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Tremblements de terre et tectonique - Géosciences

Tremblements de terre et tectonique - Géosciences


Événement sismique :
Les tremblements de terre se produisent partout dans le monde. D'autres tendances linéaires des séismes se déroulent au milieu de l'océan Atlantique et à travers l'Asie du Sud.

La carte mondiale de la sismicité de l'USGS (12 Mo) peut être trouvée ici :

Des tremblements de terre se produisent tous les jours. La plupart des tremblements de terre sont trop petits pour ressentir ou causer des dommages, mais ils sont enregistrés par des instruments sismiques sensibles. Des cartes à jour des tremblements de terre d'aujourd'hui sont disponibles ici :

Occurrence du volcan :
Les volcans se produisent également partout dans le monde et sont également concentrés le long de certaines des
mêmes linéaments que les tremblements de terre. Le statut des volcans américains de l'USGS peut être trouvé ici :

Tectonique des plaques : Le mécanisme d'entraînement de la plupart des processus géologiques majeurs.
La surface de la terre est divisée en une douzaine de plaques tectoniques majeures.
Plaque : fait référence à la forme des sections mobiles puissantes de la surface extérieure de la Terre
Tectonique : fait référence au mouvement et à la déformation à grande échelle de la surface extérieure de la Terre

La structure en couches de la Terre.
Structure de la terre telle que caractérisée par la composition :
Croûte: flottant, riche en roches silicatées : Très mince (6 km dans les océans, 35 km dans les continents.)
Manteau: Constitué de roches silicatées solides, mais de composition différente de celle de la croûte. L'épaisseur est d'environ la moitié du rayon de la Terre (2900 km)
Coeur: Métal : Principalement du fer et du nickel, avec de plus petites quantités d'autres éléments. Le noyau est la source du champ magnétique terrestre.

Décrite en termes de résistance du matériau, la structure en couches de la Terre est un peu différente :
Lithosphère: couche externe solide. Se compose de la croûte et d'une partie du manteau supérieur. C'est ce qui constitue les plaques tectoniques.
Asthénosphère: Plus chaud et plus faible que la lithosphère. Bien qu'il soit solide, cristallin, sous les températures élevées de l'intérieur profond de la Terre, il coule comme un fluide.
Coeur: se compose d'un noyau interne solide et d'un noyau externe liquide.

La tectonique des plaques provoque des tremblements de terre, des volcans, la formation de montagnes et d'autres activités géologiques.
Une carte des principales plaques tectoniques est disponible ici :

3 types de frontières de plaques :
Divergent : deux plaques se séparent ; de nouvelles plaques se forment à ce type de frontière.
Convergent : deux plaques entrent en collision ; l'un plonge à l'intérieur et l'autre le dépasse. La plaque est détruite à ce type de limite
Transformer : deux plaques glissent l'une sur l'autre ; la surface de la plaque est conservée - ni formée ni détruite - à ce type de limite de plaque

Limites de plaques divergentes :
Les dorsales médio-océaniques : les plaques océaniques se séparent (exemple : la dorsale médio-atlantique) ; le manteau monte jusqu'à combler l'écart, et à mesure que le matériau chaud monte, il fond et éclate. De nombreux tremblements de terre et une grande activité volcanique se produisent au niveau des dorsales médio-océaniques. Les tremblements de terre ont tendance à être peu profonds et pas très importants. Ils ne représentent pas un risque naturel majeur car les hommes ne vivent pas au fond de l'océan.
Failles continentales : la croûte continentale se sépare. Exemple : la vallée du Rift est-africain.

Limites de plaques convergentes
Zone de subduction : Lorsqu'une plaque océanique entre en collision avec une autre plaque, l'une plonge à l'intérieur et l'autre la dépasse.
o Exemples : tranchée Japon, Alaska, tranchée Pérou-Chili (Amérique du Sud), Sumatra, Cascadia (ouest des États-Unis).
o La zone de séismes Wadati-Benioff marque le trajet de la dalle subductée
o La plaque se plie en se tournant vers l'intérieur, créant une profonde tranchée dans l'océan.
o Les plus grands tremblements de terre jamais enregistrés se sont produits dans des zones de subduction.
o De grandes ceintures de montagnes (les Andes) et des chaînes volcaniques (les Aléoutiennes, le mont Fuji) se trouvent dans ce
cadre tectonique.

Zone de collision : Là où les continents convergent, la croûte continentale flottante s'accumule, créant des ceintures de montagnes.
o Exemple : une plaque indienne entrant en collision avec une plaque eurasienne pour créer l'Himalaya.

Transformer les limites des plaques
Exemples : système de faille de San Andreas (Californie, USA) ; Système de faille nord-anatolienne (Turquie)
Les fonctions de décalage peuvent fournir des informations sur l'intervalle de récurrence.

Certaines activités sismiques et volcaniques ont lieu loin des limites des plaques. Les points chauds (emplacements d'activité volcanique anormale et de tremblements de terre non associés à une limite de plaque). Exemple : Hawaï, Galapagos, Islande.
Activité sismique intraplaque (exemple : zone de faille New Madrid).


12.3 Tremblements de terre et tectonique des plaques

Des bandes de séismes tracent les limites des plaques (points colorés, Figure 12.16). Les profondeurs des séismes et la largeur de la bande dépendent du type de limite de plaque. Les dorsales médio-océaniques et les marges de transformation ont des tremblements de terre peu profonds (généralement moins de 30 km de profondeur), dans des bandes étroites proches des marges des plaques. Les zones de subduction ont des tremblements de terre à différentes profondeurs, y compris certaines à plus de 700 km de profondeur. Les bandes de séismes sont plus larges le long des zones de subduction car elles se déroulent dans toute la dalle de subduction qui s'étend sous la plaque opposée. De larges bandes de tremblements de terre dispersés peuvent correspondre à des zones de collision continent-continent, comme entre la plaque eurasienne et les plaques africaine, arabe et indienne au sud. De larges bandes de tremblements de terre dispersés peuvent également correspondre à des zones de rift continental, comme en Afrique de l'Est.

Graphique 12.16 Séismes supérieurs à la magnitude 5, de 2000 à 2008. Des bandes de séismes marquent les plaques tectoniques. Des bandes étroites avec des tremblements de terre peu profonds (marquées en rouge) indiquent les limites de transformation ou les limites divergentes de la dorsale médio-océanique. Les bandes plus larges avec des tremblements de terre à différentes profondeurs sont des zones de subduction. De larges bandes de tremblements de terre dispersés marquent des marges convergentes continent-continent (par exemple, entre les plaques indienne et eurasienne), ou des zones de rift continental (par exemple, en Afrique de l'Est). Source : Lisa Christiansen, Caltech Tectonics Observatory (2008) voir la source. Étiquettes de plaques et de bassins océaniques ajoutées. Cliquez sur l'image pour les conditions d'utilisation.

Les tremblements de terre sont également relativement fréquents à quelques endroits éloignés des limites des plaques. Certains sont liés à l'accumulation de stress due au rifting continental ou au transfert de stress d'autres régions, et certains ne sont pas bien compris. Les emplacements comprennent la région de la vallée du Grand Rift en Afrique, la région du lac Baïkal en Russie et le Tibet.


Il s'avère que vous pouvez détecter un tremblement de terre à partir d'un ballon

Californie

Le 4 juillet 2019, alors que l'Amérique célébrait son indépendance avec des explosions dans le ciel, le sol autour de la ville californienne de Ridgecrest a décidé de se joindre à la fête : un séisme de magnitude 6,4 a secoué la région. Deux jours plus tard, un tremblement de magnitude 7,1 l'a surmonté, et des dizaines de milliers de répliques ont suivi dans les semaines qui ont suivi. La Californie, qui connaît bien les secousses, possède un réseau dense de sismomètres au sol et cet été-là, ils étaient occupés.

Au même moment, un petit groupe de scientifiques, également dans le Golden State, essayait d'écouter ces grognements d'une manière plutôt peu orthodoxe et contre-intuitive : avec des ballons bien au-dessus de leur tête.

Les sismomètres sont généralement collés sur la terre ferme pour une raison. Les ondes sismiques qu'ils mesurent proviennent de tremblements de terre et traversent le sol, il va donc de soi que les instruments attachés à la Terre sont bien placés pour détecter ces oscillations. Pourquoi rendre la tâche plus difficile en coupant la connexion avec la Terre à l'écoute de l'activité sismique d'en haut ?

Eh bien, il se trouve qu'il existe un lieu totalement inadapté à la sismologie traditionnelle. Là-bas, le sol cuit à 900 degrés Fahrenheit et la pression atmosphérique équivaut à un mile sous l'eau. Tout sismomètre placé là, s'il survivait à la pression, surchaufferait et fondrait rapidement. Bienvenue dans un royaume de Vénus qui, pour l'instant, est capable de dévaster rapidement tout envoyé robotique que nous osons placer sur sa friche volcanique. L'atterrisseur Venera 13 de l'Union soviétique, qui a rendu visite à Vénus en 1982, est le détenteur actuel du record, persistant seulement 127 minutes avant de périr.

Vénus n'a certainement pas l'air amicale. NASA/JPL

Il y a cependant des parties du ciel turbulent et acide de Vénus qui ne sont pas pressurisées sans compromis tout en étant plus indulgentes. Cela pourrait faire de ces endroits un endroit relativement accueillant pour envoyer un détective sismique en ballon, capable de détecter les tremblements de vénus ci-dessous. Si tel est le cas, les scientifiques pourraient documenter l'activité géologique de notre voisin et la comparer à notre propre monde, dans le but de mieux comprendre le comportement des deux.

Mais pour savoir qu'un tel schéma fonctionnerait sur Vénus, il doit d'abord fonctionner sur Terre. C'est pourquoi, à l'été 2019, les scientifiques scrutaient les nuages ​​​​au-dessus de la Californie, tandis que ces nombreux tremblements de terre faisaient bouger le sol sous leurs pieds. Ils ont maintenant rendu compte de leurs résultats dans le journal Lettres de recherche géophysique. Alerte spoiler : prochain arrêt, Vénus.

Envoyer des ballons à Vénus n'est pas une idée nouvelle. Cela a déjà été fait: l'Union soviétique a largué deux d'entre eux dans l'atmosphère en 1985, équipés de capteurs pour suivre leurs mouvements tout en étudiant la météo. Ils ont dérivé dans la nuit avec des vents de 150 milles à l'heure avant que leurs batteries ne meurent, 46 heures après leur déploiement, juste au moment où le soleil commençait à se lever. Ils se sont ensuite dégonflés, pour ne plus jamais être revus.

Les ballons sont légèrement assombris pour réchauffer l'air à l'intérieur, les soulevant jusqu'au crépuscule, quand ils se refroidissent et descendent. NASA/JPL-Caltech

Aussi cool que soient ces missions, aucun de leurs instruments scientifiques n'a été conçu pour détecter l'activité sismique. Même si l'atmosphère épaisse de Vénus nous empêche de la voir, il y a de fortes chances qu'il y ait beaucoup à détecter.

Plusieurs de ses volcans sont presque certainement vivants. Jennifer Jackson, géoscientifique au California Institute of Technology et co-auteur de l'étude, a déclaré qu'un sismomètre aérien suspendu à environ 35 miles au-dessus de la surface punitive pouvait entendre toutes sortes d'effervescences volcaniques, des montagnes magmatiques en éruption active à l'effondrement structurel de chaudrons de magma. Des travaux récents suggèrent que des plaques de la croûte de Vénus de la taille d'un pays bougent comme des plaques de banquise, créant de nombreux tremblements de terre. On pouvait également entendre des météores exploser dans le ciel.

« Vous pouviez écouter les battements du cœur d'une planète avec des ballons », explique Paul Byrne, un planétologue à l'Université d'État de Caroline du Nord qui n'a pas participé aux travaux. Et comme les différents trajets des ondes sismiques renseignent les scientifiques sur les propriétés des roches qu'elles traversent, un sismomètre aérien pourrait être utilisé pour construire une image du sous-sol chatoyant et secret de Vénus, un endroit dont nous ne savons presque rien.

Mais vous ne pouvez pas simplement attacher un sismomètre ordinaire à un ballon pour capter tous ces grondements. N'oubliez pas qu'ils sont conçus pour être en contact avec le sol. Les séismes, cependant, produisent des ondes acoustiques correspondantes qui traversent l'air. Ils ont tendance à être infrasoniques, c'est-à-dire inférieurs à la portée de l'audition humaine. Mais ces ondes acoustiques modifient la pression de l'air dans lequel elles se déplacent, vous pouvez donc utiliser des baromètres, ou capteurs de pression, pour détecter ces infrasons à distance.

Les capteurs de pression que les scientifiques ont utilisés pour détecter les tremblements de terre du haut du ciel. Avec l'aimable autorisation de Siddharth Krishnamoorthy

Les scientifiques utilisent déjà les infrasons sur Terre pour entendre les explosions de roches spatiales, les orages lointains, le gargouillement du magma à l'intérieur des volcans et les tremblements tectoniques. Alors pourquoi ne pas faire la même chose chez Vénus ? Cette petite mais dévouée équipe de chercheurs internationaux a donc conçu ses propres ballons antisismiques.

Le problème est que les séismes naturels sont imprévisibles, ce qui rend difficile de tester l'efficacité du plan. Les chercheurs ont donc décidé de créer le leur. Parfois, ils utilisaient un marteau sismique, un appareil géant ressemblant à un piston qui s'écrasait dans le sol. À d'autres occasions, ils ont enterré des explosifs et les ont fait exploser. Les détecteurs d'infrasons attachés aux ballons captifs ont détecté les deux types de tremblements de terre artificiels. Mais pourraient-ils travailler pour la vraie chose?

Tout en réfléchissant à leurs options, y compris un voyage en Oklahoma, où les tremblements de terre artificiels induits par l'industrie naturelle, pétrolière et gazière sont monnaie courante, la séquence du tremblement de terre de Ridgecrest a commencé. Ils se sont déplacés pour saisir l'opportunité.

Les conceptions de ballons ont été dirigées par le co-auteur de l'étude, Daniel Bowman, géophysicien aux laboratoires nationaux Sandia à Albuquerque, au Nouveau-Mexique. Leur ingéniosité réside dans leur simplicité frappante : ils sont faits de ruban adhésif et de feuilles de plastique et ne coûtent pas plus de 30 $ pièce.

Les ballons utilisés dans l'expérience sont légers et peu coûteux. Avec l'aimable autorisation de Siddharth Krishnamoorthy

La poudre de charbon de bois est utilisée pour assombrir le matériau du ballon, de sorte qu'il absorbe la lumière du soleil, chauffe l'air à l'intérieur et le fait monter. A la tombée de la nuit, l'air se refroidit et se densifie, de sorte que les ballons retombent sur Terre. Il suffit de coller des instruments dessus et de les laisser partir, explique Quentin Brissaud, sismologue au Norwegian Seismic Array et auteur principal de l'étude.

L'équipe s'est précipitée et a lâché deux ballons d'investigation des infrasons en Californie le 22 juillet 2019 et deux autres le 9 août, qui sont montés entre 11 et 15 milles au-dessus du sol. Ce qu'ils espéraient, c'était une puissante réplique. La plupart de ces tremblements sont imperceptibles pour les personnes, seule une forte secousse créerait un signal infrasonique suffisamment important pour couper l'autre bruit émanant de l'environnement qui les entoure.

Le 22 juillet, la nature leur a jeté un os. L'un des deux ballons a été frappé par une explosion infrasonique d'en bas. Les sismomètres au sol californiens suggèrent qu'il s'agissait d'un tremblement de terre de magnitude 4,2 qui a frappé 50 miles de distance. Un traitement minutieux des données a confirmé que l'infrason était bien d'origine tectonique. Les simulations ont montré que la rafale d'infrasons est arrivée au ballon exactement au moment où elle aurait dû, en fonction de la distance jusqu'à la source du tremblement de terre.

Les ballons descendent au sol au crépuscule, alors que l'air à l'intérieur se refroidit. Les scientifiques pensent que la version de Vénus pourrait être maintenue en l'air pendant 60 jours. Avec l'aimable autorisation de Siddharth Krishnamoorthy

Ils l'avaient fait : c'était la première fois qu'un tremblement de terre était détecté depuis un ballon à haute altitude. Ce n'est peut-être qu'une mesure solitaire, mais l'équipe a découvert qu'elle pouvait l'utiliser pour commencer à reconstituer une image de la demeure souterraine de ce séisme.

Cette histoire à succès reflétait par inadvertance une vieille parabole. Les ballons envoyés le 22 juillet s'appelaient Lièvre et Tortue, explique Siddharth Krishnamoorthy, technologue de recherche au Jet Propulsion Laboratory de la NASA et co-auteur de l'étude. La tortue, qui n'avait qu'une pigmentation charbonneuse mineure, a mis du temps à se lever dans les airs. Pendant 15 minutes, il s'est juste assis à 100 pieds du sol, puis s'est lentement élevé à mesure qu'il se réchauffait progressivement. Le lièvre, en partie à cause de sa plus grande pigmentation, a explosé comme s'il n'y avait pas de lendemain.

Mais Hare avait un problème : son ascension rapide déplaçait beaucoup d'air et produisait beaucoup de bruit, peut-être trop pour lui permettre d'entendre les tremblements de terre. Tortoise, planant beaucoup plus doucement, était dans une position d'écoute parfaite pour les bâillements acoustiques révélateurs. Lent et régulier a remporté la course.

Il y a encore beaucoup à régler avant d'essayer cela sur des panoramas vénusiens. Ce test sur le terrain a prouvé que les tremblements de terre peuvent être détectés d'en haut. Mais utiliser les ballons pour localiser l'épicentre du séisme est un tout autre défi. Vénus, après tout, n'aura pas de sismomètres au sol pour l'aider.

Au cours des futures expériences, y compris celles de l'Oklahoma, l'équipe attachera plusieurs baromètres à chaque ballon. Les ondes acoustiques des tremblements de terre frapperont chacun de ces baromètres à des moments légèrement différents, ce qui peut être utilisé pour se rapprocher de la direction d'où proviennent les ondes. Il s'agit d'une détection de tremblement de terre aéroportée en stéréo.

Le désert de Mojave, aussi inhospitalier soit-il, ne tient pas compte de ce à quoi les instruments seraient confrontés sur Vénus. Mais l'expérience a montré que l'activité sismique peut être détectée à partir d'un ballon. NASA/JPL-Caltech

Cependant, il est déjà évident que voler des ballons au-dessus de Vénus est une excellente idée, déclare Byrne. C'est élégant. Et c'est particulièrement attrayant pour Vénus. C'est parce que l'atmosphère de la planète est décidément dense, ce qui signifie que les ondes acoustiques produites par les tremblements de terre voyageront beaucoup plus efficacement dans le ciel, leur permettant d'atteindre ces ballons hypothétiques avec facilité , à un niveau détectable.

Ajoutez-y quelques instruments supplémentaires et vous obtenez un laboratoire scientifique flottant. Et, dit Jackson, même en utilisant la technologie disponible aujourd'hui, ils pensent qu'une de ces stations pourrait survivre là-bas pendant au moins 60 jours.

Mais cela arrivera-t-il un jour ? Jusqu'à ce mois-ci, cela ne semblait pas particulièrement probable. Mais maintenant que nous savons que la NASA envoie deux vaisseaux spatiaux sur Vénus et que l'Agence spatiale européenne en envoie un troisième, les chances ont donc quelque peu augmenté. Deux de ces missions orbiteront autour de la planète, tandis qu'une autre plongera dans l'atmosphère, prenant des mesures jusqu'à ce qu'elle périsse à la surface. Ils feront des découvertes qui changeront la donne, bien sûr, mais pas le genre de mesures qu'un vol en ballon dans l'atmosphère à long terme pourrait permettre.

« J'espère vraiment qu'il y aura des ballons de Vénus à l'avenir », déclare Krishnamoorthy. “Mais si cela arrivera ou non, n'importe qui devine.”


Voir la vidéo: Comment ça marche? Lorigine des séismes