• Géophysique: le récent séisme de Pawnee dans l’Oklahoma est le premier séisme anthropique mesuré depuis l'espace grâce à des données satellitaires!____¤201705

     

    Une étude, dont les résultats intitulés «Rupture Process of the 5.8 Mw Pawnee, Oklahoma, Earthquake from Sentinel-1 InSAR and Seismological Data» sont publiés dans la revue Seismological Research Letters, a permis en s'appuyant sur des données d’observations sismologiques et des données satellitaires ainsi que sur des modélisations numériques, de déterminer le déroulement complet de la rupture à l'origine du récent séisme de Pawnee dans l’Oklahoma (septembre 2016, magnitude 5.7) et de montrer que les activités humaines sont capables de déstabiliser des failles sismiques dormantes situées à plusieurs kilomètres sous la surface.

     

    Notons tout d'abord que, depuis quelques années, «l'Oklahoma, situé au cœur du continent américain, détient le record du nombre de séismes aux États-Unis» («environ 600 de magnitude ≥ 3 en 2014 et au moins 800 en 2015» alors qu'il y en avait «moins d'un par an avant 2009»), plus donc qu'en Californie, «un état pourtant situé sur une limite de plaques tectoniques». Cette sismicité nouvelle résulte de «l’injection dans le sous-sol des grandes quantités de fluides usés, surtout de l’eau, produites dans cette région par l’exploitation pétrolière».

     

    Plus précisément, cette injection artificielle agit «sur la répartition des contraintes dans la croûte terrestre en abaissant le seuil de résistance des failles» de sorte qu'une faille «initialement proche de ce seuil pourra rompre bien plus tôt (de plusieurs centaines à plusieurs milliers d’années) que si elle avait suivi son évolution naturelle». Confrontée à ce problème, la population a fait pression sur les autorités de l'Oklahoma pour qu'elles prennent les premières mesures de régulation.

     

    Cependant, si «une légère baisse du nombre de séismes en 2016 (~ 500 de magnitude > 3)» a été constatée depuis leurs applications, trois séismes «de magnitude supérieure à 5» se sont tout de même produits «qui ont donné lieu à des dégâts matériels», notamment celui de Pawnee («septembre 2016, magnitude 5.7 à 5.8»), qui est «le plus fort enregistré au centre des USA depuis 70 ans (avec celui de Virginie en 2011)».



    L'étude ici présentée, qui a utilisé «des observations sismologiques récoltées dans la région de Pawnee ainsi qu'à des milliers de kilomètres», s'est également appuyée «sur des interférogrammes radar (InSAR), qui permettent de mesurer précisément la faible déformation de la surface du sol induite par le séisme». La combinaison de nombreux interférogrammes a permis de «contrecarrer le bruit atmosphérique qui brouillait l'image de cette déformation», ce qui a abouti à «mesurer un déplacement maximal du sol de 3 centimètres». Le séisme de Pawnee est ainsi «le premier séisme anthropique mesuré depuis l'espace».

     
    Soulignons ici que, comme «le déplacement de surface lors d’un séisme tend à augmenter lorsque la magnitude du séisme augmente ou que sa profondeur diminue» et comme «la magnitude du séisme de Pawnee est assez élevée (Mw 5.7)», cela «exclut totalement la possibilité d'un glissement à faible profondeur pendant ce séisme» en raison du déplacement relativement faible mesuré en surface.

     

    Des simulations réalisées «à l’aide d’un modèle cinématique inversant conjointement les données radar et sismologiques», ont alors fait apparaître «que le glissement avait atteint un maximum de 40 cm environ, que le séisme n'avait duré que 4 secondes et que le glissement sur la faille avait démarré entre 4 et 5 km de profondeur puis s’était développé jusqu'à 9 km, sans jamais remonter vers la surface».


    Du fait que les fluides étaient injectés «dans la couverture sédimentaire à des profondeurs ne dépassant pas 2 km» et que le séisme est «resté confiné entre 4 et 9 km», il semblerait, «dans l'hypothèse très probable d’un séisme induit», que la perturbation provoquée par l'injection de fluides soit «parvenue à déstabiliser une faille 'à distance'.

     

    En conséquence, «cette perturbation de la pression des fluides emprisonnés dans la roche» pourrait se propager dans le milieu «et donner ainsi naissance à une 'onde' de pression s'étendant progressivement autour des forages d'injection, empruntant les fractures naturellement présentes, jusqu'à atteindre la faille sismique».


    Dans ce type de contexte, «il pourrait sembler suffisant de surveiller les failles situées à proximité des puits d'injection» pour anticiper l'occurrence d'un séisme. Cependant, si la récente obligation imposée aux industriels en Oklahoma «de déclarer les quantités quotidiennes d'eau injectées dans le sous-sol pourrait fournir un moyen de quantifier, par le biais de modélisations numériques, l'augmentation de la pression induite sur les failles avoisinantes», cette approche «est limitée par la faible connaissance du réseau de fractures et des failles réceptrices».

     

    En fin de compte, comme «la faille impliquée dans le séisme de Pawnee n'avait elle-même jamais été cartographiée», cette méconnaissance du réseau de failles implique «qu'il est très hasardeux de prédire la magnitude maximale de ces séismes induits, la magnitude étant essentiellement limitée par la longueur des failles».

     

     


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