eu un argument selon lequel les failles dans la croûte fragile peu profonde ne se connecteront pas aux structures dans la partie la plus profonde de la plaque, mais ici nous le montrons », a déclaré Gama. « Et cela pourrait signifier une variété de choses. Par exemple, cela signifie que nous pouvons nous attendre à des tremblements de terre plus profonds qu’on ne le pensait auparavant pour des failles de glissement comme la faille de Denali, et des mouvements de plaques peuvent se produire sur des limites claires allant de failles peu profondes jusqu’à la base du Conseil « .

Le domaine de la recherche scientifique s’est ouvert 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 son EarthScope Transportable Array en Alaska de 2014 à 2021. La technologie de pointe – une grande collection de sismomètres installés temporairement à sites à travers les États-Unis – Cela a donné à des chercheurs comme Gamma et Fisher la possibilité de mesurer des propriétés de la croûte profonde et du manteau qui n’étaient pas possibles auparavant.

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Les chercheurs prévoient ensuite d’examiner de plus près d’autres lignes de faille dans le monde pour voir s’ils peuvent trouver des différences similaires dans la structure des plaques tectoniques à mesure qu’elles s’approfondissent. Parmi les autres failles de glissement 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 le EarthScope Transportable Array continueront de recevoir un soutien afin que nous puissions obtenir des images 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 à l’aide de ces images et commencerons par enquêter sur l’apparition et le comportement des failles de glissement et d’autres failles, en recherchant des similitudes avec l’Alaska. Ces informations pourront ensuite être réintroduites dans des modèles améliorés de la manière dont les tremblements de terre se produisent. ”

Cette recherche a été soutenue par le programme NSF EarthScope.