Les forages profonds peuvent-ils dé-clencher des tremblements de terre?

Plus d’une centaine de forages descendant à 400 mètres de profondeur ou plus (« forages profonds ») ont été effectués jusqu’ici en Suisse. Ils ont servi entre autres à explorer le sous-sol, que ce soit pour la construction de tunnels, l’utilisation de la géothermie, la recherche de sites de stockage final ou de matières premières, ou encore de nappes phréatiques ou de sources thermales. Dans le monde, leur nombre s’élève à des centaines de milliers. Jusqu’ici, on ne connaît pas de séismes ayant provoqué des dommages uniquement déclenchés par des forages profonds. La réponse simple à la question posée dans le titre est donc : de tels séismes sont extrêmement improbables sans autres interventions que ces forages dans le sous-sol. On documente cependant les microséismes provoqués par des forages profonds pour des magnitudes inférieures à 1. Un réseau sismique dense permet d’enregistrer de manière fiable de tels microséismes, et il est plus facile de constater s’ils sont en relation avec des forages profonds, ou s’ils sont d’origine naturelle.

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Malgré le très grand nombre de forages profonds dans le monde entier, les données sismiques associées sont relativement rares. D’une part, cela provient du fait que la probabilité d’un tel séisme est très faible. D’autre part, de nombreux forages profonds s’effectuent dans des zones inhabitées. Des tremblements de terre éventuellement perceptibles ne sont donc pas perçus et encore moins signalés par la population. En de nombreux endroits, les séismes liés à ces forages ne sont d’ailleurs pas surveillés. Cela ne permet donc pas d’enregistrer de manière fiable de petits séismes induits. En Suisse, on peut citer quelques microséismes qui ont été documentés lors du cimentage du forage du projet de géothermie à Bâle. Le plus fort présentait une magnitude de 0.7, et a donc libéré une énergie 500 fois moindre qu’un tremblement de terre de magnitude 2.5, force à partir de laquelle les séismes peuvent en général être ressentis.

La raison physique pour laquelle les forages profonds peuvent occasionnellement provoquer des séismes est relativement bien comprise. Ces forages engendrent parfois des modifications locales de contrainte et de pression interstitielle dans la roche, qui peuvent en certains cas réactiver une faille tectonique précontrainte à proximité, et donc provoquer un séisme. De telles modifications de contrainte ne se produisent en général que dans les deux cas de figure suivants : premièrement, lorsque la couche forée présente de fortes pressions de fluide. Dans ce cas, ce fluide (liquide ou gaz) peut pénétrer dans certaines conditions dans le forage, en y provoquant une surpression qui généralement peut être éliminée de manière contrôlée. Une autre solution consiste à étanchéifier le forage à cette profondeur. Deuxièmement, lorsque le forage atteint une couche très perméable aux fluides, ou composée de roche fragile. Il se peut alors qu’une partie de la boue de forage ou du ciment pénètre dans la roche environnante. La boue de forage est nécessaire pour ramener les déchets d’abrasion du forage à la surface, et pour stabiliser le forage lors de l’avancement. Après le forage de chaque section, celle-ci est équipée d’un tubage cimenté, afin qu’elle reste accessible à long terme. La plupart du temps, les volumes de roche concernés par les modifications de contraintes restent limités. C’est pourquoi la probabilité d’activer une faille précontrainte importante, et donc de déclencher un séisme assez fort pour être ressenti, est exceptionnellement faible.

Dans son guide de gestion des séismes induits, le Service Sismologique Suisse (SED) à l’ETH Zurich ne recommande pas en général de surveillance sismique pour les forages profonds purs (p. ex. forages de reconnaissance). Toutefois, il peut être judicieux pour enregistrer des preuves et mieux distinguer entre sismicité naturelle et sismicité induite d’installer une station supplémentaire à proximité du site de forage. Actuellement, le SED densifie par exemple son réseau dans cette optique sur demande de la Société coopérative nationale pour le stockage des déchets radioactifs (Nagra), afin de surveiller des forages de reconnaissance dans le nord-est de la Suisse.