Sur 750 milles, la faille de San Andreas coupe une cicatrice le long de la Californie. Là, deux plaques tectoniques colossales, les plaques nord-américaine et pacifique, s'écrasent l'une contre l'autre. Lorsque ces plaques cèdent et glissent, les humains vivant au-dessus pourraient subir des tremblements de terre dévastateurs.
Les clés pour comprendre ces tremblements de terre peuvent se trouver dans la zone de danger de la faille, à l'intérieur des murs de verre d'un immeuble de bureaux indéfinissable à Menlo Park, une banlieue de la péninsule de San Francisco. C'est là que se trouve le bureau régional de l'US Geological Survey, les gardiens des données sur les risques sismiques. Grâce en partie aux géologues travaillant dans ce bâtiment, cette faille est l'une des mieux étudiées de la planète.
Pourtant, notre compréhension du fonctionnement de la Terre sous la surface est loin d'être complète. Pour reconstituer ce puzzle, les scientifiques regardent des millions d'années dans le passé. Ce que deux groupes ont découvert - publié dans deux articles, l'un dans Science Advances et un autre en Géologie — peut nous aider à mieux savoir où se produisent les tremblements de terre.
Menlo Park se trouve à l'ombre des montagnes de Santa Cruz. Déchiquetés comme le dos d'un dragon, ces sommets, connus pour leurs vignobles, séparent l'étendue de la Silicon Valley de l'océan Pacifique.
Dans les temps géologiques, ces montagnes sont des tout-petits :les géologues pensent que les montagnes ont commencé à s'élever il y a environ 4 millions d'années. Ils sont assis sur un "nœud" où la faille de San Andreas se courbe. Les géologues pensent que ce virage a poussé les montagnes vers le haut dans une longue séquence de tremblements de terre. Cependant, ce qu'il en est exactement des tremblements de terre à l'origine de cette élévation reste flou.
Heureusement, les scientifiques de la région de la baie mesurent les tremblements de terre et collectent des échantillons de roche depuis des décennies. Toutes les données ne sont pas cohérentes, mais elles font tout de même de la région "l'un des premiers laboratoires naturels pour répondre à certaines de ces questions", selon George Hilley, géologue à l'Université de Stanford et l'un des auteurs de la Science Avances papier. Ce groupe a également collecté ses propres données :ils ont échantillonné des roches pour l'hélium, un élément qui peut indiquer aux géologues à quelle température et depuis combien de temps une roche s'est formée.
À l'aide de ces données, Hilley, l'un de ses étudiants diplômés, Curtis Baden, et leurs collègues ont créé un modèle informatique, l'un des premiers modèles géologiques à s'appuyer sur la physique dynamique, pour démontrer la formation des montagnes. Ils ont exploité un logiciel utilisé par les ingénieurs pour étudier la résistance des matériaux à diverses charges. En conséquence, leur modèle pourrait montrer comment les roches peuvent se plier, se briser et se déformer lorsque les tremblements de terre provoquent l'élévation des montagnes.
Leur simulation a montré quelque chose de surprenant. "Au moins, si l'on en croit les modèles, une grande partie de la construction des montagnes pourrait en fait se produire entre les tremblements de terre plutôt que pendant les tremblements de terre eux-mêmes", déclare Hilley.
Dans la plupart des failles, les plaques tectoniques en mouvement tentent de se dépasser les unes les autres. Pendant des années, des décennies, voire des siècles, ils continueront tranquillement à pousser, accumulant de l'énergie à la frontière.
Forcément, quelque chose claque. Toute cette énergie est libérée dans un tremblement brusque :un tremblement de terre. Mais entre les tremblements de terre, cette énergie pourrait aussi servir à construire des montagnes, selon ces simulations.
Et les données de ces simulations, selon les auteurs, peuvent aider à combler les lacunes là où d'autres observations ne correspondent pas.
Volez à environ 160 km au sud-est de la Bay Area, jusqu'à la zone proche du parc national des Pinnacles, et la nature de la faille de San Andreas change. Les grands tremblements de terre ne sont pas aussi courants ici qu'ils le sont au nord ou plus au sud, où la faille passe par Los Angeles, l'Inland Empire et Palm Springs.
C'est parce que cette partie de la faille de San Andreas n'est pas comme les autres. Ici, les plaques nord-américaine et pacifique se croisent continuellement, sans accumuler le stress qui entraîne de violents tremblements de terre. Les géophysiciens appellent cela une faille « rampante ».
Le centre de San Andreas peut voir des rafales de tremblements de terre mineurs relativement inoffensifs, mais il n'y a pas eu de Big One dans l'histoire enregistrée, au moins depuis 2 000 ans. Mais ce n'est pas parce que le centre de San Andreas est une faille rampante aujourd'hui qu'il en a toujours été ainsi. Les scientifiques voulaient enlever les rochers et scruter son passé.
Ils se sont appuyés sur des biomarqueurs :les restes d'organismes vivants, piégés dans la roche, enregistrés et transformés chimiquement par une chaleur élevée. C'est ainsi que se forment le pétrole et le gaz naturel, et les chasseurs de combustibles fossiles connaissent très bien l'idée d'utiliser des biomarqueurs comme outil de recherche.
"Ce que nous avons fait, c'est en quelque sorte prendre cette idée et la renverser", explique Heather Savage, sismologue à l'Université de Californie à Santa Cruz et auteur de Geology. papier. "Si vous avez des molécules organiques dans des zones de failles, elles ne subiraient une chaleur élevée que pendant peut-être quelques secondes lors d'un tremblement de terre, mais cela peut devenir très chaud, nous devrions donc encore voir certaines de ces réactions se produire."
En forant profondément, à près de 10 500 pieds (3 200 mètres) sous la surface, ces scientifiques ont trouvé des biomarqueurs indiquant une histoire plutôt violente. Cette faille placide avait autrefois été déchirée par une myriade de tremblements de terre. Ces scientifiques ont trouvé des preuves d'au moins 100 tremblements de terre, certains potentiellement aussi élevés que la magnitude 7 sur l'échelle de Richter :plus forts que les tremblements de terre de Loma Prieta de 1989 et de Northridge de 1994 dans la mémoire récente de la Californie.
"Pour autant que nous le sachions, jusqu'à ce travail, nous ne savions pas qu'il y aurait des tremblements de terre aussi importants aussi loin dans la section rampante", explique Savage.
Ces tremblements de terre auraient pu se produire il y a quelques milliers à 3,2 millions d'années; Savage et ses collègues cherchent maintenant à dater plus finement ces tremblements de terre. Mais c'est un signe que cette faute est loin d'être aussi placide qu'elle aurait pu le paraître. S'il a pu se rompre violemment dans le passé, les conditions existent pour qu'il se rompe violemment à nouveau.
Comprendre l'histoire de la faille de San Andreas ne consiste pas seulement à créer une image de ce à quoi ressemblait la Californie lorsque les paresseux terrestres et les chats à dents de sabre parcouraient la terre, il y a des millions d'années. La faille traverse deux des plus grandes zones urbaines d'Amérique du Nord et ses tremblements de terre mettent en danger des dizaines de millions de personnes.
Les géologues espèrent que leurs recherches pourront, derrière les murs de ce bureau de l'United States Geological Survey, éclairer de meilleures évaluations sur la façon dont les tremblements de terre peuvent menacer les bâtiments et les vies.
Lorsque les experts en tectonique évaluent les risques de tremblement de terre dans une zone particulière, ils prennent en compte différents types de données :les mesures par satellite de la forme de la Terre, les schémas des tremblements de terre passés ou l'historique à long terme d'une faille. Parfois, comme dans les montagnes de Santa Cruz aujourd'hui, ces données ne concordent pas. Hilley espère que le modèle de son groupe pourra concilier ces désaccords en montrant comment ces données se connectent aux mêmes processus.
Et la recherche centrale de San Andreas pourrait ajouter des nuances aux modèles de risque de la Californie centrale. "J'aimerais penser que notre travail peut indiquer qu'en fait, nous voyons des tremblements de terre et des preuves de nombreux tremblements de terre dans cette section", déclare Savage.
