Catégorie : seismes

Pluie, neige et leur impact sur la Faille de San Andreas // The impact of rain and snow on the San Andreas Fault

Selon deux chercheurs de l’Université de Californie à Berkeley, les séismes le long de la faille de San Andreas sont influencés par les pluies et chutes de neige de l’hiver. La découverte est importante car elle permet de mieux comprendre ce qui provoque les séismes et à quel moment ils sont plus susceptibles de se produire. Les résultats de cette étude sont publiés dans la revue Science.
Les deux scientifiques travaillent sur l’ « impact saisonnier » sur les systèmes de failles On entend par impact saisonnier la façon dont la neige et la pluie pèsent sur le sol  pendant les mois d’hiver, ce qui le fait se comprimer. Quand la sécheresse revient, le poids se retire et le sol rebondit en quelque sorte. Selon les scientifiques, ce processus modifie le stress exercé sur la structure tectonique de l’État de Californie, en poussant et tirant sur les lignes de failles, y compris la Faille de San Andreas.
La Faille de San Andreas se trouve à la limite tectonique entre les plaques Pacifique et nord-américaine, et s’étire sur 1280 km à travers la Californie. En septembre 2016, on a enregistré un essaim d’environ 200 petits événements dans le secteur de la Salton Sea, juste au sud de la Faille. Cela a fait naître les craintes qu’un séisme de plus grande ampleur puisse avoir lieu dans le court terme. La zone de faille où l’essaim s’est produit n’a pas bougé depuis plus de 300 ans. Comme de puissants séismes se produisent normalement le long de la faille tous les 150 à 200 ans, les scientifiques pensent qu’un «Big One» est en retard.
Dans leur dernière étude, les deux chercheurs ont mesuré le mouvement vertical le long des lignes de faille en Californie pour observer les changements résultant de l’impact saisonnier. Ils ont pris en compte neuf années de données GPS sur la déformation verticale pour identifier les modifications de contraintes qui produisent de petits séismes le long des lignes de failles. A partir de ces résultats, ils ont calculé le délai de contrainte saisonnier pour chaque faille afin de calculer un cycle de contrainte moyen. Les résultats montrent que la faille de San Andreas connaît une hausse de petits séismes à la fin de l’été et au début de l’automne, alors que les failles situées le long de la bordure orientale de la Sierra Nevada enregistrent plus de séismes à la fin du printemps et au début de l’été. Les scientifiques précisent que cela ne signifie pas forcément qu’il y a une «saison sismique», mais que l’« impact saisonnier » joue un rôle. Même si la neige et les précipitations annuelles n’augmentent que légèrement le risque sismique, leur découverte fournit de nouvelles informations sur la façon dont les failles se rompent et pourquoi elles se rompent, ainsi que les contraintes qui sont mises en jeu.
L’étude ne prend pas directement en compte les séismes majeurs, mais les chercheurs ont examiné des événements historiques de magnitude supérieure à M 5.5 jusqu’en 1781. Ils ont constaté une légère augmentation de la sismicité lorsque l’impact saisonnier est plus élevé. L’étude ne prend pas en compte, et ne donne donc pas d’explications, sur l’essaim sismique enregistré sur la faille de San Andreas en septembre 2016.
Au début de l’année 2017, les scientifiques de l’Université de Stanford ont déclaré que la Californie connaîtrait à l’avenir plus d’inondations hivernales et de sécheresses estivales en raison du changement climatique. Les auteurs de l’étude disent qu’ils ne savent pas si des conditions météorologiques plus extrêmes entraîneront davantage de séismes dans les années à venir car ils n’ont pas exploré les tendances sur le long terme.
Les scientifiques prévoient maintenant d’affiner leur modèle d’impact saisonnier pour mieux comprendre «ce qui déclenche les séismes». Ils vont continuer d’examiner l’impact saisonnier et les cycles sismiques en Alaska. Dans cet Etat, il y a davantage de précipitations tout au long de l’année, ce qui entraîne un impact saisonnier plus important. En explorant un environnement tectonique différent avec différents modèles d’impact, ils espèrent mieux comprendre la fréquence des séismes en fonction des variations de contraintes saisonnières.
Adapté d’un article paru dans Newsweek.

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According to two researchers from the University of California, Berkeley, earthquakes along the San Andreas Fault in California are being triggered by winter rain and snowfall. The finding is important as it helps us understand what triggers earthquakes—and when they are more likely to strike. Their findings are published in the journal Science.

The scientists were investigating what impact seasonal loading has on fault systems. Seasonal loading refers to how snow and rain over the winter months acts as a weight, causing the land to depress. However, when it dries up, the weight is removed and the ground rebounds. This process, the scientists found, changes the stress placed on California’s state tectonics, pushing and pulling on the fault lines, including the San Andreas Fault.

The San Andreas Fault forms part of the tectonic boundary between the Pacific and North American Plate, stretching 1280 km through California. In September last year, there was a swarm of around 200 small earthquakes in the Salton Sea, just south of the fault. This raised concerns that a much larger earthquake could soon take place. The region of the fault where the swarm occurred had not ruptured for over 300 years. Large earthquakes normally occur along the fault every 150 to 200 years, so scientists think a “Big One” is overdue.

In the latest study, the two researchers measured vertical movement along the state’s fault lines to track changes resulting from seasonal loading. They used nine years’ worth of GPS data on vertical deformation to identify the stress changes on the fault lines that produce small earthquakes. From this, they calculated the seasonal stress time for each fault location to calculate an average stress cycle. Findings showed that the San Andreas Fault has an increase in small earthquakes in late summer and early fall, while the faults along the eastern edge of the Sierra Nevada see more earthquakes in late spring and early summer. The scientists indicate that this does not mean there is an “earthquake season,” but that seasonal loading plays a role. While the annual snow and rainfall increases the chance of earthquakes by a small amount, their discovery provides new information on how and why faults rupture, including the different stresses involved.

The study does not look at large earthquakes directly, but the researchers did look at historic events bigger than M 5.5 going back to 1781. They found there was a slight increase in earthquakes when seasonal loading was high compared to when it was low. However, the current findings do not explain the swarm of earthquakes at the San Andreas Fault in September 2016 which was not taken into account in the study.

Earlier this year, Stanford University scientists said California will experience more winter flooding and summer droughts in the future as a result of climate change. The authors of the study say it is not clear whether more extreme weather would lead to more earthquakes in the future as they did not explore longer-term trends.

Next, the scientists plan to refine their seasonal loading model to better understand “what makes earthquakes go.” They are continuing to look at seasonal loading and the earthquake cycle in Alaska. In that State there is more precipitation throughout the year that results in larger loads. By exploring a different tectonic environment with different loading patterns, they hope to learn more about the timing of the earthquakes with respect to the seasonal stress changes.

Adapted from an article in Newsweek.

Dans la faille de San Andreas… (Photos: C. Grandpey)

Yellowstone: Pas de quoi s’inquiéter // Yellowstone: Nothing to worry about!

Dans un rapport publié le 1er juillet 2017, l’Observatoire Volcanologique de Yellowstone donne plus de détails sur la dernière sismicité enregistrée dans le Parc.
En juin 2017, 1171 séismes ont été localisés dans la région du Parc National de Yellowstone. L’événement le plus significatif avait une magnitude de M 4.4 le 16 juin, à environ 14 kilomètres au nord-nord-ouest de West Yellowstone. Comme je l’ai déjà signalé, la secousse a été ressentie dans les villes de Gardiner et West Yellowstone. Ce séisme fait partie d’une séquence qui a débuté le 12 juin dans cette même région.
La sismicité du mois de juin à Yellowstone a été marquée par quatre épisodes bien distincts :

1) Un essaim de 1027 séismes, à 10 km au nord de West Yellowstone, a débuté le 12 juin et continue actuellement, avec un événement de M 4.4 le 16 juin. Cet essaim se compose également de cinq secousses autour de M 3 et 72 autres autour de M 2.
2) 41 événements ont fait partie d’un petit essaim à environ 22 km à l’est-nord-est de West Yellowstone les 14 et 15 juin. L’événement le plus significatif (M 2.3) a été enregistré le 14 juin à 22 km à l’est-nord-est de West Yellowstone. Cet essaim comprend deux séismes autour de M 2.
3) Un petit essaim de 22 séismes, à environ 22 km au sud-sud-ouest de Mammoth, a eu lieu les 1er et 2 juin, avec un événement de M 2.6 le 1er juin. Cet essaim comprend 3 séismes autour de M 2.
4) Un petit essaim de 13 séismes, à 25 km à l’est-nord-est de West Yellowstone, a été enregistré le 13 juin avec un événement de M 1,7.
Le rapport conclut en indiquant que les séquences sismiques comme celles qui viennent d’être décrites sont fréquentes et représentent environ 50% de la sismicité totale dans la région de Yellowstone. Cependant, l’activité sismique de Yellowstone est actuellement à des niveaux élevés par rapport à la normale.

En ce qui concerne la déformation du sol, les instruments installés dans la caldeira de Yellowstone continuent d’enregistrer un lent affaissement de cette dernière. Le soulèvement du sol au nord de la caldeira, près du Norris Geyser Basin, se poursuit très lentement. La situation n’a pas évolué au cours des derniers mois. Les modèles de déformation actuels à Yellowstone restent dans les normes historiques.

Source : Yellowstone Volcano Observatory.

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In a report released on July 1st 2017, the Yellowstone Volcano Observatory gives more details about the latest seismicity in the Park.

During June 2017, 1171 earthquakes were located in the Yellowstone National Park region. The largest event was a light earthquake of M 4.4 on June 16th, located about 14 kilometres north-northwest of West Yellowstone. As I put it before, the earthquake was felt in the towns of Gardiner and West Yellowstone, MT. This earthquake is part of a sequence in the same area that began on June 12th.
June seismicity in Yellowstone was marked by four distinct clusters of episodic earthquakes:
1) An energetic swarm of 1027 earthquakes, 10 km north of West Yellowstone, began on June 12th and is ongoing, including the largest event (M 4.4) of the month on June 16th. This swarm also consists of five earthquakes in the M 3 range and 72 earthquakes in the M 2 range.
2) 41 events occurred in a small swarm about 22 km east-northeast of West Yellowstone on June 14th and 15th. The largest earthquake of the swarm (M 2.3) occurred on June 14th 22 km east-northeast of West Yellowstone. This swarm includes two earthquakes in the M 2 range.

3) A small swarm of 22 earthquakes, about 22 km south-southwest of Mammoth, took place on June 1st and 2nd, with the largest event (M 2.6) occurring on June 1st. This swarm includes 3 earthquakes in the M 2 range.
4) A small swarm of 13 earthquakes, 25 km east-northeast of West Yellowstone, occurred on June 13th with the largest earthquake at M 1.7.
The report concludes by saying that earthquake sequences like these are common and account for roughly 50% of the total seismicity in the Yellowstone region. However, Yellowstone earthquake activity is currently at elevated levels compared with typical background activity.

As far as ground deformation is concerned, instruments within the Yellowstone caldera continue to record a slow subsidence. Uplift north of the caldera, centered near the Norris Geyser Basin continues at a low rate. Behaviour is similar to the past several months. Current deformation patterns at Yellowstone remain within historical norms.
Source : Yellowstone Volcano Observatory.

Photo: C. Grandpey

 

Corrélation entre la sismicité et la déformation d’un volcan // Correlation between seismicity and deformation of a volcano

À l’aide d’une technique appelée «interférométrie du bruit sismique» combinée à des mesures géophysiques, des chercheurs de l’Université de Cambridge ont mesuré l’énergie qui se déplace à l’intérieur d’un volcan. Ils ont constaté qu’il existe une réelle corrélation entre la vitesse de déplacement de cette énergie et les variations d’inflation et de déflation d’un édifice volcanique. La technique pourrait être utilisée pour prévoir les éruptions volcaniques avec plus de précision. Les résultats de cette étude ont été publiés dans la revue Science Advances.
Les données ont été recueillies par l’USGS sur le Kilauea à Hawaii où le cratère de l’Halema’uma’u renferme un lac de lave très actif. Les chercheurs ont installé des capteurs pour mesurer au cours d’une période de quatre ans les variations relatives de la vitesse des ondes sismiques qui se déplacent à l’intérieur du volcan. Ils ont ensuite comparé leurs résultats à un deuxième ensemble de données concernant les moindres déformations du volcan au cours de la même période.
Comme le Kilauea est très actif, il connaît en permanence des épisodes d’inflation et de déflation, en même temps que la pression dans la chambre magmatique située sous le sommet augmente et diminue. Les chercheurs de Cambridge ont utilisé le bruit sismique pour détecter les causes des déformations du Kilauea. Le bruit sismique est une vibration persistante de faible intensité à l’intérieur de la Terre ; elle révèle aussi bien les séismes que les mouvements des vagues dans l’océan. En mettant les capteurs en parallèle, les chercheurs ont pu isoler le bruit sismique en provenance du volcan. Ils se sont intéressés aux variations d’énergie entre les capteurs, qu’il s’agisse de son ralentissement ou de son accélération. Ils voulaient savoir si les variations de vitesse des ondes sismiques reflétaient une augmentation de pression à l’intérieur du volcan, en sachant que les volcans gonflent avant une éruption. Ce paramètre est essentiel pour la prévision éruptive.
Le réservoir magmatique du Kilauea se trouve  à un ou deux kilomètres en dessous du lac de la lave de l’Halema’uma’u. Au fur et à mesure que le volume de magma varie dans ce réservoir, tout le sommet du volcan se gonfle et se dégonfle. Dans le même temps, la vitesse sismique varie elle aussi. Lorsque la chambre magmatique se remplit, elle génère une augmentation de pression, ce qui entraîne une fermeture des fractures dans la roche environnante et la production d’ondes sismiques plus rapides, et vice versa.
C’est la première fois que les scientifiques ont pu mettre en parallèle le bruit sismique et la déformation sur une période aussi longue. La forte corrélation entre les deux montre qu’il pourrait s’agir d’une nouvelle approche en matière de prévision des éruptions volcaniques.
Source: Université de Cambridge.

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Using a technique called ‘seismic noise interferometry’ combined with geophysical measurements, researchers from the University of Cambridge measured the energy moving through a volcano. They found that there is a good correlation between the speed at which the energy travelled and the amount of inflation and deflation observed in a volcanic edifice. The technique could be used to predict more accurately when a volcano will erupt. Their results are reported in the journal Science Advances.

Data was collected by USGS across Kilauea in Hawaii, where Halema’uma’u is a lake of bubbling lava just beneath its summit. During a four-year period, the researchers used sensors to measure relative changes in the velocity of seismic waves moving through the volcano over time. They then compared their results with a second set of data which measured tiny changes in the angle of the volcano over the same time period.

As Kilauea is very active, it undergoes constant episodes of inflation and deflation as pressure in the magma chamber beneath the summit increases and decreases. The Cambridge researchers used seismic noise to detect what was controlling Kilauea’s movement. Seismic noise is a persistent low-level vibration in the Earth, caused by everything from earthquakes to waves in the ocean. By pairing sensors together, the researchers were able to isolate the seismic noise that was coming from the volcano. They were interested in how the energy travelling between the sensors changes, whether it is getting faster or slower. They wanted to know whether the seismic velocity changes reflect increasing pressure in the volcano, as volcanoes inflate before an eruption. This is crucial for eruption forecasting.

One to two kilometres below Kilauea’s lava lake, there is a reservoir of magma. As the amount of magma changes in this underground reservoir, the whole summit of the volcano inflates and deflates. At the same time, the seismic velocity changes. As the magma chamber fills up, it causes an increase in pressure, which leads to cracks closing in the surrounding rock and producing faster seismic waves – and vice versa.

This is the first time scientists have been able to compare seismic noise with deformation over such a long period, and the strong correlation between the two shows that this could be a new way of predicting volcanic eruptions.

Source : University of Cambridge.

Système d’alimentation du Kilauea

Exemple de déformation du Kilauea

Lac de lave de l’Halema’uma’u

(Source: USGS / HVO)

 

Lō‘ihi, le plus jeune des volcans hawaiiens // Lō‘ihi, the youngest Hawaiian volcano

Le Lō’ihi est le plus jeune des volcans hawaiiens. Il est situé à 39 kilomètres au sud-est de Pāhala dans le district de Ka’ū. Le HVO ne possède pas de stations sismiques à proximité du Lō’ihi ; son activité est contrôlée depuis des stations implantées sur la Grande Ile d’Hawaii depuis plus de 50 ans.
Depuis la fin du mois de février 2017, les sismologues du HVO enregistrent une légère augmentation du nombre d’événements près du Lō’ihi. De janvier 2015 à février 2017, ils ont enregistré, en moyenne, un séisme par mois sur le volcan sous-marin. Depuis cette époque, le nombre de secousses a progressivement augmenté. Au cours du seul mois de juin 2017 (jusqu’au 22 juin), il y a eu 51 séismes dans le secteur du Lō’ihi.
Sans stations sismiques permanentes sur le Lō’ihi – car le sommet du volcan se trouve encore à 960 mètres sous l’eau – il n’est pas possible de localiser les séismes avec autant de précision que sur le Kilauea ou le Mauna Loa. Cependant, les événements de juin 2017 semblent être concentrés entre 9,6 et 11,2 km au-dessous du niveau de la mer et s’étendent depuis la zone sommitale du Lō’ihi jusque vers le sud.
Il est intéressant de noter que les quelque 170 séismes localisés dans le secteur du Lō’ihi entre 2010 et 2016 ont été enregistrés loin de la zone sommitale. Ils se sont produits principalement sous le flanc nord du volcan et sont descendus à des profondeurs relativement importantes. Aucune explication n’a été donnée à ce phénomène.
Dès 1952, les scientifiques du HVO ont interprété des essaims sismiques dans la région du Lō’ihi comme les signes d’un volcanisme actif. L’activité sismique à elle seule ne prouve pas de manière irréfutable que le Lō’ihi est entré en éruption, mais la localisation des derniers séismes directement sous la zone sommitale du volcan laisse supposer des ajustements dans le réservoir magmatique ou l’édifice volcanique.
La plus récente éruption du Lō’ihi s’est produite en 1996. Cette année-là, un essaim sismique significatif a commencé en juillet et s’est rapidement intensifié. Une expédition scientifique a été organisée vers le Lō’ihi dans l’espoir d’observer en direct une éruption sous-marine. Des milliers séismes, dont plus d’une douzaine avec des magnitudes supérieures à M 4,5, ont été enregistrés sous le sommet et le flanc sud du volcan entre juillet et septembre 1996. L’observation et la cartographie de la zone sommitale du Lō’ihi ont montré que, suite à la poussée du magma, une partie importante de la zone sommitale s’était effondrée. Les laves en coussins (« pillow lavas ») et les fragments vitreux recueillis lors des plongées avec un submersible ont également confirmé qu’une éruption avait eu lieu.
Dans la mesure où le sommet du Lō’ihi se trouve encore à une grande profondeur sous la surface de l’océan, l’USGS considère que le volcan ne représente pas une menace. Il n’est donc pas prévu d’installer de nouveaux instruments dans le court terme et sa surveillance restera uniquement sismique.

Source: USGS / HVO.

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Lō‘ihi is the youngest of Hawaiian volcanoes. It is located 39 kilometres southeast of Pāhala in Ka‘ū District. HVO does not have seismic stations near Lō‘ihi, but it has been tracking earthquake activity there from land-based seismic stations for over 50 years.

Since the end of February 2017, HVO seismic analysts have noted a slight increase in the numbers of earthquakes near Lō‘ihi. From January 2015 through February 2017, there was, on average, one Lō‘ihi earthquake per month. Since then, the rate of earthquakes has gradually increased. In June alone (as of June 22nd), there have been 51 located earthquakes in the Lō‘ihi region.

Without permanent seismic stations at Lō‘ihi – because the highest point of the volcano is still 960 metres under water – it is not possible to locate earthquakes there as accurately as at Kilauea or Mauna Loa. However, the June 2017 earthquakes appear to be clustered roughly 9.6 to 11.2 km below sea level and extend from beneath the summit region of Lō‘ihi to the south.

Interestingly, the roughly 170 earthquakes located in the area of Lō‘ihi between 2010 and 2016 occurred away from the summit region. They were primarily beneath the northern flanks of Lō‘ihi, and extended to significantly greater depths below the volcano. The significance of this difference is unclear.

As early as 1952, HVO scientists interpreted occasional earthquake swarms in the Lō‘ihi region as reflecting active volcanism there. In fact, the earthquakes were key to recognizing that the seamount is actually an active volcano.

Earthquake activity alone does not conclusively indicate that Lō‘ihi is erupting. But the locations of recent earthquakes directly beneath the volcano’s summit region plausibly suggest magmatic or volcanic origin, such as adjustments within the magma reservoir or volcanic edifice.

The most recent confirmed eruption of Lō‘ihi occurred in 1996. That year, an energetic earthquake swarm began in July and quickly intensified, motivating a scientific expedition to Lō‘ihi to seize an unprecedented opportunity to possibly observe a submarine eruption. Thousands of earthquakes, including over a dozen with magnitudes greater than M 4.5, were recorded from beneath the summit and south flank of the volcano between July and September 1996. Subsequent viewing and mapping of the Lō‘ihi summit region showed that, consistent with magma movement from beneath the summit area, a significant portion of it had collapsed. Fresh pillow lavas and glassy fragments collected during submersible dives also confirmed the occurrence of an eruption.

Because Lō‘ihi is still so deep beneath the ocean’s surface, the USGS regards Lō‘ihi as a low- to very-low-threat volcano. Thus, there are no immediate plans for additional monitoring instruments and views of Lō‘ihi for the foreseeable future will be strictly seismological.

Source: USGS / HVO.

 Localisation des séismes sur une période de 30 jours se terminant le 22 juin 2017. (Source : USGS)