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Une nouvelle étude a mis au jour les mécanismes cachés de déclenchement des tremblements de terre, mettant en lumière la mystérieuse transition entre un mouvement calme et rampant et les ruptures violentes qui secouent la Terre.
À l’aide d’expériences de pointe et de modèles innovants, la recherche révèle que la libération lente et silencieuse des contraintes est un prélude et un déclencheur nécessaire de l’activité sismique. En intégrant le rôle négligé de la géométrie des failles, l’étude remet en question les croyances de longue date et offre une nouvelle perspective sur comment et quand les tremblements de terre commencent.
Ces résultats permettent non seulement d’approfondir notre compréhension des forces les plus puissantes de la nature, mais aussi d’améliorer les prévisions des événements sismiques.
Des chercheurs de l’Institut Racah de physique de l’Université hébraïque de Jérusalem, dirigés par le professeur Jay Fineberg et le doctorant Shahar Gvirtzman, en collaboration avec le professeur David S. Kammer de l’ETH Zurich et le professeur Mokhtar Adda-Bedia de l’École normale supérieure de Lyon, ont dévoilé des informations révolutionnaires sur les mécanismes à l’origine de la rupture par frottement et de la nucléation sismique.
Leur étude, publiée dans Nature, comble des lacunes critiques dans notre compréhension de la transition d’un mouvement lent et asismique à une rupture sismique rapide.
L’équipe a mené des expériences et développé des modèles théoriques pour démontrer comment un fluage lent et régulier aux seuils de contrainte se transforme en rupture dynamique associée aux tremblements de terre. En étendant les principes de la mécanique de la rupture, les chercheurs ont incorporé la largeur finie des interfaces de faille, un facteur souvent négligé dans les modèles traditionnels.
« Nos résultats remettent en question et affinent les modèles conventionnels de la dynamique de rupture », a expliqué le professeur Fineberg. « Nous montrons que des processus asismiques lents sont une condition préalable à la rupture sismique, entraînés par des contraintes localisées et des contraintes géométriques. Cela a de profondes implications pour comprendre quand et comment les tremblements de terre commencent.
Les faits saillants de l’étude comprennent une validation expérimentale révolutionnaire, où les chercheurs ont utilisé l’imagerie à grande vitesse et des méthodologies innovantes pour observer comment commence la nucléation de rupture.
Leurs résultats révèlent que le processus commence sous forme de petites taches bidimensionnelles lentes de mouvement de friction. Ces plaques s’étendent progressivement et finissent par passer à la dynamique rapide traditionnellement décrite par la mécanique classique de la rupture, marquant un saut significatif dans notre compréhension de ce phénomène.
L’étude souligne également le rôle critique des transitions géométriques dans le contrôle de la dynamique de nucléation. En incorporant la largeur finie des interfaces de faille dans leurs modèles, les chercheurs ont remis en question et affiné les théories existantes sur l’initiation des tremblements de terre.
Cette focalisation sur les propriétés géométriques des failles fournit de nouvelles perspectives sur les facteurs structurels et mécaniques qui influencent le début de l’activité sismique.
De plus, la recherche a des applications réelles de grande portée. Le cadre nouvellement développé offre également une compréhension plus approfondie des processus quotidiens importants de friction et de rupture des matériaux. En outre, le nouveau cadre souligne l’importance des processus asismiques lents qui précèdent souvent les tremblements de terre.
Même des précurseurs sismiques apparemment « silencieux », qui auraient pu être négligés auparavant, pourraient contenir des informations cruciales sur des événements sismiques imminents. Cette découverte a le potentiel d’éclairer les modèles prédictifs et d’améliorer notre capacité à anticiper et à atténuer les risques sismiques.
Les implications de l’étude vont au-delà de la science sismique, offrant des informations sur la résistance des matériaux, la dynamique de la rupture et le développement de modèles prédictifs de l’activité sismique.
