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L’étude des tremblements de terre peut nous fournir des informations précieuses sur les caractéristiques des roches traversées par les ondes sismiques. En particulier, une étude récente, basée sur la distribution spatiale de la magnitude des événements sismiques, a fourni des indications intéressantes sur les températures et les contraintes auxquelles sont soumises les roches qui constituent le sous-sol des Champs Phlégréens. Essayons de comprendre comment.

La loi de Gutenberg-Richter
On sait qu’il existe une relation empirique qui lie le nombre de tremblements de terre à leur magnitude. Cette relation a été proposée pour la première fois par deux chercheurs qui ont analysé le catalogue sismique californien en 1944. Beno Gutenberg et Charles F. Richter. Les deux scientifiques, qui ont donné leur nom à la loi, ont montré que les magnitudes des tremblements de terre du catalogue suivaient une distribution exponentielle, c’est-à-dire qu’ils ont démontré qu’il existe une relation exponentielle entre le nombre de tremblements de terre de magnitude 5, ceux de magnitude 4, ceux de magnitude 3, etc. Cette relation est caractéristique de chaque zone sismogénique, comme l’ont montré d’innombrables articles scientifiques publiés après 1944.

L’expression mathématique de cette loi comporte une constante, b, dont la valeur (appelée valeur b) caractérise la proportion entre le nombre de tremblements de terre d’une magnitude donnée et le nombre de tremblements de terre d’une magnitude supérieure. En analysant le catalogue des tremblements de terre enregistrés dans le monde, on a constaté que la valeur b globale est très proche de 1. Cela signifie que pour chaque tremblement de terre de magnitude 5 dans un catalogue sismique, il y a environ 10 tremblements de terre de magnitude 4, environ 100 de magnitude 3, environ 1000 de magnitude 2, et ainsi de suite.

Pourquoi étudie-t-on les variations dans l’espace et dans le temps de la valeur b ?
Parce qu’on a vu que les variations de la valeur b dans l’espace dépendent de l’état de contrainte, des contraintes qui induisent des déformations, auxquelles est soumise la croûte terrestre, de sa fracturation ou de sa température. Ses variations dans le temps sont également analysées car il semble qu’elles puissent aider à comprendre le déroulement d’une séquence sismique.

La distribution de la valeur b dans la sismicité des Champs Phlégréens.
L’augmentation de la sismicité enregistrée ces dernières années dans les Champs Phlégréens nous a incités à analyser la distribution spatiale de la valeur b. L’étude fait partie des activités de recherche du projet LOVE-CF, financé par INGV dans le but d’améliorer la capacité à définir l’état de la caldeira et à prédire son comportement futur. Nous avons utilisé 7670 tremblements de terre enregistrés entre 2005 et octobre 2023 par les sismomètres de l’Observatoire du Vésuve (Section de Naples de l’INGV) et évalué comment la valeur b décrivant la distribution de leur magnitude varie dans les différentes zones de la caldeira phlégréenne (Figure 1).

Nous avons montré qu’en dessous des zones de Solfatara et de Pisciarelli, la valeur b est supérieure à 1, ce qui indique que ces zones enregistrent plus de séismes de faible magnitude que de séismes de magnitude plus élevée, ce qui n’est généralement pas le cas dans les zones tectoniques. Dans la zone de l’Académie des forces aériennes et dans les zones entourant la zone de soulèvement maximal du sol, où se produisent des séismes plus profonds, le rapport entre les séismes de faible magnitude et les séismes de magnitude plus élevée est plus proche de ce qui est enregistré dans le catalogue global, avec une légère prédominance de ces derniers (figure 2).

La distribution de la valeur b est compatible avec la présence d’une zone hydrothermale étendue et très peu profonde sous Solfatara et Pisciarelli. Ici, en raison de la forte présence de fluides, la contrainte due au soulèvement de la croûte ne peut pas s’accumuler mais est libérée par de petits tremblements de terre.

Dans les zones plus profondes (3-4 km), en bordure de la zone la plus soulevée et caractérisées par les couleurs bleue et violette de la figure 2, la présence de failles plus étendues signifie que le stress a tendance à s’accumuler et à être libéré par des tremblements de terre de plus grande magnitude.

Adaptation Terra Projects

Source : https://ingvvulcani.com

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