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Risque sismique et installations nucléaires

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Base de données des failles potentiellement actives en France Métropolitaine

http://bdfa.irsn.fr/

L’évaluation des sollicitations sismiques est nécessaire pour prévoir le comportement des bâtiments et leur tenue face aux vibrations sismiques. L’intensité de ces vibrations dépend de la magnitude et de la distance à la source (la faille qui engendre le séisme). Ainsi pour définir le mouvement sismique, il est nécessaire d’estimer la magnitude et la position des séismes pouvant se produire à l’avenir. Pour cela, les sismologues se basent sur l’analyse des archives historiques qui permet d’estimer la localisation et l’intensité des séismes passés. Une autre manière d’estimer la position des séismes susceptibles de se produire et leur magnitude consiste à se baser sur la connaissance des failles. En effet, la rupture sismique s’initie et se propage sur une dislocation quasi instantanée le long d’une discontinuité de la croute terrestre (faille). Elle se traduit par un mouvement de quelques millimètres à plusieurs mètres et concerne un ou plusieurs segments de faille longs de quelques mètres à plusieurs centaines de kilomètres. L’amplitude du déplacement et la dimension de la faille mobilisée conditionnent l’énergie mise en jeu lors de cette rupture, donc la magnitude.

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Figure 1 : L’énergie libérée lors d’un séisme est proportionnelle à la dimension de la rupture. La magnitude du séisme est une grandeur reliée à cette énergie. Plus la taille de la zone de rupture est grande, plus la dislocation (décalage le long de la faille) est importante (modifié d’après Les tremblements de terre en France, J. Lambert, 1997).

L’identification et la caractérisation des failles est donc une composante importante de l’évaluation de l’aléa sismique qui vient en complément de la connaissance de la sismicité enregistrée par les sismomètres et de la sismicité historique. La connaissance historique est restreinte par la durée relativement modeste des périodes couvertes par les catalogues en regard de la durée des processus qui conduisent au déclenchement de séismes, en particulier dans les zones à faible activité tectonique pour les séismes les plus forts. C’est pourquoi l’analyse des failles est essentielle dans un pays comme la France métropolitaine.

06-seisme-carte-bdfa-simplifiee.jpg Figure 2 : carte simplifiée de la BDFA représentant les secteurs géographiques et les failles ayant fait l’objet d’une analyse. Les secteurs géographiques retenus sont centrés sur les périmètres des installations nucléaires.


La base de données des failles potentiellement actives (BDFA) est une première étape vers la construction d’une base de données nationale de référence décrivant les failles potentiellement sismogènes, de la même manière que la base SISFRANCE (http://www.sisfrance.net) sert de base de données de référence pour les données de sismicité historique en France. LA BDFA vient compléter une autre base de données qui recense les indices ponctuels de déformation tectonique récente (NEOPAL : base nationale des déformations récentes et paléoséismes sur le site Géorisques, Plan Séisme, InfoTerre, Geoportail), mais qui ne fournit pas d’information sur l’activité des failles, à quelques exceptions près.



Faille active ou faille potentiellement active ?

En fonction du contexte sismotectonique, la période examinée pour statuer de l’activité d’une faille est variable : dans les zones très actives, la pratique conduit à prendre en compte une période limitée aux 10 000 dernières années, tandis que dans les zones peu actives (comme la France métropolitaine par exemple), des périodes plus longues (de quelques centaines de milliers à quelques millions d’années) sont considérées nécessaires pour révéler de façon fiable la potentielle activité des failles et couvrir la durée nécessaire à l’accumulation puis le relâchement de la contrainte tectonique. A titre d’illustration, pour une faille qui présente une vitesse de glissement de 0,01 mm/an (représentative de ce qui peut être observé en France métropolitaine), il faut environ 100000 ans pour accumuler 1m de déplacement. C’est ce déplacement que les géologues devront retrouver sur le terrain au travers de l’étude de zones qui auront été préservées de l’érosion et de l’anthropisation.
Dans la base de données des failles actives, le terme "faille potentiellement active" est utilisé afin d'exprimer les incertitudes relatives :

  • à l’origine sismique des déformations tectoniques observées en surface : la qualité des données (et en particulier des affleurements) ne permet pas souvent de conclure sur ce point. Il existe en effet très peu de données ou modèles établissant clairement les parts relatives des mouvements asismiques (glissement lent sans séisme le long d’une faille) et cosismiques (glissement brusque associé à un séisme); cependant, parmi les failles les mieux étudiées (en particulier en Californie), les failles connues pour être aujourd’hui « asismiques » ont connu par le passé des séismes importants (faille d’Hayward par exemple) ;
  • à la datation du dernier mouvement observé : il est en effet souvent difficile d'attester de l'activité quaternaire (entre l’Actuel et 2,6 million d’années) des failles en France métropolitaine car les indices morphologiques ou stratigraphiques sont rarement plus jeunes que le Pliocène (2,6 à 5,3 Ma) voire le Miocène (5,3 à 23 Ma). Considérant que le contexte sismotectonique en France métropolitaine a très peu évolué depuis la fin du Miocène, sauf localement dans certaines régions des Alpes, certaines failles qui ont été actives depuis cette période sont considérées susceptibles de produire des séismes significatifs dans le futur.


 

Description de la base de données et de la carte présentée « en ligne »

Le détail de la structure de la base de données (Système d’Information Géographique + tables attributives) s’inspire d’autres bases de données développées dans le monde : USA (QFAULTS, Haller et al., 2004), Nouvelle-Zélande (NZAFD, Langridge et al., 2016), Japon (AIST service géologique du Japon), Italie (ITHACA, Michetti et al., 2000) et péninsule Ibérique (Espagne + Portugal (QAFI, García-Mayordomo et al., 2012, 2017)). La carte des failles proposée pour la France est associée à une base de données relationnelle décrivant l’état des connaissances pour chaque faille, une faille pouvant être composée d'un ou plusieurs segments. Cette base de données est composée de plusieurs tables thématiques reliées entre elles par une (des) clé(s) d’identification. Les informations compilées décrivent la géométrie des failles (tracé, profondeur, âge des déformations, incertitudes associées….). En plus de ces informations, les descriptions de certaines failles importantes ont fait l’objet de fiches descriptives, qui ont été soumises à la relecture de géologues spécialiste des secteurs concernés. L’ensemble de ces données détaillées sont décrites dans une publication (Jomard et al., 2017). La BDFA présentée ici est une version simplifiée qui ne comprend pas les fiches descriptives. Les fiches descriptives des failles peuvent toutefois être transmises sur demande. Cette version se présente sous la forme d’une cartographie sur laquelle le tracé des failles est associé à un degré de confiance (traits pleins ou discontinus) et à l’âge du dernier mouvement connu (couleur du tracé). Chaque segment de faille est « sélectionnable » pour afficher une fenêtre d’information précisant :

  • le nom de la faille,
  • son pendage (en degrés par rapport à l’horizontale),
  • sa direction (par rapport au nord),
  • sa longueur,
  • un taux de glissement issu de l’analyse de la littérature scientifique,
  • l’association ou non de la faille avec de la sismicité historique et/ou instrumentale.


 

Un indicateur de « robustesse » a enfin été calculé à partir du degré de certitude sur :

  • la connaissance du tracé de la faille (faille bien connue, peu connue), 
  • l’âge ancien ou récent de la déformation associée à la faille,
  • le degré d’expression morphologique,
  • la sismicité associée et si des données géodésiques montrent ou non une déformation actuelle le long de la faille.

    Cet indicateur est calculé de manière subjective, toutefois, plus la valeur de cet indicateur est élevée, plus le caractère actif de la faille peut être considéré comme crédible. La base de données contient 136 failles composées de 581 segments individuels au total. Sur l’ensemble des segments répertoriés, 19 segments ont un critère de robustesse supérieur à 15, et 63 compris entre 10 et 15, c’est-à-dire que leur activité telle que reportée dans la BDFA peut être considéré fiable. Le fond de carte est complété par des éléments sélectionnables : la position des installations nucléaires de base, le périmètre de 50 kilomètres autour de celles-ci et les failles présentées dans la carte néotectonique de la France publiée par Grellet et collaborateurs en 1993 (failles en grisés).

    Exemple de fiche descriptive de faille (ZBSA) Massif armoricain (document PDF) 

 

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