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Des chercheurs de l'Université d'Ottawa présentent des preuves pour expliquer le comportement des séismes lents

University of Ottawa

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IMAGE: Carte de l'île de Vancouver qui montre les emplacements des instruments sismiques étudiés par le groupe de recherche. La région grise délimite les endroits où se produisent des séismes lents.... view more 

Credit: Université d'Ottawa

Une équipe de chercheurs à l'Université d'Ottawa a fait une avancée importante qui permettra de mieux comprendre l'origine et le comportement des séismes lents, un nouveau type de tremblement de terre découvert par les scientifiques il y a près de 20 ans.

Ces tremblements de terre produisent un mouvement si lent - un seul événement peut durer des jours, voire des mois - qu'ils sont pratiquement imperceptibles. Moins redoutables et dévastateurs que les séismes réguliers, ils ne déclenchent pas de vagues sismiques ou de tsunamis. Ils se produisent dans des régions où une plaque tectonique glisse sous une autre, appelées "failles de zone de subduction", qui sont adjacentes, mais plus profondes que celles où se produisent les tremblements de terre réguliers. Les séismes lents se comportent aussi très différemment de leurs homologues réguliers. Comment ? Et plus important encore : pourquoi ?

Pascal Audet, professeur agrégé au Département des sciences de la terre et de l'environnement de l'Université d'Ottawa, et son groupe de recherche en sismologie (Jeremy Gosselin, Clément Estève, Morgan McLellan, Stephen G. Mosher et Andrew J. Schaeffer, ancien étudiant postdoctoral de l'Université d'Ottawa), ont trouvé des réponses à ces questions.

« Notre travail présente des preuves sans précédent que ces séismes lents sont liés à des processus fluides dynamiques à la frontière entre les plaques tectoniques », a déclaré le premier auteur et étudiant au doctorat de l'Université d'Ottawa, Jeremy Gosselin. « Ces séismes lents sont assez complexes, et de nombreux modèles théoriques de séismes lents exigent que la pression de ces fluides fluctue pendant un cycle sismique. »

En utilisant une technique semblable à l'imagerie ultrasonore, ainsi que l'enregistrement de tremblements de terre, le professeur Audet et son équipe ont pu cartographier la structure de la Terre où ces séismes lents se produisent. Ils ont ensuite analysé les propriétés des roches situées près de ces tremblements de terre et ont pu en tirer leurs conclusions.

En 2009, le professeur Audet avait lui-même présenté des preuves comme quoi les séismes lents se produisaient dans des régions où la pression des fluides à l'intérieur de la Terre était exceptionnellement élevée.

« À ces profondeurs de la Terre, les roches sont saturées de fluides, bien que les quantités soient minuscules », a expliqué le professeur Pascal Audet. « À 40 km de profondeur, la pression exercée sur les roches est très forte, ce qui normalement devrait faire sortir les fluides, comme une éponge que l'on presse. Or, ces fluides sont emprisonnés dans les roches et sont pratiquement incompressibles. La pression des fluides monte donc à des valeurs très élevées, ce qui affaiblit essentiellement les roches et génère des séismes lents. »

Plusieurs études réalisées au cours des dernières années ont suggéré que ces événements étaient liés à des changements dynamiques de la pression des fluides. Mais jusqu'à présent, aucune preuve concluante n'avait été établie.

« Nous avons repris les travaux antérieurs du professeur Audet afin de rechercher les variations temporelles de la pression des fluides lors des tremblements de terre lents », a indiqué Jeremy Gosselin. « Ce que nous avons découvert a confirmé nos soupçons et nous avons pu établir la première preuve directe que les pressions des fluides fluctuent pendant les séismes lents. »

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La recherche a été menée à l'Université d'Ottawa de l'hiver 2018 à l'été 2019.

L'article Seismic evidence for megathrust fault-valve behavior during episodic tremor and slip a été publié dans la revue Science Advances.

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