Les séismes naturels et provoqués par l’homme sont identiques

Une recherche suggère que les séismes induits et naturels sont impossibles à différencier. Les outils existants permettront donc de prédire leurs dégâts.


Une recherche suggère que les séismes induits et naturels sont impossibles à différencier. Les outils existants permettront donc de prédire leurs dégâts.
Crédit: Oregon State University

Les tremblements de terre induits par l’homme (qu’on connait comme le ) et les tremblements de terre naturels dans le centre des États-Unis sont indiscernables dans la majorité des cas. Cela signifie qu’on peut utiliser les outils existants pour prédire les deux types de séismes. C’est la conclusion principale d’une étude réalisée par un sismologue de l’Université du Michigan et 2 collègues de l’Université de Stanford, qui est publié dans la revue Science Advances.

Notre étude montre que les séismes induits et naturels dans le centre des États-Unis sont intrinsèquement semblables et nous pouvons prédire les effets néfastes des tremblements de terre induits en utilisant le même framework que les tremblements de terre naturels selon Yihe Huang, premier auteur du papier et professeur adjoint au Département des sciences de la terre et de l’environnement de l’UM.

Notre constat simplifie l’évaluation des dangers, car nous n’avons pas besoin de traiter différemment ces deux types de tremblements de terre selon le co-auteur Gregory Beroza, co-directeur du Center for Induced and Triggered Seismicity. Dans le centre et l’est des États-Unis, le nombre de tremblements de terre a considérablement augmenté au cours des dernières années. L’évacuation des eaux usées dans les puits profonds, souvent associés à l’extraction du pétrole et du gaz naturel, est la principale cause des séismes induits selon le US Geological Survey.

En mars 2017, l’USGS a estimé qu’environ 3,5 millions de personnes vivent et travaillent dans des régions du centre et de l’est des États-Unis qui ont un risque important de tremblements de terre provoqués par l’homme. La plupart d’entre eux vivent dans l’Oklahoma et dans le sud du Kansas. La principale question était de déterminer si ces séismes induits provoquent des mouvements au sol qui sont sensiblement différents de ceux des séismes naturels. Et si tel est le cas, alors les tremblements de terre provoqués par l’homme pourraient provoquer des dommages variables aux bâtiments et à l’infrastructure.

Mais si les mouvements du sol dans les séismes induits et naturels sont les mêmes, alors les équations utilisées pour prédire les dommages causés par les tremblements de terre naturels peuvent également être appliquées aux séismes induits. Pour répondre à cette question, Huang et ses collègues ont utilisé les enregistrements instrumentaux pour estimer la chute de contrainte (Stress Drop). La chute de contrainte est la différence entre la contrainte dans une faille avant et après un tremblement de terre. Les chercheurs ont utilisé cette mesure sur 39 séismes induits et naturels d’ampleur modérée dans le centre et l’est des États-Unis.

Ils ont constaté que la chute de contrainte des séismes induits et naturels dans le centre des États-Unis est « indiscernables » une fois qu’on prend en compte le mécanisme de faille et la profondeur des séismes. La découverte suggère que les équations de prédiction du mouvement du sol, connu sous le nom de GMPEs (Ground Motion Prediction Equations), utilisées pour prédire les dommages causés par des séismes naturels peuvent également être appliquées aux séismes induits.

Les résultats sont également compatibles avec l’hypothèse sur le fait que les tremblements de terre naturels et induits sont provoqués par des contraintes le long des failles géologiques et que l’injection de fluides dans les puits profonds d’évacuation avance le délai des séismes induits en les déclenchant par la même occasion.

Les chercheurs ont analysé des tremblements de terre naturels et induits avec des magnitudes de 3,8 et 5,8 dans le centre des États-Unis et l’est de l’Amérique du Nord. Ils ont examiné les séismes qui se produisaient naturellement dans les zones sismiques de New Madrid et de Wabash Valley dans le centre des États-Unis ainsi que des tremblements de terre induits qui se produisaient plus loin vers l’ouest principalement dans l’Oklahoma et le sud du Kansas.

Dans le centre des États-Unis, plus de la moitié des séismes induits ont été inférieurs à 5 kilomètres alors que tous les tremblements de terre naturels ont dépassé 5 kilomètres. Dans l’est de l’Amérique du Nord, ils ont étudié les tremblements de terre naturels des États-Unis et ceux du Canada à l’est des Appalaches. Nous avons constaté que les tremblements de terre, qui se produisent naturellement à l’est, peuvent provoquer des séismes plus forts que les tremblements de terre naturels dans le centre des États-Unis. Et ces différences sont partiellement provoqué par le type de faille selon William Ellsworth, co-directeur du Center for Induced and Triggered Seismicity.

La plupart des tremblements de terre de l’Est se produisent lors de failles inversées tandis que la plupart des séismes induits et naturels du centre se produisent sur des failles décrochantes. Les séismes inversés sont généralement plus forts que ceux avec les failles décrochantes. De 1980 et 2000, l’Oklahoma a subi en moyenne environ 2 tremblements de terre supérieurs ou égaux à la magnitude de 2,7 par an selon l’US Geological Survey. Ce nombre a augmenté à environ 2 500 en 2014 et à 4 000 en 2015, puis il a baissé à 2 500 en 2016 selon USGS. Le 3 septembre 2016, un tremblement de terre de magnitude 5,8 a frappé l’Oklahoma qui est le plus intense dans cet état à ce jour.

Selon l’USGS, de nombreux séismes en Oklahoma et dans d’autres partis du centre des États-Unis ont été déclenchés par une injection d’eaux usées associée aux opérations de pétrole et de gaz. Dans certains cas, l’élimination des eaux usées dans les puits profonds est associée aux sites de .

Source : Science Advances (http://advances.sciencemag.org/content/3/8/e1700772)

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Jacqueline Charpentier

Ayant fait une formation en chimie, il est normal que je me sois retrouvée dans une entreprise d'emballage. Désormais, je publie sur des médias, des blogs et des magazines pour vulgariser l'actualité scientifique et celle de la santé.

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