Les tremblements de terre dans l’État américain de l’Utah, dans la région française de Soultz-sous-Forêts ou dans la province néerlandaise de Groningue ne devraient pas se produire même si le sous-sol est exploité depuis des décennies. En effet, le sous-sol peu profond se comporte de telle manière que les failles s'y renforcent dès qu'elles commencent à se déplacer. C'est du moins ce que nous enseignent les manuels de géologie. Ainsi, en théorie, il ne devrait pas être possible que des tremblements de terre se produisent. Alors pourquoi se produisent-ils encore dans des sous-surfaces nominalement stables ?
Des chercheurs en géosciences de l'Université d'Utrecht se sont penchés sur cette question. Ils ont découvert qu'à la suite de millions d'années d'inactivité, une tension supplémentaire peut s'accumuler sur les défauts, ce qui peut entraîner une seule libération. Cette recherche, récemment publiée dans la revue Communications naturellesest d'une importance vitale dans la recherche d'emplacements sûrs pour des applications telles que la production d'énergie géothermique et le stockage d'énergie.
« Les failles peuvent être trouvées presque partout. Les failles dans le sous-sol peu profond sont généralement stables, nous ne nous attendons donc pas à ce que des mouvements de choc se produisent le long d'elles », explique le Dr Ylona van Dinther, qui a supervisé la recherche.
Néanmoins, des mouvements de choc se produisent souvent dans les premiers kilomètres stables du sous-sol. Dans de tels cas, nous trouvons généralement une corrélation avec les activités humaines. Qu’est-ce qui explique exactement ce paradoxe de failles peu profondes, qui se renforcent avec le mouvement, puis s’affaiblissent soudainement et sont ensuite libérées par un tremblement ?
Les défauts inactifs guérissent lentement
Les tremblements de terre induits (ceux provoqués par les activités humaines) se produisent souvent sur des failles inactives qui n'ont pas bougé depuis des millions d'années. Bien que ces failles ne bougent pas, on observe tout de même une croissance très lente de la surface qui les relie. Cette sorte de « guérison des défauts » donne naissance à une force supplémentaire. C'est cette force supplémentaire de la faille qui peut provoquer une accélération une fois qu'une faille a été mise en mouvement. Cette accélération est à l’origine des tremblements de terre dans des sous-sols stables, alors que les manuels scolaires nous disent que cela ne devrait pas se produire là-bas.
Comme ces zones n’ont pas d’antécédents sismiques, les personnes qui y vivent sont plus à risque car les infrastructures n’ont pas été construites pour résister aux tremblements de terre. « De plus, ces tremblements de terre se produisent à une profondeur où se produisent les activités humaines, c'est-à-dire pas plus de plusieurs kilomètres de profondeur. C'est considérablement moins profond que la majorité des tremblements de terre naturels. » Par conséquent, ils peuvent être plus dangereux et provoquer davantage de secousses du sol.
L’absence de récurrence réduit le risque de tremblement de terre
Il est intéressant de noter que cette accélération potentielle, sous la forme d’un tremblement de terre, ne se produit qu’une seule fois. Dès que cette force de faille supplémentaire, accumulée au fil de millions d’années, trouve une issue, la situation redevient stable.
« En conséquence, il n'y a plus d'activité sismique à cet endroit », déclare Van Dinther. « Cela signifie que, même si le sous-sol de ces zones ne se stabilisera pas immédiatement après l'arrêt des opérations humaines, la force des séismes, y compris la magnitude maximale attendue, diminuera progressivement. »
Si les failles deviennent effectivement plus fortes lorsqu’elles se déplacent, alors ces morceaux déjà brisés se glisseront tranquillement les uns contre les autres et, ce faisant, agiront comme une barrière. Cela rend plus difficile l’augmentation de la taille des tremblements de terre. Cela permet de diminuer le risque estimé d'un séisme, car ce risque est principalement déterminé par la magnitude maximale d'un séisme.
Leçons apprises pour une future utilisation durable du sous-sol
Ces découvertes ont également des implications importantes pour l’utilisation future du sous-sol. D’une part, contrairement à ce que l’on pensait auparavant, les tremblements de terre peuvent effectivement se produire sur des failles situées dans des sous-sols plus stables. Cependant, ces séismes ne se produisent qu’une seule fois sur une seule faille. Par la suite, la situation devient plus sûre une fois que la faille s'est déplacée, que ce soit par un séisme ou un glissement progressif.
Cela étant, nous devons mieux comprendre le comportement des failles (vont-elles accélérer ou ralentir ?), le rôle de la guérison des failles et comment cela se traduit en mouvements sur la faille. Nous pourrons alors également mieux estimer et anticiper les risques ponctuels, et améliorer la manière dont nous communiquons ces informations. L'Université d'Utrecht fait déjà les premiers pas dans cette direction avec de nouveaux modèles de calcul.
