Séismes profonds

Des tremblements de terre profonds ont été découverts dans les années 1920, mais ils restent un sujet de discorde aujourd'hui. La raison est simple: ils ne sont pas censés se produire. Pourtant, ils représentent plus de 20% de tous les tremblements de terre.

Les tremblements de terre peu profonds nécessitent des roches solides, plus précisément des roches froides et cassantes. Seuls ceux-ci peuvent emmagasiner une déformation élastique le long d'une faille géologique, maintenue en échec par le frottement jusqu'à ce que la déformation se détache dans une rupture violente.

La Terre se réchauffe d'environ 1 degré C à tous les 100 mètres de profondeur en moyenne. Combinez cela avec la haute pression souterraine et il est clair qu'environ 50 kilomètres plus bas, en moyenne, les roches doivent être trop chaudes et trop serrées pour se fissurer et broyer comme elles le font à la surface. Ainsi, les tremblements de terre profonds, ceux de moins de 70 km, demandent une explication.

Dalles et tremblements de terre profonds

La subduction nous donne un moyen de contourner cela. Alors que les plaques lithosphériques constituant la coque extérieure de la Terre interagissent, certaines sont plongées vers le bas dans le manteau sous-jacent. En sortant du jeu de plaque tectonique, ils obtiennent un nouveau nom: les dalles. Au début, les dalles, frottant contre la plaque sus-jacente et se pliant sous la contrainte, produisent des tremblements de terre de subduction de type peu profond. Celles-ci sont bien expliquées. Mais comme une dalle va plus loin que 70 km, les chocs se poursuivent. On pense que plusieurs facteurs peuvent aider:

• Le manteau n'est pas homogène, mais plutôt plein de variété. Certaines parties restent cassantes ou froides pendant très longtemps. La dalle froide peut trouver quelque chose de solide à combattre, produisant des tremblements de terre peu profonds, un peu plus profonds que les moyennes ne le suggèrent. De plus, la dalle pliée peut également se plier, répétant la déformation ressentie plus tôt mais dans le sens opposé.
• Les minéraux dans la dalle commencent à changer sous pression. Le basalte et le gabbro métamorphisés dans la dalle se transforment en suite minérale blueschiste, qui à son tour se transforme en éclogite riche en grenat à environ 50 km de profondeur. L'eau est libérée à chaque étape du processus tandis que les roches deviennent plus compactes et deviennent plus cassantes. Cette fragilisation par déshydratation affecte fortement les contraintes souterraines.
• Sous une pression croissante, les minéraux serpentins de la dalle se décomposent en olivine et enstatite plus eau. C'est l'inverse de la formation serpentine qui s'est produite lorsque la plaque était jeune. On pense qu'il est complet à environ 160 km de profondeur.
• L'eau peut déclencher une fusion localisée dans la dalle. Les roches fondues, comme presque tous les liquides, prennent plus de place que les solides, ainsi la fusion peut casser les fractures même à de grandes profondeurs.
• Sur une large plage de profondeur moyenne de 410 km, l'olivine commence à se transformer en une forme cristalline différente identique à celle du spinelle minéral. C'est ce que les minéralogistes appellent un changement de phase plutôt qu'un changement chimique; seul le volume du minéral est affecté. Olivine-spinelle se transforme à nouveau en une forme de pérovskite à environ 650 km. (Ces deux profondeurs marquent le manteau zone de transition.)
• D'autres changements de phase notables comprennent l'enstatite à l'ilménite et le grenat à la pérovskite à des profondeurs inférieures à 500 km..

Ainsi, il y a beaucoup de candidats pour l'énergie derrière les tremblements de terre profonds à toutes les profondeurs entre 70 et 700 km, peut-être trop. Les rôles de la température et de l'eau sont également importants à toutes les profondeurs, bien qu'ils ne soient pas connus avec précision. Comme le disent les scientifiques, le problème est encore mal contraint.

Détails du séisme profond

Il existe quelques indices plus significatifs sur les événements de mise au point profonde. La première est que les ruptures se déroulent très lentement, moins de la moitié de la vitesse des ruptures peu profondes, et elles semblent être constituées de plaques ou de sous-événements étroitement espacés. Un autre est qu'ils ont peu de répliques, seulement un dixième de plus que les tremblements de terre peu profonds. Ils soulagent plus de stress; c'est-à-dire que la chute de contrainte est généralement beaucoup plus importante pour les événements profonds que peu profonds.

Jusqu'à récemment, le candidat consensuel pour l'énergie des séismes très profonds était le changement de phase de l'olivine à l'olivine-spinelle ou défaut transformationnel. L'idée était que de petites lentilles d'olivine-spinelle se forment, se dilatent progressivement et finissent par se connecter en une feuille. Olivine-spinelle est plus douce que l'olivine, donc le stress trouverait une voie de libération soudaine le long de ces feuilles. Des couches de roche fondue pourraient se former pour lubrifier l'action, comme les super-défauts dans la lithosphère, le choc pourrait déclencher plus de failles transformationnelles et le tremblement de terre augmenterait lentement.

Puis s'est produit le grand tremblement de terre profond de Bolivie du 9 juin 1994, un événement de magnitude 8,3 à une profondeur de 636 km. De nombreux travailleurs pensaient que cela représentait trop d'énergie pour que le modèle de défaillance transformationnelle puisse en tenir compte. D'autres tests n'ont pas confirmé le modèle. Pas tous d'accord. Depuis lors, les spécialistes des tremblements de terre profonds ont essayé de nouvelles idées, affinant les anciennes et.