Les Réseaux de surveillance sismique dans les Pyrénées

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Illustrations du livre "Les séismes dans les Pyrénées" (A. Souriau et M. Sylvander, Éditions Loubatières, 2004)


Avec l'aimable autorisation des Nouvelles Éditions Loubatières.
Sources iconographiques (pdf)

1 Les Pyrénées sont une des régions françaises les plus exposées au risque sismique. Ci-contre la vallée du Larboust au-dessus de Bagnères-de-Luchon, classée en zone Ib (photo AS).
2 Les principales plaques à la surface de la terre, responsables de la "tectonique des plaques". De nouveaux fonds océaniques apparaissent aux dorsales (en blanc) et disparaissent dans les zones de subduction (en rouge). Dans les zones transformantes (en vert), il n'y a ni apparition, ni disparition de matière.
3 Les "zébrures magnétiques" détectées au fond des océans ont permis de retracer leur histoire. On voit ici une preuve de l'ouverture de l'océan Atlantique et du Golfe de Gascogne.
4 Structure interne de la Terre.
5 Disposition des continents avant l'ouverture de l'océan Atlantique, il y a 165 millions d'années.
6 Schéma montrant la rotation de l'Ibérie et du bloc corso-sarde par rapport à l'Eurasie.
7 Carte géologique simplifiée des Pyrénées, identifiant les principales unités géologiques et les principales failles.
8 Des massifs granitiques, témoins de la tectonique hercynienne, se trouvent dans la partie axiale de la chaîne. Ici le pic d'Enclar, en Andorre (photo MS).
9 La Faille nord-pyrénéenne sépare la Zone paléozoïque axiale (au premier plan) de la Zone nord-pyrénéenne (au fond à droite). On voit ici la faille en Ariège (pointillé noir), avec devant le village de Bestiac, et à gauche la vallée de l'Ariège (photo Michel de Saint-Blanquat).
10 D'épaisses couches sédimentaires façonnent les paysages de la Zone sud-pyrénéenne, ici dans les Bardenas Reales, en Navarre (photo Jean-François Crétaux).
11 La Cerdagne est un bassin d'effondrement dû aux phénomènes d'extension qui ont affecté la partie orientale des Pyrénées, lors du détachement du bloc corso-sarde (photo Jean-Pierre Lagasse).
12 Coupe à travers les Pyrénées ariégeoises obtenue par sismique réflexion verticale (profil ECORS). La croûte ibérique, épaisse, s'enfonce sous l'Aquitaine à l'aplomb de la Faille nord-pyrénéenne. Les différentes couleurs correspondent à différentes natures ou textures de roches, les sédiments sont en vert foncé.
13 La carrière de talc de Trimouns - Luzenac, en Ariège, est un témoin des fluides hydrothermaux qui ont circulé le long de la Faille nord-pyrénéenne il y a 100 millions d'années. Les engins de chantier, au fond de la carrière, donnent l'échelle (photo Henri Souriau).
14 Vers l'étang de Lers se trouve un affleurement de roches du manteau, les lherzolithes, qui forme un massif sombre sur le versant sud (à droite sur la photo) (photo Alain Mangin).
15 Des marbres sont présents tout au long de la Faille nord-pyrénéenne et se retrouvent fréquemment dans les éléments de décoration des bâtiments, comme ici à l'abbaye de Marcevol, dans les Pyrénées-Orientales (photo M. de Saint-Blanquat).
16 De nombreuses sources thermo-minérales sont présentes le long de la Faille nord-pyrénéenne. Ici à Ax-les-Thermes, où le bassin des Ladres jouxte l'hôpital édifié par Saint-Louis en 1260 pour soigner les lépreux (photo Office du Tourisme des Vallées d'Ax).
17 La station sismologique de Lhers, dans les Pyrénées-Atlantiques. C'est une des huit stations du "réseau d'Arette" (photo Marcel Vadell).
18 Les premiers sismographes étaient lourds et volumineux. Ce sismographe "Wiechert" a équipé de nombreux observatoires au début du 20ème siècle. Ici à Zagreb, où Mohorovičić découvrit la croûte terrestre en 1909 (photo AS).
19 Au pied de l'Observatoire du Pic du Midi-de-Bigorre, un sismographe était installé à Bagnères-de-Bigorre. Il a enregistré le séisme d'Arette en 1967 (document OMP).
20 Les inclinomètres de Blum, fabriqués en silice fondue, ont été utilisés pour enregistrer les marées terrestres et les mouvements lents du sol. Ici, deux sismologues les installent dans une grotte (photo Marcel Vadell).
21 Cet enregistrement de marée terrestre, sur papier photographique, a été obtenu dans la grotte de La Pastourelle, vers Engomer en Ariège. Au milieu de la page, un séisme d'Indonésie se superpose à la marée.
22 Le laboratoire souterrain du CNRS à Moulis, en Ariège. Le protée (en médaillon) est l'emblème du laboratoire, qui héberge des élevages de ce petit batracien cavernicole (photo AS).
23 L'exploitation d'hydrocarbures à Lacq (Pyrénées-Atlantiques) est à l'origine d'une petite sismicité induite surveillée depuis plus de trente ans (document TOTAL, photo Claude Roux).
24 Installation d'une station sismologique du "réseau d'Arette", au col du Jaut, dans les Pyrénées-Atlantiques (photo Marcel Vadell).
25 Le "réseau d'Arette" a fonctionné de 1978 à 1996. Les données étaient transmises depuis les stations sismologiques (triangles bleus) vers Arette par radio, parfois en passant par des relais intermédiaires (cercles rouges).
26 Antenne de réception METEOSAT sur le toit de l'Observatoire Midi-Pyrénées à Toulouse, pour la réception des signaux sismologiques.
27 Une délégation de sismologues chinois visite la station sismologique à transmission Météosat de Gourbit en Ariège (photo Marcel Vadell).
28 Les différents éléments d'une station sismologique à transmission téléphonique. Sur le terrain, il y a en plus un panneau solaire relié à la batterie.
29 Le réseau de surveillance sismique des Pyrénées en 2004 (pour les sigles, se reporter au tableau correspondant).
30 Le séisme béarnais d'Arette, en 1967, fut l'un des premiers en France à être localisé par ordinateur. Son foyer est situé approximativement sous le Pic d'Arguibelle, ci-contre (photo AS).
31 Mécanisme du rebond élastique, montrant la déformation progressive puis la rupture lors d'un séisme. La déformation des rails lors du séisme d'Izmit en Turquie en 1999 illustre bien le résultat de ce mécanisme (photo Aykut Barka).
32 Un séisme: rupture d'un segment de faille (en blanc) et ondes émises à partir du foyer.
33 Exemples de signaux enregistrés par une station de surveillance sismique, donnant le mouvement vertical du sol. Pour comparer les signaux entre eux, il faut multiplier leur amplitude par le facteur figurant à droite. Ainsi, le séisme local (exemple f) donne un signal 20 fois plus fort que l'explosion nucléaire (exemple j). Les enregistrements durent 60 secondes.
34 Enregistrement d'un séisme d'Islande (21 juin 2002, magnitude 6), à 2600 km de la station sismologique d'Arette, dans les Pyrénées-Atlantiques. La vitesse du sol est enregistrée dans trois directions, verticale, nord-sud et est-ouest. L'enregistrement dure 25 minutes.
35a Ondes P : la vibration se fait dans le sens de la propagation.
35b Ondes S : la vibration est perpendiculaire à la propagation.
36 Ondes Pg directes, et Pn réfractées sous le moho.
37 Principe de la localisation du foyer, à partir des différences de temps tS-tP mesurées pour trois stations. Ces temps multipliés par 8 donnent les distances entre le foyer et chacune des stations. L'épicentre (étoile) est à l'intersection des trois cercles ayant pour rayons ces distances.
38 Dépouillement des enregistrements sur écran à l'Observatoire Midi-Pyrénées.
39 Ces enregistrements d'un même séisme dans deux stations à la même distance du foyer (19 km) ont des amplitudes très différentes. Cela illustre les difficultés pour déterminer la magnitude.
40 Intensités macrosismiques du séisme de Cauterets du 16 mai 2002, de magnitude 4,6. L'intensité maximale ressentie est VI. L'étoile indique l'épicentre (doc. BCSF, Christophe Sira).
41 Echelle d'intensité macrosismique européenne EMS-98, simplifiée (illustrations Daniel Fuster).
42 Le château de Lourdes abrite une station accélérométrique pour la mesure des mouvements forts (photo MS).
43 Le séisme qui secoua la ville de Saint-Paul-de-Fenouillet (ci-contre) dans les Pyrénées-Orientales, en 1996, fut le plus fort du dernier quart du 20ème siècle, avec une magnitude 5,2.
44 Carte de la sismicité mesurée (sismicité "instrumentale"), pour la période 1989-2003. Fichier de l'Observatoire Midi-Pyrénées.
45 Sismicité instrumentale pour la partie occidentale des Pyrénées.
46 L'activité sismique du Béarn est propice au test de nouveau matériel scientifique. Ici, test de transmission de données sismologiques par le système Argos, en 1981 (photo AS).
47 Sismicité instrumentale pour la partie centrale des Pyrénées.
48 Le 4 octobre 1999, la bourgade de Saint-Béat (ci-dessus), en Haute-Garonne, fut secouée par un séisme de magnitude 4,8 dont le foyer était anormalement profond, à 17 km sous la surface (photo MS).
49 Une "radiographie" de la croûte terrestre sous les Pyrénées à 11 km de profondeur, obtenue à partir de la propagation des ondes sismiques, montre deux blocs anormaux (en bleu) au centre et à l'ouest, où la vitesse des ondes est de 8% plus élevée. Ils sont asismiques. Le séisme de Saint-Béat (1999) s'est produit à la base du bloc central, à 17 km de profondeur.
50 Sismicité instrumentale pour la partie orientale des Pyrénées.
51 En 1428, un fort séisme détruisit le clocher de l'abbaye de Saint-Martin-du-Canigou (ci-contre) (photo AS).
52 Les écrits anciens permettent de retracer la sismicité historique. Cette inscription figurant dans les archives du notaire de Masseube (Gers) mentionne le "tremblement de terre le lundi matin 21 juin 1660". Il s'est produit au sud de Lourdes et a été suffisamment impressionnant jusque dans le Gers pour mériter une mention particulière (photo Jean-Paul Passama).
53 Carte de la sismicité historique depuis le 14ème siècle. Elle montre que des secousses destructrices ont eu lieu presque tout au long de la chaîne. Les intensités VIII et IX correspondent à des destructions majeures des bâtiments.
54 Les recherches archéologiques permettent de trouver les traces de séismes antérieurs à la période historique, grâce à des fractures caractéristiques des séismes. Des fissures en X ou en diagonale sont souvent observées. Celles-ci, dans un mur de l'église d'Isovol en Catalogne espagnole, sont attribuées à la crise de 1427-1428 (photo Rémy Marichal).
55 Les images satellitaires sont un outil précieux pour identifier les failles en surface. Cette image SPOT montre, surlignées en jaune, les failles de la Têt et du Capcir, dans la partie orientale de la chaîne (© CNES, distribution Spot Image).
56 Les concrétions permettent de caractériser certains mouvements tectoniques dans les grottes. On voit ici un pilier stalagmitique brisé par le rejeu d'une faille dans le Barrenc-du-Haut-Paradet, au nord Saint-Paul-de-Fenouillet, dans les Pyrénées-Orientales (photo E. Gilli et P. Delange).
57 Seules les très fines stalactites, les fistuleuses, peuvent être brisées par les séismes (photo Eric Gilli).
58 Le lac d'Aumar a été carotté avec l'espoir d'y identifier des dépôts sédimentaires saisonniers, les varves. Celles-ci donnent des informations sur l'environnement, et montrent parfois des perturbations dues aux séismes (photo Bernard Bohn)
59 Le clocher d'Arette, après le séisme du 13 août 1967 (document mairie d'Arette).
60 Le séisme de 1373 (noté par l'hexagone jaune) a été ressenti dans une très vaste région, jusqu'à Uzerche et Avignon. Les chiffres romains indiquent les intensités ressenties. Le pointillé donne l'étendue des destructions.
61 Le château de Gurb en Catalogne espagnole, dont on voit les vestiges au premier plan, a été détruit par le séisme de 1373. Derrière s'étend la plaine de Vic (doc. Servei Geològic de Catalunya).
62 La crise sismique de 1427-1428 a occasionné des dégâts considérables sur des zones très étendues, comme le montre cette carte relative aux trois plus gros événements de la crise.
63 Cette inscription figure sur la clef de voûte du portail de l'église de Sant Marti del Clot, en Catalogne espagnole. Elle mentionne la destruction de l'église en 1428 et sa reconstruction par la paroisse en 1439, ainsi que les noms des personnes ayant conduit les travaux (doc. Servei Geològic de Catalunya, Barcelone).
64 Avant le séisme de 1660, l'abbaye de Saint-Savin était un vaste ensemble architectural. (dessin de Dom Robert Plouvier, Archives nationales).
65 Avant le séisme de 1660, l'abbatiale de Saint-Pé-de-Bigorre possédait une tour-lanterne "d'une hauteur prodigieuse y ayant voûte sur voûte" (dessin de Dom Robert Plouvier, 1659, Archives nationales).
66 La ville de Bagnères-de-Bigorre est située à une quinzaine de kilomètres seulement de l'épicentre du séisme de 1660. Presque toutes ses maisons furent endommagées (photo MS).
67 Le séisme de 1854 a inspiré le poète bigourdan Frédéric Soutras (1815-1884). Dans ce poème, il transpose le séisme en fin de journée (il a eu lieu vers 3h du matin) et lui attribue des victimes, ce qui ne semble pas avoir été le cas.
68 Site de la bourgade d'Arette, au pied des Pyrénées béarnaises. Elle fut en grande partie détruit par un séisme le 13 août 1967 (photo AS).
69 De nombreuses maisons du village d'Arette furent détruites ou fortement endommagées par le séisme du 13 août 1967, obligeant la population à quitter les habitations (documents mairie d'Arette).
70 Localisation de l'épicentre du séisme d'Arette. Les villages de Barlanès, Haux, Montory, Lanne et Arette furent fortement sinistrés.
71 Enregistrement du séisme d'Arette par le sismographe "Mainka" de Bagnères-de-Bigorre, à 77 km à l'est de l'épicentre.
72 La carte des isoséistes du séisme d'Arette (c'est à dire les zones où le séisme est perçu de la même manière) présente une extension est-ouest. On note que le séisme n'a été que faiblement ressenti vers Tarbes et Rabastens-de-Bigorre.
73 A la suite du séisme, des chalets furent installés aux abords de plusieurs villages pour héberger la population. Ici à Arette, ces chalets (au premier plan) ont été conservés après la reconstruction du village (document mairie d'Arette).
74 Les habitants eurent le choix entre une indemnisation pour rebâtir à leur convenance, ou une maison "standard", comme celle montrée ci-dessus, qui jouxte des bâtiments anciens ayant résisté au séisme. (document mairie d'Arette).
75 Dans l'église d'Arette reconstruite, un vitrail commémore le séisme. On lit en bas à gauche, au-dessus des mains: "13 AOUT 1967" (photo AS).
76 En 1980, un fort séisme eut lieu sous la montagne du Rey, non loin de la bourgade d'Arudy (ci-dessus) (photo AS).
77 La chapelle Notre-Dame de Piétat, à une dizaine de kilomètres au sud de Pau, fut très endommagée par le séisme d'Arudy. On voit ici que la statue centrale a pivoté sur son socle (doc. mairie de Pardies-Piétat).
78 Le séisme d'Arudy du 29 février 1980 eut de nombreuses répliques. Ici, leur nombre est donné par tranches de 3 heures pendant les 9 premiers jours, avec en rouge celles qui furent bien ressenties par la population. On voit que, si leur nombre décrut rapidement, il n'y eut pas de jour sans que la population ne ressente une nouvelle secousse.
79 Sur cette carte on voit la répartition des répliques du séisme d'Arudy le 29 février au soir (en bleu), puis le 1er mars au petit matin (en jaune), puis au milieu du 2 mars (en rose). Elles entourent toujours le foyer du séisme principal du 29 février (représenté par l'étoile), mais gagnent du terrain vers l'est.
80 Vue de Saint-Paul-de-Fenouillet, dans les Pyrénées-Orientales, avec en premier plan le "Chapitre", monument des 14ème et 18ème siècles, fortement endommagé par le séisme du 18 février 1996 (doc. office du tourisme de Saint-Paul, photo Charles Delesse).
81 Le séisme de 1996 fut marqué par de nombreuses perturbations hydrologiques. La célèbre fontaine de la Clue de la Fou, à proximité des vestiges du pont romain, changea de débit et de température, et des bulles apparurent dans la rivière quelques jours avant le séisme (photo AS).
82 Cinq jours avant le séisme de 1996, la teneur en chlore de la source d'Alet-les-Bains a augmenté de façon quasi-imperceptible (sans aucun risque pour la santé!), pour redevenir normale quelques jours plus tard. Cela donne une piste pour de futures prévisions des séismes.
83 Prévoir les séismes est un des plus grands défis du 21ème siècle. Cela permettrait de sauver chaque année des dizaines de milliers de vie humaines. On voit ici des destructions "en mille feuille" d'immeubles (heureusement inoccupés) vers Izmit en Turquie en 1999, à proximité de la faille dont on repère la trace en surface (flèche balnche) (photo Aykut Barka).
84 Il y eut très peu de séismes prédits, mais certains furent anticipés. C'est le cas d'un séisme au large de la péninsule d'Izu au Japon en 1978, qui fut précédé par un soulèvement de la région (en jaune et rouge) atteignant 16 cm en 9 ans.
85 La Faille Nord-Anatolienne en Turquie marque la limite entre la plaque Eurasie et la plaque Anatolie, expulsée vers l'ouest par la poussée de l'Arabie. Depuis 1939, la faille rompt d'est en ouest, tronçon par tronçon. Le prochain, situé logiquement en mer de Marmara, fait planer une lourde menace sur la ville d'Istanbul d'ici quelques décennies (d'après doc. IPGP).
86 Le réseau géodésique "PotSis", mesuré par technique GPS, surveille les déformations des Pyrénées dans la région affectée par des séismes historiques en 1427-1428, et le long des failles de la Têt et du Tech. Chaque triangle rouge représente une station et chaque trait correspond à un segment dont on mesure la longueur.
87 Pour les mesures "PotSis", les récepteurs GPS sont installés sur des piliers fixes que l'on peut repérer par rapport au réseau géodésique ancien (borne au premier plan) (photo AS).
88 Les déformations de l'ensemble de la chaîne pyrénéenne sont surveillées par technique GPS sur un réseau d'une centaine de points, le réseau "ResPyr". Le cadre correspond à la zone couverte par le réseau "PotSis".
89 Avant l'utilisation des techniques spatiales, des mesures de géodésie terrestre étaient utilisées pour surveiller les déformations de la chaîne (photo AS).
90 Cette carte illustre le "silence sismique" qui a précédé le séisme d'Arudy de 1980. Pendant deux ans, l'activité sismique de la région a diminué, tandis que les épicentres se rapprochaient du futur foyer. Il y a eu 22 séismes de magnitude supérieure à 2,3 en 1978 (en vert), seulement 6 en 1979 (en orangé), et plus rien début 1980, jusqu'au séisme du 29 février (étoile rouge).
91 La "queue" du séisme (ou coda) est d'autant plus touffue que les structures traversées sont fracturées. Ici, on a les enregistrements de deux séismes de même magnitude avec des trajets de même longueur, mais le premier (en rouge) traverse des structures plus fracturées que le second (en bleu), dont le foyer est profond.
92 La méthode VAN est basée sur l'observation d'un signal électrique dans le sol avant un séisme. A Chichiliane, au sud de Grenoble, un signal (indiqué par la flèche) est détecté le 6 septembre 1989. Six séismes de magnitudes 2,2 à 3,1 eurent lieu 17 à 19 jours plus tard au Col de Vars, à 90 km de là. Il n'est pas possible d'établir de façon sûre un lien entre les deux phénomènes.
93 Des instruments de très grande précision ont permis de mettre en évidence des changements de composition des eaux lors du séisme de Saint-Paul-de-Fenouillet. Ici, il s'agit d'un spectromètre de masse couplé à une torche à plasma, le "Neptune", installé à l'Observatoire Midi-Pyrénées à Toulouse (photo Rémy Freydier).
94 La détection de radon et d'hélium émanant du sol permet de repérer des failles actives, ici au col de Jaut, dans le Béarn, où a eu lieu le "séisme d'Arudy" du 29 février 1980. La sonde, enfoncée dans le sol, est reliée par un câble aux détecteurs à l'intérieur du véhicule (photo Alexis Rigo).
95 Le satellite DEMETER, qui analyse l'état de l'ionosphère, permettra peut-être de détecter les perturbations électromagnétiques dues aux séismes (Doc. CNES, David Ducros, 2003).
96 Les comportements anormaux des animaux peuvent avoir des causes multiples autres que les séismes, ils ne peuvent donc servir de base à la prédiction. Mais ils intriguent, comme le montre cette mosaïque africaine conservée en Tunisie (doc. C. Marmo, ING Bologne).
97 C'est une idée fausse de croire qu'il y a plus de séismes quand il neige. Mais au calme chez soi, on les ressent mieux qu'en pleine activité dehors (photo MS).
98 Des normes parasismiques de construction sont obligatoires dans la plupart des cantons pyrénéens. Ce pont à Lourdes, villes classée en zone II, a été construit en appliquant ces normes (photo MS).
99 A gauche: zonage sismique actuel de la France, basé sur la sismicité historique. Zone 0: sismicité négligeable, Ia: très faible, Ib: faible, II: moyenne. A droite: exemple de carte déduite de la sismicité instrumentale, qui sera prise en compte dans le nouveau zonage. Elle donne pour chaque région l'accélération maximale attendue pendant une période d'environ 500 ans.
100 Zonage sismique des Pyrénées, canton par canton. Zone 0: sismicité négligeable, Ia: très faible, Ib: faible, II: moyenne.
101 Des normes parasismiques particulièrement sévères doivent être appliquées aux ouvrages de la catégorie dite "à risque spécial", comme par exemple les barrages. Ici le barrage de Cap-de-Long, dans les Hautes-Pyrénées (photo Gilles de Fayet, médiathèque EDF).
102 Des chaînages horizontaux et verticaux (ici en rouge) solidaires les uns des autres et formant une structure continue ne laissant aucun bord libre permettent d'assurer une bonne résistance des maisons aux séismes (d'après Zacek, 1996).
103 Les fondations doivent être construites sur un sol dur homogène, ou reliées à celui-ci par des piliers. Des phénomènes de "liquéfaction" peuvent apparaître sur sol meuble en cas de gros séisme, entraînant un basculement des édifices (d'après Zacek, 1996).
104 Des appuis parasismiques peu rigides, ou isolateurs, permettent d'isoler les fondations de la superstructure, qui subit moins fortement les vibrations sismiques (d'après Zacek, 1996).
105 Dix stations sismologiques installées dans la ville de Lourdes ont montré des amplifications très différentes d'un point à l'autre. C'est ce qu'on appelle l'effet de site. Pour un même séisme, les ondes ont une faible amplitude aux sites ROC et CHA, qui devient forte ou très forte à PMP, AUZ, SAN.
106 A Saint-Paul-de-Fenouillet, dans les Pyrénées-Orientales, une simulation de séisme a permis de tester la coordination des différents services appelés à intervenir (photo Philippe Rouah).
107 La plupart des villes et villages pyrénéeens doivent apprendre à vivre avec les séismes. Ici le marché de Saint-Girons en Ariège, ville classée en zone Ib (photo AS).

Photos de stations du RAP


Château de Lourdes (PYLO)

Prades (PYPD)

Château Henri IV à Pau (PYPC)

Posters préparés pour la fête de la science 2008

Ces posters on été proposés sur le stand "sismologie : le message des ondes" par l'équipe de sismologie du laboratoire Dynamique Terrestre et Planétaire (DTP/OMP)


Carte de la sismicité à toutes les échelles pdf (6.7 Mo)

Ondes sismiques et structure de la terre pdf (4.1 Mo)

Quelques exemples de signaux enregitrés jpg (1.4 Mo)

Histoire de la sismologie pdf (1.0 Mo)

Documents pour les étudiants