600 capteurs placés sur et autour des Alpes constituent le plus grand réseau sismographique académique au monde. Le projet AlpArray permettra de mieux comprendre la naissance des Alpes ainsi que des cartes homogènes de l'aléa sismique des régions alpines. Composé de 36 institutions de 11 pays, le projet est coordonné par des scientifiques de l'ETH Zurich et de l'Université de Lausanne et est soutenu par le Fonds national suisse de la recherche scientifique (FNS).

"Nous utilisons des stations extrêmement sensibles", explique György Hetényi, Professeur FNS à l'Université de Lausanne et premier auteur de la publication détaillant la mise en œuvre du réseau. "Les stations peuvent détecter un léger tremblement de terre au Japon, ainsi que des milliers d'événements sismiques qui se produisent chaque année en Suisse, 99% dont la population n'est pas au courant."

L'objectif principal du projet est de mieux comprendre la structure et la composition de la lithosphère (jusqu'à une centaine de kilomètres sous les Alpes) ainsi que le manteau supérieur terrestre (jusqu'à 660 kilomètres). C'est à ces profondeurs que l'on retrouve les traces d'anciens fonds océaniques vieux de plusieurs dizaines de millions d'années. Les mouvements tectoniques se poursuivent en surface et produisent les séismes actuels dans les régions alpines, explique Hetényi. Les données collectées permettent de comparer et de standardiser les catalogues d'événements tenus par les pays européens, et ainsi affiner les estimations de probabilité pour les séismes.

Deux mille mètres sous la mer

La moitié du réseau est constituée de sismographes fixes existants. L'autre moitié est constituée de capteurs mobiles, distribués pendant les deux années du projet et placés à la fois sous terre et dans des granges en alpages. "Convaincre nos partenaires de mettre autant de stations disponibles en même temps n'a pas été facile, mais c'est le seul moyen de créer ce réseau tout en gardant les coûts sous contrôle. Seuls quatre pays ont dû acheter de nouveaux capteurs. » Lancé par la Suisse, AlpArray est géré par Edi Kissling et Irene Molinari de l'ETH Zurich, John Clinton du Service Sismologique Suisse et György Hetényi de l'Université de Lausanne. La partie suisse du projet est soutenue par une subvention Sinergia du FNS.

Les capteurs ont été placés dans un réseau hexagonal, analogue à la structure cellulaire d'une ruche. "C'était le moyen le plus efficace d'obtenir une géométrie dense compte tenu des stations fixes", explique Hetényi. "Aucune partie de la région étudiée n'est à plus de 30 kilomètres d'un capteur." AlpArray s'étend sur plus de 200 kilomètres autour des Alpes, des Pyrénées à la Hongrie et de Francfort à la Corse. Une trentaine de capteurs ont été installés au fond de la mer Méditerranée. "Ce n'est qu'après les avoir repêchés en février dernier que nous avons eu la confirmation qu'ils avaient bien fonctionné, parce que la colonne d'eau au-dessus d'eux empêche la transmission sans fil", dit Hetényi. La station la plus profonde est à 2771 mètres sous la mer; le plus haut se situe à 3005 mètres d'altitude.

Une "échographie" des Alpes

Cartographier la structure alpine s'apparente à une échographie :les capteurs enregistrent l'écho des ondes sismiques se reflétant sur les couches profondes de la Terre. La comparaison des temps d'arrivée des ondes à différents capteurs permet aux chercheurs de trianguler la position de la couche ainsi que sa composition, puisque cette dernière affecte la vitesse de propagation des ondes.

Les chocs enregistrés proviennent de petits événements sismiques en Europe et de tremblements de terre modérés partout sur la Terre. Le réseau peut même utiliser le bruit ambiant, comme de la houle de la mer, pour obtenir des informations sur les structures géologiques proches de la surface, jusqu'à quelques dizaines de kilomètres de profondeur.

Le réseau AlpArray est pleinement opérationnel depuis juillet 2017. Les premiers résultats sont attendus en 2019.