Evolution spatio-temporelle de la sismicité de la zone Ubaye/Haute‐Durance : apports pour la compréhension de la dynamique et de l’évolution des essaims de sismicité en domaine de faible déformation

Marion BAQUES a soutenu sa thèse le 9 février 2023 à Valbonne

Jury

Louis DE BARROS, Maitre de conférences (HDR), Université Côte d'Azur, Directeur de thèse
Jean-Luc GOT, Professeur, Université Savoie Mont Blanc, Rapporteur
Hélène LYON-CAEN, Directrice de recherche, ENS Paris, Rapporteuse
Guillaume DANIEL, Ingénieur de recherche, EDF, Examinateur
Agnès HELMSTETTER, Chargée de recherche CNRS, ISTerre, Examinatrice
Bertrand DELOUIS, Professeur, Université Côte d'Azur, Examinateur et Président du Jury
Invités:
Hervé JOMARD, Ingénieur de recherche, IRSN, co-directeur
Maxime GODANO, Maitre de conférence, Université Côte d'Azur, co-directeur
Clara DUVERGER, Ingénieure de recherche, CEA, co-encadrante.

Résumé

La région de l’Ubaye, située dans les Alpes à équidistance de Grenoble et Nice, est l’une des zones les plus sismiques de France. L’un des plus forts séismes enregistrés en France métropolitaine s’y est produit le 5 Avril 1959 (MLLDG5,3). Cette région est caractérisée par une activité sismique particulière composée d’un entremêlement de séismes principaux/répliques et d’essaims sismiques impliquant l’interaction de plusieurs processus moteurs (transfert de contraintes, pression de fluides, etc). Certains essaims sont caractérisés par des séismes de magnitude supérieure à 4 comme ce fût le cas pour la crise de 2012-2015, frappée par deux séismes de magnitude MLLDG4,8 (26/02/2012) et MLLDG5,2 (07/04/2014). Cette thèse a pour objectif de mieux comprendre les processus qui sont à l’origine de la sismicité et de faire le lien avec les structures connues de la région.

L’étude de la sismicité historique et instrumentale a permis d’illuminer certaines zones plus actives que d’autres (Le Lauzet, Larche, Barcelonnette, St-Paul-sur-Ubaye, Guillestre) depuis le XVIIIe siècle. Malheureusement, les incertitudes de localisations et notre méconnaissance des structures profondes rendent très difficiles une association entre les failles visibles sur le terrain et la sismicité. Nous nous sommes concentrés par la suite sur les deux mois suivant le séisme du 7 Avril 2014. Les répliques montrent une organisation spatiale complexe, dans un volume autour de la faille principale. L’organisation de la sismicité pour cette crise a été quantifiée par une analyse de la géométrie des structures en jeux et par un calcul de 100 mécanismes au foyer. Durant les différentes périodes de crises, la présence de fluides a été mise en évidence et est l’un des principaux moteurs proposé pour expliquer le comportement de la sismicité. J’ai donc calculer les surpressions de fluides nécessaires pour activer la sismicité à partir de l’inversion des mécanismes au foyer et de l’état de contraintes. Trois résultats majeurs ressortent : 1) la majorité des événements (65%) requièrent entre 15 et 40 MPa de surpressions de fluides ; 2) les plus forts séismes ont également besoin de surpression de fluides ; 3) l’évolution temporelle des surpressions est un indicateur du type de séquence sismique. A partir de ces résultats, un modèle conceptuel est proposé, basé sur le principe que l’activation d’une faille va permettre la libération de pression de fluides (« fault-valve behaviour », Sibson, 1990).

Après cette étude détaillée sur les répliques du séisme de 2014, je me suis concentrée sur l’ensemble de la crise 2012-2015, en étudiant la période 2010-2019 pour faire le lien entre les structures préexistantes de la région et la chronologie de la crise. Une nouvelle relocalisation de la sismicité est alors réalisée sur cette période à partir du catalogue du LDG. L’ensemble de la région de l’Ubaye semble être touché par des essaims et plus particulièrement la Vallée de l’Ubaye. De plus, l’alignement de la sismicité permet d’émettre l’hypothèse de deux failles venant s’intersecter au niveau de la zone de l’essaim de 2012-2015.
L’étude statistique de la distribution de magnitude (exposant b de la loi de Gutenberg-Richter) a permis d’identifier un comportement temporel générique pour les essaims, associé à un processus de pression de fluides. La variation de l’exposant b est plus complexe pour les chocs principaux/répliques, avec des variations non génériques avant et après le choc principal. L’association des résultats obtenus nous a permis de mieux comprendre le déroulement des séquences sismiques (choc principal/répliques et essaims) et nous a apporté des informations sur l’organisation des structures actives de la région de l’Ubaye. Cette meilleure compréhension des processus en jeux peut permettre, à terme, une meilleure prise en compte du risque sismique dans cette région.