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Un puissant séisme à court terme dans les Caraïbes ? // Powerful earthquake soon in the Caribbean ?

drapeau-francaisLe Centre de Recherche Sismique (SRC) de l’Université des Indes Occidentales (UWI), basé à Trinidad, a demandé aux pays des Caraïbes de se préparer à l’éventualité d’un séisme majeur
Le SRC a enregistré 8 séismes de magnitude 4 ou supérieure depuis le 9 juin 2016. Le plus fort a atteint M 4,8 au nord-ouest d’Antigua le 8 août 2016.
L’année dernière, le SRC a déclaré que le séisme de janvier 2010  à Haïti (avec plus de 230 00 morts) aurait dû faire prendre conscience de la nécessité d’un changement fondamental dans les structures régionales pour faire face aux risques sismiques. Les recherches ont montré que la région peut être secouée par un séisme de magnitude 6.0 ou plus tous les 3 à 5 ans, et elle est « en retard » pour un séisme de M 8.0.
En conséquence, le SRC prévient qu’il est grand temps que la région se prépare rapidement à faire face à de tels événements. Il faudrait légiférer et faire respecter les normes de construction parasismiques en utilisant des cartes à risques mises à jour à partir des dernières données scientifiques disponibles.
Bien que les séismes à Porto Rico et dans la République Dominicaine soient relativement fréquents, il faut noter que 141 événements avec des magnitudes entre M 2,5 et 4,6 ont été enregistrés par l’USGS au cours des 30 derniers jours ; ils viennent s’ajouter aux 8 événements de M 4 ou plus enregistrés par le SRC depuis le 9 juin 2016.
La Fosse de Porto Rico va de pair avec la plus forte anomalie de gravité enregistrée sur Terre, signe de la présence d’une force active vers les profondeurs. C’est la partie la plus profonde de l’Océan Atlantique, avec plus de 8400 mètres.

Dans l’Océan Pacifique, les fosses se trouvent dans les zones de subduction. Par contre, la fosse de Porto Rico se situe à la frontière entre deux plaques tectoniques qui glissent l’une contre l’autre, avec seulement une petite composante de subduction. Porto Rico, les îles Vierges, et l’est de Hispaniola sont situés sur une zone limite de plaques actives, entre la plaque nord-américaine et le coin nord-est de la plaque des Caraïbes. La plaque des Caraïbes est à peu près rectangulaire, et elle glisse vers l’est à raison d’environ 2 cm / an par rapport à la plaque nord-américaine. La région connaît une forte sismicité et de puissants séismes qui peuvent générer des tsunamis dévastateurs.
Forte sismicité et tsunamis sont confirmés par les exemples du passé : un séisme de M 7,5 avec son épicentre au nord-ouest de Porto Rico en 1943 ; des séismes de M 8,1 et M 6,9 au nord de Hispaniola en 1946 et 1953. Immédiatement après le séisme de 1946, un tsunami a frappé le nord-est de Hispaniola et est entré à l’intérieur des terres sur plusieurs kilomètres. D’après certains rapports, près de 1800 personnes se sont noyées. Un séisme de M 7,5 en 1918 a généré un tsunami qui a tué au moins 91 personnes dans le nord-ouest de Porto Rico. En raison de sa forte densité de population et du développement rapide des zones urbaines près de la côte, Porto Rico court un risque important an cas de séisme et les tsunami.
Lez contexte tectonique de la Fosse de Porto Rico est parfois comparé à celui de la zone de subduction de Sumatra, site du séisme qui a provoqué le tsunami dévastateur dans l’Océan Indien en décembre 2004. Cette similitude a provoqué un grand intérêt quant à l’évaluation des risques de tsunamis auxquels seraient exposés la côte est des États-Unis côte et le nord-est des Caraïbes dans l’éventualité d’un séisme qui se déclencherait le long de la zone de subduction de la Fosse de Porto Rico.
Source: The Jamaica Observer.

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drapeau-anglaisThe Trinidad-based Seismic Research Centre (SRC) of the University of the West Indies (UWI) has warned the Caribbean countries to be prepared for a major quake

The Centre has recorded a total of 8 M4+ earthquakes since June 9, 2016, the strongest of which was an M 4.8 earthquake that occurred northwest of Antigua on August 8th, 2016.

Last year, SRC said the January 2010 Haitian earthquake (with more than 230,000 deaths) should have been the wake-up call for a fundamental shift in regional mechanisms for coping with seismic hazards. Research suggests the region is capable of generating an earthquake of magnitude 6.0 or larger every 3 to 5 years, and is overdue for an M 8.0 earthquake.

As a consequence, SRC warns that it is imperative for the region to move expeditiously towards building resilience to such events. It should develop, legislate and enforce Building Codes using up-to-date seismic hazard maps based on the latest available science.

Although earthquakes around Puerto Rico and the Dominican Republic are fairly common, 141 M2.5 – 4.6 earthquakes recorded by the USGS over the past 30 days should be added to the 8 M4+ earthquakes recorded by the SRC since June 9th, 2016.

The Puerto Rico Trench is associated with the most negative gravity anomaly on Earth which indicates the presence of an active downward force. It is the deepest part of the Atlantic Ocean, with water depths exceeding 8.4 km.

Trenches in the Pacific are located in places where one tectonic plate subducts under another one. The Puerto Rico Trench, in contrast, is located at a boundary between two plates that slide past each other with only a small component of subduction. Puerto Rico, the Virgin Islands, and eastern Hispaniola are located on an active plate boundary zone between the North American plate and the northeast corner of the Caribbean plate. The Caribbean plate is roughly rectangular, and it slides eastward at about 2 cm/year relative to the North American plate. The region has high seismicity and large earthquakes that can generate devastating tsunamis.

Past examples include an M 7.5 earthquake centered northwest of Puerto Rico in 1943, and M 8.1 and 6.9 earthquakes north of Hispaniola in 1946 and 1953. Immediately after the 1946 earthquake, a tsunami struck northeastern Hispaniola and moved inland for several kilometres. Some reports indicate that nearly 1,800 people drowned. A 1918 M 7.5 earthquake resulted in a tsunami that killed at least 91 people in northwestern Puerto Rico. Because of its high population density and extensive development near the coast, Puerto Rico has a significant risk for earthquakes and tsunamis.

The tectonic setting of the Puerto Rico Trench is sometimes compared to that of the Sumatra subduction zone, the site of the earthquake that triggered the devastating Indian Ocean tsunami of December 2004. This similarity has caused great interest in the assessment of potential tsunami hazard to the United States east coast and the northeastern Caribbean from a large subduction-zone earthquake along the Puerto Rico Trench.

Source : The Jamaica Observer.

Porto Rico

Contexte tectonique de Porto Rico (Source : USGS)

Complexité du basalte des arcs volcaniques // Complexity of basalt in volcanic arcs

drapeau-francaisLes dernières recherches effectuées par des chercheurs de l’Université de Washington et publiées en juin 2016 dans les Proceedings of the National Academy of Sciences au sujet des volcans d’arc montrent qu’ils n’émettent pas à cent pour cent de la lave en provenance du manteau. En effet, cette dernière contient également des éléments qui laissent supposer que le processus de subduction fait entrer en jeu certains matériaux retirés à la plaque de la croûte terrestre pendant qu’elle s’enfonce dans les profondeurs.
Les géologues ont longtemps pensé que le basalte provenait du manteau. Toutefois, la nouvelle étude utilise une analyse chimique détaillée pour démontrer que, dans le cadre des volcans d’arc, le magnésium du basalte – qui représente environ 40% du manteau, mais est rare dans la croûte – ne ressemble pas à celui du manteau et montre une importante contribution de la croûte. Alors que les basaltes du plancher océanique sont uniformes dans le type de magnésium qu’ils contiennent, il n’en va pas de même pour les volcans d’arc.
L’étude a utilisé des échantillons de roches prélevés sur un volcan inactif de la Martinique, région où la plaque océanique s’enfonce lentement sous la plaque continentale. Les chercheurs ont choisi d’étudier un volcan des Caraïbes parce que le fleuve Amazone fait se déposer une énorme quantité de sédiments sur le plancher océanique. Les scientifiques voulaient savoir quelle quantité de sédiments de surface, riches en carbone, était entraînée dans les profondeurs de la Terre, et quelle quantité était extirpée de la plaque descendante avant de réapparaître dans l’atmosphère de la planète.
L’analyse des atomes de magnésium présents dans le basalte émis montre qu’ils ne proviennent pas du manteau, ni des sédiments organiques entraînés pendant la subduction, mais directement de la croûte océanique pendant cette même subduction. Malgré tout, ce basalte volcanique ne contient pas tous les composants de la croûte. La majeure partie montre la composition du manteau; la seule différence concerne le magnésium. Il se pourrait que dans les grandes profondeurs, l’eau riche en magnésium s’échappe par compression de la roche qui compose la croûte terrestre. Au moment du déplacement du fluide, la roche qui l’entoure joue le rôle de filtre Brita qui retient le magnésium, transférant ainsi les particules de magnésium de la croûte vers le manteau juste en dessous de la zone de subduction. La plupart des scientifiques pensent que les matériaux de la croûte ou du manteau interviennent sous forme solide. Dans le cas présent, il se peut que le magnésium ait été ajouté par un fluide.
Les fluides semblent intervenir dans l’activité sismique au niveau des zones de subduction, et si l’on connaît mieux la façon dont ces fluides se déplacent dans les profondeurs de la Terre on comprendra certainement mieux les processus tels que le volcanisme et la sismicité profonde. A cet effet, d’autres études seront effectuées sur des roches basaltiques de la Chaîne des Cascades et sur d’autres volcans d’arc pour analyser la composition de leur magnésium.
Source: Université de Washington.

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drapeau-anglaisNew University of Washington research published in June 2016 in the Proceedings of the National Academy of Sciences about arc volcanoes shows that they are not just emitting molten rock from the mantle. The emitted lava also contains elements that suggest something more complicated is drawing material out of the descending plate of Earth’s crust.

Geologists have long believed that basalt originates in the mantle. However, the new study uses detailed chemical analysis to find that the basalt’s magnesium, which makes up about 40 percent of the mantle but is rare in the crust, does not look like that of the mantle, and shows a surprisingly large contribution from the crust.  While the ocean-floor basalts are uniform in the type of magnesium they contain, the one found in arc volcanoes is not.

The study used rock samples from an inactive volcano on the Caribbean island of Martinique, a region where the ocean plate is slowly subducting, beneath the continental plate. Researchers chose to study a volcano in the Caribbean partly because the Amazon River carries so much sediment from the rainforest to the seabed. Scientists wanted to learn how much of the carbon-rich sediment from the surface gets carried deep in the Earth, and how much gets scraped off from the descending plate and reemerges into the planet’s atmosphere.

Analyzing the weight of magnesium atoms in the erupted basalt shows that they came not from the mantle, nor from the organic sediment scraped off during the slide, but directly from the descending oceanic crust. Yet the volcanic basalt lacks other components of the crust. The majority of the other ingredients are still like the mantle; the only difference is the magnesium. The reason might be that at great depths, magnesium-rich water is squeezed from the rock that makes up Earth’s crust. As the fluid travels, the surrounding rock acts like a Brita filter that picks up the magnesium, transferring magnesium particles from the crust to the mantle just below the subduction zone. Most people think you add either crustal or mantle materials as a solid. Here the magnesium may have been added by a fluid.

Fluids seem to play a role in seismic activity at subduction zones, and having more clues to how those fluids travel deep in the Earth could help better understand processes such as volcanism and deep earthquakes. For this purpose, more studies will be performed on basalt rocks from the Cascade Range and other arc volcanoes to analyze their magnesium composition.

Source: University of Washington.

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Illustration du processus de subduction dans le volcanisme d’arc (Source: USGS)

Les mouvements du manteau terrestre // The movements of the Earth’s mantle

drapeau-francaisDes chercheurs de l’Université de Cambridge ont compilé la première série d’observations du mouvement du manteau terrestre à l’échelle de la planète et constaté qu’il se déplace beaucoup plus rapidement que prévu. L’équipe scientifique a pris en compte plus de 2000 mesures effectuées dans les océans du globe ; les chercheurs ont ainsi pu observer le comportement chaotique du manteau qui fait osciller la surface de la Terre vers le haut et vers le bas. Ces mouvements ont eu une énorme influence sur la morphologie de la Terre telle que nous la voyons aujourd’hui. En effet, c’est la circulation au sein du manteau qui donne naissance aux montagnes, au volcanisme et à l’activité sismique dans des endroits qui se trouvent au milieu des plaques tectoniques, comme à Hawaii.
Les chercheurs ont constaté que les mouvements ondulatoires du manteau se produisent à un rythme beaucoup plus rapide qu’on l’avait imaginé auparavant. Les résultats, présentés dans la revue Nature Geoscience, ont des ramifications dans de nombreuses disciplines, y compris l’étude de la circulation océanique et les changements climatiques du passé.
À l’échelle de temps géologique, l’équipe scientifique a remarqué que sur une période de un million d’années, le mouvement du manteau peut faire se déplacer de plusieurs centaines de mètres la surface de la Terre vers le haut et vers le bas. Outre la géologie, le mouvement du manteau terrestre présente un intérêt certain pour les secteurs du pétrole et du gaz, étant donné que ces mouvements affectent également les déplacements des sédiments et donc la production des hydrocarbures.
Les mouvements du manteau agissent également sur le déplacement des plaques tectoniques car les courants de convection poussent la surface vers le haut ou vers le bas. Ainsi, bien que les îles d’Hawaii se trouvent au milieu d’une plaque tectonique, leur activité volcanique est due non pas au mouvement des plaques, mais plutôt au déplacement vers le haut du manteau qui se trouve en dessous.
L’inventaire des 2 000 points d’observations a été déterminé grâce à l’analyse des relevés sismiques effectués dans tous les océans. En examinant les variations de profondeur du plancher océanique, les chercheurs ont été en mesure de construire, à l’échelle mondiale, une base de données des mouvements du manteau. Ils ont constaté que la convection du manteau s’effectue d’une manière chaotique, avec des échelles de longueur de l’ordre de 1000 km, au lieu des 10 000 km initialement prévus.
Les résultats de l’étude auront des applications dans de nombreux secteurs tel que la cartographie de la circulation des océans qui sont affectés par la rapidité avec laquelle le plancher océanique se déplace vers le haut et vers le bas en entravant le passage des courants. Si l’on considère que la surface se déplace beaucoup plus vite que nous le pensions précédemment, cela pourrait également affecter des domaines comme la stabilité des calottes glaciaires et nous aider à mieux comprendre les changements climatiques du passé.
Source: Université de Cambridge

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drapeau-anglaisResearchers from the University of Cambridge have compiled the first global set of observations of the movement of the Earth’s mantle and found that it is moving much faster than has been predicted. The scientific team used more than 2,000 measurements taken from the world’s oceans in order to observe the chaotic nature of mantle flow, which forces the surface above it up and down. These movements have a huge influence on the way that the Earth looks today. Indeed, the circulation within the mantle causes the formation of mountains, volcanism and other seismic activity in locations that lie in the middle of tectonic plates, such as at Hawaii.

The researchers found that the wave-like movements of the mantle are occurring at a rate much faster than had been previously predicted. The results, reported in the journal Nature Geoscience, have ramifications across many disciplines including the study of oceanic circulation and past climate change.

At a geological timescale, the team noticed that over a period of a million years, the movement of the mantle can cause the surface to move up and down by hundreds of metres. Besides geology, the movement of the Earth’s mantle is of interest to the oil and gas sector, since these motions also affect the rate at which sediment is shifted around and hydrocarbons are generated.

The flow of the mantle also acts to the tectonic plate motions, as convection currents inside the mantle push the surface up or down. For example, although the Hawaiian Islands lie in the middle of a tectonic plate, their volcanic activity is due not to the movement of the plates, but instead to the upward flow of the mantle beneath.

The inventory of more than 2 000 spot observations was determined by analyzing seismic surveys of the world’s oceans. By examining variations in the depth of the ocean floor, the researchers were able to construct a global database of the mantle’s movements. They found that the mantle convects in a chaotic fashion, but with length scales on the order of 1 000 km, instead of the 10 000 km that had been predicted.

The results of the study will have wider reaching implications, such as how we map the circulation of the world’s oceans which are affected by how quickly the sea floor is moving up and down and blocking the path of water currents. Considering that the surface is moving much faster than we had previously thought, it could also affect things like the stability of the ice caps and help us to understand past climate change.

Source:  University of Cambridge.

Manteau et convection

Source: Oregon State University.

Une nouvelle approche de l’intérieur de la Terre // A new approach to the Earth’s interior

drapeau-francaisOn sait depuis pas mal de temps que les cristaux de pérovskite silicatée sont l’un des composants majeurs des roches du manteau inférieur de la Terre. Mais ce minéral n’avait jamais été observé à l’état naturel. Il a fallu attendre 2014 pour qu’une telle observation soit effectuée. On lui a alors donné le nom de bridgmanite pour honorer la mémoire de Percy Williams Bridgman, un des pionniers de la pétrologie des roches sous hautes pressions.
Les observations sismiques de l’intérieur de notre planète ont révélé trois structures distinctes marquant la limite entre son noyau métallique et le manteau silicaté. Ces structures comprennent des restes de plaques subductées de la surface de la Terre, des zones de propagation ultra faible des ondes sismiques riches en fer, et de grandes zones denses de composition et minéralogie inconnues. Selon le California Institute of Technology (Caltech), on dispose aujourd’hui de nouvelles preuves montrant l’origine de ces structures.
La couche en question se trouve à une profondeur de 2 900 km et sa composition est très importante pour comprendre l’évolution et la dynamique de la Terre. Une équipe scientifique a effectué une étude qui indique que la bridgmanite, le minéral le plus répandu sur notre planète, pourrait occuper 20% de la zone limite entre le noyau et le manteau. Les résultats de ce travail de recherche pourraient expliquer les observations sismiques précédentes et les résultats de modélisation géodynamique.
Tout en occupant environ 20% de la surface de la limite entre le noyau et le manteau, la bridgemanite remonte jusqu’à une profondeur d’environ 1 500 km. Cette découverte représente un progrès scientifique car bien que la bridgmanite soit le minéral le plus abondant sur Terre, ce n’est que récemment que les chercheurs ont eu la possibilité de mesurer avec précision des échantillons dans un environnement similaire à celui que connaissent les matériaux à l’intérieur de la Terre.
L’étude a été réalisée par l’Advanced Photon Source du Laboratoire National d’Argonne dans l’Illinois avec des mesures précises aux rayons X et deux faisceaux laser différents (voir image ci-dessous) sur des échantillons de bridgmanite synthétique comprimés par des cellules à enclumes de diamant à plus de 1 million de fois la pression atmosphérique de la Terre et chauffés à des milliers de degrés. Les données recueillies ont permis aux scientifiques de comparer les résultats d’observations sismiques de la frontière noyau-manteau.
Les nouvelles mesures de la bridgmanite dans des conditions de manteau profond montrent que ces régions de l’intérieur de la Terre sont très probablement denses et riches en fer, ce qui leur a permis de rester stables au cours des temps géologiques.
Les chercheurs ont également mesuré le comportement du fer dans la structure cristalline de la bridgmanite en utilisant une technique de spectroscopie Mössbauer. Les résultats ont montré que la bridgmanite ferrifère est stable dans des conditions de températures extrêmes (plus de 2 000°C) et des pressions jusqu’à 130 gigapascals (GPa).
Cette étude est la première à combiner des mesures de densité et de rigidité haute précision avec la spectroscopie Mössbauer, ce qui a permis d’identifier le comportement du fer au sein de la bridgmanite. Les résultats montrent également qu’il est impossible que ces régions contiennent une grande quantité d’éléments radiogéniques.
Au vu des derniers résultats, il semble que le reste du manteau inférieur ne soit pas entièrement composé de bridgmanite, comme le pensait auparavant ; d’autres minéraux sont forcément présents
Il reste encore beaucoup de travail à faire, comme l’identification de la dynamique des plaques pendant la subduction, phénomène qui joue probablement un rôle en fournissant une force extérieure pour façonner les grandes régions riches en bridgmanite.
Source : Caltech : http://www.caltech.edu/

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drapeau-anglaisIt had been known for quite a long time that silicate perovskite crystals were a major component of the lower mantle rocks. But this mineral had never been observed in nature. It was not until 2014 that such an observation was made. It was then given the name bridgmanite to honor the memory of Percy Williams Bridgman, a pioneer of petrology rocks under high pressures.
Seismic observations of our planet’s interior have revealed three distinct structures, marking the boundary between its metallic core and silicate mantle. The structures include remnants of subducted plates from the Earth’s surface, ultralow velocity zones rich in iron and large dense provinces of unknown composition and mineralogy. New evidence has emerged showing the origin of these features, California Institute of Technology (Caltech) recently announced.
The layer in question is 2 900 km (1 802 miles) deep and its composition is highly important for understanding the evolution and dynamics of our Earth. A team of scientists has conducted a research which suggests that bridgmanite, the most common mineral on our planet, might occupy 20% of the boundary. Results of the research could explain previous seismic observations and geodynamical modeling results.
Beside occupying about 20 percent of the core-mantle boundary surface bridgmanite and rise up to a depth of about 1 500 km. This finding represents a breakthrough because although bridgmanite is the earth’s most abundant mineral, the researchers only recently have had the ability to precisely measure samples of it in an environment similar to what they think the materials are experiencing inside the earth.
The study has been conducted by taking precise X-ray measurements, with two different beamlines at the Advanced Photon Source of Argonne National Laboratory in Illinois, of synthetic bridgmanite samples compressed by diamond anvil cells (see image below) to over 1 million times the earth’s atmospheric pressure and heated to thousands of degrees. Gathered data has allowed the scientists to compare the results to seismic observations of the core-mantle boundary.
The new measurements of bridgmanite at deep mantle conditions allowed to show that these provinces are very likely to be dense and iron-rich, helping them to remain stable over geologic time.
Researchers have also measured the behavior of iron in the crystal structure of bridgmanite, by using a Mössbauer spectroscopy technique. Results showed the iron-bearing bridgmanite is stable in conditions of extreme temperatures over 2 000 °C (3 632 °F) and pressures up to 130 gigapascals (GPa).
This is the first study to combine high-accuracy density and stiffness measurements with Mössbauer spectroscopy, allowing to pinpoint iron’s behaviour within bridgmanite. The results also show that these provinces cannot possibly contain a large complement of radiogenic elements.
According to the newest results, it seems the rest of the lower mantle is not entirely composed of bridgmanite, as previously thought, and other phases, or minerals, need to be present as well.
There is still a lot of work to be done, such as identifying the dynamics of subducting slabs, which probably plays a role in providing an external force to shape these large bridgmanite provinces.
Source: Caltech: http://www.caltech.edu/

bridgmanite copie

Cette image montre un échantillon de bridgmanite porté à haute température par laser entre deux cellules à enclumes de diamant. Cette manipulation permet aux chercheurs de soumettre l’échantillon à des pressions supérieures à un million de fois l’atmosphère terrestre avec des températures de plusieurs milliers de degrés Celsius.