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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

Histoire de subduction aux Aléoutiennes (Alaska) // A story of subduction in the Aleutians (Alaska)

drapeau-francaisLa communauté scientifique dans son ensemble a aujourd’hui accepté l’idée que la croûte terrestre est composée de plusieurs plaques qui se déplacent les unes par rapport aux autres. Certaines  entrent en collision tandis que d’autres s’écartent ; il arrive parfois qu’une plaque glisse sous une autre, un processus baptisé « subduction », mais très peu de gens savent qui l’a découvert, où et comment.
Quelque temps après la fin de la Seconde Guerre mondiale, le volcan Okmok est entré en éruption sur l’île Umnak dans la Chaîne des Aléoutiennes, dans la partie sud-ouest de l’Alaska. Le volcan ayant émis un important nuage de cendre, les avions d’une base militaire à Unmak ont été cloués au sol car la cendre est abrasive et peut endommager les moteurs.
Les autorités militaires ont alors voulu avoir davantage d’informations sur les volcans qui se dressent sur presque toutes les îles de l’arc aléoutien. Ils ont financé l’Alaska Branch, un organisme essentiellement composé de géologues qui ont été envoyés effectuer une « reconnaissance géologique » afin de cartographier quelques unes des îles et peut-être savoir quand les volcans entreraient en éruption..
A bord de la goélette Eider, construite en 1912 à l’attention des chasseurs de phoques des îles Pribilof, l’équipe de géologues a longé la Chaîne des Aléoutiennes. Ils ont fait des escales dans de nombreuses îles afin de les étudier. Une double question est alors apparue: Quand les îles se sont-elles formées et comment?
Bob Coats – un géologue expérimenté de l’équipe – savait que le manteau terrestre fond au contact de l’eau, phénomène qui peut se solder par une remontée du magma. Il avait étudié l’immense fosse des Aléoutiennes qui s’étire juste au large et au sud des îles. Il avait constaté que les volcans les plus éloignés de la fosse étaient plus âgés. Il avait aussi remarqué que les sismologues qui cartographiaient les séismes avaient constaté que leur profondeur augmentait au fur et à mesure que l’on s’éloignait de la fosse.

Bob Coats eut alors l’intuition que l’une des plaques tectoniques s’enfonçait sous sa voisine, attirant l’eau avec elle. Il esquissa un diagramme montrant la rencontre des plaques tectoniques sous les Aléoutiennes, comme d’autres l’avaient fait avant lui. Mais, contrairement aux autres scientifiques, il ajouta des flèches qui montraient le mouvement de plongée de la plaque Pacifique sous la plaque nord-américaine, phénomène qui provoque des séismes et entraîne la remontée de la roche en fusion, parfois en quantité suffisante pour faire naître une nouvelle île.
Bob Coats avait donc répondu à une question essentielle : Que devient la croûte terrestre quand elle s’étire ? Où va-t-elle? Comme le volume de la planète ne change pas, il faut bien que la croûte aille se loger quelque part !

A l’époque, personne n’a accordé beaucoup d’attention à l’idée et au diagramme que Coats avait consignés dans son journal.

Sept ans plus tard, lors d’une conférence à Asilomar en Californie, les scientifiques ont utilisé le mot d’origine latine « subduction » pour décrire ce qui se passe sous l’Alaska et en d’autres endroits de la terre qui se trouvent à la frontière des immenses plaques tectoniques. En fait, plusieurs années avant la conférence d’Asilomar, une grande partie du puzzle avaient déjà été résolue par Bob Coats! Comme l’a dit un scientifique, « le travail de Coats a été piétiné par la communauté scientifique. »
Bob Coats ne fut pas choqué par le fait que son idée n’avait pas obtenu le crédit qu’elle méritait, sans doute parce que ses proches collaborateurs, comme George Plafker qui a effectué un gros travail sur le séisme du Vendredi Saint de 1964, avaient lu son travail et avaient appuyé leurs interprétations sur ses conclusions. Comme Coats était satisfait de ce qu’il avait rédigé dans le document de 1962, il n’estimait pas nécessaire de fanfaronner. Son diagramme de la zone de subduction des Aléoutiennes s’applique aujourd’hui aux autres zones de subduction de notre planète …
Source: Fairbanks Daily News-Miner.

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drapeau-anglaisIt is an accepted idea among the scientific community that the Earth’s crust is made of several plates that are moving the ones against the others. Some of them are colliding while others are moving apart and it sometimes happens one plate slides beneath another, a process called subduction. Very few people know who discovered it, where and how.

Just after World War II, Okmok Volcano on Umnak Island erupted in the Aleutians, in the southwestern part of Alaska, spitting ash in the air. Because ash is abrasive and may damage the engines, the planes were grounded on a military base at Umnak.

Officials at the War Department needed more knowledge about the volcanoes that make up almost every island in the Aleutian arc. They funded the Alaska Branch with geologists that were sent on a “reconnaissance geology” trip to map a few islands and perhaps learn when they might erupt.

Aboard the schooner Eider, built in 1912 to aid seal hunters of the Pribilof Islands, the team of geologists sailed the length of the Aleutians. They stopped to study many islands. Several questions popped up: When were the islands made? How did this enormous chain get built?

Bob Coats – a seasoned geologist in the team – knew that the Earth’s mantle melts when water comes in contact, inspiring the rise of lava. He knew the immense Aleutian Trench lay just offshore and to the south of the islands. He found that volcanoes farther from the trench were older, and that seismologists mapping earthquakes found they happened deeper as distance increased from the trench.

Coats had the epiphany that one of Earth’s giant plates was sliding down beneath another, pulling water as it went. He sketched a diagram showing the Earth’s plates meeting beneath the islands, as others had. But, unlike the others, he included arrows that showed movement: what we now call the Pacific Plate diving beneath the North American plate, causing earthquakes and forcing up molten rock, sometimes enough to make an island.

His idea solved a problem. As the Earth’s crust expanded, where did it go? Unless the planet was growing larger, the crust needed to go somewhere. Nobody paid much attention to the subtle idea in his paper. He published the diagram and nobody gave it a damn!

Seven years later, at a conference in Asilomar, California, scientists borrowed the Latin/French term subduction to describe what happens beneath Alaska and other places at the boundary of Earth’s giant plates. Actually, years before the Asilomar conference, a big part of the puzzle had already been solved! As one scientist put it, “it was stepped over by a community of scientists.”

Coats did not mind not getting full credit for the idea, probably because his close colleagues, like George Plafker who did so much work on the 1964 Good Friday Earthquake, had read his work and based their interpretations on it. Because Coats was satisfied with what he had done in the 1962 paper, he felt no need to trumpet the idea. The diagram he drew of the Aleutian subduction zone applies to others all over the Earth…

Source : Fairbanks Daily News-Miner.

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Arc et fosse des Aléoutiennes (Source: AVO).

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Sommets volcaniques des Aléoutiennes (Photo: C. Grandpey)

La tectonique italienne et le dernier séisme // Italian tectonics and the latest earthquake

drapeau-francaisDans la région du centre de l’Italie qui vient d’être secouée puissant séisme, les secousses sismiques sont relativement fréquentes. L’Italie dans son ensemble connaît de nombreux séismes peu profonds, répartis principalement le long de la chaîne des Apennins qui longe la côte nord-est du pays. Généralement, ces séismes ne sont pas très forts, avec une magnitude maximale de M 5, mais neuf événements de M 6 ou plus ont été enregistrés au cours du siècle écoulé. Cette activité sismique est le résultat de la situation de l’Italie qui se trouve au cœur même de la lente collision entre les plaques eurasienne et africaine qui a, entre autres, contribué au soulèvement des Alpes.
Il est donc assez surprenant de constater que le mécanisme qui régit les tremblements de terre dans le centre de l’Italie présente les caractéristiques des séismes d’extension – produits par un étirement de la croûte terrestre – et non de compression, comme on pourrait s’y attendre. L’extension se fait dans la direction nord-ouest / sud-est, en angle droit par rapport à la chaîne des Apennins.
Le phénomène s’explique en étudiant l’histoire tectonique de la Méditerranée occidentale. Plutôt que de faire partie des derniers vestiges d’un grand océan qui aurait été en grande partie détruit par la subduction entre la plaque africaine et la plaque eurasienne, la croûte océanique de la région s’est formée par une accrétion d’arrière-arc au cours des 40 derniers millions d’années, alors que la zone de collision migrait vers le sud et s’éloignait de l’Europe, provoquant un étirement la croûte dans la plaque supérieure.

Ainsi, bien que dans un vaste contexte régional on ait une collision entre deux plaques, à un niveau plus local, l’accrétion d’arrière-arc actuelle dans la mer Tyrrhénienne au sud-ouest semble être un important moteur de la tectonique en Italie, dans la mesure où les failles de chevauchement qui ont façonné les Apennins se trouvent maintenant réactivées sous forme de failles extensives normales. Malheureusement, cette évolution tectonique ne rend pas les séismes moins dévastateurs quand ils se produisent.

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drapeau-anglaisEarthquakes in the region where the latest deadly event occurred are not unusual. Italy experiences frequent shallow earthquakes, mainly distributed along the Apennine mountain range that runs along the northeast coast. Typically these earthquakes are smaller, with an M 5 at most, but nine with a magnitude 6 or greater have occurred in the last hundred years or so. All this activity is the result of Italy being right in the thick of the slow collision between the African and Eurasian plates that has, amongst others, resulted in the uplift of the Alps.

It is therefore quite surprising to see that the focal mechanism for the earthquakes in central Italy is characteristic of an extensional earthquake, due to stretching of the earth’s crust, not a compressional one. The extension is oriented in a northeast-southwest direction, at right angles to the Apennine range:

This can be explained by looking at the tectonic history of the western Mediterranean. Rather than being the last remnants of a large ocean that has been mostly destroyed by subduction as Africa and Europe move together, the oceanic crust here has actually all been created by back-arc spreading in the last 40 million years or so, as the collision zone has migrated south and east away from Europe, stretching out the crust in the over-riding plate as it does so.

So although at a broad regional scale two plates are colliding, at a more local level the current back-arc spreading in the Tyrrhenian Sea to the southwest appears to be a major driver of tectonics in Italy, to the extent that thrust faults that built up the Apennines are now being reactivated as extensional normal faults. Unfortunately, this switch doesn’t make the earthquakes themselves any less damaging when they do occur.

Seismes italie

Source: IPG.