D’étranges ondes sismiques provenant d’un tremblement de terre de 2010 sous l’Espagne ont été les indices qui ont conduit à une découverte inattendue sous la Méditerranée occidentale : une plaque océanique subductée qui s’est complètement renversée.
Les formes d’onde donnent l’image d’une plaque qui est descendue rapidement dans le manteau terrestre et s’est retournée, de sorte que l’eau qu’elle transportait à sa surface en descendant se trouve maintenant sous la plaque, selon l’étude. publié dans Le dossier sismique.
Les résultats pourraient aider les chercheurs à comprendre la structure tectonique complexe du bassin méditerranéen occidental où convergent l’Afrique et l’Eurasie, en particulier une zone appelée région Rif-Bétique-Alboran. Cette région contient un arc formé par les chaînes de montagnes Bétiques en Espagne et les chaînes de montagnes du Rif au sud au Maroc et comprend le bassin de la mer d’Alboran juste à l’est du détroit de Gibraltar.
L’étude pourrait également faire la lumière sur les mécanismes à l’origine de tremblements de terre rares et profonds (plus de 600 kilomètres) dans le sud de l’Espagne, écrivent Daoyuan Sun de l’Université des sciences et technologies de Chine et Meghan S. Miller de l’Université nationale australienne.
Les ondes sismiques de l’un de ces tremblements de terre, un séisme de magnitude 6,3 survenu sous Grenade en avril 2010, ont été capturées par un ensemble de stations sismiques en Espagne et au Maroc dans le cadre du projet PICASSO (Programme d’enquête sur le renversement du système convectif de la mer d’Alboran).
Les chercheurs ont noté que les ondes coda du séisme – la signature des vibrations résiduelles à la fin d’un sismogramme – ont duré une durée inhabituellement longue, enregistrée par les stations marocaines. Il y avait également des signes d’une phase d’onde P « supplémentaire » arrivant tardivement, en plus des ondes P initiales normales capturées par les stations en Espagne.
« Au départ, nous ne cherchions pas à mieux comprendre les mécanismes sismiques profonds, car plusieurs études antérieures ont bien étudié la source. Notre intention était simplement de tracer les formes d’onde par curiosité, car il y a tellement à apprendre des formes d’onde individuelles lorsque l’on prend le moment de les regarder de près », a expliqué Sun. « Après examen, nous avons observé ces arrivées étranges, notamment la longue coda et la phase supplémentaire. »
Sun et Miller ont conclu que la longue phase de coda et d’onde P supplémentaire pourrait être mieux expliquée par une couche à faible vitesse à la base de la dalle d’Alboran en subduction. Les couches à faible vitesse, à travers lesquelles les ondes sismiques sont ralenties et absorbées, indiquent souvent que les ondes ont traversé un matériau fondu ou liquide.
Les dalles subductées contiennent généralement une couche à faible vitesse à leur surface en raison de l’eau qu’elles transportent dans le manteau. « Ici, grâce à la modélisation des formes d’onde détaillées, nous sommes en mesure d’imager la couche à faible vitesse située sous la surface de la dalle, plongeant vers le nord-est, contrairement à une dalle subductée normale avec une couche à faible vitesse au-dessus de la surface de la dalle », a déclaré Sun. « Cet étrange phénomène entre la dalle et la couche à faible vitesse suggère l’apparition de la dalle d’Alboran renversée. »
Leur étude est la première à conclure que la dalle a été renversée, a-t-il ajouté, plutôt que de rester verticale ou fortement inclinée.
La couche à faible vitesse offre également un mécanisme possible à l’origine des tremblements de terre profonds en Espagne, ont indiqué les chercheurs, car elle indique la présence de silicates de magnésium hydratés qui transportent l’eau à des profondeurs de 600 kilomètres. À mesure que ces silicates se déshydratent, ils pourraient devenir plus cassants, ce qui pourrait provoquer de profonds tremblements de terre.
La présence de silicates hydratés pourrait également renseigner les sismologues sur la vitesse de subduction des plaques dans la région. Les silicates de magnésium hydratés signifient qu ‘ »une quantité importante d’eau a été transportée vers la zone de transition du manteau, indiquant une plaque relativement froide », a noté Sun.
« Compte tenu de l’âge relativement jeune des fonds marins en Méditerranée occidentale, pour que la plaque reste froide, la vitesse de subduction doit être assez rapide, par exemple une vitesse modérée d’environ 70 millimètres par an », a-t-il ajouté. « En d’autres termes, nous pensons que notre étude pourrait proposer une limite inférieure raisonnable de la vitesse de subduction dans cette région. »
Sun et Miller affirment qu’il pourrait être prometteur d’étudier les formes d’onde sismiques produites par de profonds tremblements de terre dans d’autres endroits tels que le nord-est de la Chine, l’Amérique du Sud, Sunda-Banda et des endroits comme la région Fidji-Tonga, pour voir si des mécanismes similaires sont à l’œuvre. Mais la recherche nécessiterait le déploiement de stations sismiques denses juste au-dessus de ces séismes, comme cela a été le cas lors du séisme de 2010 en Espagne.
Plus d’information:
Daoyuan Sun et al, Révéler les secrets de la Méditerranée occidentale : un tremblement de terre profond et une dalle renversée, Le dossier sismique (2024). DOI : 10.1785/0320230049