Prédire longtemps à l’avance les séismes lents ?

Dans la subduction des Cascades, au nord-ouest du continent américain, une partie significative de la convergence entre les plaques tectoniques Amérique et Juan de Fuca est associée à des séismes dits « lents » sur l’interface de subduction. Tout comme les séismes classiques, ces séismes lents correspondent à un glissement sur une faille, qui résulte de son chargement continu par le mouvement des plaques. Alors qu’un séisme classique dure de quelques secondes pour les plus petits à quelques minutes pour les plus gros, un séisme lent dure entre quelques jours et quelques mois. Comme ce processus est lent, la tension dans la croûte terrestre se relâche doucement et ces séismes ne rayonnent pas d’ondes sismiques. À part cette différence majeure, les séismes lents sont de plus en plus considérés comme très similaires aux séismes classiques dont ils partagent les lois d’échelles. Se déroulant sur plusieurs semaines au lieu de quelques secondes, ils sont une cible d’observation de choix pour comprendre les mécanismes physiques qui conduisent à l’affaiblissement de l’interface de subduction nécessaire au déclenchement d’un séisme, classique ou lent.

Des chercheurs du laboratoire de géologie de l’ENS et du Los Alamos national laboratory ont utilisé un algorithme de machine learning, basé sur une approche de « gradient boosting », pour extraire du signal sismique les caractéristiques particulières qui émergent à l’approche d’un séisme lent.

Ils ont ainsi pu mettre en évidence qu’une certaine combinaison de ces caractéristiques permettait d’estimer la date d’occurrence des futurs séismes lents dans les Cascades. Ils ont également identifié la signature la plus utile pour prédire ces séismes comme étant l’énergie sismique, qu’ils interprètent comme la somme des vibrations émises par l’interface de subduction quand celle-ci commence à glisser. Cette signature commence à émerger environ 100 jours avant la détection du séisme lent à proprement parler. Grâce à cette mesure, il est donc théoriquement possible d’anticiper d’environ 100 jours l’arrivée d’un séisme lent.