Étiquette : subduction

Une balise pour prévoir séismes, tsunamis et éruptions // A buoy to predict earthquakes, tsunamis and eruptions

Des géophysiciens de l’Université de Floride du Sud (USF) ont mis au point et testé avec succès une balise de haute technologie, utilisable en eau peu profonde, capable de détecter les moindres variations du plancher océanique, souvent annonciateurs de catastrophes naturelles dévastatrices, telles que les séismes, les tsunamis et les éruptions volcaniques.

Le système flottant, mis au point avec l’aide d’une subvention de 822 000 dollars allouée par la National Science Foundation, a été installé à Egmont Key dans le Golfe du Mexique en 2018 et a déjà livré des données sur le mouvement tridimensionnel du plancher océanique. Ainsi, il sera capable de détecter de petites variations de contrainte dans la croûte terrestre.
En attente de brevet, ce système de géodésie présente l’aspect d’une balise ancrée au fond de la mer et surmontée d’un GPS de haute précision. L’orientation de la balise est mesurée à l’aide d’une boussole numérique fournissant des informations sur le cap, le tangage et le roulis, ce qui permet de mesurer latéralement  les mouvements de la Terre et diagnostiquer les principaux séismes déclencheurs de tsunamis.
Bien que plusieurs autres techniques de surveillance des fonds marins soient actuellement disponibles, la technologie mise au point en Floride fonctionne généralement mieux dans les milieux océaniques profonds où les interférences sonores sont moindres. Les eaux côtières peu profondes (moins de quelques centaines de mètres de profondeur) constituent un environnement plus difficile à analyser, mais également important pour de nombreuses applications, notamment certains types de séismes dévastateurs. Les processus d’accumulation et de libération de contraintes au niveau de la croûte terrestre au large sont essentiels à la compréhension des puissants séismes et des tsunamis.
Le système flottant est relié au fond de la mer à l’aide d’un lest en béton et il a pu résister à plusieurs tempêtes, dont l’ouragan Michael dans le Golfe du Mexique. Le système est capable de détecter des mouvements du plancher océanique de seulement deux centimètres.
La technologie a plusieurs applications potentielles dans l’industrie pétrolière et gazière en mer et pourra être utilisée pour la surveillance de certains volcans. Toutefois, la principale application concerne l’amélioration de la prévision des séismes et des tsunamis dans les zones de subduction. Les puissants séismes et tsunamis qui ont frappé Sumatra en 2004 et le Japon en 2011 sont des événements que les scientifiques souhaiteraient mieux comprendre et prévoir.
Le système mis au point par l’Université de Floride est conçu pour les applications de zones de subduction de la Ceinture de Feu du Pacifique, où les processus d’accumulation et de libération de contraintes de l’écorce terrestre en mer sont actuellement mal connus. Les scientifiques espèrent pouvoir installer le nouveau système dans les eaux côtières peu profondes de l’Amérique Centrale, où se produisent souvent des tremblements de terre.
Le site d’Egmont Key où le système a été testé présente une profondeur de 23 mètres. Bien que la Floride ne soit pas sujette aux séismes, les eaux au large d’Egmont Key se sont avérées un excellent site de test. Ce lieu est exposé à de forts courants de marée qui ont permis de tester le système de correction de la stabilité et de l’orientation de la balise. La prochaine étape consistera à installer un système semblable dans les eaux plus profondes du Golfe du Mexique, au large de la côte ouest de la Floride.
Source: Université de Floride du Sud.

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University of South Florida (USF) geoscientists have successfully developed and tested a new high-tech shallow water buoy that can detect the small movements and changes in the Earth’s seafloor that are often a precursor to deadly natural hazards, like earthquakes, volcanoes and tsunamis.

The buoy, created with the assistance of an $822,000 grant from the National Science Foundation, was installed off Egmont Key in the Gulf of Mexico in 2018 and has been producing data on the three-dimensional motion of the sea floor.  Ultimately the system will be able to detect small changes in the stress and strain the Earth’s crust.

The patent-pending seafloor geodesy system is an anchored spar buoy topped by high precision Global Positioning System (GPS). The buoy’ orientation is measured using a digital compass that provides heading, pitch, and roll information – helping to capture the crucial side-to-side motion of the Earth that can be diagnostic of major tsunami-producing earthquakes.

While there are several techniques for seafloor monitoring currently available, that technology typically works best in the deeper ocean where there is less noise interference. Shallow coastal waters (less than a few hundred metres deep) are a more challenging environment but also an important one for many applications, including certain types of devastating earthquakes. Offshore strain accumulation and release processes are critical for understanding powerful earthquakes and tsunamis.

The experimental buoy rests on the sea bottom using a heavy concrete ballast and has been able to withstand several storms, including Hurricane Michael up the Gulf of Mexico. The system is capable of detecting movements as small as one to two centimetres.

The technology has several potential applications in the offshore oil and gas industry and volcano monitoring in some places, but the big one is for improved forecasting of earthquakes and tsunamis in subduction zones. The giant earthquakes and tsunamis in Sumatra in 2004 and in Japan in 2011 are examples of the kind of events scientists would like to better understand and forecast in the future.

The system is designed for subduction zone applications in the Pacific Ocean’s “Ring of Fire” where offshore strain accumulation and release processes are currently poorly monitored. One example where the group hopes to deploy the new system is the shallow coastal waters of earthquake prone Central America.

The Egmont Key test location sits in just 23 metres depth.  While Florida is not prone to earthquakes, the waters off Egmont Key proved an excellent test location for the system. It experiences strong tidal currents that tested the buoy’s stability and orientation correction system. The next step in the testing is to deploy a similar system in deeper water of the Gulf of Mexico off Florida’s west coast.

Source: University of South Florida.

Vue de la balise haute technologie mise au point par l’Université de Floride (Source : USF)

Vue du site d’Egmont Key, sur la côte ouest de la Floride, où la balise a été testée (Source : Google maps)

L’éruption sous-marine la plus profonde jamais observée sur Terre // The deepest known undersea eruption en Earth

Une équipe de chercheurs issus de plusieurs universités américaine, canadienne et allemande a effectué une étude sur une récente éruption volcanique sur le bassin arrière-arc des Mariannes dans le Pacifique occidental, à environ 4480 mètres sous la surface de l’océan, ce qui en fait l’éruption la plus profonde jamais observée à ce jour. À titre de comparaison, cette profondeur sous la surface de l’océan est supérieure à la hauteur du Mont Rainier au-dessus du niveau de la mer.
L’éruption a été découverte par des chercheurs qui exploraient de nouveaux sites hydrothermaux dans un secteur où la plaque tectonique Pacifique glisse sous la plaque Philippine dans le processus bien connu de subduction qui donne naissance à la Fosse des Mariannes et l’arc volcanique actif composé de neuf îles et de plus de 60 volcans sous-marins. Le bassin arrière-arc des Mariannes est une zone d’extension du plancher océanique et de volcanisme actif dans la partie supérieure de la plaque derrière l’arc volcanique. Les résultats de l’étude ont été publiés dans un numéro spécial de Frontiers in Earth Science.
Grâce à des technologies de pointe et de nouvelles méthodes d’exploration, les scientifiques ont détecté au cours des 30 dernières années des preuves d’une quarantaine d’éruptions sous-marines. Avant 1990, aucune éruption n’avait été observée. L’éruption d’arrière-arc des Mariannes a été découverte pour la première fois en décembre 2015 par des caméras à bord d’un véhicule autonome appelé Sentry. Les photos ont révélé la présence d’une coulée de lave intacte, sombre et vitreuse, sur le fond de l’océan, sans couverture de sédiments. Les fluides hydrothermaux de couleur laiteuse qui s’en échappaient prouvaient que la coulée était encore chaude et donc très jeune.
Les données bathymétriques récemment recueillies indiquent d’importants changements de profondeur dans la zone entre les relevés de 2013 et 2015, signe qu’une éruption s’est produite. La nouvelle coulée de lave présente une longueur d’environ 7,2 kilomètres et une épaisseur variant entre 40 et 135 mètres.
Les scientifiques sont revenus sur le site en avril et en décembre 2016 et ont utilisé les véhicules télécommandés Deep Discoverer et SuBastian lors de plusieurs expéditions. Les nouvelles observations ont montré un système hydrothermal en déclin rapide sur les coulées de lave, signe que l’éruption a eu lieu seulement quelques mois avant sa découverte l’année précédente.
La dernière étude est importante. En effet, les volcans sous-marins peuvent aider à expliquer le fonctionnement des volcans terrestres et leur impact sur la chimie des océans, ce qui peut avoir une incidence importante sur les écosystèmes locaux.
Source: Oregon State University.

A team of researchers from U.S, Canadian and German universities has documented a recent volcanic eruption on the Mariana back-arc in the western Pacific Ocean, about 4480 metres below the ocean surface, making it the deepest known eruption on Earth. As a comparison, this is deeper below the ocean surface than Mount Rainier’s height above sea level.
The eruption was discovered by researchers searching for new hydrothermal vent sites where the Pacific tectonic plate subducts beneath the Philippine Sea plate, forming the Mariana trench and the active volcano arc, which is made up of nine islands and more than 60 seamounts. The Mariana back-arc is a zone of seafloor spreading and active volcanism in the upper plate behind the volcanic arc. Results of the research were published in a special issue of Frontiers in Earth Science.
Thanks to new technologies and new exploration methods, in the last 30 years scientists have detected evidence of about 40 undersea eruptions. Before 1990, there were zero. The Mariana back-arc eruption was first discovered in December 2015 by cameras aboard an autonomous underwater vehicle called Sentry. Photos revealed the presence of a pristine dark, glassy lava flow on the seafloor with no sediment cover. Venting of milky hydrothermal vent fluid indicated that the lava flow was still warm, and therefore very young.
Newly collected bathymetric data indicated major depth changes in the area between surveys in 2013 and 2015, consistent with an eruption. The new lava flows stretched over an area about 7.2 kilometres long and ranged in thickness between 40 and 135 metres.
The scientists returned to the site in April and December of 2016 and used remotely operated vehicles Deep Discoverer and SuBastian during several expeditions. The new observations showed a rapidly declining hydrothermal system on the lava flows, suggesting the eruption had taken place only months before its discovery the previous year.
The research is important for several reasons. Undersea volcanoes can help inform about how terrestrial volcanoes work and how they impact ocean chemistry, which can significantly affect local ecosystems.
Source: Oregon Sate University.

Vue du Deep Discoverer utilisé pendant la mission (Crédit photo : Oregon State University)

La zone de subduction de Cascadia (Etats-Unis) // The Cascadia subduction zone (United States)

Le volcanisme et la sismicité le long de la Chaîne des Cascades dans l’ouest des États-Unis sont largement déterminés par la tectonique des plaques dans la région. La zone de subduction de Cascadia, de 1 000 kilomètres de long, qui n’a pas connu de puissant séisme depuis 1700, est l’endroit où la plaque océanique Juan de Fuca plonge sous la plaque continentale nord-américaine. Cette zone de faille s’étend depuis le nord de l’île de Vancouver jusqu’au Cap Mendocino dans le nord de la Californie.
La carte ci-dessous montre la zone de subduction de Cascadia avec une zone grisée englobant les zones sur terre et en mer où les sismomètres ont été installés par des chercheurs de l’Université de l’Oregon. Les données sismiques leur ont permis d’identifier des anomalies aux deux extrémités de la zone de faille où ils pensent que certaines parties du manteau supérieur se soulèvent et modulent l’activité sismique.
Grâce à quatre années de données provenant de 268 sismomètres au fond de l’océan et de plusieurs centaines d’autres sur terre, les chercheurs ont détecté des anomalies dans le manteau supérieur en dessous des deux extrémités de la zone de subduction de Cascadia. Ces anomalies peuvent jouer un rôle dans l’emplacement, la fréquence et la force des séismes le long de la côte nord-ouest des États-Unis. L’étude a été publiée dans la revue Geophysical Research Letters.
Les anomalies, qui correspondent aux zones ayant des vitesses d’ondes sismiques plus faibles qu’ailleurs sous la ligne de faille, indiquent des parties du manteau supérieur de la Terre qui se soulèvent en raison de la fonte des roches et éventuellement sous l’effet des hautes températures. Le manteau se soulève sous la partie méridionale de la zone de déformation de Gorda , à la limite septentrionale de la faille de San Andreas, ainsi que sous la Péninsule Olympique (ou Olympic) et le sud de l’île de Vancouver. Ces régions n’ont pas le même comportement que l’ensemble de la faille. On observe trois segments qui ont des caractéristiques géologiques distinctes. Ainsi, les segments nord et sud ont un niveau de verrouillage de plaque plus élevé et une densité de tremor plus accentuée.
Le verrouillage fait référence à la force de contact entre deux plaques. Cela signifie que les plaques accumulent des contraintes qui, en se libérant, peuvent provoquer de puissants séismes. Ce verrouillage est beaucoup plus faible dans la partie centrale de la zone de Cascadia qui comprend la majeure partie de l’Oregon où de plus petits séismes peu fréquents ont tendance à se produire.
Le tremor, quant à lui, fait référence aux signaux sismiques de longue durée souvent observés dans les zones de subduction.
L’étude ne permettra probablement pas de mieux prévoir les séismes mais elle souligne la nécessité d’une surveillance sismique en temps réel sur terre et en mer, ainsi que d’analyses géodésiques telles que le GPS pour permettre de tracer les coordonnées spatiales des anomalies.
L’étude a utilisé l’imagerie profonde avec différentes formes d’ondes sismiques provenant de séismes lointains qui se déplacent à travers la Terre. Les stations sismiques au fond de l’océan, dont les données sont récupérées tous les dix mois, faisaient partie de la Cascadia Initiative financée par la National Science Foundation. L’étude a également utilisé des données plus anciennes provenant de nombreuses recherches menées sur la terre ferme dans l’ouest des États-Unis.
Source: Université de l’Oregon.

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Volcanism and seismicity along the Cascade Range in Western U.S.A. are largely determined by plate tectonics in the area. The 1,000-kilometres subduction zone, which has not experienced a powerful earthquake since 1700, is where the Juan de Fuca ocean plate dips under the North American continental plate. The fault zone stretches just offshore from northern Vancouver Island to Cape Mendocino in northern California.

The map below shows the Cascadia Subduction Zone with a shaded area encompassing the onshore and offshore areas where seismometers were located by University of Oregon researchers. Data from the seismometers helped them identify seismic anomalies at both ends of the fault where they believe pieces of the upper mantle are rising and modulating earthquake activity.

With four years of data from 268 seismometers on the ocean floor and several hundred on land, researchers have found anomalies in the upper mantle below both ends of the Cascadia Subduction Zone. They may influence the location, frequency and strength of earthquake events along the U.S. Pacific Northwest. The study was released by the journal Geophysical Research Letters.

The anomalies, which reflect regions with lower seismic wave velocities than elsewhere beneath the fault line, point to pieces of the Earth’s upper mantle that are rising because of melting rock and possibly elevated temperatures. The mantle is rising under the southern Gorda deformation zone at the north edge of the San Andreas Fault and under the Olympic Peninsula and southern Vancouver Island. These regions do not have the same behaviour as the entire fault. There are three segments that have their own distinct geological characteristics. The north and south segments have increased locking and increased tremor densities.

Locking refers to how strongly two plates stick. This means that the plates are building up stress that may lead to powerful earthquakes when it is released.  Locking is much weaker in Cascadia’s central section, which includes most of Oregon, where infrequent, smaller quakes tend to occur.

Tremor refers to long-duration seismic signals often seen at subduction zones.

The study will not help earthquake forecasting, but it points to the need for real time onshore-offshore seismic monitoring and geodetic analyses, such as from GPS to help plot spatial coordinates, of the anomalies.

The study involved deep imaging using different forms of seismic waves coming from distant earthquakes moving through the Earth. The ocean-bottom seismic stations, from which data were retrieved every 10 months, were part of the National Science Foundation-funded Cascadia Initiative. Older data from numerous onshore studies in the western United States also were included in the analysis.

Source : University of Oregon.

 Carte montrant la zone de subduction de Cascadia (Source: University of Oregon)

 

Séisme au Mexique : Quelques informations // Earthquake in Mexico : A little information

Le séisme le plus puissant jamais enregistré au Mexique depuis un siècle a frappé la côte Pacifique du pays en fin de journée le jeudi 7 septembre 2017. Il a été ressenti jusqu’à Mexico. Le bilan encore provisoire est de 60 morts. Les dégâts les plus importants sont dans le sud du pays, à proximité de l’épicentre. Environ 50 millions de personnes à travers le Mexique ont ressenti le séisme qui avait une magnitude de M 8.2.
Le séisme s’est produit près du Fossé d’Amérique Centrale (Middle America Trench), une zone du Pacifique oriental où la plaque des Cocos glisse sous celle d’Amérique du Nord, au travers du processus bien connu de subduction. Le glissement est très lent – environ 8 centimètres par an. Au fil du temps, des contraintes apparaissent en raison du frottement entre les plaques tectoniques. À un certain point, ces contraintes deviennent si grandes que la roche se brise et glisse le long d’une faille. Cela libère de grandes quantités d’énergie et, si le glissement se produit sous l’océan, le brutal déplacement d’eau peut provoquer un tsunami. Le gouvernement mexicain a émis une alerte tsunami au large de la côte d’Oaxaca et du Chiapas, mais aucun des deux États n’a été affecté par les vagues. Le Centre d’alerte aux tsunamis du Pacifique a déclaré que la plus grande vague enregistrée sur la côte du Pacifique du Mexique mesurait moins d’un mètre de hauteur.
Des zones de subduction similaires bordent l’Océan Pacifique dans d’autres régions. Elles sont responsables des séismes les plus puissants et des tsunamis les plus dévastateurs. Le tremblement de terre de magnitude M 9.0 au Japon en 2011 qui a provoqué la catastrophe nucléaire de Fukushima et le séisme de M 9.1 en Indonésie en 2004, avec des tsunamis qui ont tué 250 000 personnes autour de l’océan Indien, sont des exemples récents.
Au Guatemala, les militaires n’ont pu que constater les dégâts, principalement dans la partie occidentale du pays. À Huehuetenango, des briques et du verre brisé jonchaient le sol alors que des murs s’étaient effondrés dans la ville. Quetzaltenango, la deuxième ville du Guatemala, qui commençait à se remettre d’un séisme en juin, a subi de nouveaux dégâts dans son centre historique.
Source: Médias américains.

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The most powerful earthquake to hit Mexico in 100 years struck off the nation’s Pacific Coast late Thursday September 7th 2017, rattling millions of residents in Mexico City with its violent tremors, killing at least 60 people and levelling some areas in the southern part of the country, closer to the quake’s epicentre. About 50 million people across Mexico felt the earthquake, which had a magnitude of M 8.2.

The quake occurred near the Middle America Trench, a zone in the eastern Pacific where the Cocos Plate is sliding under the North American, through the weel-known process of subduction. The movement is very slow — about 8 centimetres a year — and over time stress builds because of friction between the slabs. At some point, the strain becomes so great that the rock breaks and slips along a fault. This releases vast amounts of energy and, if the slip occurs under the ocean, can move a lot of water suddenly, causing a tsunami. Mexico’s government issued a tsunami warning off the coast of Oaxaca and Chiapas after Thursday’s quake, but neither state appeared to have been adversely affected by waves. The Pacific Tsunami Warning Center said the largest wave recorded on Mexico’s Pacific Coast measured less than one metre.

Similar subduction zones ring the Pacific Ocean and are also found in other regions. They are responsible for the world’s largest earthquakes and most devastating tsunamis. The M 9.0 earthquake off Japan in 2011 that led to the Fukushima nuclear disaster and the M 9.1 quake in Indonesia in 2004 that spawned tsunamis that killed 250,000 people around the Indian Ocean are recent examples.

In Guatemala, the military was out Friday morning assessing the damage, found mainly in the western part of the country. In Huehuetenango, bricks and glass were strewn on the ground as walls in the city collapsed. Quetzaltenango, Guatemala’s second-largest city, which was beginning to recover from a tremor in June, suffered more damage to its historic center.

Source : American news media.

Middle America Trench