En utilisant l’apprentissage automatique pour passer au crible une décennie de données sismiques, les chercheurs ont identifié des centaines de milliers de microséismes le long de certaines structures de failles jusque-là inconnues dans l’Oklahoma et le Kansas.
Les microséismes nouvellement identifiés ont permis aux sismologues de cartographier et de mesurer les grappes de tremblements de terre dans la région, qui a connu des niveaux de sismicité inhabituels en raison de la production non conventionnelle de pétrole et de gaz.
Comme ils le rapportent dans L’enregistrement sismiqueles chercheurs ont découvert que 80 % des tremblements de terre de magnitude 4 et plus survenus au cours de la dernière décennie auraient pu être anticipés en fonction de l’étendue spatiale des grappes de sismicité qui incluaient le grand tremblement de terre avant qu’il ne se produise.
Ils ont également constaté qu’une fois qu’un cluster a atteint une échelle de longueur suffisamment grande pour accueillir un tremblement de terre de magnitude 4 ou plus, il y avait près de 5% de chances qu’il le fasse dans l’année suivant l’atteinte de cette échelle de longueur, selon Yongsoo Park, un Ph. .RÉ. étudiant à l’Université de Stanford et ses collègues.
Les informations sur les clusters pourraient être utilisées par les entreprises et les régulateurs pour surveiller les opérations pétrolières et gazières à l’avenir, suggèrent Park et ses collègues.
Avec peu de sismicité naturelle et une cartographie incomplète des failles dans l’Oklahoma et le Kansas avant le développement des hydrocarbures non conventionnels, les chercheurs ont cherché de nouvelles façons de comprendre le risque sismique de la région.
Park et ses collègues avaient utilisé une technique d’apprentissage automatique pour trouver près de 90 000 microséismes inconnus dans l’Arkansas dans une étude précédente. « Nous avons été impressionnés par le résultat, en particulier parce que le catalogue a révélé des clusters jusque-là inconnus », a déclaré Park. « Nous savions que la plupart des tremblements de terre dans la région de l’Oklahoma-Kansas se produisaient sur des défauts cachés dans le sous-sol, nous voulions donc appliquer le flux de travail pour révéler ces défauts. »
Les chercheurs ont réanalysé les données sismiques collectées à partir de 17 réseaux sismiques accessibles au public dans l’Oklahoma et le Kansas de 2010 à 2019. En utilisant un réseau de neurones pour détecter les tremblements de terre et leurs temps d’arrivée des ondes P et S, ils ont trouvé plus de 300 000 tremblements de terre dans les données.
Une fois cartographiés, les microséismes supplémentaires « reliaient les points » entre les tremblements de terre dispersés et les petits groupes formés par les séismes de magnitude 4 ou plus de 60 inclus dans l’étude. Les microséismes nouvellement détectés ont mis en lumière la présence surprenante de nombreuses failles jusque-là inconnues, a déclaré Park.
« Cependant, la partie la plus surprenante était que bon nombre des grappes que l’on pensait séparées dans les études précédentes étaient en fait reliées par des microséismes. En d’autres termes, trouver de petits tremblements de terre n’est probablement plus une option, mais plutôt une exigence lorsque nous sommes essayer de faire une analyse de regroupement sur les données sismiques », a-t-il déclaré.
Park a déclaré que les régulateurs pourraient adapter le protocole habituel des « feux de signalisation » – que les opérateurs pétroliers et gaziers utilisent pour surveiller et arrêter ou ralentir leurs activités afin d’atténuer les risques sismiques – pour incorporer l’échelle de longueur d’un groupe de séismes.
Le protocole original des feux de circulation est guidé par les magnitudes de tremblement de terre observées et contrôlé par l’événement de plus grande magnitude. L’estimation des magnitudes des tremblements de terre à partir de l’échelle de longueur pourrait rendre ce processus proactif et contrôlé à la fois par les grands et les petits tremblements de terre, notent les chercheurs.
« Mais parce que les magnitudes ne sont que des estimations, les mesures requises à prendre devraient probablement être différentes », a expliqué Park. Si une échelle de longueur de l’amas suscite des inquiétudes, par exemple, « les régulateurs pourraient demander aux opérateurs de déployer plus de sismomètres autour de l’amas concerné pour mieux cartographier la faille cachée ».
Yongsoo Park et al, Activation de la faille du sous-sol avant les grands tremblements de terre dans l’Oklahoma et le Kansas, L’enregistrement sismique (2022). DOI : 10.1785/0320220020