Un puits d'injection d'eaux usées à Coyle, Oklahoma. L'augmentation des injections d'eaux usées dans le sous-sol peut déstabiliser des failles préexistantes, déclencher des tremblements de terre. Crédit :J. Berry Harrison III / News 9 Oklahoma, Auteur fourni
Le 3 septembre, 2016, un séisme de magnitude 5,8 a frappé juste au nord-ouest de Pawnee, Oklahoma, causant des dommages modérés à graves dans les bâtiments à proximité de l'épicentre. C'était le plus grand jamais enregistré dans l'État.
Le tremblement de terre de Pawnee a suivi l'augmentation spectaculaire des événements sismiques dans le centre des États-Unis à partir de 2009, associée à l'augmentation des rejets souterrains d'eaux usées par les exploitants pétroliers et gaziers. Cet événement et d'autres dans la région ont suscité des inquiétudes dans le public et ont conduit les agences gouvernementales à fermer les puits d'injection et à établir de nouvelles réglementations concernant les injections d'eaux usées.
Alors que les tremblements de terre d'origine humaine sont documentés depuis plus d'un siècle, leur nombre croissant signalé dans le monde a attiré beaucoup de scientifiques, attention sociale et politique. De tels séismes sont liés à des activités industrielles telles que l'exploitation minière, construction de barrages d'eau, injection de liquides tels que les eaux usées et le dioxyde de carbone, et les extractions associées à l'exploitation pétrolière et gazière.
Avec la demande sans cesse croissante d'approvisionnements énergétiques et minéraux dans le monde, le nombre de tremblements de terre d'origine humaine devrait augmenter dans les années à venir. Certains des tremblements de terre les plus importants et les plus destructeurs de ces dernières années ont été liés à des activités artificielles, comme le séisme de magnitude 7,9 à Wenchuan (Chine) en 2008 et le séisme de magnitude 7,8 au Népal en 2015.
Dans la plupart des cas, les activités industrielles n'induisent pas de séismes. Mais cela devient problématique lorsque de telles activités sont proches de failles actives. Dans ce cas, même de petites contraintes souterraines causées par des activités artificielles peuvent déstabiliser les failles, induisant des tremblements de terre.
Site de forage dans la ville de Bâle, La Suisse. Crédits :Keystone/Georgios Kefalas/Giorgos Michas, Auteur fourni
Injections de fluides défectueuses
De telles contraintes, comme les injections de fluides, sont même capables de migrer sur de longues distances dans la croûte planétaire, peut induire des tremblements de terre jours, mois voire des années après l'injection.
La figure ci-dessus montre que la pression du fluide au sommet du puits Basel 1 (ligne violette) augmentait lors de l'injection, le taux de sismicité induite a également augmenté (barres bleutées). Dans la figure du bas, la distance quadratique moyenne des séismes induits du puits est indiquée, qui indique la propagation complexe de la sismicité loin du puits au fil du temps. Les plus gros séismes (magnitude supérieure à 3, indiqué par des étoiles) s'est produit après la fin de l'injection.
De tels problèmes, ainsi que le manque général de connaissance des contraintes exactes et des conditions de failles sous le sol, rendent de tels tremblements de terre difficiles à prévoir ou à gérer.
En Europe, où la densité de population est plus élevée qu'aux États-Unis, l'inquiétude du public concernant les tremblements de terre provoqués par l'homme est plus grande. Dans le cas bien connu de Bâle, La Suisse, qui a eu lieu en 2006, environ 11, 500 mètres cubes d'eau ont été injectés à haute pression dans un puits de 5 km de profondeur pour permettre l'extraction d'énergie géothermique. Pendant la phase d'injection, plus que 10, 000 tremblements de terre ont été induits, y compris certains événements forts qui ont été ressentis à Bâle même. Ceux-ci ont suscité l'inquiétude et la colère du public, menant à l'arrêt du projet et à plus de 9 millions de dollars en réclamations pour dommages.
Carte européenne des risques sismiques. Crédit :Giorgios Michas, Auteur fourni
Le travail de la nature
En Europe du Sud, qui présente un risque plus élevé de séismes naturels, la tolérance du public vis-à-vis des séismes induits par les activités industrielles est encore plus limitée. La séquence meurtrière du séisme en Émilie (Italie) de 2012 est devenue un sujet de débat public et de discussion politique soutenus, basé sur la proximité des épicentres du tremblement de terre à un champ pétrolier.
Le gouvernement italien a créé un comité international pour enquêter, et bien qu'aucun lien clair entre la sismicité régionale et l'extraction de pétrole n'ait été trouvé, on n'a pas été exclu non plus. D'autres études ont conclu que les tremblements de terre étaient un événement naturel.
Un autre cas récent est celui du projet Castor, une installation souterraine de stockage de gaz en mer dans le golfe de Valence, Espagne. Le projet de 2 milliards de dollars américains a été résilié par le gouvernement espagnol en 2014 à la suite d'une explosion de sismicité régionale immédiatement après le début des opérations d'injection de gaz, et l'inquiétude du public qui a suivi.
La carte européenne des risques sismiques ci-dessus affiche les zones les plus sismiques d'Europe mesurées par l'accélération maximale du sol (PGA) qui peut être attendue lors d'un tremblement de terre, avec une probabilité de 10 % d'être atteint ou dépassé en 50 ans. Le vert indique des valeurs de risque relativement faibles de PGA inférieures à 0,1 g ; jaune à orange montrent un danger modéré, entre 0,1 et 0,25 g ; et le rouge identifient les zones à haut risque avec un PGA supérieur à 0,25.
Carte montrant la sismicité sur 50 ans en Grèce pour les séismes de magnitude modérée et élevée et les blocs régionaux qui ont déjà été ou seront autorisés pour l'exploration et l'exploitation de gaz et de pétrole. Crédit :Giorgos Michas, Auteur fourni
Les défis à venir
Les cas précédents illustrent certains des défis à venir auxquels seront confrontés les séismes d'origine humaine. La capacité de faire la distinction entre les séismes naturels et provoqués par l'homme peut être difficile, voire impossible, en particulier dans les régions sismiques actives, tandis que dans d'autres cas, le risque associé aux activités industrielles est considérablement sous-estimé. Ces problèmes posent de nouveaux défis pour l'atténuation des risques et la croissance économique, en particulier dans les régions sismiquement actives telles que l'Europe du Sud.
L'image ci-dessus illustre les opérations de forage et d'extraction pouvant avoir lieu à proximité ou dans des régions sismiquement actives, augmentant le risque d'activation de failles et/ou d'accélération de l'occurrence de tremblements de terre qui, autrement, se produiraient naturellement dans le futur.
Pour réduire considérablement ces risques, des réglementations sont nécessaires qui incluent la modélisation des dangers ainsi que l'évaluation avant et pendant l'activité industrielle qui pourrait perturber les champs de contrainte régionaux. De tels règlements ont été récemment publiés en Amérique du Nord, dont la Californie, Oklahoma, Ohio et Texas, ainsi qu'au et au Canada. En Europe, l'UE n'a pas encore publié de tels règlements, mais des lignes directrices ont été émises dans certains pays qui ont connu des tremblements de terre induits, dont les Pays-Bas, La Suisse, la Grande-Bretagne, Allemagne, France et Italie.
En outre, des campagnes de communication qui informeront le public sur les bénéfices économiques et les risques que peuvent présenter de telles opérations industrielles, devrait également mettre en avant. De telles mesures assureront l'atténuation efficace du risque associé et la durabilité du projet industriel.
Cet article a été initialement publié sur The Conversation. Lire l'article original. 
