Perçage dans les défauts

Les géologues osent aller là où ils ne pouvaient que rêver d'aller directement aux endroits où les tremblements de terre se produisent. Trois projets nous ont emmenés dans la zone sismogène. Comme le dit un rapport, des projets comme ceux-ci nous mettent "au précipice des avancées quantiques de la science des risques sismiques".

Forage de la faille de San Andreas en profondeur

Le premier de ces projets de forage a creusé un trou à côté de la faille de San Andreas près de Parkfield, en Californie, à une profondeur d'environ 3 kilomètres. Le projet s'appelle l'Observatoire de Faille de San Andreas en Profondeur ou SAFOD, et il fait partie de l'effort de recherche beaucoup plus vaste EarthScope.

Le forage a commencé en 2004 avec un trou vertical descendant sur 1 500 mètres puis se courbant vers la zone de faille. La saison de travaux 2005 a prolongé ce trou oblique tout au long de la faille et a été suivie de deux ans de surveillance. En 2007, les foreurs ont réalisé quatre trous latéraux distincts, tous du côté le plus proche de la faille, qui sont équipés de toutes sortes de capteurs. La chimie des fluides, les micro-tremblements de terre, les températures et plus sont enregistrées pour les 20 prochaines années.

Pendant le forage de ces trous latéraux, des carottes de roche intacte ont été prélevées qui traversent la zone de faille active, ce qui donne des preuves alléchantes des processus qui s'y déroulent. Les scientifiques ont tenu un site Web avec des bulletins quotidiens, et si vous le lisez, vous verrez certaines des difficultés de ce genre de travail.

SAFOD a été soigneusement placé dans un endroit souterrain où des séries régulières de petits tremblements de terre se sont produits. Tout comme les 20 dernières années de recherche sur les tremblements de terre à Parkfield, SAFOD vise une partie de la zone de faille de San Andreas où la géologie semble être plus simple et le comportement de la faille plus gérable qu'ailleurs. En effet, la faille dans son ensemble est considérée comme plus facile à étudier que la plupart car elle présente une structure de grève simple avec un fond peu profond, à environ 20 km de profondeur. Comme les failles disparaissent, c'est un ruban d'activité plutôt droit et étroit avec des roches bien cartographiées de chaque côté.

Même ainsi, des cartes détaillées de la surface montrent un enchevêtrement de failles associées. Les roches cartographiées comprennent des éclats tectoniques qui ont été échangés d'avant en arrière à travers la faille au cours de ses centaines de kilomètres de décalage. Les modèles des tremblements de terre à Parkfield n'ont pas été aussi réguliers ou simples que les géologues l'avaient espéré non plus; néanmoins SAFOD est notre meilleur regard jusqu'à présent sur le berceau des tremblements de terre.

La zone de subduction de Nankai Trough

Globalement, la faille de San Andreas, aussi longue et active soit-elle, n'est pas le type de zone sismique le plus significatif. Les zones de subduction remportent ce prix pour trois raisons:

• Ils sont responsables de tous les tremblements de terre de magnitude 8 et 9 les plus importants que nous ayons enregistrés, comme le séisme de Sumatra de décembre 2004 et le tremblement de terre du Japon de mars 2011..
• Parce qu'ils sont toujours sous l'océan, les tremblements de terre de zone de subduction ont tendance à déclencher des tsunamis.
• Les zones de subduction sont des endroits où les plaques lithosphériques se déplacent vers et sous d'autres plaques, sur leur chemin dans le manteau où elles donnent naissance à la plupart des volcans du monde..

Il y a donc des raisons impérieuses d'en savoir plus sur ces défauts (ainsi que de nombreuses autres raisons scientifiques), et le forage dans l'un d'eux est dans l'état de l'art. Le projet de forage océanique intégré le fait avec un nouveau navire de forage ultramoderne au large des côtes du Japon.

L'expérience de la zone sismogène, ou SEIZE, est un programme en trois phases qui mesurera les entrées et les sorties de la zone de subduction où la plaque philippine rencontre le Japon dans le creux de Nankai. Il s'agit d'une tranchée moins profonde que la plupart des zones de subduction, ce qui facilite le forage. Les Japonais ont une histoire longue et précise des tremblements de terre sur cette zone de subduction, et le site n'est qu'à une journée de voyage du navire de la terre.

Malgré cela, dans les conditions difficiles prévues, le forage nécessitera une colonne montante - un tuyau extérieur du navire au fond marin - pour éviter les éruptions et pour que l'effort puisse continuer en utilisant de la boue de forage au lieu de l'eau de mer, comme le forage précédent l'a utilisé. Les Japonais ont construit un tout nouveau navire de forage, Chikyu (Terre) qui peut faire le travail, atteignant 6 kilomètres sous le fond marin.

Une question à laquelle le projet cherchera à répondre est de savoir quels changements physiques accompagnent le cycle sismique sur les failles de subduction. Un autre est ce qui se passe dans la région peu profonde où les sédiments mous se fondent dans la roche fragile, la frontière entre la déformation molle et la perturbation sismique. Il y a des endroits sur terre où cette partie des zones de subduction est exposée aux géologues, donc les résultats de la fosse de Nankai seront très intéressants. Le forage a commencé en 2007. 

Forage de la faille alpine de Nouvelle-Zélande

La faille alpine, sur l'île du Sud de la Nouvelle-Zélande, est une grande faille à poussée oblique qui provoque des tremblements de terre de magnitude 7,9 tous les quelques siècles. Une caractéristique intéressante de la faille est que le soulèvement et l'érosion vigoureux ont magnifiquement exposé une section transversale épaisse de la croûte qui fournit de nouveaux échantillons de la surface profonde de la faille. Le Deep Fault Drilling Project, une collaboration des institutions néo-zélandaises et européennes, perce des carottes à travers la faille alpine en forant directement. La première partie du projet a réussi à pénétrer et à creuser deux fois la faille à seulement 150 mètres sous terre en janvier 2011 puis à instrumenter les trous. Un trou plus profond est prévu près de la rivière Whataroa en 2014 qui descendra sur 1500 mètres. Un wiki public sert les données passées et en cours du projet.