Un instrument d’imagerie sismique traîne derrière un navire de recherche lors d’une étude de la zone de subduction de Hikurangi en Nouvelle-Zélande. Menée par l’Institut de géophysique de l’Université du Texas, l’enquête a découvert un vaste et ancien réservoir d’eau enfoui à des kilomètres sous le fond marin. Crédit : Institut de géophysique de l’Université du Texas/Adrien Arnulf
Un important réservoir d’eau découvert sous le fond océanique près de la Nouvelle-Zélande pourrait offrir un aperçu de la mécanique des tremblements de terre à glissement lent et de l’activité tectonique.
Les chercheurs ont découvert une mer d’eau enfermée dans les sédiments et les roches d’un plateau volcanique perdu qui se trouve maintenant profondément dans la croûte terrestre. Révélée par une image sismique 3D, l’eau se trouve à trois kilomètres sous le fond de l’océan au large des côtes de la Nouvelle-Zélande, où elle pourrait amortir une faille sismique majeure qui fait face à l’île du Nord du pays.
Tremblements de terre et eau à glissement lent
La faille est connue pour produire des tremblements de terre lents, appelés événements de glissement lent. Ceux-ci peuvent libérer la pression tectonique refoulée sans danger pendant des jours et des semaines. Les scientifiques veulent savoir pourquoi ces phénomènes se produisent plus souvent dans certaines failles que dans d’autres.
On pense que de nombreux séismes à glissement lent sont liés aux eaux souterraines. Cependant, jusqu’à présent, il n’existait aucune preuve géologique directe suggérant l’existence d’un réservoir d’eau aussi important au niveau de cette faille néo-zélandaise particulière.
Le plateau d’Hikurangi est le vestige d’une série d’éruptions volcaniques épiques qui ont commencé il y a 125 millions d’années dans l’océan Pacifique. Une récente étude sismique (rectangle rouge) menée par l’Institut de géophysique de l’Université du Texas a photographié le plateau alors qu’il s’enfonce dans la zone de subduction de Hikurangi en Nouvelle-Zélande (ligne rouge). Crédit : Andrew Gase
« Nous ne pouvons pas encore voir assez profondément pour connaître exactement l’effet sur la faille, mais nous pouvons voir que la quantité d’eau qui coule ici est en réalité beaucoup plus élevée que la normale », a déclaré l’auteur principal de l’étude, Andrew Gase, qui a le travail en tant que boursier postdoctoral à l’Institut de géophysique de l’Université du Texas (UTIG).
La recherche a été publiée récemment dans la revue Avancées scientifiques et s’appuie sur des campagnes sismiques et des forages scientifiques océaniques menés par les chercheurs de l’UTIG.
La quête d’une compréhension plus profonde
Gase, qui est maintenant chercheur postdoctoral à l’Université Western Washington, appelle à des forages plus profonds pour déterminer où aboutit l’eau afin que les chercheurs puissent déterminer si cela affecte la pression autour de la faille – une information importante qui pourrait conduire à une compréhension plus précise. de grands tremblements de terre, a-t-il déclaré.
Origines du réservoir d’eau
Le site où les chercheurs ont trouvé l’eau fait partie d’une vaste province volcanique qui s’est formée lorsqu’un panache de lave de la taille des États-Unis a percé la surface de la Terre dans l’océan Pacifique il y a 125 millions d’années. Il s’agit de l’une des plus grandes éruptions volcaniques connues sur Terre et elle a duré plusieurs millions d’années.
Gase a utilisé des analyses sismiques pour créer une image 3D de l’ancien plateau volcanique dans lequel il a vu des sédiments épais et superposés entourant des volcans enfouis. Ses collaborateurs de l’UTIG ont mené des expériences en laboratoire sur des échantillons de carottes de forage de la roche volcanique et ont découvert que l’eau représentait près de la moitié de son volume.
Une image sismique du plateau de Hikurangi révèle des détails sur l’intérieur de la Terre et de quoi elle est composée. La couche bleu-vert sous la ligne jaune montre l’eau enfouie dans les roches. Des chercheurs de l’Institut de géophysique de l’Université du Texas pensent que l’eau pourrait atténuer les tremblements de terre dans la zone de subduction voisine de Hikurangi. Crédit : Andrew Gase
« La croûte océanique normale, une fois âgée d’environ 7 ou 10 millions d’années, devrait contenir beaucoup moins d’eau », a-t-il déclaré. La croûte océanique observée dans les analyses sismiques était dix fois plus vieille, mais elle était restée beaucoup plus humide.
Gase suppose que les mers peu profondes où les éruptions ont eu lieu ont érodé certains volcans en une roche poreuse et brisée qui stockait l’eau comme un aquifère lorsqu’elle était enfouie. Au fil du temps, la roche et les fragments de roche se sont transformés en argile, emprisonnant encore plus d’eau.
Les implications pour la compréhension des tremblements de terre
Cette découverte est importante car les scientifiques pensent que la pression de l’eau souterraine pourrait être un ingrédient clé dans la création de conditions qui libèrent des contraintes tectoniques via des tremblements de terre à glissement lent. Cela se produit généralement lorsque des sédiments riches en eau sont enfouis dans la faille, emprisonnant l’eau sous terre. Cependant, la faille néo-zélandaise contient peu de ces sédiments océaniques typiques. Au lieu de cela, les chercheurs pensent que les anciens volcans et les roches transformées – maintenant des argiles – transportent de grandes quantités d’eau lorsqu’elles sont englouties par la faille.
Le directeur de l’UTIG, Demian Saffer, co-auteur de l’étude et co-scientifique en chef de la mission de forage scientifique, a déclaré que les résultats suggèrent que d’autres failles sismiques dans le monde pourraient se trouver dans des situations similaires.
« C’est une illustration très claire de la corrélation entre les fluides et le style de mouvement des failles tectoniques, y compris le comportement sismique », a-t-il déclaré. « C’est quelque chose que nous avons émis l’hypothèse à partir d’expériences en laboratoire et qui est prédit par certaines simulations informatiques, mais il existe très peu d’expériences en champ clair pour tester cela à l’échelle d’une plaque tectonique. »
La recherche a été financée par la National Science Foundation des États-Unis et par des agences scientifiques et de recherche de Nouvelle-Zélande, du Japon et du Royaume-Uni.
