Les Réseaux de surveillance sismique dans les Pyrénées

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Étude de la sismicité des vallées de Gripp/Payolle (Hautes-Pyrénées)

Contexte de l’étude :

Depuis le mois de Juin 2020, la région au Sud de Campan (Hautes Pyrénées, voir Figure 1) est secouée par plus de 1000 séismes. Deux «essaims» bien distincts se sont activés, composés de plusieurs centaines de séismes, de magnitude inférieur à 2. Ces essaims sont situés dans la vallée de Gripp au Sud de Campan, vers Artigues, alors que la sismicité «classique» passée, plus diffuse, s’étend plus au nord, proche de la faille Nord-Pyrénéenne (Figure 1). Ce type de sismicité «en essaim», très localisée, de faible magnitude, est souvent associé à des mouvements de fluide/gaz s’infiltrant dans des failles.

Figure 1 : Évolution temporelle de la sismicité au sud de Sainte-Marie de Campan de 1997 à 2021.

L’histogramme (Figure 2) montre l’évolution du nombre de séismes au cours du temps depuis 1997 jusqu’à aujourd’hui dans la zone au Sud de Campan (cadre rouge, figure 2). Les figures 1 et 2 montrent que la sismicité de cette région était relativement faible voire quasi-nulle avant l’apparition de ces essaims.

Figure 2 : Histogramme de l’évolution du nombre de séisme dans la région Sud de Campan (Zone en rouge)

Le 20 Septembre 2020, deux phénomènes simultanés se sont produits: le deuxième essaim s’est activé vers Artigues et la rivière l’Adour de Payolle a soudainement disparu dans un gouffre s’ouvrant au niveau de Sainte Marie de Campan (Figure 1), le long de la faille Nord Pyrénéenne, mettant à sec la rivière, obligeant EDF a un lâcher d’eau en amont et un travail de colmatage du gouffre (une cavité, avec une ouverture de moins de quelques mètres, voir par exemple l’article de journal -Andy Barréjot, 2020)1.

Ce phénomène hydrologique a été observé par le passé, dans les années 1700-1800 (Adisson 2008)2. L’auteur faisait le lien entre l’apparition de plusieurs gouffres dans l’Adour de Payolle et des séismes ressentis peu de temps auparavant.

La distance entre l’essaim et le «trou de l’Adour» est de plusieurs kilomètres (Figure 1), il est donc difficile d’imaginer au premier abord un lien direct entre ces deux évènements, mais cette simultanéité temporelle interroge. La faille Nord-pyrénéenne se localise le long d’un Karst, or plusieurs études, combinant des analyses de déformation par GPS et localisations fines de séismes ont montré qu’il pouvait exister un lien entre les cycles de charges/décharges du karst et l’apparition de micro-sismicité (ex: Craig et al. 2017)3.

Le projet a donc pour but d’étudier cette nouvelle crise sismique, la localiser de manière plus précise, et d’étudier ses liens avec des potentiels mouvements de fluides (en surface ou en profondeur le long des failles ), des mouvements tectoniques, et/ou avec les cycle du karst. Cette étude est d’autant plus motivée par le fait que la zone active est située proche de la faille du pic du midi, qui pourrait être à l’origine du séisme destructeur de 1660 (Chaillou & Gillan 2002)4.

Mise en place du projet :

Trois nouvelles stations sismologiques (Figure 1) vont être déployées afin de relocaliser plus finement les séismes de cette zone, et ainsi corriger des incertitudes de localisations des catalogues reposant sur l’analyse de stations plus lointaines. Nous chercherons à déterminer si les séismes sont générés par des mouvements de fluides et s’ils ont une signature spécifique dans le signal sismique (une même aspérité cassant plusieurs fois sous l’impact du fluide, avec des variations de magnitudes directement due à des variations de pressions de pore, ainsi qu’observé par Lengliné et al. 2014)5.

Les essaims sismiques se produisent parfois lors de mouvements asismiques de plaques tectoniques. Est-ce le cas ici ? On s’appuiera sur l’interprétation de données INSAR d’une part et nous installerons 2 GPS (Figure 1) le long de la faille Nord Pyrénéenne afin d’observer aussi bien les cycles de charges et de décharges du système Karstique que les mouvements tectoniques éventuels, plus long terme.

Relocalisation :

Le déploiement de nouvelles stations sismologiques dans la zone d’étude permet une localisation plus précise des séismes appartenant aux essaims. Actuellement, 2 des 3 stations temporaires prévues ont été déployées, l’une sur la commune de Sainte Marie de Campan, proche du gouffre, en Octobre 2020 et la seconde sur la commune d’Artigues en Décembre 2020, là où est localisé le deuxième essaim.

Figure 3 : Localisation initiale à l'aide du réseau permanent

La figure 3 montre la localisation des séismes récents (> Février 2020) obtenue à l'aide des stations permanentes, tandis que la figure 4 représente la relocalisation de ces mêmes séismes, mais cette fois-ci en combinant les stations permanentes et temporaires.
Ce premier travail permet de mieux contraindre la localisation et l'étendue de ces 2 essaims de sismicité. La sismicité se concentre en fait sur quelques kilomètres à peine, avec un même alignement pour les deux essaims SW-NE.

Figure 4 : Relocalisation des séismes à l’aide du réseau permanent et des stations temporaires.

Références :