Zone Wadati – Benioff - Wadati–Benioff zone
Une zone Wadati-Benioff (également zone Benioff-Wadati ou zone Benioff ou Benioff zone sismique ) est plane zone de sismique correspondant à la baisse continue brame dans une subduction zone. Le mouvement différentiel le long de la zone produit de nombreux tremblements de terre , dont les foyers peuvent atteindre une profondeur d'environ 670 km (420 mi). Le terme a été nommé pour les deux sismologues , Hugo Benioff du California Institute of Technology et Kiyoo Wadati de l' Agence météorologique japonaise , qui ont indépendamment découvert les zones.
Les tremblements de terre de la zone Wadati – Benioff se développent sous les arcs d'îles volcaniques et les marges continentales au-dessus des zones de subduction actives. Ils peuvent être produits par glissement le long de la faille de poussée de subduction ou par glissement sur des défauts à l'intérieur de la plaque descendante, à la suite de la flexion et de l'extension lorsque la plaque est tirée dans le manteau. Les tremblements de terre profonds le long de la zone permettent aux sismologues de cartographier la surface tridimensionnelle d'une dalle subductrice de la croûte océanique et du manteau.
Découverte
En 1949, Hugo Benioff a introduit une méthode pour déterminer les incréments de déformation élastique-rebond des tremblements de terre sur une faille particulière. Il a déterminé que la racine carrée de l'énergie d'un tremblement de terre est proportionnelle à la fois à l'incrément de déformation élastique de rebond et au déplacement de rebond, et a développé un moyen de déterminer si une série de tremblements de terre a été générée le long d'une seule structure de faille. Ses recherches se sont concentrées sur la zone de subduction Kermadec-Tonga et la zone de subduction sud-américaine, et ont déterminé que dans les deux endroits, les foyers de tremblement de terre tombent le long d'avions plongeant à ~ 45 ° des tranchées. Ces plans de sismicité ont été plus tard appelés zones de Benioff, ou zones de Wadati – Benioff pour Kiyoo Wadati, qui a fait des observations similaires indépendamment de Benioff au même moment.
Structure
L'angle d'inclinaison de la dalle subductrice, et donc de la zone sismique de Benioff, est principalement contrôlé par la flottabilité négative de la dalle et les forces de l'écoulement de l' asthénosphère . La lithosphère plus jeune est plus chaude et plus flottante, ce qui entraîne des zones de Benioff à faible pendage, tandis que la lithosphère plus ancienne est plus dense et plus froide, ce qui entraîne des creux plus prononcés. La zone de Benioff s'étend de la quasi-surface à des profondeurs allant jusqu'à 670 km. La limite supérieure est juste en dessous des sédiments faibles dans le pied du coin de la zone de subduction, et la limite inférieure est l'endroit où se produit la transition fragile-ductile. La plupart des tremblements de terre se produisent dans l' isotherme de 1000 ° C , à l'intérieur de la dalle qui n'a pas encore chauffé pour correspondre à la température du manteau environnant dans lequel elle est sous-conduite. Aux profondeurs inférieures à l'épaisseur de la lithosphère, les tremblements de terre ne sont plus générés par poussée à l'interface des deux plaques, car l'asthénosphère est faible et ne peut pas supporter les contraintes nécessaires à la faille. Dans cette région, la déformation interne de la dalle descendante encore froide est à l'origine des tremblements de terre. Jusqu'à des profondeurs de 300 km, les réactions de déshydratation et la formation d' éclogite sont les principales causes de sismicité. Au-dessous de 300 km, commençant à environ l'isotherme de 700 ° C, un changement de phase minéralogique de l' olivine au spinelle se produit, et on pense qu'il est le mécanisme sismique dominant de ces tremblements de terre très profonds.
Zones Double Benioff
Dans certains cas, les zones de subduction présentent deux surfaces de sismicité parallèles séparées par des dizaines de kilomètres à des profondeurs intermédiaires (50–200 km). Un exemple principal de ceci est situé le long de la plus grande île du Japon, Honshu, où la zone Wadati – Benioff est caractérisée par deux lignes bien définies de foyers de tremblement de terre, avec une distance entre chaque ligne de 30 à 40 kilomètres. Une étude de la prévalence mondiale des doubles zones de Benioff a révélé qu'elles sont courantes dans les zones de subduction du monde entier.
La surface de sismicité la plus élevée se trouve dans la croûte de la dalle descendante et est attribuée aux réactions de déshydratation au sein de cette croûte océanique entraînant la formation d'éclogite. Le mécanisme derrière la zone inférieure de sismicité, située dans la partie supérieure du manteau de la lithosphère descendante, est encore débattu; l'ubiquité globale des doubles zones de Benioff indique qu'il doit s'agir d'un processus qui se produit couramment dans les zones de subduction. Certains des mécanismes d'instabilité suggérés comprennent la fragilisation par déshydratation causée par la dégradation de l'antigorite ou du chlorite dans un manteau supérieur en péridotite hydratée et la non-flexion de la dalle. Les observations des études sismiques indiquent que le manteau lithosphérique aux profondeurs intermédiaires où se trouvent les doubles zones de Benioff est sec, ce qui favorise le mécanisme proposé de dépliage de la dalle.