Surveillance, discrimination et gestion de la sismicité induite par les activités industrielles

On observe un nombre croissant de tremblements de Terre induits par l’homme. Ils peuvent être causés entre autres par des explosions, le stockage et l’extraction des ressources d’hydrocarbones, l’exploitation des gaz de schiste et du pétrole, la production d’énergie géothermique, les activités minières, la séquestration du CO2, la gestion de réservoirs d’eau, etc.

Dans le cas des explosions, les séismes sont causés par la détonation elle-même. Ces événements sont essentiellement dus aux tirs de carrière et de génie civil, aux destructions d’anciennes bombes, aux tests nucléaires, ainsi qu’à des événements tragiques tels des explosions de gaz.

Dans d’autres cas, les séismes sont causés par une modification des tensions dans la croûte terrestre ou des propriétés de friction le long des zones de failles. Ces changements peuvent être induits par l’ajout ou la suppression de masses, et par le pompage ou l’injection de gaz et/ou de fluides.

Un article récemment publié dans Review of Geophysics (1) résume les questions qui se posent en matière de surveillance, discrimination –c.-à-d. les capacités à discerner sismicité naturelle et induite- et gestion de la sismicité induite. L’article souligne les défis scientifiques et sociétaux posés par la sismicité induite en Europe. Les acteurs impliqués tels le secteur industriel et les autorités devraient prendre connaissance de ces informations.

Les points importants sont:

  1. Installation d’un réseau de surveillance sismique dense et adapté à la géométrie du dispositif industriel d’exploitation; c’est aspect de la question est de la responsabilité du gestionnaire du projet, sous la supervision des autorités compétentes. Ce réseau est indispensable pour déterminer avec précision les magnitudes et localisations des séismes. Les données scientifiques doivent être accessibles, utilisées, publiées et disponibles aux autorités et chercheurs scientifiques.
    Un tel réseau devrait être opérationnel avant le début de l’activité industrielle, afin d’obtenir une idée correcte de la sismicité naturelle;
  2. Développement ou utilisation d’outils d’exploitation des données sismiques afin de fournir des informations correctes en temps réel;
  3. Etude de l’aléa sismique et de son évolution temporelle (probabilité de dépasser un niveau donné des mouvements du sol lors d’un séisme) et des risques (probabilité de subir des dégâts, estimation de leurs coûts); détermination des mesures de mitigation (diminution du risque);
  4. Plan d’action, par exemple création d’un “système de feu de circulation” comprenant des seuils au-delà desquels l’activité industrielle doit être réduite voire arrêtée. Ce système peut être basé sur la magnitude, la valeur de b (c.-à-d. le nombre de séismes en fonction de la magnitude), et la localisation des événements (c.-à-d. vérifier s’il y a une interaction avec une faille préexistante connue). Le plan doit aussi prévoir un protocole de modification des processus industriels (y compris l’abandon);
  5. Les réglementations doivent être décidées au niveau européen.

Quelques suggestions d’articles introductifs à la problématique et contenant de nombreuses références :

  1. A. P. Rinaldi, J. F. Clinton, T. A. Stabile, B. Dost, M. G. Fernandez, S. Wiemer, and T. Dahm (2017), Current challenges in monitoring, discrimination, and management of induced seismicity related to underground industrial activities: A European perspective, Rev. Geophys., 55, doi:10.1002/2016RG000542.
  2. Giardini, D. (2009), Geothermal quake risk must be faced, Nature, 462, 848–849, doi:10.1038/462848a.
  3. Kraft, T., P. M. Mai, S. Wiemer, N. Deichmann, J. Ripperger, P. Kästli, C. Bachmann, D. Fäh, J. Wössner, and D. Giardini (2009), Enhanced Geothermal Systems: Mitigating Risk in Urban Areas, Eos Trans. AGU, 90(32), 273–274, doi:10.1029/2009EO320001.
  4. McGarr, A., et al. (2015), Coping with earthquakes induced by fluid injection, Science, 347(6224), 830–831, doi:10.1126/science.aaa0494
  5. Zoback, M. D. (2010), Reservoir Geomechanics, Cambridge Univ. Press, Cambridge, U. K.
Davantage d’information? Michel Van camp, m.vancamp@seismologie.be