Un laboratoire eurpéen in-situ pour une meilleure anticipation des catasTastrophes Telluriques-Le Rift de Corinthe ( CRL) – CatTel@CRL

1. Objectifs et contexte scientifique
Tant les séismes que les glissements de terrain catastrophiques résultent de l'accélération
soudaine d'un processus de déformation initialement lent. L'objectif du projet CatTel@CRL est
d'étudier in situ cette phase de déformation lente et les processus qui conduisent à cette accélération.
On s'intéressera plus particulièrement à la structure de la zone de déformation et à la localisation
progressive de cette dernière.
Cette étude sera réalisée dans le Laboratoire du Rift de Corinthe (CRL). Le Golfe de Corinthe, à
l'ouest de la Grèce, est l'une des régions les plus sismiques d'Europe. Cinq événements de
magnitude supérieure à 5.8 y ont eu lieu au cours des quarante dernières années. Il s'agit d'un des
rifts continentaux les plus rapides au monde, avec une ouverture Nord-Sud proche de 1.5 cm/an et
un soulèvement de sa rive sud de quelques millimètres par an. Il est bordé par un système de failles
normales récentes (moins de 2 Ma) de fort pendage qui s'enracine dans une zone sismique de faible
pendage nord, entre 6 à 7 km de profondeur sous la cote sud et 8 à10 km sous la côte nord. Le
laboratoire proprement dit est situé environ 40 km à l'est de Patras. Il s'étend sur un secteur de 30x30
km. Ce dernier recoupe, sur la rive sud l'ensemble du système de failles normales associées au
rifting au niveau d'Aigion Sur la rive nord, il inclu l'île de Trizonia située juste au nord d'une faille
antithétique sous marine, d'environ 15 km de long, ainsi que des zones de glissements de terrain
caractéristiques.
Ce laboratoire in situ inclut le suivi continu de l'activité microsismique, des déformations lentes,
des variations des nappes phréatiques et de la composition géochimique des eaux de sources
naturelles. Par ailleurs des forages profonds permettent un suivi des interactions fluides –failles ainsi
qu'un suivi de l'activité hautes fréquences jusque vers le kiloHertz.
2. Méthodologie- description du projet.
Le projet CatTel@CRL comporte trois volets.
Le premier volet, essentiellement instrumental, a pour objet le suivi continu et l'analyse en
temps quasi réel du processus de déformation au voisinage d'une surface de discontinuité avant que
le mouvement qui y intervient devienne instable. Il implique la mise en place de matériel
d'observations dans deux forages profonds. Le premier a été construit à l'occasion du projet
européen DGLab. Il sera mis en place dans le forage de 1000 m qui recoupe la faille d'Aigion à 760
m de profondeur, à environ 1 km de sa terminaison ouest. Il s'agit d'une part d'assurer la détection
d'un mouvement de fluage éventuel, d'autre part de permettre un suivi continu, quasistatique et
dynamique, des couplages hydromécaniques caractéristiques de cette faille. Le second équipement
2
sera mis en place dans un forage de 500 m, déjà existant, à Selianitica, 5 km à l'ouest d'Aigion, dans
un relais en échelon entre la faille d'Aigion et une autre petite faille active locale. Un système de
détection automatique des signaux microsismiques sera développé pour permettre en temps quasi
réel la localisation des événements et la détermination de leurs caractéristiques (composante double
couple du tenseur des moments). Il permettra aussi la détection automatique de multiplets et la
relocalisation relative de ces événements. En outre, un matériel d'observation pluri-fréquentiel couplé
à des mesures électriques sera déployé sur le glissement de terrain de Sergoula, juste au nord de
l'île de Trizonia au voisinage d'un capteur sismique large bande.
Le deuxième volet du projet concerne le développement d'une base de données efficace,
construite à partir des bases déjà existantes (BDSIS à l'ENS-Paris et un Système d'Information
Géographique au CRPG-Nancy). Elle devrait recueillir en outre une collection aussi complète que
possible des différentes données acquises par l'ensemble des équipes qui sont intervenues dans le
laboratoire depuis sa création. Cette base servira de support au développement d'un modèle
géométrique 3D permettant une description cinématique de l'ouverture du rift. Elle sera accessible à
l'ensemble de la communauté scientifique.
Le troisième volet sera centré sur la modélisation mécanique des phénomènes précédent et
accompagnant la localisation. Un modèle de blocs discrets sera considéré pour l'étude du glissement
de terrain. La méthode des discontinuités de déplacement sera adaptée à l'étude des interactions
entre failles tandis qu'un modèle elasto-visco-plastique permettra d'aborder le fonctionnement de la
zone de détachement.
3. Résultats attendus
Ce projet permettra une caractérisation détaillée de la structure de la zone sismique à faible
pendage et de ses conséquences sur l'enracinement des failles normales. Il devrait fournir une
réponse à la question posée par la faiblesse du pendage de cette zone.
L'instrumentation haute fréquence déployée dans les forages permettra de confirmer ou infirmer
l'existence d'un fluage sur la faille d'Aigion et les petites failles voisines, avec ses conséquences pour
l'évaluation du risque sismique local.
Par ailleurs, les méthodes de traitement automatique qui seront mises au point devraient trouver
des applications tant à l'IPG-P dans les observatoires volcanologiques qu'à l'INERIS pour la
surveillance de la stabilité des mines abandonnées en cours d'ennoyage. Il permettra en particulier
de tester les notions de seuil critique d'activité acoustique actuellement utilisées comme critère
d'intervention.
Au plan générique, ce projet contribuera à une meilleure compréhension des transitoires de
déformation et du couplage fluides-failles-sismicité.
Ces résultats permettront de décider du futur de CRL : doit-il en rester à son niveau de
développement actuel ou doit-il être étendu, dans le cadre d'un projet européen, tant à la surveillance
fine des glissements de terrain à terre et en mer qu'à la réalisation d'un forage de 5 ou 6 km
permettant des observations à l'intérieur de la zone sismogénique, qu'il s'agisse du suivi de l'activité
hautes fréquences, de la circulation des fluides, ou du fluage des failles.