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Analyse des séismes

La section « Analyse des tremblements de terre » se penche sur l’analyse et l’interprétation des formes d’onde et séismes enregistrés. Les données enregistrées par le SED et d’autres services sismologiques servent de base à de nombreux projets de recherches et d’applications. Ces données sont par exemple essentielles pour analyser la structure des Alpes et de l’avant-pays alpin, pour caractériser les failles, comprendre la physique des séismes et en effectuer la statistique, ou encore améliorer la prévisibilité des tremblements de terre, mais aussi pour faire la distinction entre les séismes naturels et induits, y compris les explosions nucléaires.

La section Analyse des tremblements de terre est divisée en quatre groupes de recherche, qui abordent parfois des problèmes qui leur sont propres, mais souvent aussi qui concernent plusieurs groupes. Le directeur de la section est le professeur Stefan Wiemer.

Le groupe de recherche « Séismes induits » est dirigé par le professeur Stefan Wiemer et se concentre principalement sur la surveillance, la compréhension et l’estimation des dangers liés aux tremblements de terre provoqués par les activités humaines. Les séismes induits constituent un sujet de plus en plus discuté dans le monde, en raison de la multiplicité des interventions humaines dans le sous-sol qui peuvent déclencher un tremblement de terre. En Suisse, les tremblements de terre induits sont principalement liés aux projets de géothermie. A Bâle, de l’eau injectée à haute pression dans le sous-sol a déclenché en 2006 un séisme de magnitude 3.4. En 2013, un tremblement de terre de magnitude 3.5 a eu lieu à Saint-Gall.

D’autres interventions dans le sous-sol peuvent également déclencher des tremblements de terre. C’est le cas par exemple lors de l’injection de CO2 ou d’eaux usées, pour l’extraction conventionnelle ou non de pétrole ou de gaz naturel par fracturation, ou encore lors d’activités minières ou de percements de tunnels. En outre, des interventions en surface peuvent provoquer des séismes, par exemple lors de la première mise en eau de lacs de retenue.

Le groupe de recherches Séismes induits a surveillé, par l’intermédiaire de réseaux sismiques locaux, de nombreuses séquences de tremblements de terre (p. ex. Saint-Gall, Bâle), parfois en collaboration avec l’Office fédéral de l’énergie et SuisseEnergie (voir Geobest-CH). En étroite collaboration avec le SCCER-SoE, des méthodes d’estimation et de minimisation des risques sismiques liés aux centrales géothermiques sont développées. En 2015, le groupe a organisé un atelier international qui a rassemblé plus de 150 participants sur le sujet des séismes induits sur le Schatzalp à Davos.

Le groupe de recherche « Sismotectonique » est dirigé par le docteur Tobias Diehl et se penche sur l’analyse des données sismiques pour mieux comprendre le contexte tectonique et ce qui se passe dans le sous-sol. Son attention se concentre spécialement sur les Alpes et l’avant-pays alpin suisse, mais les membres du groupe sont également engagés dans de nombreux projets internationaux, par exemple au Bhoutan et dans le projet AlpArray. Les enregistrements des tremblements de terre locaux, régionaux, mais aussi détectés à grande distance peuvent être notamment utilisés pour décrire finement en 3D la structure de la vélocité dans le sous-sol, dans ce qu’on appelle une analyse tomographique, et par la même occasion localiser aussi précisément que possible ces séismes. Cela permet également des conclusions indirectes sur les caractéristiques de la roche et sur ses paramètres physiques (densité, température). Les « caractéristiques de rayonnement » des séismes permettent de tirer des conclusions sur les processus de rupture et les conditions de contraintes dans le sous-sol.

Le groupe de recherche « Sismologie statistique » est dirigé par la docteure Thessa Tormann et il étudie comment améliorer à l’aide de méthodes statistiques la compréhension et la prévision des tremblements de terre. Les membres de ce groupe de travail se penchent par exemple sur la création et les tests systématiques des modèles de prévision de tremblements de terre. De tels modèles essaient de représenter aussi précisément que possible les caractéristiques temporelles et spatiales de la sismicité, et d’en déduire une prévision de l’activité sismique des jours, mois ou décennies suivantes. Des analyses statistiques des catalogues sismiques du monde entier permettent de tirer des conclusions sur la sismotectonique, par exemple sur l’origine du magma sous les volcans, la répartition des contraintes dans la croûte terrestre, la vitesse de décroissance des séquences de répliques ou la diffusion des fluides. Un élément important de la recherche consiste également à vérifier la qualité et l’homogénéité des catalogues de tremblements de terre et à les améliorer en permanence.

Le groupe de recherche « Sismologie de vérification » est dirigé par le docteur Florian Haslinger. En 1996, la Conférence du désarmement (CD) a négocié à Genève le Traité d’interdiction complète des essais nucléaires (TICEN). Pour vérifier la mise en œuvre du Traité, un Système international de surveillance (IMS) a été créé. Ce système de surveillance comprend des stations de mesure sismologiques, hydroacoustiques, infrasons et radionucléides, accompagnés des moyens de transmission nécessaires, et il est assisté par le Centre international de données (IDC) et le secrétariat technique. La Suisse est un partenaire important de l’IMS, et elle est représentée dans différents groupes de travail par le SED ou par le laboratoire de Spiez. En outre, la station DAVOX est exploitée comme élément de l’IMS.