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Risque sismique et installations nucléaires

Les séismes en France métropolitaine

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En France métropolitaine, les réseaux sismologiques enregistrent une activité sismique quotidienne. La plupart du temps, ces événements sont trop faibles pour pouvoir être ressentis par la population. Pourtant, si on remonte le temps, on remarque qu’à l’échelle de quelques semaines, certains événements sont suffisamment forts pour être ressentis par quelques individus ; qu’à l’échelle de quelques années, d’autres ont pu produire des dégâts matériels ; qu’à l’échelle du siècle, de plus rares séismes ont même pu provoquer la chute de bâtiments et la mort de personnes. En cherchant encore plus loin avant l’installation des premiers systèmes permettant d’enregistrer la sismicité, les archives historiques rappellent que de tels événements, rares à l’échelle d’une vie, se sont produit de manière récurrente sur le territoire métropolitain. De même, des analyses géologiques montrent que des événements plus forts et encore plus rares ont pu affecter le territoire métropolitain français dans un passé qui bien que lointain, ne permet pas d’en écarter la potentielle occurrence.

 

Quelles sont les données disponibles en France métropolitaine ?

Données instrumentales

La première station sismologique en France métropolitaine est installée en 1892 à Strasbourg, alors prussienne. Il faudra ensuite attendre la première décennie du XXème siècle pour que d’autres stations d’enregistrement voient le jour (Paris, Marseille, Puy-de-Dôme…). Si elles ne permettent pas à proprement parler d’étudier finement la sismicité de la France, ces instruments ont par exemple permis d’enregistrer le dernier séisme meurtrier qu’ait connu la métropole à Lambesc en 1909 (voir page dédiée). Les travaux de Baroux et al. (2003) sont consacrés à l’analyse de ces premiers signaux sismologiques enregistrés en France et en Europe afin de déterminer la localisation et la magnitude de ce séisme.

Enregistrement du séisme de Lambesc en 1909 à l’Observatoire de Strasbourg
Enregistrement du séisme de Lambesc en 1909 à l’Observatoire de Strasbourg sur un tambour portant un papier noirci au noir de fumée  -  composante Nord-Sud (Crédit photo : Valérie Hansel – MediHAL archives ouvertes)

À partir de 1962, le premier réseau sismologique Français est déployé par le Laboratoire de Détection et de Géophysique (LDG) du Commissariat à l’Énergie Atomique (CEA). Ce réseau à vocation militaire contribuera toutefois dès son établissement et jusqu’à aujourd’hui à la caractérisation de la sismicité du territoire métropolitain. À partir des années 1980, des réseaux sismologiques nationaux et régionaux sont développés à des fins de recherche académique et de communication au grand public (RéNaSSSismalp, etc.). L’ensemble de ces réseaux est aujourd’hui regroupé au sein du Réseau Sismologique et Géodésique Français (RESIF), qui devrait être composé d’environ 200 sites d’enregistrement répartis sur le territoire métropolitain en 2020. À ce jour, le catalogue de sismicité Si-Hex (Cara et al., 2015) fait la synthèse des données issues des différents réseaux existants pour la période de 1962 à 2009.

 

Données historiques et macrosismicité

Avant l’essor des instruments de mesure, la sismicité en France est essentiellement connue au travers d’écrits relatant le ressenti des personnes et les dégâts occasionnés. Les sources sont multiples, qu’il s’agisse de correspondances personnelles, d’actes paroissiaux ou notariés, de journaux, etc. Les premières recherches sur le sujet sont effectuées à la fin du XVIIIème siècle et le premier catalogue de la sismicité dite historique est produit par Alexis Perrey au milieu du XIXème siècle.

Ce travail fondateur sera discuté et enrichi au cours du XXème siècle, puis finalement compilé dans une base de données informatique harmonisée disponible aujourd’hui sous le nom de Sisfrance. Cette base est actuellement tenue à jour par un consortium de trois organismes : le BRGM (Bureau de Recherches Géologiques et Minières), EDF (Électricité de France) et l’IRSN (Institut de Radioprotection et de Sûreté Nucléaire). En effet, un tel travail avait été rendu nécessaire en France par le développement de l’industrie nucléaire, pour laquelle la connaissance de la sismicité historique est fondamentale dans l’optique du dimensionnement des ouvrages.

Dans le catalogue Sisfrance de sismicité historique, les témoignages et les dégâts relatés sont retranscrits dans une même échelle d’intensité (voir page Comment mesure-t-on la force des séismes ?) établie par Medvedev, Sponheueur et Karnik en 1964 (échelle dite MSK64). Ainsi, on constate que 329 événements (sur les 6 390 contenus dans la base en 2016) se sont produits sur le territoire avec une intensité épicentrale supérieure ou égale à VI, c’est-à-dire ayant produit des dégâts sur les constructions.

exemple de document historique contenu dans la base de données Sisfrance concernant le séisme du 15 Février 1657 survenu en Touraine
Figure 2 : exemple de document historique contenu dans la base de données Sisfrance concernant le séisme du 15 février 1657 survenu en Touraine.

À partir du séisme de Lambesc survenu en 1909, des enquêtes macrosismiques ont été diligentées en France afin de collecter auprès des communes les effets des séismes (dégâts et ressentis). Ce travail systématique permet alors d’avoir une information plus exhaustive et plus rigoureuse que celle déduite de l’analyse des archives qui dépend de l’existence et de la disponibilité des documents historiques et de leur interprétation. Le Bureau Central Sismologique Français (BCSF) est créé en 1921 et chargé de collecter et cataloguer les données macrosismiques après chaque séisme ressenti en France. Ce travail se poursuit toujours aujourd’hui et les données macrosismiques sont établies dans une échelle d’intensité européenne dite EMS98.

 

Les informations sur les séismes plus anciens : archéosismicité et paléosismologie

L’existence de témoignages historiques écrits s’amenuise à mesure que l’on remonte dans le temps. Au-delà du Moyen-Âge, leur existence est exceptionnelle et le plus ancien événement connu en France métropolitaine date de l’an 463 après Jésus-Christ. Afin de compléter le peu d’informations disponible à ces périodes, ou de retrouver des événements inconnus au travers des documents historiques, il est possible de faire appel aux techniques de l’archéosismicité et de la paléosismologie.

Les informations sur les séismes plus anciens
Figure 3 : Ce graphique reporte le nombre de localité avec une intensité quantifiée pour 3114 événements de la base Sisfrance. Près d’un séisme sur deux parmi les 6390 que contient la base en 2016 sont associés à des témoignages manquant de détails pour permettre l’attribution d’une intensité sur l’échelle MSK ou leur localisation géographique. On remarque facilement que l’information disponible est très faible avant le XIVème siècle (Crédit IRSN).

L’archéosismicité s’intéresse à l’analyse des traces laissées par les séismes sur le bâti historique. Cette discipline n’est pas restreinte aux temps anciens et peut être appliquée à des séismes récents, comme par exemple pour le séisme de Manosque de 1708. Concernant les événements plus anciens, fort peu d’éléments existent en France. À titre d’exemple, l’IRSN a piloté une étude concernant l’aqueduc romain de Nîmes, concluant à la possible occurrence d’un séisme (peut-être deux) ayant occasionné des désordres pour la période comprise entre l’an 250 et l’an 350 après Jésus-Christ.


Basculement d’une partie de mur observé au Pont de la Lône interprété comme la possible conséquence d’un séisme
(Crédit IRSN/APS).

La paléosismologie s’intéresse à l’étude des effets directs et indirects laissées par les séismes dans l’environnement géologique (voir page Quels sont les effets des séismes). Les observations qui sont réalisées par des géologues et des géophysiciens peuvent concerner des événements sismiques récents pour lesquels il s’agit d’identifier précisément les failles qui en sont la cause (voir page Séisme de Lambesc de 1909), ou des événements plus anciens avec pour objectif de quantifier la capacité des failles à produire des séismes forts, c’est-à-dire capables d’atteindre la surface terrestre et/ou de laisser des traces indirectes dans l’environnement.

En France métropolitaine, il existe peu de données géologiques directes attestant de l’occurrence de séismes récents ou anciens le long des failles. Seules quelques tranchées réalisées le long de failles en Provence (voir pages Séisme de Lambesc et Sismotectonique de la Moyenne Durance) et dans le fossé Rhénan ont permis de retrouver les traces de paléoséismes dans les couches sédimentaires les plus récentes.

En revanche, de nombreux indices relevés au cours des diverses études géologiques régionales permettent de discuter de l’activité potentielle des failles reconnues sur le territoire. Les interprétations tirées de ce type d’observations ne sont généralement pas univoques et un comité d’expert (dont faisait partie l’IRSN) mandaté par le Ministère de l’Environnement a établi une base de données hiérarchisée de ces données (base de données NEOPAL, accessible sur www.georisques.gouv.fr).

 

Comment est répartie la sismicité en France métropolitaine ?

À l’échelle de l’Europe, et si on la compare à des pays où la culture sismique est très forte tels que l’Italie ou la Grèce, la France létropolitaine est une région à sismicité faible à modérée. Elle a cependant connu plusieurs séismes destructeurs dans le passé, parmi lesquels :

  • le séisme de Bâle (près de la frontière entre la France et la Suisse) en 1356 ;
  • le séisme de Bigorre en 1660 ;
  • le séisme de Remiremont de 1682 ;
  • le séisme de Bouin de 1799 ;
  • le séisme ligure de 1887, produit en mer près de la côte ligure italienne ;
  • le séisme de Lambesc de 1909.

 

La carte présentée ci-dessous est une synthèse des données de sismicité issues des catalogues instrumentaux et historiques où tous les séismes sont représentés suivant une échelle de magnitude homogène. Pour cela, une magnitude a été associée aux séismes historiques à partir de leurs intensités connues afin de pouvoir les comparer aux séismes enregistrés instrumentalement (voir page Évaluation de l’aléa sismique). En dehors des deux grandes zones correspondant aux bassins Parisien et Aquitain où la sismicité est faible, l’ensemble du territoire connait une sismicité notable. S’en dégagent toutefois assez distinctement, par la quantité des séismes qui y ont lieu, les domaines Alpins, Pyrénéens, Rhénans et Armoricains.

Pour autant, la répartition globale des séismes les plus importants ayant affecté le territoire ne suit pas forcément ce schéma, par exemple dans le Pas-de-Calais où deux importants séismes (1449 - 1580) ont affectés une zone où la sismicité est historiquement faible. Ces observations très simples permettent d’illustrer le fait que si les plus grands séismes ont globalement tendance à se produire plus souvent dans les zones ou la sismicité est importante, il n’est pas possible d’en exclure l’occurrence dans des régions qui pourtant montrent historiquement une sismicité plus diffuse.


Sismicité en France entre 463 et 2009. Les localisations épicentrales et les magnitudes sont calculées par l’IRSN (pour la sismicité historique) et par le BCSF et le CEA (sismicité instrumentale, base de données SiHex) (IRSN).

 

Quels sont les processus à l’origine de la sismicité en France métropolitaine ?

De manière générale, on considère que les séismes en France métropolitaine résultent du rapprochement lent (≈1cm/an) entre la plaque africaine (ou nubienne) et la plaque eurasienne. La majeure partie de ce rapprochement (dit aussi convergence) est consommée au niveau du contact entre les deux plaques, au Maghreb : c’est pourquoi cette région est l'une des plus sismiques de la région méditerranéenne comme l’attestent les séismes d’El Asnam en 1954 (magnitude 6,7) et 1980 (magnitude 7,1), d’Agadir en 1960 (magnitude 5,7), d’Alger-Boumerdès en 2003 (magnitude 6,8) ou d’Al Hoceima en 2004 (magnitude 6,3). Une petite fraction de la convergence est également transmise à l’intérieur de la plaque Eurasie, et en particulier en France métropolitaine, produisant ainsi la sismicité telle que nous la connaissons. Dès lors, comment expliquer que la répartition de la sismicité en France ne soit pas plus homogène que celle que nous observons?

Un certain nombre d’hypothèses ont été avancées ces dernières années pour identifier des « moteurs » alternatifs à celui de la tectonique des plaques :

  • Les fluctuations climatiques, en particulier le rôle du rebond post-glaciaire lié à la fonte des glaces il y a environ 12 000 ans, qui a libéré les parties septentrionales et montagneuses du poids des glaciers, mais également fait remonter les niveaux marins côtiers ;

  • Les transferts de masses liés au transport de sédiments par érosion fluviatile et glaciaire depuis les régions montagneuses vers les plaines ;

  • L’écroulement gravitaire des chaînes de montagnes à la faveur de contrastes de résistances des matériaux constituant la croûte terrestre ;

  • Des déformations verticales liées à des mouvements dans le manteau terrestre ;

  • Des réajustements locaux liés à l’hétérogénéité des formations mises en contact dans la croûte terrestre au cours des temps géologiques.

 

La contribution de telle ou telle hypothèse est non restrictive et se surimpose(nt) probablement à l’hypothèse tectonique formulée au départ. La part de chaque processus dans la production de la sismicité telle que nous la connaissons est donc très difficile à quantifier. Néanmoins, il s’agit là d’un défi important à relever afin de comprendre comment la sismicité évolue dans le temps et si ce que nous avons connu dans le passé nous renseigne fidèlement sur ce qui pourra se passer dans le futur.

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