Solide comme un roc?
Une nouvelle étude partiellement financée par l'UE et publiée dans la revue Nature suggère que le manque de résistance des failles géologiques, et donc la probabilité de séismes, dépend largement de la structure des roches et de la répartition de leurs minéraux tendres. Des chercheurs d'Italie et des États-Unis ont conduit des expériences de frottement sur des roches provenant de la faille de Zuccale, sur l'île d'Elbe (Italie). Une partie des travaux a été financée au titre d'une subvention de démarrage du Conseil européen de la recherche (CER). Le projet UNSEMS («Uncovering the secrets of an earthquake: multidisciplinary study of physico-chemical processes during the seismic cycle») a reçu 2 millions d'euros dans le but d'améliorer notre compréhension des causes sous-jacentes des séismes. Les analyses ont montré que même certaines failles qui semblent stables peuvent être le siège de sauts et de glissements en raison de la répartition de petites zones de matériaux tendres (talc et smectite). Même si ces minéraux ne représentent qu'un faible pourcentage des roches de la faille, ils réduisent les frottements et donc la stabilité. C'est notamment le cas des roches dont la structure est feuilletée, expliquent les chercheurs. Les échantillons présentant une structure feuilletée bien développée représentent une zone bien plus faible que la même roche réduite en poudre. Les glissements surviennent en présence de couches très fines de phyllosilicates (des minéraux tendres tels que le talc) qui ont pour effet de lubrifier le plan de faille. «Les failles normales à angle faible, celles qui plongent sous un angle inférieur à 45 degrés, posent problème», déclare le Dr Chris Marone, professeur de sciences de la Terre à l'université d'État de Pennsylvanie aux États-Unis. «Selon l'analyse classique, ces failles ne devraient pas glisser car il est plus facile d'ouvrir une nouvelle faille que de glisser sous cet angle.» Les tests classiques n'ont apporté aucune explication sur l'origine de ce phénomène. «La méthode classique pour tester le coefficient de frottement des roches le long d'une faille consiste à les réduire en poudre», poursuit le Dr Marone. «La poudre est ensuite placée dans un appareil qui applique des contraintes de cisaillement, afin de mesurer la force nécessaire pour faire glisser les deux côtés de la faille.» «En général, les échantillons de roches que nous utilisons pour ces tests sont récupérés en profondeur dans la faille et en petite quantité», explique le Dr Marone. «Avec ceux de l'île d'Elbe, nous avons pu utiliser un couteau circulaire et détacher une galette de roche, en conservant son orientation dans le sens du glissement.» «Il semblerait que ces failles normales à angle faible ne feront rien d'autre que de glisser lentement, mais elles pourraient être le siège de séismes», conclut le Dr Marone. «C'est par exemple le cas de certaines zones du centre de l'Italie, où des failles de ce type ont connu de petits séismes.»
Pays
Italie, États-Unis