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Risque sismique et installations nucléaires

Sismotectonique de la faille de la Moyenne Durance

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Géométrie

La cartographie de surface de la faille de la Moyenne Durance (FMD) est aujourd’hui bien connue (Cushing et al., 2007). Ce système de failles est découpé en 10 segments dont les longueurs vont de 7,5 à 18 km. L’interprétation de nombreux profils géophysiques effectués par les industriels pétroliers et la localisation de la microsismicité mesurée par le réseau de sismomètres de l’IRSN permet aussi d’imager sa géométrie en profondeur.

Par ailleurs, de nombreux travaux montrent que cette faille affecte des sédiments quaternaires (moins de 2 millions d’années), attestant de son activité tectonique récente (Sébrier et al., 1997 ; Baize et al., 2002 ou http://www.neopal.net/). Par ailleurs, Sébrier et al. (1997) décrivent sur cette faille un paléoséisme fort entre 26000 et 9000 ans, dans les environs de Manosque. 

Modèle géologique de la faille de la Durance 

Légende des sections sismiques : (d’après Cushing et al. (2007)) 
   - Rose : socle ancien (âge>250 millions d’années)
   - Mauve : Trias (250-200 millions d’années)
   - Bleu ciel : Jurassique (150-200 millions d’années)
   - Vert : Crétacé (150-65 millions d’années)
   - Orange : Oligocène (autour de 30 millions d’années) 
   - Jaune : Mio-Pliocène (moins de 10 millions d’années). 

Légende : Modèle géologique de la faille de la Durance, construit à partir de l’interprétation de sections de sismique-réflexion industrielle traversant la trace de la faille (segments noirs). La faille affleurant en surface affecte les couches géologiques superficielles (jusqu’au Jurassique) et s’enracine dans les séries du Trias, limitant ainsi son extension en profondeur et donc sa capacité à générer des gros séismes. Cependant, la géologie régionale et les coupes sismiques présentées montrent clairement que la faille de la Moyenne Durance est située à la verticale d’une faille d’étendue crustale affectant le socle ancien. 

 

Sismicité

La microsismicité a pu être étudiée dans la région du site de Cadarache grâce à un réseau dense de sismomètres installés et maintenus par l’IRSN à partir de 1992. L’IRSN a spécifiquement entrepris la conception et la mise en place de ce réseau de surveillance, sans équivalent en France, pour assurer le suivi de l'activité de cette faille active. L’objectif était de pouvoir localiser, des secousses, même de faible niveau, avec une grande précision sur les différents segments de la faille, et de permettre ainsi la caractérisation des sources sismiques et des mouvements qu'elles sont susceptibles d'engendrer (Volant et al., 2000).

En dehors de quelques petits agrégats périphériques, les hypocentres microsismiques sont relativement bien corrélés géographiquement avec la localisation des segments de faille en profondeur, en particulier à Manosque et dans le secteur Mirabeau-Beaumont-de-Pertuis. Une grande partie de la microsismicité se localise dans les couches géologiques les plus superficielles (au-dessus de 3 km de profondeur) au niveau des séries sédimentaires reposant sur le socle granitique ancien. Pour autant, une activité sismique est aussi enregistrée dans le socle, au-delà de 6 km de profondeur, principalement dans le panneau est-provençal (à l’est de la faille de la Moyenne Durance).

Localisation des épicentres microsismiques (magnitudes Mw comprises entre 0 et 3) enregistrés entre 1999 et 2006
Légende : Localisation des épicentres microsismiques (magnitudes Mw comprises entre 0 et 3) enregistrés entre 1999 et 2006, dans le secteur de la faille de la Moyenne Durance (segments noirs). Les évènements ont pu être localisés précisément grâce au réseau d’instruments installé par l’IRSN (Durance Network).

La majorité des 27 évènements représentés est localisée dans les couches superficielles entre 0 et 3 km
Légende :
La majorité des 27 évènements représentés (les mieux caractérisés parmi tous ceux représentés à gauche) est localisée dans les couches superficielles entre 0 et 3 km. D’après Cushing et al. (2007). 

Si le séisme régional le plus important est celui de Lambesc (par ses effets et aussi ses caractéristiques physiques), il doit être rappelé que la vallée de la Moyenne Durance (autour de Manosque) a été le siège depuis au moins 500 ans d’une sismicité régulière dont les preuves sont répertoriées dans les archives historiques (SISFRANCE).
Entre Saint-Paul-lez-Durance et Ganagobie, on répertorie ainsi 11 évènements ayant causé des dommages aux bâtiments (intensité constatée supérieure ou égale à VI) les 13 déc. 1509, 2 sept. 1678, 14 août 1708 (une réplique importante le 20 août 1708), 20 mars 1812 (deux répliques importantes les 26 mars et 1er juin 1812), 7 mars 1835, 17 déc. 1858, 14 mai 1913, 30 sept. 1937. Les séismes les plus forts et les mieux documentés sont ceux de Manosque le 14 août 1708 (Quenet et al., 2004) et de Beaumont-de-Pertuis le 20 mars 1812.

Par ailleurs, les géologues ont retrouvé dans les sédiments superficiels (datés de quelques dizaines à quelques centaines de milliers d’années) des preuves du fonctionnement de la faille, à La Brillane et à Valveranne en particulier (voir la base nationale NEOPAL). Ce dernier indice a été interprété par les géologues-auteurs (Sébrier et al., 1997) comme une preuve de paléoséisme, vieux de 26 000 à 9 000 ans et de magnitude d’environ 6,5. Cet avis a été partagé par le comité d’expert de NEOPAL.   

Carte de la segmentation de la faille de la Moyenne Durance, des épicentres de séismes historiques à son voisinage et des indice
Légende : Carte de la segmentation de la faille de la Moyenne Durance, des épicentres de séismes historiques à son voisinage et des indices d’activité néotectonique.
 
Mosaïque de clichés de la tranchée de Valveranne, près de Manosque, et son interprétation
Légende : Mosaïque de clichés de la tranchée de Valveranne, près de Manosque, et son interprétation par Ghafiri (1993) et Sébrier et al. (1997), associant le plissement des couches sédimentaires superficielles (couches rose et orange) à l’expression d’un mouvement tectonique en chevauchement (la partie droite passe sur la partie gauche)  au niveau d’un segment de la faille de la Moyenne Durance.

 

Cinématique de la faille et régime de déformation régionale

A partir des enregistrements sismiques, on peut déterminer le type de mécanisme associé à chaque séisme (mécanisme au foyer) : faille normale créée par étirement, faille inverse créée par raccourcissement ou décrochement créé par coullissage. Ce travail a pu être effectué grâce au réseau de l’IRSN, suffisamment dense et sensible pour recueillir des signaux sismiques issus de petits séismes.

A partir des 27 évènements les mieux renseignés entre 1999 et 2006, il est possible de montrer que la région est soumise à un raccourcissement moyen horizontal de direction NNW-SSE.

Localisation des 59 évènements les mieux localisés autour de la faille de la Durance 

Légende : Localisation des 59 évènements les mieux localisés autour de la faille de la Durance.
Les couleurs des cercles indiquent les profondeurs par rapport au sommet du socle :
- noir : évènements à plus de 2 km sous le toit du socle ;
- gris : évènements localisés à moins de 2 km au dessous ou au dessous du toit du socle ;
- blanc : évènements localisés à plus de 2 km au dessus du toit du socle.
Les lignes à tirets indiquent la profondeur du toit du socle. Les solutions focales ont pu être calculées pour 27 des 59 évènements ; les mécanismes au foyer associés sont représentés autour de la carte. D’après Cushing et al. (2007). 

Les données géodésiques s’accordent pour l’essentiel avec les données sismologiques. L’axe de raccourcissement, calculé à partir des vitesses résiduelles (par rapport à l’Eurasie stable) de 4 sites GPS mesurés en continu depuis plusieurs années, montre une direction presque nord-sud, cohérente avec l’axe de raccourcissement déduit des mécanismes au foyer de la microsismicité.

La géodésie donne une information supplémentaire : le taux de raccourcissement peut être évalué à environ 0,2 mm/an sur 100 km (Nocquet et al., 2007).

Axe de raccourcissement dans la région du Luberon, déterminé à partir des données géodésiques de 4 sites
Légende : Axe de raccourcissement dans la région du Luberon, déterminé à partir des données géodésiques de 4 sites (CHRN : ; RSTL : Rustrel ; MICH : Saint-Michel l’Observatoire ; GINA : Ginasservis). Les données géodésiques à la base de ce calcul (Nocquet et al., 2007) sont disponibles sur le site RENAG

 

Taux de déformation autour de la faille de la Moyenne Durance

Le taux de déformation peut être appréhendé sur plusieurs durées d’observation, à court-terme à partir des données géodésiques, ou à long-terme à partir des données géologiques ou géomorphologiques.

Voici un tableau synthétique des valeurs référencées dans les publications traitant de la faille de la Moyenne Durance :

Source
principale
Type de marqueur et
durée intégrée
Localisation du marqueur Taux de déformation (mm/an)
Benedicto,1996Décalage vertical de la base du Miocène depuis 10 MaGanagobi 0,08-0,14
Baroux, 2000 Modélisation de l’évolution morphologique depuis 10 MaPli de Manosque 0,11
Hippolyte & Dumont, 2000Flexure post-6 Ma du chevauchement subalpin au dessus de la faille de la DuranceValavoir 0,1
Note IRSN inédite, 2005 Décalage de la ria messinienne imagé par géophysique, depuis 5 MaMeyrargues 0,026-0,14
Cushing et al., 1997 Déplacement horizontal de thalwegs depuis 2 MaManosque 0,05-0,22
Ghafiri, 1995
Paléosismologie (tranchée) :
1 événement entre 25 et 9 ka
Manosque 0,07-0,13
Nocquet et al., 2007 Mesures GPS continues depuis 10 ansEntre St-Michel-l’Obs. et Ginasservis < 0,1

 

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