Projet d’observation temporaire de la sismicité superficielle d’Arette

Contexte

Dans le cadre de leur mission de surveillance de la sismicité pyrénéenne, les sismologues de l’Observatoire Midi-Pyrénées (Université Toulouse III / CNRS) ont compilé depuis plus de trente ans des catalogues de tremblements de terre.

Cette activité de surveillance permet la réalisation de travaux de recherche, qui font avancer petit à petit la connaissance scientifique. Ainsi est-il désormais établi que l’essentiel de l’activité sismique pyrénéenne se concentre le long d’une bande relativement étroite allant de la Bigorre au Pays basque (en rouge sur la figure 1), et dont fait partie la région d’Arette.

Si l’on regarde de plus près la sismicité d’Arette, on constate qu’elle se répartit sous la forme d’un «cluster» (amas) de séismes situé entre Aspe et Barétous (figure 2), à l’activité extrêmement régulière. Cette observation, et la proximité géographique, quelques kilomètres plus à l’ouest, du séisme destructeur de 1967, a conduit notre équipe à concentrer ses efforts sur l’étude fine du cluster d’Arette. Une première expérience, menée au printemps 2022, nous a vu déployer 200 capteurs au-dessus de la zone active (figure 2). En un mois, le dispositif a permis de capter les vibrations émises par plus de 500 micro-séismes et de localiser leurs foyers avec une grande précision (figure 3).

L’expérience

Parmi les résultats de cette étude figure la mise en évidence d’une activité sismique insolite de très faible profondeur et petites magnitudes concentrée sur quelques kilomètres carrés au sud de la commune d’Arette (figure 3). La profondeur de ces événements les positionne dans la couverture sédimentaire, ce qui est très inhabituel. Il est à noter que le séisme de 1967 est lui-même considéré comme superficiel au vu des dégâts causés malgré une magnitude limitée.

Le présent projet vise à mieux caractériser cette sismicité superficielle, afin de préciser sa profondeur, et d’imager les structures géologiques et le système de failles proche de la surface. L’activité sismique ciblée se situe en dehors de l’emprise du déploiement temporaire de 2022, qui a permis de la révéler. La précision de sa localisation peut donc être fortement améliorée via une expérience spécifique, centrée sur la zone.

Notre équipe va ainsi déployer une nappe de 58 capteurs sismiques au-dessus de la sismicité superficielle, avec une densité de capteurs près de dix fois supérieure à celle de 2022 (2.5x2km, distance entre stations de l’ordre de 300m, figure 4). Les capteurs resteront en place pendant quatre semaines. Cette durée est du même ordre qu’en 2022, ce qui garantit une moisson d’événements sismiques suffisante pour une caractérisation complète des séismes, ainsi qu’une imagerie détaillée de la croûte supérieure et de la couverture sédimentaire locales.

Par ailleurs, ce déploiement instrumental sera complété par l’installation pour une dizaine de jours d’une fibre optique enterrée sur 2 km (en jaune sur la figure 4). Les déformations de cette fibre au passage des ondes sismiques seront observées par réflectométrie laser (technique du Distributed Acoustic Sensing), ce qui fournira un jeu d’enregistrements complémentaire.

Le calendrier

L’étude se tiendra à cheval sur les mois de février et mars 2025. L’installation des stations se déroulera du 12 au 14 février, et le démontage du 19 au 21 mars. Ces deux phases mobiliseront sept à huit personnes. Pendant la semaine du 17 au 21 février, des mesures complémentaires de sismique active seront conduites, avec des sources vibrantes de faible puissance. Ces mesures permettront de caractériser les couches géologiques les plus proches de la surface.

Les capteurs utilisés sont des nodes « Smartsolo ». Dotés de batteries miniaturisées, ils font partie des appareils les plus petits du marché, ce qui garantit un encombrement minimal sur le terrain, et aucun recours à quelque dispositif d’alimentation que ce soit (ni batterie externe, ni panneau solaire). Ils n’occasionnent donc aucune nuisance (sonore, visuelle, ou pollution), ni lors de leur déploiement, ni après leur retrait.

Bibliographie

S. Chevrot et collaborateurs (2024) Crustal imaging and characterization of active faults with a large-N nodal deployment – Application to the Chaînons Béarnais region (western Pyrenees foothills, France),Tectonophysics, Volume 892.
M. Sylvander et collaborateurs (2021) Seismicity patterns in southwestern France, CR Géoscience, Volume 353.