Les Réseaux de surveillance sismique dans les Pyrénées

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Projet d’observation de la sismicité de la région de Lacq : SISLACQ 2021


Objectif : Localiser précisément la sismicité de la région de Lacq

Moyen : Déploiement d’un réseau temporaire de 10 stations sismologiques (2021-2022)

Figure 1: Catalogue de la sismicité dans le sud-ouest 1962-2019, IRAP/Observatoire Midi-Pyrénées. La sismicité de Lacq dans le bassin d’avant-pays, s’individualise bien de celle de la chaîne pyrénéenne.

La région de Lacq, au nord-ouest de Pau (Cf Figure 1), se caractérise par une sismicité importante, principalement avec des magnitudes inférieures à 4 (Cf Figure2).

Figure 2: Catalogue de la sismicité dans la région de Lacq entre 1974 et 2021, et déploiement du réseau temporaire. La disposition spatiale du réseau temporaire SISLACQ2021 est optimisée à la zone. NB: La station URDES est permanente. Les données de failles proviennent du BRGM.

L’observation de la sismicité de Lacq grâce à ce réseau permettra d’une part de recueillir de très nombreux événements qui restent inaperçus des stations permanentes (une seule station permanente se situe à moins de 10km de Lacq, à Urdes), et d’autre part de les localiser avec une bonne précision. Cela permettra de mieux comprendre l’origine de la sismicité de cette région, en particulier son lien avec la déplétion long terme du réservoir de Lacq suite à son exploitation passée.
Cette étude se place dans le cadre d’une collaboration européenne plus large visant à mieux comprendre les processus de génération de sismicité liés à des réservoirs gaziers ou pétroliers en fin d’exploitation.

Figure 3: Exemple d’une station temporaire.

Les stations temporaires (Cf Figure 3) ont été installées en Janvier 2021, et resteront en place pour une durée de 2 ans. Leur fonctionnement est contrôlé par des visites tous les 2 ou 3 mois pour le relevé des enregistrements. De tailles réduites, alimentées sur batteries, elles n’occasionnent aucune nuisance.

Des premiers signaux ont ainsi pu être enregistrés quelques jours après le déploiement du réseau (Cf Figure 4).




Figure 4: Mouvement du sol enregistré par les 11 capteurs du réseau SISLACQ2021 pour le séisme de magnitude 2.5, détecté le 22 Janvier 2021 à 00h39 (heure locale) et localisation. La station URDF correspond à celle permanente d’Urdes.

Après un peu moins de 6 mois d’enregistrement, les premiers séismes ont été détectés et localisés. Ils sont de faibles magnitudes (M < 2.5) et principalement localisés dans 2 zones: un premier cluster à l’Ouest de la station de Castanhère (CASTA) et une seconde zone plus étendue au niveau d’Arthez-de-Béarn, au nord d’URDES. Cette première analyse des données sismiques nous permet de vérifier le bon fonctionnement du réseau et sa capacité à détecter les séismes, mêmes faibles, de la région. Ces localisations sont en accord avec la répartition de la sismicité relevée depuis 1974. Ce réseau va rester en place jusqu’en 2023.

Figure 5 : Carte de la sismicité entre janvier et juin 2021, enregistrée par le réseau temporaire SISLACQ2021

Nous avons effectué des localisations d’évènements sismiques, à l’aide d’un modèle local complexe (3-dimensions), spécifiquement développé pour la propagation des ondes de cette région.
Le paramètre profondeur étant plus difficile à estimer (plus fortes incertitudes) de part la configuration planaire du réseau temporaire de stations, on considèrera les meilleures localisations (mauve foncé en figure 5) si l’erreur verticale maximale est de 3km et celle horizontale maximale de 2km.

Figure 6 : Carte des profondeurs des hypocentres, des séismes enregistrés en 2021, basées sur un modèle 3D des vitesses à Lacq

La carte des profondeurs (figure 6) permet ainsi de valider la localisation des hypocentres principalement au dessus et au sein du réservoir, avec des profondeurs relativement superficielles (majoritairement inférieures à 10km). Un approfondissement des hypocentres peut être constaté en partie nord du réservoir.

Vitesse moyenne des ondes (m.s -2 ) sur 30m
ORTHEZ 650
CASTANHERE (station Casta) 603
PAU CHATEAU 776
PAU UNIVERSITE 459

Figure 8 : Réalisation de mesures d’effets de site pour les villes de Pau, Lacq et Orthez, suivant un profil de 30m.

Des mesures d’effets de site ont pu être réalisées pour les 30 mètres superficiels du sol dans 4 sites préalablement identifiés. Un effet de site est une « modification du mouvement sismique induite par les couches géologiques superficielles » et des « configurations géologiques propices » à l’amplification des ondes, telles que les cuvettes sédimentaires (http://www.irsn.fr). Ces mesures, obtenues ici par des techniques de prospection sismique, sont cohérentes avec la classification des sols NEHRP et la géologie régionale, qui est essentiellement constituée d’une importante couverture sédimentaire dans la plaine du gave de Pau (alluvions, argiles, molasses,...). Ces effets de site pourront par la suite être utilisés dans la réalisation de simulations numériques de propagation des ondes sismiques dans la zone.



Quelle est l'origine des séismes détectés par le réseau SISLACQ2021 ?

On sait depuis longtemps que la sismicité de Lacq est d'origine anthropique, c'est-à-dire liés aux activités humaines. Après des centaines d'années sans séismes dans la région (Grasso et Wittlinger, 1990), le premier séisme a été reporté et ressenti en 1969, seulement quelques années après le début de l'exploitation des réservoirs gaziers de Lacq (Grasso and Wittlinger, 1990; Segall et al. 1994).
Depuis 1969, la région de Lacq est régulièrement secouée par des séismes de faibles magnitudes, les plus importants atteignant des magnitudes autour de 4 (par exemple, Aochi & Burnol, 2018). De nombreuses études scientifiques décrivent les processus principaux à l'origine de cette sismicité - en particulier la déplétion du réservoir suite à son exploitation et les injections de fluides (par exemple - Bardainne et al. 2006, 2008, Grasso et al. 2021, voir liste de références ci après). Ces études montrent que toute la sismicité localisée au niveau du réservoir, là ou le changement de contrainte induit par l'activité humaine est positif, doit être considéré comme induite (Bardainne et al. 2006, 2008, Grasso et al. 2021). En s'appuyant sur ces travaux de recherches, les séismes qui sont localisés au niveau du réservoir par le réseau SISLACQ2021 peuvent donc être considéré comme étant induits ou déclenchés par les activités humaines, passées ou actuelles.

Nous tenons à remercier les propriétaires pour leur hospitalité.

Vous avez ressenti un séisme dans les Pyrénées? Vos témoignages sont utiles: http://www.sispyr.eu

Pour un lien vers les cartographies des secousses induites par les séismes les plus importants des Pyrénées (depuis 2012): http://www.sispyr.eu/shakemap/archive/




Documentation complémentaire