Terre

Les grandes failles de Californie sont lisses à la profondeur où se produisent les séismes

4 juillet 2023 by osuadmin

La relocalisation précise des séismes montre des failles présentant des surfaces lisses, planes ou arquées, sur des échelles allant de quelques centaines de mètres à quelques dizaines de kilomètres et ce, à la profondeur sismogène. Cette régularité peut jouer un rôle crucial dans la genèse des grands séismes, et peut transformer notre compréhension de la physique de la rupture et des risques sismiques.

Le comportement physique des failles, et les risques sismiques qui en découlent, dépendent fortement de leur caractère rugueux ou lisse à la profondeur ou l’énergie est libérée lors des tremblements de terre. À cette profondeur d’environ 4-15 km en Californie, la localisation des séismes a suggéré que les failles sont irrégulières aux échelles supérieures au kilomètre. De plus, le tracé des failles cartographiées en surface est aussi généralement complexe et présente des décalages à toutes les échelles. Ceci amène à supposer une forte rugosité des failles majeures en profondeur, la rupture d’un grand séisme reviendrait donc à essayer de faire glisser deux boites à œufs le long de leurs côtés bosselés.

Les auteurs dont un chercheur du CNRS-INSU (voir encadré), appliquent une nouvelle procédure de localisation des séismes à de grandes séquences de tremblements de terre et à la microsismicité le long de failles décrochantes en Californie. Cette méthode multi-échelle permet de corriger certains effets de distorsion et la relocalisation des séismes révèlent que les surfaces de failles sont lisses en profondeur, planes ou arquées sur des échelles allant de quelques centaines de mètres à quelques dizaines de kilomètres. Les scientifiques démontrent donc que la rupture sismique ressemble davantage à des boites à œufs glissant sur leurs côtés lisses, et ceci a des conséquences évidentes. La présence en profondeur de surfaces lisses à plusieurs échelles dans les zones de failles décrochantes majeures peut influencer l’initiation, la rupture, la direction et l’arrêt des ruptures sismiques, et ces failles lisses sont peut-être même nécessaires pour que de grands tremblements de terre se produisent. Ces résultats peuvent aider à cartographier l’aléa sismique et viennent renforcer les travaux récents sur les ruptures en surface. Ces travaux montrent que les ruptures en surface reflètent en grande partie des déformations secondaires peu profondes et souvent complexes, et non les surfaces de glissement sismique actives en profondeur.

Les tectites de Côte d’Ivoire, un trésor scientifique en territoire aurifère

3 juillet 2023 by osuadmin

Les tectites sont des verres d’impact qui sont éjectés à plusieurs centaines, voire milliers de kilomètres lors d’un impact météoritique. Ces objets sont rares et recherchés par les scientifiques qui s’intéressent aux crises environnementales lors des collisions d’astéroïdes avec notre planète. Une étude, réalisée dans le cadre d’une coopération internationale¹ qui inclue des scientifiques du CNRS-INSU (voir encadré), révèle des nouvelles découvertes au sein du champ de tectites le moins connu au monde situé en Côte d’Ivoire. Découvert en 1935, ce patrimoine scientifique exceptionnel était resté inexploré depuis les années 60 et seulement une petite centaine de spécimen étaient répertoriés dans le monde.

Un doctorant Ivorien, Pétanki SORO, a repris le flambeau des explorateurs du passé, et a effectué 6 missions de terrains dans le centre-est de la Côte d’ivoire. Cette exploration a permis la découverte de 174 nouveaux spécimens, tout en révélant que le champ de tectites s’étend au moins sur 4100 km² au lieu des 1500 km² délimités par les travaux passés. Certains de ces spécimens s’avèrent de composition chimique hors norme et leur étude permettra de mieux comprendre le processus de formation des tectites.

L’essentiel de ces tectites a été retrouvée auprès des villageois, ces objets étant parfois conservés par leur propriétaire depuis des dizaines d’années, tandis que le souvenir des missions d’exploration passées était encore présent parmi les plus anciens. L’exploration se déroule dans un territoire affecté par une activité minière artisanale dédiée à la recherche de l’or. Les artisans miniers, ainsi que les agriculteurs, ont donc été informés de la nature de ces objets au cours de rencontres avec les autorités villageoises, ce qui a permis ensuite de récupérer, sur une période de quatre ans, un grand nombre de spécimens.

1. Universités Houphouët-Boigny d’Abidjan, d’Aix-Marseille et l’Institut de Recherche pour le Développement (IRD).

Séisme du 29 décembre 2020 en Croatie : les premières observations de terrain

16 mars 2021 by osuadmin

Une équipe composée d’une vingtaine de chercheurs européens s’est rendue sur le lieu du séisme de magnitude 6,4 qui s’est produit le 29 décembre 2020 en Croatie. La zone épicentrale est située à 40 km au sud de Zagreb, capitale du pays. Leurs observations montrent que ce séisme a engendré une rupture co-sismique (3 à 40 cm de déplacement observé) sur une faille décrochante dextre, la faille de Petrinja, située sur le bord ouest du bassin sédimentaire Pannonien. Cela signifie que la surface terrestre s’est disloquée sous l’effet de la propagation des ondes sismiques et que, de part et d’autre du plan de faille, les compartiments rocheux ont coulissé de gauche et à droite. En Europe, il existe très peu d’exemples de ruptures co-sismiques visibles dans le paysage.

Les ruptures de surface observées se localisent le long d’une faille ayant une signature morphologique claire, marquée par plusieurs décalages dextres cumulés d’amplitudes allant de 5-6 m à environ 200 m. Ces décalages suggèrent une activité Quaternaire à Holocène, potentiellement associée à des séismes similaires. L’activité de cette faille était jusqu’à présent très peu connue, bien qu’un séisme majeur de magnitude 5,8 ait eu lieu en 1909 à environ 30 km au nord-ouest de Petrinja. L’ensemble du Bassin Pannonien s’est structuré lors de phases géodynamiques distinctes depuis le début du Miocène il y a environ 25 millions d’années (Fodor et al., 1999), exprimées aujourd’hui par un héritage tectonique important, avec de nombreuses failles d’orientations variables. L’activité sismogénique actuelle reflète très probablement une phase géodynamique très récente (essentiellement Quaternaire, Bada et al., 2007), dont l’expression géologique est « noyée » dans les phases plus anciennes. L’occurrence des séismes de 1909 et 2020 illustre donc la nécessité de cartographier rigoureusement les failles actives de cette région et de contraindre leur potentiel sismogénique. Si le séisme du 29 décembre confirme la capacité de la faille de Petrinja à générer des séismes de magnitude 6.5 (Basili et al., 2013), sa vitesse estimée entre 0,08 et 0,2 mm/an par la base de données européenne (EDSF) reste aujourd’hui peu contrainte.

Cette mission, qui a bénéficié du soutien financier de l’INSU dans le cadre de la cellule post-sismique, marque le début d’une collaboration à plus long terme avec les Croates et collègues européens, impliquant plusieurs laboratoires de l’INSU dont le CEREGE, ENS-Lyon, ISTerre et l’IRSN.


Carte des failles actives susceptibles de produire des séismes, cartographiées à partir des images satellitaires, de la topographie et des données de terrain.: Crédit : Images satellites

: Gauche : Vue en coupe du glissement latéral associé au séisme, avoisinant 40 cm cumulés sur 2 ruptures co-sismiques. Droite : Vue de drone de la rupture co-sismique. Le décalage dextre atteint ≈ 30 cm et on observe une ouverture pluri-centimétrique.

Crédit : Lucilla Benedetti (CEREGE) / Francesco Iezzi (Univ. Chieti)

Un quatrième couple cratère-tectite découvert sur Terre !

18 mai 2021 by osuadmin

Un consortium international, mené par Pierre Rochette du Centre européen de recherche et d’enseignement des géosciences de l’environnement, a découvert qu’un champ de verres d’impact trouvé au Belize provient d’un cratère d’impact lui-même situé à 500 km de là au Nicaragua. Cela en fait le quatrième couple cratère-tectite découvert sur Terre.

Les tectites sont des verres naturels, issus de la fusion de la surface terrestre sous l’impact d’un astéroïde de plus d’un kilomètre de diamètre, et éjectés sur une longue distance (entre 200 et 12000 km). Quatre champs de tectites étaient connus jusqu’à présent (en Amérique du Nord, Australasie, Côte d’Ivoire, Europe centrale) dont trois seulement reliés à un cratère source. Les plus récemment découverts remontaient aux années 1930, et le premier avait été décrit par Darwin.

L’étude du consortium démontre que les verres trouvés au Belize sont produits par un impact et ont le même âge (805 000 ans) et la même signature géochimique que les verres récupérés à l’intérieur d’un cratère de 14 km de diamètre : le cratère de Pantasma au Nicaragua. La démonstration de l’existence de ce cratère avait constitué la première étape de recherches menées par ce même consortium en 2019. Dans les deux cas, on retrouve des traces de chrome extraterrestre pointant vers le même type d’astéroïde : la chondrite ordinaire. L’étude de ce nouveau couple cratère-tectite va apporter une meilleure compréhension du processus mal connu de formation des tectites.


Exemples de tectites du Belize (la plus grosse fait 103 grammes): Crédit : P. Rochette / CEREGE

Voir en ligne : L’actualité sur le site de l’INSU

Fête de la science : Retrouvez le programme des équipes de l’OSU Institut Pythéas

7 octobre 2017 by osuadmin

Du 7 au 15 octobre, la Fête de la Science se déploie dans la France entière et notre région n’est pas en reste.

Dans quatre Villages des Sciences – celui d’Aix-en-Provence, de l’Arbois, de Marseille et de Saint-Michel l’Observatoire – ainsi que dans d’autres villes et villages de Provence, les chercheurs des laboratoires de l’OSU Pythéas donnent plus de 60 rendez-vous aux curieux de science, petits et grands, lors d’ateliers, de conférences, d’expositions, de débats, de visites de sites…

Nos thématiques de prédilection – les sciences de l’Univers, de la Terre et de l’Environnement – s’expriment cette année d’une façon différente. En effet, la réalité augmentée s’invite afin de faire découvrir au public nos univers de recherche sous un angle nouveau, pour rendre la rencontre avec la science encore plus intéressante et intrigante. Autre nouveauté : des pièces issues des collections de l’Observatoire de Marseille.

Les sols vitrifiés du désert d’Atacama (Chili) : des traceurs d’incendies naturels à la fin du Pleistocène

15 mai 2017 by osuadmin

En dehors des volcans, les roches vitrifiées sur terre résultent d’incendies spontanés déclenchés ou alimentés par des composés organiques fossiles (charbon ou gaz) qui produisent ce que les géologues appellent des « paralavas » ou laves paradérivées. Mais on connait aussi des verres formés lors d’impact hypervéloces d’astéroïdes. Distinguer entre les deux origines s’avère souvent assez évident en présence de veines de charbon dans le premier cas ou de cratère d’impact dans le second.

En l’absence d’évidence directe pour un impact ou d’un contexte géologique favorable pour la formation de paralavas, certains verres ont été interprétés comme le résultat de l’explosion à très basse altitude de matériel cométaire ou astéroïdal. Dans ce cas et par analogie aux explosions nucléaires, l’énergie cinétique de l’astéroide ou de la comète se transforme en radiations suffisamment intenses capables de vitrifier la surface du sol en un temps très court.

**Image satellite avec localisation des principaux sites d’observation des verres silicatés de Pica (Chili).**
*Crédits Google Earth*

En 2012, le Service Géologique Chilien (SERNAGEOMIN) a découvert des sols vitrifiés présents de manière discontinue sur de grandes étendues (une bande longitudinale de plus de 70km de longueur) dans la région de Pica au nord du désert d’Atacama, l’une des régions les plus arides de la planète. Une étude pluridisciplinaire menée par une équipe française impliquant Géoscience Rennes (CNRS / Université Rennes 1), le CEREGE (CNRS / Université Aix-Marseille / IRD / Collège de France), le LPG Nantes (Université de Nantes / CNRS / Université d’Angers), l’IPAG/OSUG (CNRS / Université Grenoble Alpes) en collaboration avec des chercheurs chiliens a démontré que ces verres se sont formés lors d’incendies dans des sols enrichis en matière organique et en plantes silicifiées. Il s’agit de verres silicatés (environ 60% SiO2) très poreux avec une minéralogie témoignant de conditions réductrices extrêmes (sphérules de fer métallique, phosphures et monosulfures de fer, etc.), mais dépourvus d’indice géochimique de contaminant extra-terrestre. Grace à une étude paléomagnétique complétant des datations au carbone 14, au moins deux événements thermiques distincts séparés de plusieurs centaines d’années ont été mis en évidence, ce qui est incompatible avec une origine extraterrestre (explosion d’un bolide à basse altitude).

Photographies de terrain (a, b, c, d) de verres silicatés observés à la surface du désert d’Atacama (nord du Chili). Sous les verres, on peut parfois observer une couche décimétrique d’argiles cuites (b) ou une couche de restes de plantes (d). Ces plantes (d, e) sont fortement silicifiées (f, et image au microscope électronique g) et leur fusion contribue à la formation des verres (e).
*Crédits Pierrick Roperch / Jérôme Gattacceca*

D’après les observations de terrain, les sols vitrifiés sont distribués principalement dans d’anciennes zones humides où l’on peut encore observer des litières de plantes silicifiées. Le désert d’Atacama a en effet connu des périodes humides à la fin du Pléistocène, contemporaines des phases de développement maximum des grands paléolacs du sud de l’Altiplano Bolivien aujourd’hui représentés par le salar d’Uyuni et le salar de Coipasa. De grandes oasis se sont développées le long du piedmont andin lorsque la nappe phréatique était presque au niveau du sol. De la matière organique et des plantes riches en précipités minéraux (phytolithes) ou partiellement silicifiées se sont accumulés dans le sol des zones humides. Les incendies peut-être ressemblant aux feux de tourbes se sont déclenchés lorsque le climat est devenu plus aride, au moment de l’abaissement de la nappe phréatique. Ces résultats montrent que sous certaines conditions environnementales et climatiques, les températures lors d’incendies spontanés peuvent être suffisamment élevées pour vitrifier les sols. Cette étude conduira certainement à reconsidérer l’origine de certains verres décrits comme verres d’impacts dans d’autres régions du monde (Verre Lybique, mais surtout ceux d’Edeowie en Australie, de Dakhleh en Egypte ou ceux décrits dans des sédiments Miocène d’Argentine), avec des implications pour la quantification de l’aléa lié à l’explosion de bolides dans l’atmosphère de la Terre.

Ces types de verres ont aussi une importance géologique considérable, comme traceurs de potentiels changements climatiques et/ou environnementaux.