Le dernier essaim récent de tremblements de terre, avec un nombre élevé de séismes ressentis, a été observé en 2003 à Sertigtal (GR). En 26 jours, six séismes d’une magnitude égale ou supérieure à 2.5 s’étaient produits, les deux plus importants avec une magnitude de 3.9. En 1992, un séisme bien perceptible d’une magnitude de 4.7 s’est produit à Vaduz (FL), et il a été accompagné pendant les sept journées suivantes par six séismes d’une magnitude égale ou supérieure à 2.5. En remontant dans le temps, on peut noter l’essaim de tremblements de terre bien plus important et actif qui s’est produit entre février et mai 1964 dans la région de Sarnen, avec plus de 50 séismes ressentis. Le plus important s’est produit le 3 mars 1964 et a provoqué des dégâts notables sur les bâtiments, avec une magnitude de 5.3. Cette rétrospective confirme que 16 séismes ressentis en 10 jours sont relativement rares.

En moyenne, depuis le début de cet essaim, toutes les 43 minutes un tremblement de terre s’est produit, qui pourrait être localisé manuellement (bordés rouge). L’activité ne se répartit pas régulièrement, des phases d’activité accrue alternent avec des périodes plutôt calmes. Le graphique ci-dessus le montre clairement et indique comment l’activité sismique a évolué dans le temps. On peut avoir l’impression que de petits séismes plus nombreux se produisent surtout la nuit, mais en réalité c’est la réduction nocturne du bruit de l’environnement (p. ex. trafic routier) qui permet d’enregistrer plus de petits séismes. La figure englobe d’une part les 300 séismes qui ont pu être détectés par un dépouillement standard des données enregistrées (bordés de rouge). D’autre part, d’autres très petits évènements sont représentés. Ils ont pu être déterminés a posteriori par une comparaison systématique des formes d’ondes, chacun de ces petits séismes présentant une configuration semblable à celle de ceux qui ont été enregistrés par l’approche classique. Cette méthode du « template-matching » est actuellement étudiée et améliorée au SED. Elle permet de mieux comprendre encore de telles séquences.

On évoque souvent pour la cause éventuelle de tels essaims des évolutions des conditions locales de contraintes dans la roche, pouvant être par exemple provoquées par le transfert ou le mouvement de fluides (entre autres de l’eau). Le rôle possible joué par de tels processus dans le présent essaim fait l’objet de travaux actuels de recherches au SED.

Essaim sismique dans une zone de faille connue

L’essaim se trouve dans une zone très active sismiquement qui, au nord de Sion, s’étend des Diablerets au Wildhorn. La figure montre clairement que dans le passé l’activité sismique se concentrait déjà dans cette zone. Les cercles gris montrent les séismes enregistrés instrumentalement depuis 1984. L’essaim actuel, symbolisé par les cercles rouges, est situé au centre de cette zone d’activité. A proximité, se trouvent les épicentres de quelques forts séismes historiques (étoiles bleues). L’essaim sismique de novembre 2019 est donc localisé dans une zone connue historiquement pour son activité sismique et dans laquelle il faut aussi compter à l’avenir avec de nombreuses petites secousses et sporadiquement quelques unes plus fortes. L’évolution sismique précise de cette zone est cependant impossible à prévoir.

Pourquoi la terre tremble-t-elle dans cette zone?

Comparé à d’autres régions de la Suisse, le Valais est caractérisé par une déformation plus élevée du sous-sol. Celle-ci s’exprime aussi bien au travers d’un soulèvement vertical que d’une déformation horizontale et est en relation avec les processus de formation des Alpes. D’un point de vue géologique, la zone de faille Rhône-Simplon représente une des structures tectoniques majeures de la région. Elle s’étend, à la hauteur de Sion, à la limite nord de la vallée du Rhône. La sismicité dans les nappes helvétiques au nord de la vallée du Rhône est probablement à mettre en relation avec des processus de déformation le long de la zone de faille Rhône-Simplon, mais éventuellement aussi avec les processus plus profonds de soulèvement dans la zone des massifs de l’Aar et de ceux des Aiguilles-Rouges et du Mont Blanc. Des travaux en cours au SED cherchent précisément à mieux comprendre ces processus tectoniques et leurs implications sur la sismicité présente.

Quel rôle les soubassements tectoniques des nappes helvétiques et penniques jouent-ils?

Dans la région de Sion, la zone de faille Rhône-Simplon s’étend à la limite entre les nappes helvétiques et les nappes penniques. Les deux unités tectoniques possèdent des mécanismes de déformation très différents, ce qui implique des régimes tectoniques de contraintes différents. La structure sismiquement active au nord de la vallée du Rhône, qui contient l’essaim de ces derniers jours, a probablement, selon les premières analyses, sa racine dans le socle cristallin mais s’étend jusque dans les sédiments sus-jacents des nappes helvétiques. Les résultats encore provisoires de l’analyse des données sismiques montre que l’essaim est situé à l’interface entre socle cristallin et sédiments, à une profondeur de 4 à 5 km.

Comment les différents systèmes de faille sont-ils distribués?

Dans la carte, les différents systèmes de faille sont marqués en brun, en rouge et en orange. Dans les nappes helvétiques de la région du Sanetsch, géologiquement des systèmes de faille sont cartographiés avec trois types d’orientations. La relation entre les failles cartographiées en surface et les séismes de ces derniers jours en profondeur, n’est cependant pas claire. Des premiers résultats sur la géométrie des failles actives dans l’essaim sismique montrent en partie des orientations semblables à celles des failles de surface (en particulier les failles orientées vers le WNW/W et le WSW semblent actives, cf. légende). Le lien entre failles cartographiées géologiquement et séismes récents fait également l’objet de projets de recherche en cours au SED. C’est grâce à la haute densité du réseau de stations sismiques dans la région et à de nouvelles méthodes d’analyse que l’on peut caractériser si finement les systèmes de faille de l’essaim.

Le réseau de stations du SED est très dense dans la zone de l’épicentre et permet déjà de détecter de manière fiable de très faibles secousses. Il n’est donc pas nécessaire dans ce cas de densifier le réseau avec des stations mobiles supplémentaires. Les sismologues du SED sont fort occupé(e)s avec le dépouillement manuel et l’interprétation scientifique des tremblements de terre enregistrés jusqu’ici. L’analyse détaillée prendra encore quelques jours, eu égard au grand nombre de séismes. Le SED continuera de publier régulièrement ici des informations et explications sur les dernières secousses.

Malgré que l’activité sismique ait fortement diminué ces douze dernières heures, on ne peut prévoir  quel développement nous attend. Il est ainsi toujours possible, même si de moins en moins probable, que d’autres séismes encore plus forts se produisent.

Le Valais est la région de Suisse la plus active sismiquement. Les tremblements de terre ces derniers jours se sont produits sur une zone de faille bien connue qui s’étire parallèlement à la vallée du Rhône au sud des Diablerets et du Wildhorn. Le dernier séisme qui y a été ressenti l’a été le 14 janvier 2018. Des secousses plus faibles, non ressenties, s’y produisent quasiment chaque semaine. Le dernier séisme majeur ayant entraîné des dégâts en Suisse s’y est également produit. C’était le 25 janvier 1946. Le séisme de magnitude de 5.8 y avait entraîné des dégâts dans une zone assez étendue.

L’OTICE est une organisation internationale dont le siège est sis à Vienne. Elle surveille le respect du Traité d'interdiction complète des essais nucléaires. La conviction que le traité pourrait faire l’objet d'une surveillance fiable a joué un rôle décisif dans sa concrétisation. Lors de la Conférence de Genève sur le désarmement des Nations Unies, des diplomates et des scientifiques ont discuté intensivement sur les modalités de conception d’un tel système de surveillance. Ils ont convenu d’un réseau de stations très sensibles de mesures sismiques, hydroacoustiques, par ultrasons et de détection de radionucléides réparties dans le monde entier et connectées à un centre de données commun. En collaboration avec les États membres, l’OTICE a reçu pour mandat de mettre en place ce système de surveillance et de l’exploiter avant l’entrée en vigueur du traité.

La station sismique «DAVOX» fait partie de ce réseau de surveillance. Elle est exploitée par le Service Sismologique Suisse (SED) de l’ETH Zurich sur mandat du Département fédéral de l’intérieur et du Département des affaires étrangères. La station est installée à proximité de Davos sur un site éloigné et calme sur le plan de l'activité sismique. En cas de soupçon de violation du traité, le SED communique immédiatement à l’OTICE les données enregistrées par la station. DAVOX a enregistré les six essais d’armes nucléaires présumés de la Corée du nord avec le dernier en date remontant à 2017. Il a fallu environ 12 minutes pour que les signaux des explosions de la Corée du Nord atteignent la station de DAVOX sous la forme d'ondes sismiques. Pour faire la distinction entre un essai nucléaire et une explosion conventionnelle, on a cependant besoin des autres composants du système de surveillance, en particulier des stations de détection de radionucléides. Outre la surveillance sismique, le SED participe activement à des groupes de travail de l’OTICE réglementant l’échange de données, les développements techniques ou des aspects du contrôle de la qualité.

À l’occasion du vingtième anniversaire de la ratification du Traité d'interdiction complète des essais nucléaires par la Suisse et pour renforcer la prise de conscience de l’OTICE et de son rôle important pour la sécurité mondiale, Lassina Zerbo, secrétaire exécutif de l’organisation, se rendra en Suisse. Le 4 novembre 2019, il interviendra à l’Audimax de l’ETH Zurich sur le thème «Science meets Diplomacy and World Security - the case of the Comprehensive Nuclear-Test-Ban Treaty». La manifestation publique commencera à 17h30. La participation est gratuite. Veuillez-vous enregistrer ici.

Une petite exposition consacrée à l’OTICE et à la contribution suisse à la surveillance de l’interdiction complète des essais nucléaires sera présentée au musée focusTerra du 20 octobre au 5 novembre.

Die letzten spürbaren Beben im Gebiet um Vaduz wurden am 17. Januar 2009 mit einer Magnitude von 3.0 und am 2. Februar 2009 mit einer Magnitude von 2.9, in einer ähnlich geringen Tiefe wie das Beben von Mittwochnacht, registriert.

Sur la base de données sismiques actuelles, les auteurs de l’étude ont développé une méthode permettant de déterminer une séquence sismique est plus susceptible de décliner ou si un séisme encore plus fort va suivre. En tant qu’unité de mesure pertinente, ils ont étudié la valeur b. Cette valeur désigne la relation entre la taille et le nombre de séismes. Les mesures en laboratoire ont montré que cette valeur indiquait indirectement la tension de la croûte terrestre. Dans les régions à forte activité sismique, on s’approche en règle générale de 1. Cela signifie qu’on a environ dix fois plus de séismes de magnitude 3 que de séismes de magnitude 4 ou supérieure.

Les chercheurs ont maintenant prouvé que la valeur b changeait systématiquement dans le sillage d’une séquence sismique. Pour ce faire, ils ont analysé les données de 58 séquences sismiques et ont conçu un système de feu de signalisation montrant leur évolution future. En cas de diminution de la valeur b de 10 % ou plus, le feu passe au rouge. Cela signifie qu’on a un risque aigu de séisme de magnitude encore supérieure. Par contre, dans la plupart des cas, la valeur b augmente de 10 % ou plus et le feu passe au vert, marquant ainsi la fin de l’alerte. Dans ce cas, il faut s’attendre à une séquence typique de répliques faiblissant au fil du temps. Sur la base des jeux de données examinés, cela concerne 80 % des séquences. Le feu passe à l’orange lorsque l’augmentation ou la baisse est inférieure à 10 % ce qui ne permet pas de déterminer clairement la suite du phénomène.

Le système de feu de signalisation développé a fait ses preuves dans 95 % des cas examinés : le changement observé de la valeur b a montré l’évolution d’une telle séquence, permettant donc de déterminer si un séisme encore plus fort allait suivre ou non. Il est cependant impératif d’effectuer d’autres contrôles avec des jeux de données supplémentaires afin de pouvoir songer à un déploiement effectif d’un tel système pour la protection de la population. Une application réussie nécessite par ailleurs un réseau sismique dense et des capacités adéquates pour le traitement des données. Actuellement, toutes les régions qui pourraient bénéficier d’un tel système de feu de signalisation sont loin de disposer de ces conditions.

Nature article Real-time discrimination of earthquake foreshocks and aftershocks

La fonction de ShakeAlert s’appuie sur deux algorithmes : EPIC et FinDer. EPIC calcule l’hypocentre et la magnitude du séisme. Pour des tremblements de terre importants (magnitude 6 et plus), la zone de rupture s’étend en général sur des dizaines, voire des centaines de kilomètres le long d’une faille. C’est pourquoi ShakeAlert utilise un deuxième algorithme, FinDer, qui calcule en temps réel la propagation de la rupture. Ceci est essentiel pour prévoir les mouvements du sous-sol de la manière la plus précise possible.

C’est Maren Böse, scientifique au Service Sismologique Suisse à l’ETH Zurich, qui a développé FinDer. Avec les subventions accordées, elle va désormais étudier en collaboration avec l’USGS et le California Institute of Technology (Caltech) comment rendre FinDer encore plus performant et robuste. Ses recherches sont se concentrer particulièrement sur les forts tremblements de terre le long de la faille de San Andreas, et sur la zone de subduction de Cascadia, sources potentielles d’énormes dégâts.

Les systèmes d’alerte précoce comme ShakeAlert ne peuvent pas prévoir les séismes. Ils indiquent seulement qu’un tremblement de terre s’est déclenché, et dans le meilleur des cas, lancent l’alerte avant que les ondes sismiques n’atteignent un site donné. Ceci offre à la population de précieuses secondes pour se préparer et éviter d’éventuels dégâts et des blessures. Les systèmes d’alerte précoce peuvent également déclencher des actions automatiques, comme freiner les trains ou arrêter les ascenseurs. Cependant, cela ne suffit souvent pas pour alerter à temps la population. Par ailleurs, les personnes qui se trouvent près de l’épicentre ne peuvent pas profiter des alertes précoces, les ondes sismiques destructrices arrivant là toujours avant l’éventuelle alerte. 

Pour en savoir plus sur les systèmes d’alerte précoce sismique et FinDer.

Pour en savoir plus sur ShakeAlert.

Figure: Propagation de rupture estimée par FinDer pour le séisme de magnitude 7.1 à Ridgecrest, Californie, le 6 juillet 2019.

Ce mois dernier, le Service Sismologique Suisse a enregistré deux faibles secousses dans la région de l’épicentre. Le dernier séisme ressenti dans la région de Vissoie s’est produit il y a plus de 15 ans, le 20 mars 2002. Il avait une magnitude de 2.9. Comme au nord de la vallée du Rhône, une zone sismique s’étend, parallèle à la vallée, à une distance de 10 km environ de l’axe de la vallée du Rhône. Elle est cependant moins bien circonscrite et moins active que celle située au nord de la vallée du Rhône. En comparaison, très peu de séismes se produisent sous la vallée du Rhône elle-même.

Toutes les secousses se sont produites à des profondeurs de 4 à 5 km, ce qui est inhabituellement proche de la surface pour cette région. A l’exception d’une petite séquence de séismes à des profondeurs entre 5 et 7 km près de Singen (D) en 2016, les tremblements de terre s’y produisent en effet entre 10 et 25 km de profondeur. La profondeur d’un séisme a une influence sur ses effets en surface. Les séismes peu profonds sont ressentis localement plus intensément. Dans de très rares cas, ils peuvent en outre entraîner de légers dégâts à partir d’une magnitude de 3.5, alors que normalement ces dégâts ne se produisent que pour des secousses de magnitude 4.5, qui libèrent 30 fois plus d’énergie, ou plus. Les séismes plus profonds sont ressentis moins fortement près de l’épicentre, mais dans une zone plus étendue. Un autre facteur qui impacte fortement le ressenti d’un séisme est la nature locale du sol. Sur des sols sédimentaires meubles proches des rivières et des lacs, les ondes sismiques sont amplifiées fortement par rapport à des sols durs, sur le rocher.

La séquence de séismes qui s’est produite dans la nuit du 29 au 30 juillet 2019 n’a rien d’inhabituel ; elle représente même, avec sa suite de précurseur, secousse principale et répliques, un cas d’école. Cependant, on ne peut prévoir son évolution future. D’autres tremblements de terre sont possibles dans la région dans les heures et les jours qui viennent, certains pouvant être assez forts pour être ressentis. Des séismes aussi forts ou même plus forts que la secousse principale sont certes improbables, mais pas complètement exclus.

Des séismes de magnitude entre 3.5 et 4.0 se produisent en moyenne une à cinq fois par an en Suisse et dans les territoires limitrophes.    

Prévoir d’importants mouvements de masses n’est pas un exercice facile. Les signes précurseurs des phénomènes menaçants sont difficiles à mesurer, les processus physiques à leur origine ne sont pas assez compris, et les zones concernées souvent difficiles d’accès. Dans certaines vallées alpines reculées, il est même difficile de savoir si un phénomène de ce type a eu lieu en raison de l’insuffisance de couverture spatiale et temporelle des méthodes de surveillance existantes (satellites ou instruments de suivi des géodonnées). Les réseaux locaux de mesures sismiques offrent une alternative jusqu’ici peu utilisée. Les laves torrentielles, chutes de pierres ou avalanches de rochers provoquent des vibrations du sol. Suivant la dimension du phénomène, des stations sismiques peuvent les détecter à plusieurs kilomètres de distance, voire à plusieurs milliers de kilomètres dans des cas plus rares. En densifiant localement le réseau sismique, et en garantissant un transfert rapide des données, on peut mieux surveiller les zones menacées, et éventuellement lancer l’alerte avant des mouvements de masses dangereux. Depuis 2017, le Service Sismologique Suisse exploite un réseau de ce type, avec des instruments de mesure supplémentaires à des fins de recherche dans l’Illgraben. Les connaissances qui y sont acquises doivent contribuer à l’avenir à surveiller de manière plus fiable les mouvements de masse, et à les prévoir.

En savoir plus: Prof. Dr. Fabian Walter, VAW à l'EPFZ. 

Ces dernières années, plusieurs séismes ou essaims de séismes se sont produits dans cette région, dont les plus forts ont été légèrement ressentis. Ainsi, le 22 décembre 2016, deux séismes de magnitude 3.0 et 3.4 ont été enregistrés en l’espace de 26 minutes à l’ouest de la localité de Novel. Ces séismes ont été perçus par une partie des habitants du bassin lémanique et du Chablais. 13 répliques de magnitude comprises entre 1.0 et 2.9 ont suivi en l’espace de deux semaines.  

Le séisme d’aujourd’hui est donc le plus fort enregistré jusqu’ici dans cette zone. On peut compter avec des répliques dans les prochains jours et les prochaines semaines. Des séismes aussi forts ou même plus forts ne sont pas exclus, mais très improbables. Le Service sismologique suisse va installer dans la région dans les jours qui viennent deux stations sismiques supplémentaires pour mieux observer les répliques.

La commission d’experts a étudié pour ceci les conditions de contraintes tectoniques, la géologie locale, la sismicité induite, les données de forage ainsi que celles des stimulations hydrauliques. Le projet de Pohang prévoyait la mise en place d’un échangeur de chaleur de 4 à 5 kilomètres de profondeur dans la roche cristalline. Un projet pétrothermal de ce type était également prévu à Bâle en 2006. A cette fin, un fluide est pompé sous haute pression dans le sous-sol, ce qui déclenche comme on peut s’y attendre de multiples petits séismes. À Pohang ces injections ont stimulé régulièrement des séismes dans une zone de failles inconnue auparavant, sans que les exploitants ne le remarquent. Cette faille, manifestement sous contrainte tectonique, a été alors affaiblie jusqu’à ce que le tremblement de terre de magnitude 5.5 se déclenche. La relation causale étant dès lors établie, la commission d’experts se demande quels enseignements tirer de cet évènement.

La commission d’experts n’accorde pas de satisfecit au projet : a posteriori, des lacunes ont été constatées durant toutes ses phases. Avant le démarrage des travaux, les études géologiques avaient montré que certaines failles étaient précontraintes de manière critique. Ces conditions auraient dû conduire à une adaptation de l’évaluation des risques en raison de la proximité d’une ville de taille moyenne et d’un port industriel important. Ensuite, les premières stimulations ont commencé au forage PX-2. Les rapports géologiques montrent que de grandes quantités du fluide injecté se sont infiltrées dans le sous-sol. Ceci n’est pas fréquent, et indique que le forage traverse une zone faillée importante, un autre indice alarmant. Ces infiltrations de fluide ont renforcé localement la pression sur la zone faillée et provoqué rapidement de nombreux petits tremblements de terre. Cette sismicité induite accrue n’a pourtant été analysée qu’à la suite du tremblement de terre de magnitude 5.5.

La commission s’est également penchée sur les deux mois qui se sont écoulés entre les dernières stimulations et le séisme dévastateur. À plusieurs reprises, ce décalage a été considéré comme un indice de l’absence de relation entre le projet et le tremblement de terre. Le rapport attire cependant l’attention sur les résultats d’autres projets, qui démontrent que souvent, la sismicité induite ne s’arrête pas avec la fin des stimulations. Pour les projets futurs, la commission recommande d’effectuer au préalable une analyse de risque complète impliquant les autorités et tous les experts concernés, et de l’actualiser constamment. Par ailleurs, il est important de mettre en place un système fiable de surveillance en temps réel, de contrôler et éventuellement de corriger en permanence les processus et la stratégie d’injection, et de mettre par écrit les mesures de réduction des risques afin de les diffuser.

Le canton du Jura a ordonné, peu après le séisme de Pohang, une vérification de l’analyse de risque pour le projet pétrothermal de Haut-Sorne. L’exploitant, Geo Energie Suisse SA, a rédigé un rapport d’expertise à ce sujet, et le SED l’examine désormais sur demande du canton, en tenant compte de tous les enseignements tirés de l’évènement de Pohang. Le SED participe par ailleurs aux travaux de recherche du «Bedretto Underground Laboratory for Geoenergies ». L’ETH Zurich y étudie, en collaboration avec des partenaires nationaux et internationaux, les techniques et procédés éventuels permettant d’utiliser de manière sure, efficace et durable la chaleur terrestre.

Article Science « Managing injection-induced seismic risk » (anglais)

Rapport de la commission (coréen et anglais)

Article Science « The November 2017 Mw 5.5 Pohang earthquake: A possible case of induced seismicity in South Korea » (anglais)

L’eau est propulsée par douze buses hydrauliques jusqu’à 35 m de haut. L’eau est répartie en quatre groupes de trois. Chaque groupe représente l’accélération, la vitesse et le chemin du signal transmis. Ces trois paramètres constituent aussi la base des évaluations sismologiques.

L’Aquaretum est un cadeau du Zurich Insurance Group à la population et les visteurs de Zurich. Il a été réalisé avec le soutien de Fischer Architekten, de l’artiste du son Andres Bosshard et de Metallatelier.

Trois autres signaux d’origine probablement sismique ont été émis le 14 mars, ainsi que les 10 et 11 avril 2019. Ces derniers sont plus ambigus que celui du 6 avril aux yeux de l’équipe InSight, mais ne semblent pas clairement associés à des perturbations atmosphériques ou à d’autres sources de bruit connues. Ils sont plus faibles que celui de l’évènement du 6 avril, et n’ont été détectés que par les capteurs dans les largeurs de bande les plus sensibles. L’équipe va continuer à étudier ces évènements pour tenter d’en déterminer l’origine.

Sur la base de ces premiers enregistrements, les tremblements de Mars semblent se distinguer des tremblements de Terre. Leur ampleur et leur durée prolongée les rendent plus similaires à des séismes enregistrés sur la Lune par le programme Apollo. Alors que sur la Terre, c’est la tectonique des plaques qui provoque les séismes, sur la Lune ce sont le refroidissement et la contraction qui sont responsables. Les processus correspondants sur Mars ne sont pas encore totalement compris. Dans tous les cas, une contrainte se développe progressivement jusqu’à ce qu’elle soit assez forte pour briser la croûte. Les différences de matériaux peuvent faire varier la vitesse des ondes sismiques, ou bien les réfléchir, et l’étude de ces ondes permet aux scientifiques d’en savoir plus sur l’intérieur d’une planète et de modéliser sa formation. Les évènements enregistrés jusqu’ici sont trop faibles pour fournir des données utilisables sur les profondeurs de Mars. Cependant, ils constituent une étape essentielle de la mission InSight, aidant à tester l’efficacité du traitement et de l’analyse des données, tous deux développés à l’ETH de Zurich.

Malgré le très grand nombre de forages profonds dans le monde entier, les données sismiques associées sont relativement rares. D’une part, cela provient du fait que la probabilité d’un tel séisme est très faible. D’autre part, de nombreux forages profonds s’effectuent dans des zones inhabitées. Des tremblements de terre éventuellement perceptibles ne sont donc pas perçus et encore moins signalés par la population. En de nombreux endroits, les séismes liés à ces forages ne sont d’ailleurs pas surveillés. Cela ne permet donc pas d’enregistrer de manière fiable de petits séismes induits. En Suisse, on peut citer quelques microséismes qui ont été documentés lors du cimentage du forage du projet de géothermie à Bâle. Le plus fort présentait une magnitude de 0.7, et a donc libéré une énergie 500 fois moindre qu’un tremblement de terre de magnitude 2.5, force à partir de laquelle les séismes peuvent en général être ressentis.

La raison physique pour laquelle les forages profonds peuvent occasionnellement provoquer des séismes est relativement bien comprise. Ces forages engendrent parfois des modifications locales de contrainte et de pression interstitielle dans la roche, qui peuvent en certains cas réactiver une faille tectonique précontrainte à proximité, et donc provoquer un séisme. De telles modifications de contrainte ne se produisent en général que dans les deux cas de figure suivants : premièrement, lorsque la couche forée présente de fortes pressions de fluide. Dans ce cas, ce fluide (liquide ou gaz) peut pénétrer dans certaines conditions dans le forage, en y provoquant une surpression qui généralement peut être éliminée de manière contrôlée. Une autre solution consiste à étanchéifier le forage à cette profondeur. Deuxièmement, lorsque le forage atteint une couche très perméable aux fluides, ou composée de roche fragile. Il se peut alors qu’une partie de la boue de forage ou du ciment pénètre dans la roche environnante. La boue de forage est nécessaire pour ramener les déchets d’abrasion du forage à la surface, et pour stabiliser le forage lors de l’avancement. Après le forage de chaque section, celle-ci est équipée d’un tubage cimenté, afin qu’elle reste accessible à long terme. La plupart du temps, les volumes de roche concernés par les modifications de contraintes restent limités. C’est pourquoi la probabilité d’activer une faille précontrainte importante, et donc de déclencher un séisme assez fort pour être ressenti, est exceptionnellement faible.

Dans son guide de gestion des séismes induits, le Service Sismologique Suisse (SED) à l’ETH Zurich ne recommande pas en général de surveillance sismique pour les forages profonds purs (p. ex. forages de reconnaissance). Toutefois, il peut être judicieux pour enregistrer des preuves et mieux distinguer entre sismicité naturelle et sismicité induite d’installer une station supplémentaire à proximité du site de forage. Actuellement, le SED densifie par exemple son réseau dans cette optique sur demande de la Société coopérative nationale pour le stockage des déchets radioactifs (Nagra), afin de surveiller des forages de reconnaissance dans le nord-est de la Suisse.

Les séismes les plus forts et largement ressentis se sont produits le 17 janvier et le 1er février 2018, à proximité de la frontière, dans la vallée autrichienne du Klostertal (Montafon). Ces deux séismes ont atteint une magnitude de 4.1. Le plus fort séisme sur le territoire suisse, d’une magnitude de 3.2, s’est produit le 23 août en Valais, près des Dents de Morcles. Le SED a reçu quelque 400 messages de personnes ayant ressenti ce tremblement de terre, surtout en provenance de la vallée du Rhône dont le sous-sol meuble amplifie notoirement les secousses. D’autres séismes parfois clairement ressentis par la population se sont produits, entre autres, près de Châtel-St-Denis dans le canton de Fribourg les 15 et 16 mai (magnitude 3.1 et 2.9), près de Martigny dans le canton du Valais le 3 novembre (magnitude 2.9) et près de Fribourg le 29 décembre (magnitude 2.9). Seuls les tremblements de terre du Klostertal ont provoqué de petits dommages, notamment des fissures dans des façades.

En outre, quelques essaims sismiques remarquables se sont produits l’année écoulée. De nombreux séismes se sont ainsi produits pendant une période assez longue, sans que l’on puisse reconnaître une séquence classique de ce que l’on nomme des précurseurs, le séisme principal et des répliques. On peut citer une série de tremblements de terre au nord-est de St-Léonard, près de Sion, dans le canton du Valais. Cette séquence est associée à une faille sur laquelle on observe depuis 2014 des phases renouvelées d’activité sismique. Elle fait vraisemblablement partie de la faille Rhône-Simplon, qui paraît se diviser en différents segments dans cette zone. Une autre séquence sismique notoire s’est produite dans la région du point triple frontalier entre l’Italie, la France et la Suisse, à l’est du massif du Mont-Blanc. Le SED a localisé dans cette région l’année dernière une centaine de séismes de magnitude comprise entre 0 et 2.2.

Dans l’ensemble, l’activité sismique principale a été observée, en 2018 comme les années précédentes, en Valais, dans les Grisons et dans la région située le long du front alpin. Malgré cette concentration, on observe dans la durée qu’il n’y a pas dans le pays de régions qui ne subissent pas de séismes. En moyenne et à long terme, il se produit en Suisse, pays de tremblements de terre, un séisme de magnitude 6 ou plus tous les 50 à 150 ans, avec de lourdes conséquences.

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Aujourd’hui, les processus physiques et chimiques qui jouent un rôle dans l’échappement du CO₂ à travers les zones faillées ne sont pas totalement compris. L’influence des injections de CO₂ sur les déformations de la roche et sur les interactions chimiques pouvant déclencher un séisme n’est pas non plus très claire. En outre, on ne sait que peu de choses sur les conditions spécifiques du sous-sol suisse. Cela rend actuellement difficile de juger dans quelle mesure la séquestration de CO₂ dans le sous-sol pourrait être une option envisageable dans notre pays. Pour ces raisons, les scientifiques du Service Sismologique Suisse à l’ETH de Zurich et du SCCER-SoE mènent une expérience, en collaboration avec le Département de génie mécanique et des procédés et l’Institut de géophysique de l’ETH de Zurich, ainsi que Swisstopo et l’EFPL. Cette expérience, qui se déroule au laboratoire souterrain du Mont Terri, fait partie du projet ELEGANCY, financé par la Commission européenne et l’Office fédéral de l’énergie.

Les scientifiques étudient comment la roche faillée réagit à la migration de CO₂, dans quelles conditions la sismicité induite apparaît et comment un tel réservoir peut être surveillé au mieux. Pour ceci, ils vont injecter de faibles quantités d’eau salée enrichie en CO₂ dans un forage qui traverse une petite zone faillée. Pour déterminer comment la roche fissurée réagit au CO₂ dans cette zone, ils vont observer la stabilité de la roche et étudier les relations entre les mouvements de cisaillement, la pression interstitielle et les chemins d’écoulement. Des capteurs sismiques actifs et passifs vont surveiller les modifications des vitesses sismiques à proximité de l’injection, et détecter d’éventuels microséismes avec des magnitudes inférieures à zéro.

Contrairement à un grand projet de stockage opérationnel de CO₂, cette expérience étudie les processus en jeu avec seulement de petites quantités d’eau salée enrichie en CO₂. Malgré cela, les résultats obtenus vont contribuer à mieux comprendre les processus qui impactent les mouvements du CO₂ à travers les zones faillées. Ainsi, l’expérience apporte également une contribution à une meilleure caractérisation des sites. Dans le monde, une vingtaine de projets de séquestration de CO₂ sont déjà exploités, chacun capturant jusqu’à trois millions de tonnes de CO₂ par an. D’autres sont en projet. En Suisse, aucun projet de séquestration du CO₂ n’est actuellement prévu.

En savoir sur le projet ELEGANCY :

www.sintef.no/elegancy/

www.sccer-soe.ch/research/pilots-demos/elegancy/