Academic literature on the topic 'Sismicité naturelle'

Des études récentes suggèrent que la sismicité dans les régions continentales stables (RCS) et les grands tremblements de terre qui y sont associés peuvent être expliqués par l’action de perturbations transitoires des contraintes locales dans la croûte terrestre ou de la résistance des failles au glissement. Dans cet article, nous expliquons pourquoi ces contraintes transitoires joueraient un rôle beaucoup plus fondamental dans l’initiation des grands tremblements de terre en RCS qu’en limite de plaques. Ces modifications de contraintes dans la croûte peuvent être reliées à des phénomènes environnementaux naturels, mais aussi à certains types d’activité humaine. Nous discutons la contribution induite par l’Homme à la sismicité en RCS et défendons l’idée qu’elle est probablement beaucoup plus répandue qu’il n’est généralement admis. Cette hypothèse pose la question de la validité des méthodes d’évaluation de l’aléa sismique en RCS et montre l’importance de mieux comprendre la contribution des séismes induits par l’activité humaine dans la sismicité observée.

Une séquence sismique est un ensemble de tremblements de terre qui se produisent avec une grande proximité spatiale et temporelle. Un essaim de séisme est un type de séquence sismique caractérisé par des tremblements de terre dont la localisation change au cours du temps et qui n’est pas dominé par un seul grand tremblement de terre.Dans cette thèse, j'étudie l'évolution spatio-temporelle d'essaims sismiques naturels et induits dans le but d'identifier les processus physiques qui les produisent et de caractériser les propriétés des systèmes de failles activés. Plus spécifiquement, je me concentre sur trois aspects clés de l'activité sismique : l'évolution temporelle du taux de sismicité, la localisation des séismes et la distribution des magnitudes. L'étude se concentre sur deux essaims sismiques. Le premier, d'origine naturelle, s'est produit dans la vallée de la Maurienne (Alpes françaises) entre 2017 et 2019, tandis que le second a été induit par des opérations de fracturation hydraulique à Preston New Road, au Royaume-Uni, en 2019. Pour assurer une analyse à haute résolution de ces séquences, j'ai d'abord créé des catalogues améliorés qui intègrent de nombreux événements nouvellement détectés ainsi que des magnitudes et des localisations plus précises.La migration des séismes pendant l'essaim de Maurienne suggère que cette séquence a pu être activée par une combinaison de multiples diffusions de fluides à haute pression et d'interactions entre séismes. De plus, la proportion de petits et grands événements (paramètre b de la loi de Gutenberg-Richter) varie dans l'espace, et ce changement peut être lié à la dimension des failles actives.En plus de l'étude de l'activité sismique, j'ai appliqué l'interférométrie du bruit sismique ambiant pour évaluer si les changements de contraintes pendant l'essaim ont créé des variations détectables de la vitesse des ondes sismiques. Les changements de vitesse semblent être principalement influencés par un processus saisonnier probablement lié aux variations de pression interstitielle dues aux précipitations. Cependant, pendant la période principale d'activité sismique, ces changements ont pu être amplifiées par les secousses du sol résultant de l'occurrence prolongée de séismes.La séquence de Preston New Road est caractérisée par un taux de sismicité et une distribution des magnitudes qui évoluent progressivement au fur et à mesure que les fluides sont injectés de manière répétée et que le volume de la zone sismogénique grandit. Ceci suggère que l'activité sismique au cours d'une phase d'injection dépend de l'historique des phases précédentes.Les séquences de Maurienne et de Preston New Road ne sont que deux exemples du phénomène plus large des essaims sismiques et induits. Néanmoins, ces deux séquences illustrent le fait que les essaims induits et naturels peuvent présenter des propriétés similaires dans leur évolution spatio-temporelle, comme la migration des séismes et la dépendance de la valeur de b à l'échelle du système de failles. Cela souligne la possibilité d'appliquer les connaissances acquises lors de l'étude d'un type d'essaim pour améliorer notre compréhension de l'autre
A seismic sequence is a cluster of earthquakes that occur in close spatial and temporal proximity. One type of seismic sequence is a seismic swarm, which is typically characterized by earthquakes whose location changes over time and by the absence of a single, dominant, large earthquake.In this thesis, I investigate the spatio-temporal evolution of natural and induced seismic swarms with the aim of identifying the physical processes that drive them and characterizing the properties of the activated fault systems. More specifically, I focus on three key aspects of the seismic activity: temporal evolution of the seismicity rate, earthquake location and frequency-magnitude distribution. The study focuses on two seismic swarms. The first one, of natural origin, occurred in the Maurienne valley (French Alps) between 2017 and 2019, while the second one was induced by hydraulic fracturing operations at Preston New Road, UK, in 2019. To ensure a high-resolution analysis of these sequences, I first created improved catalogs, which incorporate newly detected events and more accurate magnitudes and hypocenter locations.The migration of earthquakes during the Maurienne swarm suggests that this sequence may have been triggered by a combination of multiple pulses of high-pressure fluids and earthquake-to-earthquake interactions. Additionally, the proportion of small and large events (i.e., the b-value of the Gutenberg-Richter law) varies in space, and this change may be linked to the size of the active fault systems.In addition to the study of the seismic activity, I applied ambient noise interferometry to assess if stress changes during the Maurienne swarm produced detectable variations in seismic wave velocity. The velocity changes appear to be primarily influenced by a seasonal process possibly related to pore pressure variations due to rainfall. However, during the main period of seismic activity, such changes may also be accentuated by the continuous ground shaking resulting from the prolonged occurrence of earthquakes.The Preston New Road sequence is characterized by a seismicity rate and a frequency-magnitude distribution that gradually evolve as fluids are repeatedly injected and the seismogenic volume expands in size. This suggests that the seismic activity during an injection stage depends on the injection history of past stages.The Maurienne and Preston New Road sequences are just two examples of the broader phenomenon of seismic and induced swarms. Nonetheless, these two sequences illustrate that induced and natural swarms can exhibit similar patterns in their spatio-temporal evolution, such as earthquake migration and the dependence of the b-value on the scale of the fault system. This emphasizes the potential of applying the knowledge gained from studying one type of swarm to improve our understanding of the other

Le developpement futur du projet geothermique (hot dry rock) de soultz-sous-forets fera intervenir des injections importantes qui induiront des evenements micro-sismiques. La presente these traite de la sismicite naturelle de la region et de la sismicite induite associee aux injections de fluides deja effectuees. Un catalogue complet de la sismicite historique et instrumentale de la region de soultz-sous-forets (ssf) a ete etabli. Cette sismicite ne correspond pas a des mouvements le long des accidents tectoniques majeurs de la region. La region autour de ssf a ete identifiee comme une region ou un fort flux de chaleur est associe a une faible sismicite. Le plus grand evenement sismique bien documente de la region a eu lieu en 1952 et a une intensite epicentrale de vi l'echelle msk. L'ensemble des donnees importantes concernant la serie d'evenements sismiques qui s'est produite dans la region entre aout et octobre 1952 a ete recompile et est presente. Ce travail rend compte de maniere precise de l'installation et du fonctionnement d'un reseau permanent de 3 stations associant des accelerometres et des sismometres autour du site geothermique, ainsi que d'un reseau mobile de sismometres verticaux pendant les injections de fluide. 167 evenements micro-sismiques ont ete enregistres par le reseau de surface, avec des magnitudes de -0. 5 a 1. 9. L'alignement preferentiel du nuage micro-sismique est n160. Les mecanismes au foyer individuels des evenements sismiques les plus grands correspondent a un regime tectonique en extension. L'inversion du tenseur des contraintes a partir des donnees de polarites des ondes p indique que la contrainte maximale est verticale et que les contraintes intermediaire et minimale sont horizontales. La plus grande contrainte horizontale est orientee n124 et la plus petite n34. Les mouvements sismiques induits prennent place sur des fractures tectoniques preexistantes controlees par le champ de contrainte in situ

Le présent travail de thèse aborde la question du couplage entre fluides et déformation en milieu sous-marin, un sujet d'importance dans le domaine des risques, naturels (séismes, glissements de terrain) ou industriels (stabilité des plateformes de forage en mer, par exemple). Trois études de cas sont présentées : les deux premières concernent la Mer de Marmara, en Turquie, une zone fortement exposée au risque sismique, du fait de la proximité de la Faille Nord-Anatolienne ; la troisième concerne une zone pétrolifère offshore, sur la pente continentale du delta profond du Niger. La première étude de cas en Mer de Marmara porte sur l'activité micro-sismique qui caractérise l'escarpement ouest du Bassin de Tekirdag. Notre étude montre que la déformation contribue à maintenir des perméabilités élevées associées au réseau de failles sous l'escarpement, ce qui permet aux fluides de remonter des réservoirs gaziers du Bassin de Thrace jusqu'à la surface. La deuxième étude de cas porte sur des micro-évènements enregistrés par les sismographes de fond de mer, non sismiques, de courtes durées (200 à 600 msec), et caractérisés par des fréquences comprises entre 10 et 30 Hz. Notre étude montre que ces micro-évènements sont liés à des expulsions de gaz. Les OBS fournissent donc des informations inattendues pour l'étude des processus de dégazage naturel en fond de mer. La troisième étude de cas, sur la pente continentale du Nigeria, démontre que la combinaison de piézomètres et d'OBS voisins en fond de mer permet de suivre l'évolution des phases d'accumulation et de vidange de gaz dans les sédiments superficiels. La détection et la surveillance des phénomènes de dégazage naturel en fond de mer est d'une importance qui pourrait s'avérer critique dans les zones d'exploitation pétrolière en domaine offshore. D'une manière générale, ce travail plaide pour la nécessité : i) de disposer de plusieurs réseaux d'observatoires sous-marins câblés en Mer de Marmara et d'un modèle de vitesse-3D rendant compte du fort gradient de vitesses sismiques dans les couches superficielles (la structure de vitesses du domaine sous-marin étant radicalement différente de celle du domaine émergé, la combinaison des données sismologiques à terre et en mer s'avère très difficile); ii) de développer des approches de surveillance multi-paramètres. Pour chaque paramètre, il est nécessaire de connaître la variabilité naturelle "normale", de manière à détecter les variations anormales. La recherche sur les processus physiques et le développement algorithmique doivent être conduits de front.

Cette thèse d’histoire vise in fine l’amélioration des méthodologies de détermination de l’aléa qui reposent sur les données macrosismiques dans le cas des séismes historiques. A cette fin, l’effort de recherche fondamentale, de même que l’analyse de la vulnérabilité des sociétés du passé face aux aléas naturels passent par la création et l’utilisation d’outils méthodologiques applicables aux séismes historiques (critique historique, lexique, cartographie). La thèse se compose de deux parties à la fois distinctes et indissociables : d’une part la vulnérabilité des populations anciennes aux tremblements de terre, d’autre part celle du bâti ancien. Mêler la mise en contexte des documents disponibles à une recherche archivistique robuste et fine permet d’intégrer le comportement des communautés touchées.Les bornes chronologiques choisies correspondent au développement de la presse et la naissance de la science moderne d’une part, l’entrée dans l’ère de la Révolution industrielle d’autre part. Ce choix est également motivé par la disponibilité restreinte et l’analyse plus complexe des documents pour la période qui précède le XVII e siècle et la naissance de la sismologie pour la seconde partie du XIX e siècle.Trois cas d’études (Bagnères-de-Bigorre, 1660 ; Manosque, 1708 ; Entre-Deux-Mers, 1759) permettent d’explorer bon nombres de pistes de recherches menant à une appréhension, analyse et interprétation desdocuments historiques par l’utilisation d’outils créés spécialement dans ce but
This thesis of history is ultimately the improvement of the methodologies of hazard based on macroseismic data in the case ofhistorical earthquakes. To this end, the effort of basic research, as well as the analysis of the vulnerability of societies of the past to natural hazards involves the creation and the use of methodological tools applicable to historical earthquakes (historical criticism, lexicon, and mapping). The thesis consists into two parts at once distinct and indivisible: firstly the old vulnerability to earthquakes, secondly the vulnerability of ancient buildings.Mixing the context of the available documents with a robust and thin archival research allows integrating the behavior of affected ommunities.Selected time-series terminals correspond to the development of the press and the birth of modern science a hand, entering the era of the Industrial Revolution on the other. This choice is also motivated by the limited availability and more complex analysis of the documents for the period preceding the 17th century and the birth of Seismology for the second part of the 19th century.Three case studies (Bigorre, 1660; Manosque, 1708; Entre-Deux-Mers, 1759) allow exploring many leads of research leading to a better apprehension, analysis and interpretation of historical documents by theuse of tools specifically created for this purpose

Ce travail détermine l'influence du milieu (en terme de géologie et de mécanique) sur les paramètres à )a source de séismes induits par l'exploitation d'un gisement d'hydrocarbures. Tout d'abord, un rappel des études antérieures est proposé: la relocalisation par inversion des séismes et la bonne connaissance du site (70 forages) ont permis d'attribuer à chaque événement une appartenance géologique. D'autre part, des essais de mécanique des roches ont été effectués sur les niveaux les plus sismiques. Une chaîne de numérisation a été mise au point afin d'obtenir des signaux digitaux. Ces signaux sont ensuite traités avec une méthode classique d'analyse spectrale. On remonte alors aux paramètres des sources à l'aide d'un modèle dynamique de faille plane circulaire. Ces paramètres sont : le moment sismique, le rayon de la source, la chute de contrainte, la dislocation et l'énergie sismique libérée. Tous les facteurs intervenant dans le calcul sont évalués afin de réduire au maximum les incertitudes sur les mesures. L'interprétation des résultats est divisée en 2 parties. La première, dite classique, montre des anomalies dans les distributions temporelle et en profondeur des différents paramètres; mais ces répartitions ne peuvent être expliquées. C'est pourquoi la deuxième partie intègre la connaissance du site. Une analyse par niveau des paramètres est détaillée. On observe une grande dépendance des rayons avec l'épaisseur des bancs et/ou la préfracturation du milieu. Les chutes de contrainte sont elles influencées par le comportement mécanique du milieu. Plus le milieu sera compétent, plus les chutes de contrainte maximales seront élevées. De plus, le réservoir, compacté par drainage, présente des chutes de contrainte minimales plus élevées que celles de toutes les autres couches. Ces résultats démontrent l'importance du milieu sur les lois d'échelle en particulier. L'analyse de l'énergie sismique libérée en fonction de la production du gisement semble montrer une corrélation qui augmente avec le temps, mais cette tendance demande à être confirmée par une période d'étude plus large.

La géothermie de faible profondeur avec des pompes à chaleur correspond à l’état actuel de la technique et est déjà largement répandue en Suisse. Au sein du futur système énergétique, la géothermie de moyenne à grande profondeur (1 à 6 km) devrait également jouer un rôle important, notamment en matière de fourniture de chaleur pour les bâtiments et les process industriels. Cette forme d’utilisation de la chaleur géothermique nécessite un sous-sol bien perméable, permettant à un fluide – généralement de l’eau – d’engranger la chaleur naturellement présente dans la roche et de la transporter jusqu’à la surface. Dans les roches sédimentaires, cette condition est généralement vérifiée du fait de la structure naturelle, tandis que dans les granites et les gneiss la perméabilité doit être générée artificiellement par injection d’eau. La chaleur ainsi récupérée augmente au fur et à mesure de la profondeur de forage : la température souterraine atteint environ 40°C à 1 km de profondeur et environ 100°C à 3 km de profondeur. Pour entraîner une turbine à vapeur en vue de produire de l’électricité, des températures supérieures à 100°C sont nécessaires. Étant donné que cela implique de forer à des profondeurs de 3 à 6 km, le risque de sismicité induite augmente en conséquence. Le sous-sol peut également servir à stocker de la chaleur ou des gaz, par exemple de l’hydrogène ou du méthane, ou encore à enfouir de façon permanente du CO2. À cet effet, les mêmes exigences que pour l’extraction de chaleur doivent être vérifiées et le réservoir doit en outre être surmonté d’une couche étanche, empêchant le gaz de s’échapper. Le projet conjoint « Énergie hydroélectrique et géothermique » du PNR « Énergie » était avant tout consacré à la question de savoir où en Suisse trouver des couches de sol appropriées, répondant de manière optimale aux exigences des différentes utilisations. Un deuxième grand axe de recherche concernait les mesures visant à réduire la sismicité induite par les forages profonds et les dommages aux structures qui en résultent. Par ailleurs, des modèles et des simulations ont été élaborés dans le but de mieux comprendre les processus souterrains qui interviennent dans la mise en œuvre et l’exploitation des ressources géothermiques. En résumé, les résultats de recherche montrent que la Suisse jouit de bonnes conditions pour l’utilisation de la géothermie de moyenne profondeur (1-3 km), tant pour le parc de bâtiments que pour les processus industriels. L’optimisme est également de mise en ce qui concerne le stockage saisonnier de chaleur et de gaz. Le potentiel de stockage définitif de CO2 dans des quantités pertinentes s’avère en revanche plutôt limité. Concernant la production d’électricité à partir de la chaleur issue de la géothermie profonde (> 3 km), il n’existe pas encore de certitude définitive quant à l’importance du potentiel économiquement exploitable du sous-sol. Des installations de démonstration exploitées industriellement sont absolument nécessaires à cet égard, afin de renforcer l’acceptation par la population et les investisseurs.