Une étude lie séisme et exploitation de nappe d'eau souterraine

Les activités humaines, en l'occurrence l'exploitation de la nappe phréatique, ont contribué au séisme destructeur qui a frappé l'an dernier la ville historique de Lorca, dans le sud de l'Espagne, et l'ont peut-être même aggravé, estime une étude. Le 11 mai 2011, une secousse d'une magnitude de 5,1, dont l'épicentre était situé très près de la surface, à seulement 3 km de profondeur, avait tué neuf personnes et fait environ 130 blessés à Lorca. Quelque 15 000 personnes avait également été jetées hors de chez elles par le séisme qui a endommagé environ 12 % des édifices de cette ville au riche patrimoine.
Pour mieux comprendre le phénomène, Pablo Gonzalez, du département des sciences de la Terre de l'université d'Ontario occidental (Canada), et ses collègues ont analysé par radar la déformation du sol causée par la secousse. Ils ont découvert que le séisme résultait du système de failles d'Alhama de Murcia. Plus précisément, la simulation tirée de leurs données montre que l'essentiel de la puissance du séisme a été libérée par un glissement de seulement 20 cm d'un segment de failles d'environ 2 km sur 3 km.

Mais cette rupture s'est produite à seulement 3 km de profondeur, exceptionnellement proche de la surface, ce qui explique l'ampleur des destructions provoquées à Lorca. Pourquoi un séisme si exceptionnel ? Pablo Gonzalez et son équipe ont découvert que la nappe phréatique du bassin de l'Alto Guadalentin, la rivière voisine, avait baissé de quelque 250 mètres entre 1960 et 2010 en raison de l'extraction d'eau par l'homme.

Une simulation informatique suggère que cette baisse de la nappe aquifère a abouti à la rupture d'une partie de la croûte terrestre à proximité du système de failles d'Alhama de Murcia, selon l'étude publiée dans la revue Nature Geoscience. Cette rupture a provoqué une "réaction élastique" de la croûte qui a accentué la pression sur la faille, la portant près du point de rupture. "Nos résultats impliquent que les activités humaines peuvent influencer la manière et le moment auquel les séismes surviennent", indiquent les auteurs.

Dans un commentaire séparé, le géologue Jean-Philippe Avouac, de l'institut de technologie de Californie (Caltech), estime que l'extraction d'eau pour les besoins humains a très probablement accéléré un processus naturel mais n'a pas suffi à elle seule à déclencher la secousse. M. Avouac appelle néanmoins à la plus grande prudence pour éviter des perturbations dans le sous-sol, en particulier les projets de stockage de CO2 souterrains qui affecteraient d'énormes volumes de croûte. "Nous savons comment déclencher des séismes, mais on est encore loin d'être capables de les contrôler", souligne-t-il.

Le séisme de Lorca est-il lié à l’activité humaine ?

C’est la question posée par l’étude de sismologues qui se sont intéressés au lien entre la consommation d’eau provenant d’une nappe phréatique et le déclenchement du tremblement de terre meurtrier de mai 2011.

LES SISMOLOGUES DU département des sciences de la Terre de l'université de l'Ontario (Canada) ont analysé le tremblement de terre du 11 mai 2011 qui a endeuillé Lorca. Le séisme était survenu à l’aplomb de cette ville espagnole située à une soixantaine de kilomètre au sud-est de Murcia. 48 heures après la catastrophe, le bilan faisait état de 9 morts, 130 blessés et 15.000 personnes laissées sans abri.

On savait que le séisme avait son épicentre sur la faille Alhama de Murcia, située à proximité de Lorca, sur la zone de déformation induite par la convergence des plaques tectoniques eurasienne et africaine. Plus troublant, cet épicentre se trouvait à proximité d'un bassin dont la nappe phréatique a beaucoup baissé au cours des dernières décennies. Cela a mis la puce à l’oreille des scientifiques qui ont décidé de revenir sur le scénario du drame.

EN ÉTUDIANT LES images satellites et les données GPS de la région touchée par le séisme, les chercheurs en sont finalement arrivés à la conclusion que le tremblement de terre – d’une magnitude de 5,1 sur l’échelle de Richter – pourrait effectivement avoir eu un lien avec l’exploitation de la nappe phréatique, alimentée par la rivière Guadalentin et utilisée pour alimenter en eau la population de Lorca.

À l’intérieur de ce réservoir naturel, le niveau de l’eau a baissé de 250 mètres entre 1960 et 2010 : cette importante perte en volume a modifié les contraintes appliquées sur la faille Alhama de Murcia. L’analyse des images satellites montre que le séisme a rompu un segment de faille assez superficiel, à environ 3km de profondeur. Les auteurs montrent par ailleurs que les variations de contraintes induites par la baisse de la nappe phréatique a pu faciliter la rupture de cette zone de faille.

Ce qui s’est joué là, c’est un curieux… « effet trampoline » ! Les contraintes exercées par le liquide sur la roche peuvent en effet se comparer à celles d’un homme debout sur la surface d’un trampoline : il exerce alors une tension sur les bords de la toile, qui sont attirées vers son centre.

Quand il n’y a personne sur le trampoline, la toile se détend. « L’eau de la nappe phréatique exerce des tensions du même ordre sur l’écorce terrestre qui la supporte, commente le géologue Jean-Philippe Avouac, de l’Institut Californien de Technologie. Quand le liquide tend à disparaître, ces tensions diminuent. Les contraintes compressives sur les failles en bordure de bassin augmentent, favorisant la rupture. »

SELON LES CHERCHEURS, ce « relâchement » n’aurait pas créé de toute pièce le séisme – la région a été le théâtre de nombreux tremblements de terre, dont un très violent en 1674 - mais il aurait pu l’aggraver… C’est en tout cas la première fois qu’une étude évoque un lien possible entre un tremblement de terre d’importance et l’exploitation du sous-sol par l’homme...

PS: sur le sujet des tremblements de terre, vous pouvez également lire la réaction du sismologue Pascal Bernard à la récente condamnation de scientifiques lors du procès de L'Aquila. Sur un tout autre sujet, Sciences et Avenir a aussi relayé le premier succès de la "cape d'invisibilité" qui permet de dévier les ondes sismiques.