Les chercheurs se sont construits sur des études antérieures et ont introduit de nouvelles méthodes pour explorer la nature et le rôle des fluides souterrains, y compris l'eau, dans les cas et les comportements des tremblements de terre et des volcans. Leur étude suggère que l'eau, même les fortes précipitations, peut jouer un rôle dans ou même déclencher des événements sismiques. Cela pourrait potentiellement conduire à de meilleurs systèmes d'alerte précoce.
L'étude, apparaissant dans Communications Earth & EnvironmentAméliore les modèles d'activité sismique et peut même aider à identifier les sites optimaux pour le forage pour exploiter les sources d'énergie géothermique supercritique.
Pour autant que l'on sache actuellement, les tremblements de terre et les éruptions volcaniques ne peuvent pas être prédites, certainement pas sur les échelles de temps que nous attendons de rapports météorologiques typiques. Mais à mesure que les théories physiques s'améliorent, la précision des modèles statistiques, qui pourrait être utile pour la planification, et potentiellement également les systèmes d'alerte précoce, ce qui peut sauver des vies lorsque la catastrophe frappe. Un autre avantage de l'amélioration de ces modèles est qu'ils pourraient aider à localiser des zones adaptées à l'expression dans l'énergie géothermique.
Les géologues et autres chercheurs s'efforcent d'améliorer les théories basées sur de bonnes observations. Un développement récent dans ce domaine a ajouté un autre facteur dans le mélange, qui peut être plus significatif que prévu.
« Notre dernier article utilisant une imagerie sismique avancée montre pour la première fois, la profondeur des fluides volcaniques tels que l'eau, dans leur état supercritique à haute pression, peut devenir piégé, migrer et subir des changements de phase qui influencent les tremblements de terre », a déclaré le professeur Takeshi Tsuji de la Graduate School of Engineering de l'Université de Tokyo.
« L'application de l'apprentissage automatique à nos données de sismomètre nous a permis de cartographier en détail la distribution et le mécanisme des tremblements de terre, et d'étudier la zone de transition fragile-ductile, où les roches passent de sismiquement actifs à largement inactifs. Il s'agit d'un domaine privilégié pour les fluides pour s'accumuler. Contrairement aux sujets électromnétiques à faible résolution, notre approche sésmique n'a pas révélé dans des détails à trois dimensions non décédés.
Les fluides supercritiques sont la clé ici. Ils sont spéciaux car ils agissent à la fois comme un liquide et un gaz. En raison de pressions et de températures élevées, elles circulent facilement comme le gaz, mais avec la capacité de stocker et de transférer d'énormes quantités de chaleur comme un liquide. Cela signifie que lorsqu'ils passent à travers différents médiums ou un milieu avec des conditions variables – par exemple, d'une zone bien scellée à une zone fracturée – les fluides épuisés peuvent rapidement chauffer une zone, changeant comment elle et le magma en dessous se comportent. Ce liquide supercritique n'est pas isolé du monde; Il peut même être affecté par la pluie.
« Lorsque de fortes pluies tombent, le niveau des eaux souterraines augmente, augmentant la pression dans les fissures et les défauts en dessous. Si ces défauts sont déjà proches de la rupture, cette pression supplémentaire peut déclencher des tremblements de terre », a déclaré Tsuji. « Dans les zones volcaniques, où la croûte est affaiblie par des fluides à haute pression, cet effet peut être particulièrement fort. Notre étude a clairement montré une corrélation entre les précipitations et la sismicité. En imagerie du magma et en comprenant comment la pression se construit sous terre, nous pouvons améliorer la façon dont nous recherchons des signes d'alerte précoce d'éruptions. »
Au-delà de la prévision des catastrophes, cependant, il y a un avantage potentiellement grand: la possibilité de puiser dans une énergie géothermique propre presque illimitée, ce qu'un pays comme le Japon est idéalement adapté mais n'a pas encore commencé. Le projet a commencé comme un moyen de trouver des cibles de forage fiables pour atteindre plus facilement les réserves d'eau supercritiques nécessaires pour réaliser une utilisation géothermique. Avec leur nouvelle méthode, Tsuji et son équipe ont pu identifier les voies fluides, les réservoirs sous des couches scellées et les fractures qui permettent de s'échapper des fluides.
« L'eau supercritique souterraine contient une vaste énergie thermique, ce qui en fait une ressource renouvelable incroyablement prometteuse à l'avenir. Depuis, car il est tiré de réservoirs profonds, il n'interfère pas avec les systèmes de ressort chaud de surface, une préoccupation majeure pour la puissance géothermique au Japon », a déclaré Tsuji.
« Le principal obstacle à une utilisation généralisée de l'énergie géothermique supercritique est le forage. Ces fluides existent à de grandes profondeurs sous une pression et une température extrêmes, de sorte que la technologie de forage et l'équipement doivent être adaptés. Même si nous pouvons désormais localiser les fluides supercritiques et leurs réservoirs, nous devons toujours développer des conceptions sûres et efficaces pour que les puits énergétiques se produisent. »
