Contexte

La France : une région à sismicité modérée

Située en contexte intra continental, la France métropolitaine est une région où la sismicité est faible à modérée avec environ un séisme de magnitude 6 par siècle. Les séismes français les plus destructeurs - environ 5-7 séismes documentés au cours du dernier millénaire - ne semblent pas dépasser une magnitude probable voisine de 6,5. Les failles qui sont la source de ces grands séismes historiques ne sont pas encore correctement identifiées en raison de la faiblesse de l’activité tectonique par rapport à l’érosion et à la sédimentation.

Ces déformations résultent principalement des effets de la collision entre les plaques Eurasie et Afrique. Attendu le taux et la distribution supposées sur une zone très large de cette convergence, chacune des failles françaises sismiquement actives devrait avoir une vitesse de déplacement inférieure à 1 mm/an ce que confirment quelques données géodésiques. Comparativement à d’autres régions du monde comme la Californie ou la Turquie où les vitesses de faille dépassent le cm/an, les failles françaises sont dites lentes.

Deux voies d’investigation : paléosismologie et néotectonique

Cette déformation est-elle susceptible de se concentrer sur des structures particulières et contribuer à l’édification de reliefs " tectoniques " ?

Des travaux récents dans un contexte similaire sur la faille de Bree dans le graben du Rhin inférieur en Belgique ont montré que le cumul sur un même accident de plusieurs mouvements cosismiques a conduit au développement d’une topographie et de dépôts sédimentaires dont l’analyse donne accès à la segmentation et au comportement sismogénique de la faille (Camelbeck & Meghraoui, 1998). Ce travail montre clairement que le comportement sismogénique des déformations récentes est enregistré à l’échelle incrémentale dans les sédiments récents et peut être décrit par des études de paléosismologie. La topographie tectonique quant à elle résulte des effets additionnels de plusieurs séismes, ou alors d’une déformation plus continue asismique (fluage), et constitue un marqueur de la déformation dite cumulée, domaine de la néotectonique. Cette topographie qui intègre sur quelques dizaines de milliers d’années différents cycles sismiques, permet de plus de caractériser la déformation sur un emboîtement de différentes fenêtres de temps et d’espace. Le comportement sismogénique des failles " lentes " peut alors être plus spécifiquement discuté.

Paléosismologie et Néotectonique constituent deux approches complémentaires pour l’identification et la caractérisation des déformations récentes. La paléosismologie, en s’intéressant aux paléo-ruptures de surface induites par des séismes, décrit le comportement sismogénique des failles actives à l’échelle du cycle sismique. La néotectonique s’intéresse aux modalité de passage entre la déformation incrémentale (le séisme) et la déformation cumulée. Elle intégre donc le comportement d’une déformation sur plusieurs cycles sismiques.

" Failles lentes " : les questions posées

Dans les régions où les vitesses de déformation sont grandes, il existe une relation simple entre la dimension des failles et les magnitudes maximales qu'elles sont succeptibles de générer. Or, du point de vue de l’aléa sismique, les failles françaises actives " dites "lentes" " posent toujours un certain nombre de questions qui concernent les modalités de leur développement :

  • Quelles magnitudes maximales sont-elles susceptibles de générer ?
  • La segmentation des failles sismogènes coïncide-t-elle avec la segmentation structurale héritée ?
  • Quel est pour les failles " lentes " le temps de récurrence des séismes destructeurs ? En effet, les études de paléosismicité tendent à montrer que les failles rapides ont un intervalle entre deux séismes destructeurs qui est statistiquement relativement bien défini. En revanche, les quelques données paléosismiques qui sont disponibles sur les failles lentes, en Australie et dans le Middle West américain, suggèrent qu’elles pourraient avoir un comportement épisodique : elles seraient caractérisées par de longues périodes de quiescence entrecoupées de brefs épisodes d’activité sismique.
  • Quelle réalité physique sous tend une telle épisodicité de comportement ? Les observations des séquences de séismes indiquent que les failles majeures sont constituées de segments. La nucléation d’un séisme sur l’un de ces segments, induit des perturbations de contraintes sur les segments adjacents et sur les failles voisines, favorisant ou inhibant alors le déclenchement de nouvelles ruptures sismiques.
  • Une partie de la déformation sur un plan de faille peut être réalisée à la faveur d’un lent déplacement asismique et continu dans le temps (fluage). Or la proportion de ce déplacement par fluage par rapport à la déformation cosismique    n’est souvent pas bien évaluée.

La problématique des " failles lentes "

La relative méconnaissance du comportement des failles actives " lentes " par rapport aux failles plus rapides connues ailleurs dans le monde (Californie, Turquie…) provient surtout de leur imparfaite identification due à la rareté des séismes qu’elles produisent. Ainsi, les catalogues de la sismicité instrumentale (depuis 1962) ou historique (depuis le Vème s. en France, cf Sisfrance) ne sont pas représentatifs au regard des séismes destructeurs dont le temps de récurence est supérieur à 2000 ans. Les traces de ces évènements peuvent être le cas échéant préservées dans les sédiments quaternaires (<2 millions d'années). En paléosismologie, l'analyse de ces derniers donne accès au comportement de la faille et son cycle sismique. Le cumul de ces séismes sur un même accident peut être la cause d'une topographie dite " tectonique " en opposition à un relief résultant d'une érosion différentielle. L’analyse morpho-structurale de cette topographie renseigne sur le comportement de la faille source sur des durées comprises entre 10 et 1000 milliers d'années (domaine de la néotectonique).

Si ces séismes sont rares, ils pourraient néanmoins se montrer destructeurs. Leur prise en compte dans l'aléa sismique, en particulier dans le dimensionnement et/ou le confortement parasismique des installations industrielles dites à " risque spécial " (industries chimiques et nucléaires, barrages…), s’avère indispensable. En recensant les indices, en France et aux Antilles, de déformations récentes (paléosismicité et néotectonique) et en les rapportant à des structures enracinées dans la croute par opposition aux failles superfitielles, la base de données Néopal participe à ce double effort :

  • caractériser le comportement des failles lentes, en fournissant aux spécialistes un catalogue critique de failles sismogènes possibles,
  • évaluer l’aléa qu’elles génèrent.