La série de 34 petits tremblements de terre entre avril 2018 et mai 2019 s'est produite à moins de 10 km de deux sites d'extraction de pétrole actifs à Brockham et Horse Hill dans le Surrey.

De nombreux résidents de Newdigate, Dorking, Horley et Charlwood dans le Surrey, et Crawley et Horsham dans le West Sussex, ressenti le plus grand tremblement de terre, qui a atteint une magnitude de 3,2.

Comme les îles britanniques ne se situent pas le long des frontières séparant deux plaques tectoniques, les tremblements de terre ressentis par les humains sont relativement rares. On craignait donc que l'essaim ne soit déclenché par le forage et l'extraction à proximité.

Maintenant, la première étude approfondie des tremblements de terre par Imperial, l'Université de Bristol, et le British Geological Survey (BGS), n'a montré aucun lien direct entre l'extraction de pétrole et les tremblements de terre dans la région.

Les auteurs pensent donc que des causes naturelles sont à l'origine des tremblements de terre, qui s'est produit près de l'aéroport de Gatwick dans le West Sussex.

Auteur principal, le Dr Stephen Hicks, du Département des sciences et de l'ingénierie de la Terre de l'Impériale, a déclaré:"Les tremblements de terre semblent s'être produits naturellement, et nos découvertes suggèrent que leur proximité avec les sites d'extraction de pétrole est probablement une coïncidence."

L'article est publié aujourd'hui dans Lettres de recherche sismologique .

Des indices dans le sol

Pendant les premiers stades de l'essaim, les chercheurs ont installé des sismomètres – des instruments qui mesurent les vibrations du sol – autour des zones touchées]. Les appareils très sensibles ont suivi les horaires, forces, et la répartition des tremblements de terre.

Les chercheurs ont également utilisé les données sismiques des capteurs existants dans les maisons des citoyens, connu sous le nom de « RaspberryShakes », qui était à l'écoute depuis fin 2017 de l'activité sismique dans la région.

Sur la base des données des sismomètres, l'équipe d'étude a examiné une variété de propriétés des tremblements de terre de Surrey et les a comparées aux précédentes qui ont été causées à la fois par des activités humaines et par des causes naturelles au Royaume-Uni et ailleurs.

La plupart des tremblements de terre naturels au Royaume-Uni provoquent des roches de chaque côté des faiblesses du sol, connu sous le nom de défauts, se déplacer horizontalement. En revanche, les tremblements de terre provoqués par l'extraction du pétrole provoquent le déplacement vertical des roches de part et d'autre des failles.

Les chercheurs ont découvert que les tremblements de terre de l'essaim de Surrey ont déplacé horizontalement d'anciennes failles, indiquant que les tremblements de terre se seraient probablement produits indépendamment de l'extraction de pétrole à proximité.

A partir des sismomètres BGS, les chercheurs ont détecté 168 tremblements de terre de faible magnitude entre 2018 et 2019. Le premier groupe de tremblements de terre s'est produit en avril 2018, bien après les essais d'extraction de pétrole en 2016, mais bien avant de nouveaux tests prolongés à partir de juillet 2018, ajoutant à la preuve qu'ils étaient d'origine naturelle.

Le Dr Hicks a déclaré :« Les vibrations du sol enregistrées à partir des tremblements de terre fournissent des indices qui font allusion à leur cause. Il existe de plus en plus d'exemples dans le monde d'activités humaines provoquant des tremblements de terre, mais il peut être difficile de déterminer quels nouveaux cas sont naturels, et qui sont d'origine humaine."

Corrélations

Les chercheurs ont également examiné la distance entre les séismes et les sites d'extraction. Plutôt que de se regrouper autour des sites d'extraction, les séismes ont été répartis en grappes serrées à plus de 3 km des sites d'extraction.

Cette zone, dit le Dr Hicks, est trop loin pour lier les tremblements de terre à l'extraction de pétrole. Il a déclaré:"Ce serait sans précédent pour ce type et cette échelle d'extraction de pétrole d'affecter des sites à plus d'un kilomètre."

L'équipe a également examiné la profondeur à laquelle les séismes se sont produits. Pour faire ça, ils ont comparé les emplacements des tremblements de terre avec des images de couches rocheuses sous la région. Les images ont été créées en mesurant la réflexion des ondes sonores sur chaque couche (voir Fig 3).

Ils ont constaté que bien que les tremblements de terre de Surrey aient été peu profonds (environ 2,5 km de profondeur), elles se sont produites plus profondément que les formations rocheuses d'où est extrait le pétrole (moins de 1 km de profondeur).

L'article est la première recherche qui utilise des données et une modélisation de haute précision pour examiner la cause de l'essaim de Surrey. Les chercheurs ne savent pas pourquoi l'essaim est apparu soudainement dans l'une des zones les moins actives du Royaume-Uni sur le plan sismique et il n'est actuellement pas possible de prédire les tremblements de terre naturels.

Les auteurs disent l'essaim, comme la plupart des tremblements de terre naturels au Royaume-Uni, pourrait avoir été causé par la collision en cours des plaques tectoniques africaine et eurasienne dans la mer Méditerranée - la limite des plaques la plus proche du Royaume-Uni - qui stresse la croûte et provoque des tremblements de terre à travers l'Europe.

Le Dr Hicks a déclaré:"Ce n'est pas la première fois que des tremblements de terre surviennent apparemment de nulle part et sans intervention humaine. Des décennies d'enregistrements instrumentaux et des centaines d'années de récits historiques de tremblements de terre montrent que des essaims sismiques similaires se sont déjà produits au Royaume-Uni en raison de longues terme de contraintes tectoniques et sans lien clair avec les activités humaines."

Les activités industrielles ont été connues pour causer des tremblements de terre dans le passé, connue sous le nom de « sismicité induite ». Dans la plupart de ces cas, les tremblements de terre sont causés par l'injection de fluides pour la fracturation hydraulique (fracking) ou l'élimination des fluides résiduaires. Étant donné que la fracturation hydraulique n'a pas lieu actuellement dans la région de Surrey ou de Sussex, cette étude a porté sur l'extraction conventionnelle du pétrole, dans lequel il n'y a pas d'injection de fluide à grande échelle.

Le Dr Hicks a ajouté :« Si l'extraction de pétrole a causé les tremblements de terre, puis il l'a fait par un mécanisme qui n'a encore été signalé nulle part ailleurs dans le monde."

Les chercheurs continuent de surveiller les tremblements de terre dans la région dans un avenir prévisible. Le Dr Hicks a déclaré :« Plus nous avons de données, plus nous en saurons sur les causes et les effets de ces tremblements de terre. Qui sait quels indices du sol nous ramasserons à l'avenir."