Une nouvelle étude conduite par des scientifiques de l’USGS a révélé que l’attraction gravitationnelle du Soleil et de la Lune, responsable du déclenchement des marées, peut également provoquer des types particuliers de séismes le long de la faille de San Andreas.
Il y a une dizaine d’années, les chercheurs ont découvert des séismes basse fréquence sur la portion de faille « Parkfield » en Californie où se libère de l’énergie tectonique entre la partie nord et la partie sud de ce secteur.
Les scientifiques ont examiné les données relatives à 81000 séismes du même type enregistrés entre 2008 et 2015 le long de la portion Parkfield, puis ils les ont comparées aux données représentant la marée bimensuelle, autrement dit un cycle de marée de deux semaines. La comparaison a révélé que les séismes se produisent le plus souvent pendant les périodes où la marée monte au rythme le plus rapide.
Il peut sembler surprenant de voir que la Lune, quand son attraction s’exerce dans le sens de glissement de la faille, intensifie et accélère ce dernier. Cela montre que la faille est extrêmement sensible, surtout quand on pense qu’il y a 30 kilomètres de roche qui la surmontent.
La force des marées dépend de la position relative du Soleil et la Lune l’un par rapport à l’autre. Les marées terrestres sont à leur maximum quand les deux astres sont alignés, et à leur minimum quand ils sont perpendiculaires. Certaines failles sont plus sensibles aux marées que d’autres, et leur réaction dépend aussi de leurs caractéristiques, telles que leur orientation ou leur proximité par rapport à la croûte de la planète.
La faille de San Andreas n’est pas orientée d’une manière qui la rendrait sensible à la force maximale des marées. Il est donc très étonnant qu’elle produise ce type de séismes basse fréquence. Ces derniers ont des magnitudes inférieures à  M1 et ils se situent entre 15 et 30 kilomètres sous la surface, à proximité du point de transition entre la croûte et le manteau. Ces séismes sont importants car ils sont susceptibles de fournir aux sismologues de précieuses informations sur la région la plus profonde de la faille qui n’est accessible d’aucune autre manière. Ils leur montrent aussi que la faille se poursuit en dessous de la zone où cessent les séismes classiques et typiques de la faille de San Andreas, à environ 10 ou 12 km de profondeur. Les séismes basse fréquence peuvent servir à mesurer l’amplitude du glissement en un point particulier de la partie profonde de la faille. Ils fournissent également aux sismologues un outil pour mesurer le temps de recharge de la faille en certains endroits. Ils représentent un moyen pour estimer directement la vitesse à laquelle les contraintes s’exercent sur la faille.

Source: Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America (2016).

Il convient de noter qu’en 2002, un article publié dans la revue Geology abordait les effets des marées sur les microséismes des fonds marins. Au cours de l’été 1994, un petit réseau de sismographes installé au fond de l’océan a enregistré 402 événements microsismiques sur une période de deux mois, sur la caldeira sommitale du volcan sous-marin Axial, sur la dorsale Juan de Fuca. Le tremor harmonique a également été enregistrée sur tous les instruments, et les marées terrestres et océaniques ont été enregistrées sur des inclinomètres installés avec les sismomètres. Les microséismes ont montré une forte corrélation avec les marées basses, ce qui laisse supposer que les fracturations se produisent de préférence quand la « recharge » de l’océan est au minimum. Le tremor harmonique, qui est censé correspondre au mouvement du fluide à très haute température dans les fractures, a également connu une périodicité correspondant aux marées.

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A new study led by USGS scientists revealed that the gravitational pull of Sun and Moon, responsible for inducing the tides, can also trigger special types of earthquakes on the San Andreas fault.

The researchers discovered the low-frequency earthquakes on the Parkfield section in California, some 10 years ago. The San Andreas fault releases tectonic energy from the northern to the southern portion at that location.

The scientists surveyed data from 81 000 earthquakes of the same type in the period between 2008 and 2015 along the Parkfield section and then compared them to the data representing the fortnightly tide, a two-week tidal cycle. The comparison revealed the tremors will probably occur during the time when the tide rose at the fastest pace, the waxing period.

It may seem very surprising to see that the Moon, when it’s pulling in the same direction that the fault is slipping, causes the fault to slip more and faster. What it shows is that the fault is extremely weak, given that there are 30 kilometres of rock sitting on top of it.

The strength of occurring tides depends on the relative location of the Sun and Moon in respect of each other. Earth tides are at their maximum when they are aligned and weakest when they are perpendicular. Some faults are more sensitive to the tides than others, and the response also depends on the faults’ characteristics, such as their orientation or the proximity to the planet’s crust.

The San Andreas fault is not oriented in a way which would make it susceptible to the full tidal strength, and that means it is quite amazing it produces the response tremors. Low-frequency earthquakes are of magnitudes lower than 1.0, located between 15 and 30 kilometres below the surface, close to where the crust transitions to the mantle. These tremors are important because they are capable of providing the scientists valuable information about the deeper parts of the fault that cannot be accessed in other way. They tell them that the fault continues down below where the regular or typical earthquakes stop on the San Andreas, about 10 or 12 km deep. The low-frequency earthquakes can be used as measurements of how much slip is happening at each little spot on the deep part of the fault. They also provide the seismologists with a tool to measure the recharge time of the fault along some locations. It is a way to directly estimate the rate at which stress is accumulating on the fault.

Source: Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America (2016).

It should be noted that in 2002 an article released in Geology dealt with the tidal effects on seafloor microearthquakes. In the summer of 1994, a small ocean-bottom seismograph array located 402 microseismic events, over a period of two months, on the summit caldera of the Axial seamount on the Juan de Fuca Ridge. Harmonic tremor was also observed on all instruments, and Earth and ocean tides were recorded on tiltmeters installed within the seismometer packages. Microearthquakes showed a strong correlation with tidal lows, suggesting that faulting is occurring preferentially when ocean “loading” is at a minimum. The harmonic tremor, interpreted as the movement of superheated fluid in cracks, also had a tidal periodicity.

Vue (en rouge) de la section « Parkfield » de la faille de San Andreas (Source: USGS)

Dragon’s Back Ridge dans la Plaine de Carrizo (Photo: C. Grandpey)

Vue de la faille de San Andreas dans la plaine de Carrizo (Photo: C. Grandpey)