Ebullition explosive du méthane et mégaséismes dans les zones de subduction
Résumé
L’analyse des inclusions fluides dans les paléo-zones de subduction
montre que jusqu’à 300°C le fluide baignant la roche est un mélange
d’eau salée et d’une faible quantité de méthane. La présence dans de
nombreux exemples de deux types d’inclusions (riche en eau et riche
en méthane) implique l’immiscibilité du méthane dans l’eau en profondeur.
Par ailleurs, les inclusions riches en méthane du paléoprisme
d’accrétion Shimanto, au sud-ouest du Japon, enregistrent des fortes et
rapides variations de pression de fluide. Une hypothèse est que ces variations
brutales reflètent l’enregistrement par le fluide d’un événement
sismique, qui connecterait des poches de liquide isolées et ferait chuter
la pression de fluide. A ce mécanisme d’enregistrement passif des
séismes par les fluides, nous proposons d’ajouter un mécanisme actif,
par lequel le fluide entretient la rupture sismique. En effet, lorsque le
fluide acqueux est saturé en méthane, une petite chute de pression de
fluide, associée par exemple à un séisme, provoque une ébullition explosive
du méthane susceptible de fracturer la roche encaissante. Cette
fracturation et la dilatance qui l’accompagne permettent de propager la
chute de pression initiatrice et l’ébullition explosive. L’ébullition explosive
de méthane est donc un processus qui potentiellement accompagne
et favorise la génèse de mégaséismes en libérant de l’énergie. Afin de
valider ce modèle, nous avons étudié la production de méthane par craquage
de la matière organique dans des échantillons de carottes de zones
de subduction. Cette analyse montre que (1) la matière organique, bien
que présente en faible quantité, est suffisamment abondante pour saturer
l’eau dans les pores d’une roche sédimentaire fortement compactée et
(2) la caractère sismique/asismique des zones de subduction autour du
globe recouvre, de façon très grossière, une différence entre une « forte »
et une « faible » productivité en méthane.