SÉISMES ET EXPLOITATION PÉTROLIÈRE

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Par quel processus physique l'injection de fluides induit-elle des séismes ?

La majorité des failles géologiques actives ne « jouent » pas régulièrement, si ce n’est lors d’événements sismiques brutaux. Entre ces épisodes sismiques, les failles sont bloquées et c’est le volume des roches situées de part et d’autre qui accumule les déplacements imposés par la tectonique des plaques en se déformant de façon élastique, un peu comme des blocs de caoutchouc, à l'échelle de dizaines de kilomètres. Sur la faille, le champ de contrainte régional dû à la tectonique des plaques se décompose en une force (ou contrainte) cisaillante, c’est-à-dire parallèle à la faille et qui tend à la faire jouer, et une force « normale », c’est-à-dire perpendiculaire à la faille et qui tend à plaquer les deux compartiments l’un contre l’autre. Un séisme se déclenche lorsque la force cisaillante dépasse le seuil de rupture sur la faille, ce qui libère par un glissement quasi instantané l’énergie accumulée par les roches.

Principe d’un cycle sismique

Principe d’un cycle sismique

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La grande majorité des séismes se produisent le long de failles. Correspondant à la durée entre deux séismes, le cycle sismique est caractérisé par deux épisodes. Le premier correspond à l'accumulation des forces tectoniques (contraintes normale et cisaillante) le long de la faille... 

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Avant le séisme, on peut considérer que les frottements sur la faille empêchent le glissement. L’injection artificielle de fluides sous pression dans le sous-sol agit sur la répartition des contraintes dans la croûte terrestre et contrebalance en partie la force normale à la faille, ce qui diminue les frottements et donc le seuil de rupture. Ainsi, une faille initialement proche du seuil de rupture –  dont les roches de part et d’autre sont déjà très déformées – pourra rompre prématurément par rapport à ce qu’aurait été son évolution naturelle. Ces séismes induits sont donc des séismes naturels « avancés » de dizaines à des milliers d’années du fait de l’activité industrielle.

Injection de fluides dans le sous-sol et séismes

Injection de fluides dans le sous-sol et séismes

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Aux États-Unis, l'exploitation du pétrole et des gaz de schiste engendre le stockage en profondeur de très grandes quantités de fluides usés. Cette pratique d'injection artificielle de fluides, en agissant sur  les contraintes de la croûte terrestre, modifie les cycles sismiques en abaissant... 

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Principe d’un cycle sismique

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Injection de fluides dans le sous-sol et séismes

Injection de fluides dans le sous-sol et séismes
Crédits : Encyclopædia Universalis France

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Exploitation pétrolière et incidence sur les séismes

Exploitation pétrolière et incidence sur les séismes
Crédits : Encyclopædia Universalis France

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Écrit par :

  • : directeur de recherche au CNRS, Institut de physique du globe de Paris

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Pour citer l’article

Robin LACASSIN, « SÉISMES ET EXPLOITATION PÉTROLIÈRE », Encyclopædia Universalis [en ligne], consulté le 19 février 2020. URL : http://www.universalis.fr/encyclopedie/seismes-et-exploitation-petroliere/