Catégorie : Science

Découverte d’une nouvelle faille en Californie // Discovery of a new fault in California

drapeau-francaisDes scientifiques de l’Université de Californie, de la Scripps Institution  et de l’Université du Nevada ont révélé la semaine dernière dans le Bulletin of the Seismological Society of America qu’ils ont découvert une nouvelle ligne de faille qui longe le bord oriental de la Mer de Salton et qui est parallèle à la faille de San Andreas. Cette ligne de faille est probablement liée de façon complexe à la faille de San Andreas et permettra peut-être d’expliquer pourquoi aucun séisme majeur n’a eu lieu dans la partie sud de la faille de San Andreas depuis plus de 300 ans.
Les chercheurs de la Scripps ont utilisé une panoplie de techniques d’imagerie pour cartographier les déformations dans les couches sédimentaires à l’intérieur de la Mer de Salton. Ils ont pu obtenir une image précise de la faille qui s’étire à l’ouest de la faille de San Andreas.
L’annonce de la découverte de cette faille intervient quelques heures après un essaim sismique incluant près de 200 petits événements dans la Mer de Salton et qui a réveillé la crainte toujours présente du «Big One». Toutefois, selon les chercheurs, la nouvelle faille, baptisée Salton Trough Fault, n’a aucun lien avec le dernier essaim sismique et l’annonce de sa découverte est une simple coïncidence.
L’USGS a tout d’abord déclaré que l’essaim sismique, dont la magnitude maximale était de M 4.3, augmentait le risque d’un séisme plus important, mais la situation est redevenue normale quelques heures après la détection de l’essaim.
Les scientifiques ont fait remarquer que la découverte de nouvelles failles est de moins en moins fréquente dans la Californie du Sud qui est bien surveillée dans ce domaine, mais la découverte de la Salton Trough Fault était délicate car elle semble se trouver majoritairement sous l’eau. De nouvelles recherches seront nécessaires pour déterminer sa longueur et sa localisation exacte.  Les études montrent qu’au cours du dernier millénaire l’extrémité sud de la faille de San Andreas a connu des séismes de M 7 environ tous les 175 à 200 ans, même si aucun événement majeur n’a pas eu lieu depuis plus de 300 ans.
La question que l’on est en droit de se poser est la suivante : Qu’est-ce qui retient l’énergie produite par les contraintes au niveau de la faille et empêche le déclenchement d’un séisme? L’énergie accumulée est-elle transférée vers une autre faille capable de l’engranger? Ou bien la faille est-elle « coincée » quelque part le long de la faille de San Andreas?
Les scientifiques espèrent savoir si la Salton Trough Fault absorbe une partie des contraintes produites par les plaques le long de la de la faille de San Andreas. Cela expliquerait pourquoi le sud de la faille de San Andreas n’a toujours pas déclenché de séisme et a réussi à contenir l’énergie accumulée pendant plusieurs siècles. Il est toutefois encore difficile de savoir quelle relation existe entre la Salton Trough Fault et la faille de San Andreas et comment elles interagissent. On espère que de nouvelles recherches permettront de répondre à ces questions.
Source: Presse américaine.

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drapeau-anglaisScientists from the University of California, the Scripps Institution and the University of Nevada revealed last week in the Bulletin of the Seismological Society of America that they have discovered a new fault line running along the eastern edge of the Salton Sea parallel to the San Andreas Fault. It is likely complexly linked to the San Andreas Fault and may be the clue to why a major earthquake hasn’t occurred in the southern portion of the San Andreas Fault in over 300 years.

The Scripps research team used a variety of imaging techniques to map deformation in sediment layers within the Salton Sea. They were able to accurately image the fault, which is located to the west of the San Andreas Fault.

The announcement follows a recent swarm of almost 200 small earthquakes at the Salton Sea and heightened concerns about the « Big One. » However, according to the researchers, the new fault, named Salton Trough Fault, has no connection to the recent quake swarm and the timing of the announcement is coincidental.

USGS initially said the swarm, with a maximum magnitude of M 4.3, temporarily increased the risk of a bigger earthquake, but the situation went back to normal a few hours after the swarm was detected.

The scientists said the discovery of new faults is becoming less common, particularity in well-surveyed Southern California, but this one was difficult to find because it appears to be under the water. More research is needed to determine the fault’s full length and location.

Research suggests that over the past thousand years, the southern end of the San Andreas Fault has seen M 7 earthquakes roughly every 175 to 200 years, although a major event hasn’t occurred in more than 300 years.

The logical next questions are: what is holding the strain build up? Has it transferred to another fault, which accommodates the additional prolonged strain? Or is the fault “stuck” somewhere along the San Andreas Fault?

Scientists hope the newly discovered Salton Trough Fault will provide clues as to whether the new fault accommodates some of the strain coming from the larger San Andreas Fault. This would provide evidence as to why the southern San Andreas Fault hasn’t triggered an earthquake and released built up energy in several hundred years. However, it’s still unclear as to how the Salton Trough Fault and the San Andreas Fault interact and influence one another. It is hoped that additional research will help answer these questions.

Source: U.S. newspapers.

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Emplacement de la nouvelle faille (Source: Université de Californie)

 

Le soleil, la lune et la faille de San Andreas

drapeau-francaisUne 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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drapeau-anglaisA 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.

Parksfield

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

San Andreas 01

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

San Andreas 04

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

Le mystère des cratères de Cérès // The mystery of Ceres’craters

drapeau-francaisUne nouvelle étude publiée dans la revue Nature Communications explique que les volcans de glace sur Cérès pourraient aider à résoudre le mystère de l’absence de grands cratères à la surface de cette planète naine
Avec un diamètre d’environ 940 km, Cérès est le plus grand élément de la ceinture d’astéroïdes entre Mars et Jupiter. Une grande partie de la surface de Cérès est parsemée de cratères qui ont environ 60 kilomètres de large ou moins. Ils ont probablement été créés par des météorites qui se sont écrasées dans la surface de la planète. Le plus grand cratère d’impact connu sur Cérès a seulement 280 km de large.
Des travaux sur la surface recouverte de cratères de Vesta, le deuxième plus gros astéroïde de la ceinture, ont conclu que Cérès devrait avoir au moins six à sept cratères d’au moins 400 km de diamètre. Une autre recherche a affirmé que 10 à 15 cratères de plus de 400 km de large auraient dû se former à la surface de Cérès pendant sa durée de vie d’environ 4,55 milliards années. L’absence de grands cratères sur Cérès est donc un mystère.
Pour essayer de résoudre le mystère des cratères manquants, les chercheurs ont utilisé les données fournies par la sonde Dawn de la NASA, dont la mise en orbite autour de Cérès a eu lieu en avril 2015. Ils ont utilisé ces données pour modéliser l’évolution de l’astéroïde (qui est en fait assez volumineux pour être considéré comme une planète naine) au fil du temps et ils ont estimé que Cérès s’était formée entre 1 et 10 millions d’années après la naissance du système solaire.
Les scientifiques ont été surpris de constater que Cérès ne possédait pas de cratères géants, mais ne présentait pas non plus de cratères légèrement plus petits. Il ressort de leurs simulations que Cérès devrait avoir 90 à 180 cratères d’environ 100 km de diamètre chacun, alors que la planète semble posséder seulement 40 de ces cratères. Par ailleurs, les simulations indiquent que Cérès aurait dû avoir 40 à 70 cratères d’environ 150 km de diamètre, alors qu’elle ne présente que 20 ces cratères. Ce manque de grands cratères contraste fortement avec d’autres astéroïdes tels que Vesta.
Les chercheurs ont proposé plusieurs explications possibles. Par exemple, la surface de Cérès peut s’être tout simplement relâchée au fil du temps et est devenue plus lisse. Une autre explication concerne les volcans de glace. Des travaux récents suggèrent que l’intérieur de Cérès contient probablement jusqu’à 25% de glace d’eau, ce qui expliquerait l’existence d’une activité cryovolcanique. Certains scientifiques pensent que les éruptions cryovolcaniques ont pu radicalement transformer la surface de Cérès en effaçant de nombreux cratères. Ainsi, les chercheurs ont trouvé des traces d’un, ou peut-être deux, cratères d’environ 800 km de diamètre. Le cryovolcanisme a pu se produire sur Cérès au cours de ses premières années d’existence, quand son intérieur était plus chaud, et les volcans ont pu faire disparaître plusieurs grands cratères. Lorsque le cryovolcanisme a cessé sur Cérès, de plus en plus de cratères ont survécu, de petite taille pour la plupart.
Source: Space.com.

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drapeau-anglaisA new study published in the journal Nature Communications explains that ice volcanoes on Ceres might help solve the mystery of why large craters seem to be missing on the dwarf planet’s surface

With a diameter of about 940 kilometres, Ceres is largest member of the asteroid belt located between Mars and Jupiter. Large portions of Ceres’ surface are saturated in craters that are about 60 kilometres wide or smaller, likely created by meteorites crashing into the dwarf planet’s surface. However, the largest confirmed impact crater on Ceres is only about 280 km wide.

Prior work that analyzed pockmarked Vesta, the second largest asteroid in the asteroid belt, suggested that Ceres should have at least six to seven craters that are 400 km in diameter or larger. Another research suggested that 10 to 15 craters greater than 400 km wide should have formed on Ceres during its lifetime of about 4.55 billion years. The absence of large craters on Ceres was a mystery.

To help solve the puzzle of Ceres’ missing craters, the researchers used data from the NASA Dawn mission, which began orbiting Ceres in April 2015. They used the data to model how the asteroid (which is actually large enough to be considered a dwarf planet) might have evolved over time and they estimated that Ceres formed within 1 million to 10 million years after the solar system was born.

Unexpectedly, the scientists found that Ceres not only lacks giant craters, but is also missing craters that are only slightly smaller. Their simulations predicted that Ceres should have 90 to 180 craters that are each more than about 100 km wide, but Ceres appears to only have about 40 such craters. In addition, the simulations predicted that Ceres should have 40 to 70 craters that are each more than about 150 km across, but Ceres has only about 20 such craters. This lack of large craters was in stark contrast with other asteroids like Vesta.

The researchers had several potential explanations for how this could have happened; for instance, the surface of Ceres may have simply relaxed over time and become less crinkly. Another explanation may be ice volcanoes. Recent work suggests that Ceres may consist of up to 25 percent water- ice in its interior, and so may experience cryovolcanic activity. The scientists proposed that cryovolcanic eruptions might have dramatically transformed the surface of Ceres, erasing many craters. For instance, the researchers found faded evidence of one or possibly two craters about 800 km in diameter. Cryovolcanism may have been more common on Ceres during its earlier years, when its interior was warmer, and the volcanoes may have eliminated many of the larger craters. As cryovolcanism on Ceres died down, more and more craters would have survived, leaving behind mostly smaller ones.

Source : Space.com.

Ceres

Vue d’un cratère sur Cérès, extraite d’une vidéo réalisée à partir de la sonde Dawn en orbite autour de cette planète naine (Source: NASA).

Les éclairs volcaniques en laboratoire // Volcanic lightning in a lab

drapeau-francaisOn aperçoit souvent des éclairs dans les panaches de cendre au cours des éruptions volcaniques. Des photos spectaculaires montrant ce phénomène naturel ont même été mises en ligne. Les éclairs apparaissent lorsque des particules de cendre se frottent les unes contre les autres à des vitesses élevées.
Des volcanologues allemands de l’Université Ludwig Maximilian de Munich étudient ces éclairs volcaniques. Ils utilisent pour leurs expériences un simulateur de volcan, ou tube à choc, qui permet la décompression rapide d’un mélange de gaz (l’argon) et de particules. Il s’agit d’un tube séparé en deux parties par une membrane. D’un côté se trouve le tube moteur, à pression élevée, et de l’autre côté le tube de travail, à pression plus basse. Lorsqu’à l’instant t=0 le diaphragme est rompu, les pressions tendent à s’égaliser: une onde de compression se propage dans le tube de travail, tandis qu’une onde de détente remonte dans le tube moteur. S’agissant du tube à choc utilisé par les universitaires allemands, il possède une bouche de trois centimètres de diamètre et un réceptacle en métal sous pression qui propulse de la véritable cendre volcanique en provenance de divers volcans comme le Popocatépetl (Mexique) et l’Eyjafjallajökull (Islande).
Le  tube à choc reconstitue la pression que l’on rencontre dans les chambres magmatiques des volcans actifs en accélérant les particules de cendre à des vitesses suffisantes, de sorte que le frottement qui se produit lors de la collision leur permet de se charger.
En cliquant sur le lien suivant, vous verrez une vidéo de la manipulation dans laquelle le panache vire du blanc au noir. De minuscules éclairs commencent à apparaître dans la colonne de cendre volcanique. Le tube à choc génère ainsi des éclairs qui ont jusqu’à plusieurs dizaines de centimètres de longueur.
https://youtu.be/3QoiTcQcyTY

Vous trouverez également un descriptif détaillé de l’expérience à cette adresse :

http://mavoiescientifique.onisep.fr/les-eclairs-des-eruptions-volcaniques-reconstitues-au-laboratoire/

A partir d’une série d’expériences effectuées en 2013, les scientifiques allemands ont constaté que les petites particules de cendre créent un plus grand nombre d’éclairs. Récemment, l’équipe scientifique a étudié l’activité du Sakurajima (Japon) et constaté que la fréquence des éclairs varie également avec la quantité de cendre propulsée dans l’atmosphère lors de l’éruption.
Les chercheurs sont persuadés qu’ils pourront mieux comprendre les éruptions volcaniques en observant les éclairs volcaniques. En effet, ces derniers peuvent être mesurés à plusieurs kilomètres de distance et même dans des conditions de mauvaise visibilité. Ils peuvent également être utilisés pour estimer la masse totale et la répartition en fonction de leur taille des cendres présentes dans l’atmosphère. Au bout du compte, cela permettrait d’évaluer rapidement la distribution des particules de cendre dans l’atmosphère et, si nécessaire, d’alerter les autorités en charge du trafic aérien.
Source: Atlas Obscura.

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drapeau-anglaisFlashes of lightning can often be seen in the ash plumes during volcanic eruptions. Dramatic photos have even been posted, showing this dramatic natural phenomenon. Lightning appears when ash particles collide at high speeds.

German volcanologists from Ludwig Maximilian University in Munich study the lightning events that can occur in volcanic plumes. One of the tools they use is a lab volcano simulator, or shock tube, namely a three-centimetre-wide vent and a hot, pressurized metal tub that propels real volcanic ash obtained from various volcanoes, including the active Popocatépetl in Mexico and Eyjafjallajökull in Iceland.

The shock tube mimics the kind of pressure found in magma chambers of active volcanoes by accelerating the ash particles at high enough speeds so that the friction from collision allows them to become charged.

By clicking on the following link, you will see a video in which the plume turns from white to black. Tiny lightning bolts start to flicker and flash in slow-motion in the column of volcanic ash, the shock tube generating lightning up to tens of centimetres in length.

https://youtu.be/3QoiTcQcyTY

From a series of experiments in 2013, the scientists found that smaller particles of ash create a higher number of lightning bolts. Most recently, the team studied the activity at Mount Sakurajima this year and found that the frequency of flashes also varies with the amount of ash spewed into the atmosphere during the eruption.

The researchers believe they can understand more about volcanic eruptions by surveying and monitoring volcanic lighting. Indeed, the lightning is a parameter that can be measured from a distance of several kilometres away and under conditions of poor visibility. It can also be used as a proxy to estimate the total mass and the size distribution of the ash deposited in the atmosphere. Eventually, this would help to rapidly assess the distribution of ash particles in the atmosphere and if necessary alert the aviation authorities.

Source: Atlas Obscura.

Eclair

Orage volcanique sur le Rinjani (Indonédie en 1994).

[Crédit photo : Oliver Spalt / Wikipedia].