Solide comme un roc? Une meilleure gestion des risques sismiques
Les activités souterraines telles que les opérations minières, l’extraction de pétrole et de gaz, l’exploitation de l’énergie géothermique et le stockage de gaz naturel modifient souvent l’état de contrainte de l’environnement géologique. Ces actions peuvent provoquer des tremblements de terre qui sont ressentis par les habitants des environs, voire occasionner des dommages. «Les séismes induits peuvent se produire dans le monde entier, endommageant potentiellement les bâtiments privés et publics et mettant des vies en danger», explique Francesco Grigoli, coordinateur du projet MEPHISTO, chercheur principal et maître de conférences à l’ETH Zurich, en Suisse. «Le dernier cas notable de sismicité induite s’est produit en Corée du Sud en novembre 2017, lorsque l’exploitation de l’énergie géothermique a déclenché un séisme de magnitude 5,5. Environ 70 personnes ont été gravement blessées, et d’importants dégâts ont été occasionnés.» Cela explique que des débats musclés aient éclaté ces dernières années, aussi bien sur le plan scientifique que politique et sociétal. Par ailleurs, l’aversion à l’égard des activités industrielles souterraines a fortement augmenté au sein de la population.
Des outils de surveillance améliorés
L’un des principaux objectifs du projet MEPHISTO, entrepris avec le soutien du programme Actions Marie Skłodowska-Curie, consistait à s’attaquer aux menaces potentielles que la sismicité induite fait peser sur la société. Le projet a ainsi cherché à apaiser les inquiétudes des citoyens et à renforcer la confiance qu’ils accordent à l’industrie. «De nombreux projets de géo-énergie se soldent par un échec en raison de l’apparition de séismes induits», explique Francesco Grigoli. «Cela suggère que les outils existants pour la gestion de la sismicité induite (ce qu’on appelle le système de voyants tricolores ou TLS, pour traffic light system) ne sont pas suffisants pour garantir la sécurité de ces opérations industrielles.» Le projet MEPHISTO a compris qu’il était nécessaire de passer à des mesures d’atténuation des risques plus efficaces. Il a entrepris de développer de nouvelles méthodes de surveillance de la microsismicité, ainsi que d’intégrer et de tester de nouvelles techniques de modélisation de la sismicité. Dans un premier temps, le projet a cherché à mieux comprendre les effets de l’injection et de l’extraction de fluides sur la rupture potentielle de failles préexistantes dans la croûte terrestre. Des modèles géomécaniques et statistiques ont été utilisés pour simuler la sismicité induite dans le cadre de différents scénarios. À partir de là, l’équipe du projet a pu améliorer les outils de surveillance microsismique. L’un des principaux objectifs était de prendre en compte l’évolution de l’activité sismique ainsi que son impact sur les opérations industrielles en cours. «Nous avons également développé une nouvelle méthode de localisation des phénomènes sismiques», ajoute Francesco Grigoli. «Elle nous permet d’obtenir des résultats de haute qualité, même avec des infrastructures de surveillance sismique médiocres.» Le point d’orgue du projet a consisté à tester un flux de travail avancé pour l’atténuation des risques de sismicité induite en temps réel: le système avancé de voyants tricolores (ATLS pour advanced traffic light system). Ce flux de travail a été appliqué lors d’une expérience de stimulation hydraulique en Islande.
Une gestion précise des risques
MEPHISTO a obtenu un certain nombre de résultats importants susceptibles d’avoir un impact positif sur la surveillance de la sismicité induite. Le projet est parvenu à tester un nouveau flux de travail pour la gestion des risques de sismicité induite en situation réelle, ce qui a prouvé son utilité en matière d’identification précoce du risque sismique. «Les tests de l’ATLS ont généré des résultats prometteurs et ouvert de nouvelles perspectives pour atténuer certains des risques associés aux opérations industrielles souterraines», indique Francesco Grigoli. «Les prochaines étapes consisteront notamment à tester de manière approfondie ce flux de travail d’atténuation des risques dans différents environnements et applications industrielles.» La communauté sismologique a désormais accès gratuitement à tous les outils de surveillance développés dans le cadre du projet, ces derniers pouvant être appliqués à tout un éventail de situations différentes.
Mots‑clés
MEPHISTO, sismicité, tremblement de terre, industrie minière, géothermie, hydraulique, surveillance