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Percer dans les failles

Percer dans les failles

Les géologues osent aller là où ils ne rêvaient autrefois que d'aller directement aux endroits où se produisent les tremblements de terre. Trois projets nous ont emmenés dans la zone sismogène. Comme le dit un rapport, des projets tels que ceux-ci nous placent "au bord du gouffre d'avancées quantiques dans la science des aléas sismiques".

Forer la faille de San Andreas en profondeur

Le premier de ces projets de forage a permis de réaliser un forage à proximité de la faille de San Andreas, près de Parkfield, en Californie, à une profondeur d'environ 3 km. Le projet s'appelle l'Observatoire de la faille de San Andreas en profondeur ou SAFOD, et fait partie de l'effort de recherche beaucoup plus vaste EarthScope.

Les forages ont commencé en 2004 avec un trou vertical descendant sur 1 500 mètres puis recourbant vers la zone de faille. La saison de travail 2005 a prolongé ce trou oblique jusqu'à la faille et a été suivie de deux années de surveillance. En 2007, les foreurs ont fait quatre trous latéraux séparés, tous situés du côté de la faille, équipés de toutes sortes de capteurs. La chimie des fluides, les micro-tremblements de terre, les températures et bien plus encore sont enregistrés pour les 20 prochaines années.

Pendant le forage de ces trous latéraux, des échantillons de carotte de roche intacte ont été prélevés qui traversent la zone de faille active, donnant des preuves intéressantes du processus. Les scientifiques ont gardé un site Web avec des bulletins quotidiens, et si vous le lisez, vous verrez certaines des difficultés de ce type de travail.

SAFOD a été soigneusement placé dans un lieu souterrain où se produisent des tremblements de terre réguliers. Comme les 20 dernières années de recherche sur les tremblements de terre à Parkfield, SAFOD vise une partie de la faille de San Andreas où la géologie semble être plus simple et le comportement de la faille plus gérable qu’ailleurs. En effet, l’ensemble de la faille est considérée comme étant plus facile à étudier que la plupart des autres, car elle présente une structure simple à glissement avec fond peu profond, à environ 20 km de profondeur. Au fil des failles, il s’agit d’un ruban d’activité plutôt rectiligne et étroit avec des roches bien cartographiées de chaque côté.

Néanmoins, des cartes détaillées de la surface montrent un enchevêtrement de failles apparentées. Les roches cartographiées comprennent des éclats tectoniques qui ont été échangés à travers la faille au cours de ses centaines de kilomètres de compensation. La fréquence des tremblements de terre à Parkfield n’a pas été aussi régulière ni aussi simple que l’espéraient les géologues; Néanmoins, SAFOD est notre meilleur regard sur le berceau des tremblements de terre.

La zone de subduction de la cuvette de Nankai

Globalement, la faille de San Andreas, même aussi longue et active qu’elle est, n’est pas le type le plus important de zone sismique. Les zones de subduction remportent ce prix pour trois raisons:

 

  • Ils sont responsables de tous les plus importants séismes de magnitude 8 et 9 que nous avons enregistrés, tels que le séisme de Sumatra en décembre 2004 et le séisme au Japon de mars 2011.
  • Parce qu'ils sont toujours sous l'océan, les séismes dans les zones de subduction ont tendance à déclencher des tsunamis.
  • Les zones de subduction sont celles où les plaques lithosphériques se déplacent vers et sous d’autres plaques, puis se dirigent vers le manteau où elles forment la plupart des volcans du monde.

Il existe donc des raisons impérieuses d’en apprendre davantage sur ces défauts (ainsi que de nombreuses autres raisons scientifiques), et l’exploration de l’une d’entre elles se situe à la pointe de la technologie. Le projet intégré de forage océanique le fait avec un nouveau navire de forage ultramoderne au large des côtes du Japon.

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 la fosse de Nankai. C'est une tranchée moins profonde que la plupart des zones de subduction, ce qui facilite le forage. Les Japonais ont une longue et exacte histoire de tremblements de terre sur cette zone de subduction, et le site n’est qu’à un jour de voyage en bateau de la terre.

Malgré tout, dans les conditions difficiles prévues, les forages nécessiteront une colonne montante - un tuyau externe reliant le navire au fond de la mer - afin d'éviter les éruptions et afin que l'effort puisse être poursuivi en utilisant de la boue de forage au lieu de l'eau de mer, comme l'ont déjà fait les forages précédents. Les Japonais ont construit un navire de forage flambant neuf, Chikyu (Terre) qui peut faire le travail, atteignant 6 kilomètres sous le plancher océanique.

Une question à laquelle le projet tentera de répondre est de savoir quels changements physiques accompagnent le cycle sismique sur les défauts de subduction. Une autre est ce qui se passe dans la région peu profonde où les sédiments meubles s’évanouissent en roches fragiles, la limite entre déformation douce et perturbation sismique. Il y a des endroits sur la terre ferme où cette partie des zones de subduction est exposée aux géologues. Les résultats de la fosse de Nankai seront donc très intéressants. Le forage a commencé en 2007.

Forage de la faille alpine néo-zélandaise

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 d’une magnitude de 7,9 tous les deux ou trois siècles. Une caractéristique intéressante de la faille est que le soulèvement vigoureux et l’érosion ont magnifiquement exposé une section transversale épaisse de la croûte qui fournit de nouveaux échantillons de la surface de la faille profonde. Le projet Deep Fault Drilling, en collaboration avec des institutions néo-zélandaises et européennes, perce des carottes dans la faille Alpine en forant directement. La première partie du projet a réussi à percer et à creuser la faille à deux reprises, à seulement 150 mètres sous le sol, en janvier 2011, puis à instrumenter les trous. Un trou plus profond est prévu près de la rivière Whataroa en 2014 et descendra sur 1500 mètres. Un wiki public sert aux données passées et en cours du projet.

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