Précurseurs de séismes - Etat de l’art et étude bibliographique

Contexte de réalisation

Des publications récentes sur des précurseurs de séismes, ainsi que les interrogations légitimes du grand public, ont suscité un regain d’intérêt pour les méthodes cherchant à éclaircir les événements pouvant précéder la survenue d’un séisme. La prévision des séismes constitue l’un des problèmes les plus difficiles en Sciences de la Terre. La raison provient de la nature même des séismes, comme relâchement soudain des contraintes accumulées dans la lithosphère, dont le déclenchement n’est pas bien compris et qui est très difficile à prévoir.

Les très nombreux travaux de recherches effectués sur la compréhension du phénomène sismique ont permis de définir les zones d’aléa sismique fort, ainsi que de prédire l’occurrence de séisme à long terme (quelques dizaines d’années), mais n’ont pas encore réussi à décrire de manière précise les phénomènes en jeu et, par conséquent, la nature exacte des signes avant-coureurs qui pourraient être détectés.

Objectifs

La question fondamentale posée par le grand public est de savoir si un séisme peut être prédictible ou non. Un débat sur cette question anime les scientifiques et les sismologues. Certains pensent que la prévision des séismes ne pourra jamais être possible du fait de la complexité même des phénomènes générant les séismes, mais d’autres démontrent séisme après séisme que des signes précurseurs existent et soutiennent que leur analyse approfondie permettrait la prévision des séismes.

L’objectif de ce projet était de faire un état de l’art et une synthèse de la connaissance sur les précurseurs de séismes majeurs, à la lumière des travaux anciens (par exemple Emmanuel Kant, 1755, sur le tremblement de terre de Lisbonne) et récents (séisme de l’Aquila).

Accumulation de la déformation pré-sismique observée sur une image

Programme des travaux

La recherche a été large ; la variété et le nombre de documents obtenus montrent clairement que ce domaine d’étude est extrêmement vaste, et porte sur des méthodes très diverses.

Le choix des articles représentatifs a été déterminé en suivant une approche pragmatique. Il a été choisi de concentrer la recherche sur les pays en proie aux séismes majeurs (Chine, Russie, Portugal, Turquie, Grèce, Italie, Japon, États-Unis). Des contacts ont été pris en Russie, au Japon et en Italie afin d’accéder exhaustivement à une littérature abondante mais parfois non traduite. La littérature chinoise, en grande partie non traduite en anglais, a également été étudiée. Les résultats les plus significatifs étaient cependant publiés en anglais.

Un séisme majeur est défini par une magnitude supérieure à 7, mais l’analyse des résultats montre que certaines méthodes ne sont pas sensibles aux grandes magnitudes mais le sont aux petites (hydrogéochimie). Parmi les méthodes décrites, nous distinguerons :

• les observations de déplacements du sol à différentes échelles de temps (géodésie, déformation du sol sismicité, cycle sismique et émissions acoustiques) ;
• les observations thermométriques ;
• les observations hydrogéochimiques ;
• les observations d’émission de gaz ;
• les observations électriques et/ou magnétiques;
• les observations variées dans l’atmosphère (dont l’ionosphère) ;
• les observations du comportement des animaux.

Si la liste des méthodes décrites dans le rapport nous paraît exhaustive, les cas étudiés ne représentent que partiellement l’ensemble des travaux sur une méthode donnée. Pour chaque méthode, ce sont les travaux principaux, les mieux documentés qui ont été valorisés, les autres travaux étant néanmoins listés pour mémoire, pouvant servir de base pour une recherche plus approfondie. Chaque méthode fait l’objet d’une description de l’état de l’art de la théorie, d’une discussion de sa fiabilité et d’un rappel d’exemples de séismes majeurs où elle est intervenue.

Résultats obtenus

Il n’y a, à présent, plus de doutes : de nombreux séismes sont précédés de réels précurseurs, mais les processus physiques générant ces phénomènes sont encore très mal compris, principalement à cause du manque d’observations de bonne qualité. En plaçant la faille dans son contexte géologique, on pourrait interpréter les anomalies observées avant les séismes comme résultantes de modifications physicochimiques de l’encaissant, dues à la préparation du glissement au niveau de la faille.

Dans ce schéma élargi du système "faille", l’utilisation de méthodes innovantes devrait contribuer à améliorer notre connaissance des phénomènes impliqués dans le cycle sismique et permettre de l’utiliser pour améliorer la précision des prévisions des séismes. On décrit très brièvement aussi des domaines de recherche nouveaux comme par exemple l’analyse de l’apparition de bulles ou l’étude de la propagation de fluides dans les systèmes de failles sous-marins à tous les stades du cycle sismique.

Quelques pistes sont proposées pour orienter de nouvelles recherches. En particulier, certains travaux actuellement menés (dont les objectifs sont totalement étrangers à la recherche de précurseurs de séisme, par exemple les travaux de Grant et Halliday*, dont les études zoologiques sur les crapauds de la région de l’Aquila ont montré incidemment un comportement anormal précédant le séisme de 2009) pourraient obtenir des résultats permettant une contribution à la compréhension de certains aspects mal compris de la physique complexe des séismes.