Les nouvelles images 3D ne donnent jamais

17 août 2023

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par GNS Science

La plus grande faille d'Aotearoa en Nouvelle-Zélande, la zone de subduction de Hikurangi (HSZ), est l'endroit où la plaque tectonique du Pacifique plonge vers l'ouest sous la plaque australienne et sous la côte est de l'île du Nord.

Dans certaines parties de la zone de subduction, les instruments GPS montrent que les plaques se déplacent lentement de quelques millimètres par an. Ce comportement est appelé « glissement lent » et se produit sur des périodes de plusieurs semaines ou mois. Cependant, dans d’autres parties, les plaques sont collées, verrouillées ensemble et accumulent de la pression.

En comprenant les facteurs structurels qui créent des zones de glissement et de blocage plus douces, les scientifiques cherchent à mieux diagnostiquer quelles zones pourraient générer de futurs tremblements de terre et tsunamis potentiels. En tant que plus grande source de tremblements de terre et de tsunamis potentiels d'Aotearoa, il est essentiel de pouvoir comprendre la HSZ avec des détails à haute résolution.

En 2018, une collaboration entre des chercheurs des États-Unis, du Japon, du Royaume-Uni et de GNS Science a utilisé le RV Marcus Langseth pour enregistrer de nombreuses lignes de « données de réflexion sismique » qui se chevauchaient sur des pistes de course. Les données ont été rassemblées parallèlement au déploiement de sismographes de fond océanique et de sismomètres terrestres dans le cadre d'un effort appelé enquête « NZ3D ».

Dans le cadre d'un effort de collaboration internationale couvrant trois récentes publications de haut niveau, les toutes premières images sismiques 3D spectaculaires de la partie nord de la marge de Hikurangi ont maintenant documenté de nouvelles informations pour comprendre les caractéristiques structurelles, stratigraphiques et hydrogéologiques de la HSZ.

Comprendre ces qualités, en particulier la façon dont ils transportent les fluides, est essentiel pour connaître les conditions qui conduisent à la génération de séismes de subduction.

Les données de sismique réflexion permettent généralement aux géophysiciens de visualiser la croûte. Pour capturer ces données, un navire spécialisé, en l'occurrence le R/V Marcus Langseth, remorque un ensemble de sources sonores individuelles qui sont réglées et combinées pour émettre une onde sonore vers le fond marin. Les échos qui rebondissent sur les couches terrestres sont enregistrés sur une banderole remorquée derrière le navire et sur des sismographes sensibles situés à terre et sur les fonds marins.

Bien qu'une grille de profils 2D soit suffisante pour identifier les principales structures limites des plaques, ces données 3D haute résolution sont nécessaires pour visualiser les détails dans les zones de subduction afin d'améliorer la compréhension de la géométrie des failles et du comportement de glissement. Les données 3D sont combinées dans une image tomodensitométrique de la zone de subduction qui montre que l'architecture et les propriétés de la frontière entre les plaques tectoniques peuvent contribuer à la variabilité de l'emplacement des segments de glissement forts et sismogéniques par rapport aux segments de glissement faibles.

Les données 3D fournissent de nouvelles contraintes sur les conditions physiques et les propriétés des roches pour éclairer les simulations informatiques et les prévisions des tremblements de terre et des inondations dues aux tsunamis, ce qui contribue grandement à améliorer la préparation et la réponse aux risques.

En juin 2023, un article de Nature Geoscience rapporte comment les données NZ3D capturent un mont sous-marin (volcan sous-marin) pris en train de s'enfoncer sous la partie peu profonde de la marge de Hikurangi et forme dans son sillage des lentilles de sédiments qui semblent améliorer le glissement lent.

De plus, dans un article de géologie, les données NZ3D révèlent une carte détaillée de l'interface des plaques de pièces plus profondes qui montre qu'elle comporte des collines et des vallées d'un kilomètre de haut.

Les nouvelles données NZ3D montrent que l'interface des plaques peut fortement déterminer la nature de la déformation de la marge, y compris la localisation des tremblements de terre à glissement lent et dangereux à glissement rapide.

Plus récemment, un article de Science Advances a révélé qu’un réservoir d’eau auparavant caché dans les couches de la plaque Pacifique était englouti lors du processus de subduction.