Comprendre les séismes
Mieux connaître la mécanique terrestre pourrait nous aider à prévoir les séismes dans les zones actives, telles que la faille de San Andreas en Californie. «Nous savons que certains des principaux séismes se déclenchent dans la croûte inférieure et pour comprendre ces événements potentiellement dévastateurs, nous devons explorer ce qui s'y passe», déclare Luca Menegon de l'Université de Plymouth. En 2013, il a obtenu une bourse Marie Curie d'intégration de carrière pour explorer ce domaine. Le projet EVOCOS a analysé certaines caractéristiques de la géologie actuelle de la surface de la Terre, qui pourraient apporter des réponses sur ce qui se passe dans ses profondeurs. M. Menegon explique qu'à des profondeurs supérieures à 10-20 km, la croûte terrestre est plus chaude. À ces profondeurs, il existe des zones où de petites quantités d'eau permettent un écoulement visqueux lent et régulier des roches. Mais dans les zones plus sèches, la roche devient plus rigide et des tensions peuvent s'accumuler: c'est ici que les séismes peuvent se déclencher. Mais comment étudier des processus se déroulant à plus de 20 km sous la surface de la Terre? «Le projet a étudié des zones naturelles soumises à de fortes contraintes qui se sont formées dans la croûte inférieure, et qui ont ensuite été soulevées vers la surface de la Terre lors de la formation des montagnes. Elles nous donnent un aperçu des processus géologiques se déroulant dans la croûte inférieure», déclare M. Menegon. Ces zones à fortes contraintes représentent des régions localisées de déformation géologique intense qui se sont formées lors du déplacement des plaques tectoniques terrestres. M. Menegon a analysé des échantillons de ces roches, trouvées dans le nord de la Norvège et dans les Alpes italiennes, susceptibles de nous fournir des indices sur les processus qui conduisent aux séismes dans la croûte profonde. En utilisant la microscopie électronique et en analysant la composition chimique de ces roches, M. Menegon a pu calculer les tensions et les taux de déformation subis par les échantillons de roches provenant des zones à fortes contraintes. Il a également calculé la température et la pression régnant au moment de leur formation, ce qui a confirmé qu'elles représentent bien des exemples préservés des zones de déformation de la croûte profonde. Ces approches ont été combinées avec la spectroscopie infrarouge et l'analyse par microsonde ionique, qui ont fourni des informations sur leur teneur en eau. M. Menegon a pu caractériser les roches trouvées dans les zones à fortes contraintes de la couche profonde et établir qu'elles étaient constituées de grains ultrafins, ce qui explique en partie pourquoi les zones à fortes contraintes sont fragiles et sujettes aux déformations. Ces petits grains peuvent glisser le long des joints de grains; un mécanisme qu'on appelle 'fluage sensible à la taille des grains'. Il a également constaté la présence de veines de pseudotachylite dans les régions d'où proviennent ces roches. Il s'agit de veines de roche fondue produites pendant les glissements sismiques et qui sont considérées comme des 'cicatrices' des séismes passés. «En utilisant ces techniques, nous avons pu démontrer que des séismes se produisaient à des profondeurs supérieures à 20 km, là où s'étaient formées des régions sèches et rigides», explique M. Menegon. «L'écoulement visqueux de la roche ne pouvait se produire que lorsque ces séismes profonds avaient entraîné une réduction de la taille des grains de ces roches. La roche est alors susceptible de subir un fluage sensible à la taille des grains, ce qui peut être constaté dans les échantillons que nous avons analysés.» M. Menegon prévoit de poursuivre l'étude des cicatrices de séismes pour mieux comprendre le comportement sismique de la croûte inférieure de la Terre et les séismes qui s'y produisent. «Au final, cela nous aidera à comprendre les processus en action à l'intérieur des failles actives dans les zones sismiques actuelles», conclut-il.
