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Projet SI-Hex : le catalogue BCSF-LDG de la sismicité
instrumentale de la France métropolitaine
CONTEXTE DE REALISATION
Le catalogue BCSF-LDG issu du projet SI-Hex (Sismicité
Instrumentale de l’Hexagone) est le résultat de ce projet
collaboratif conduit de 2009 à 2013 par le Bureau
Central Sismologique Français (BCSF) agissant pour le
compte de sept Observatoires des Sciences de l’Univers
en France (CNRS/INSU – Universités) et en collaboration
avec le Laboratoire de Détection et de Géophysique
(CEA-DAM/DASE/LDG).
OBJECTIFS
Le projet SI-Hex a eu pour objet de créer un catalogue
unifié de la sismicité de la France métropolitaine sur la
période 1962-2009 contenant la meilleure information
possible sur la localisation des foyers des séismes ainsi
que sur leur magnitude.
PROGRAMME DES TRAVAUX ET COUT
Trois questions principales ont été traitées lors du projet
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SI-Hex: celle de la localisation précise des épicentres
des séismes, celle de la discrimination entre séismes
naturels et séismes artificiels, et enfin celle des
magnitudes à attribuer à chaque séisme. Le projet s’est
déroulé en deux phases dont le coût contractuel total
s’élève à 1,4 million d’euros.
RESULTATS OBTENUS
Localisation
L’objectif étant de fournir la meilleure localisation
possible des foyers des séismes, le travail a porté sur
deux axes majeurs.
D’une part, tous les évènements ont été relocalisés par
une méthode unique à partir de la compilation de tous
les temps d’arrivés des ondes sismiques mesurés par les
observatoires français et les laboratoires des pays
frontaliers disponibles au Centre Sismologique EuroMéditerranéen (CSEM) et au Centre International de
Sismologie (ISC). Les localisations réalisées par cette
procédure portent le label « localisation SI-Hex » dans le
catalogue. Le calcul prend en compte le modèle de
vitesses sismiques dit Haslach simplifié qui est utilisé par
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le BCSF-RéNaSS à Strasbourg.
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D’autre part, pour chaque séisme, la meilleure
localisation a été sélectionnée parmi celles disponibles
(localisation SI-Hex ou celle réalisée par un observatoire
régional ou issue de travaux particuliers). Le catalogue
précise l’auteur de la localisation pour chaque séisme
dite « préférentielle ». Le catalogue BCSF-LDG présente
ainsi les solutions les plus précises possibles pour tous
les évènements identifiés. En dehors des séismes
anciens relocalisés au LDG, ces solutions préférentielles
concernent la partie récente du catalogue : de 1980 à
2004 dans le domaine armoricain ; depuis 1978 dans les
Pyrénées ; depuis 1989 dans les Alpes ; et depuis 2001
dans la zone Méditerranéenne. La région nord-est doit
être analysée de la même manière dans la prochaine
révision du catalogue BCSF-LDG.
Le catalogue BCSF-LDG de sismicité instrumentale
couvre la France métropolitaine et la zone économique
exclusive en mer (ZEE), avec un élargissement de 20 km
hors des frontières.
Magnitude
La magnitude retenue dans le projet SI-Hex est la
magnitude de moment, notée Mw. C’est le standard
international actuel pour les études d’aléa sismique.
Mw se substitue à la magnitude locale de Richter et à
ses nombreuses variantes ML.
Basée sur une analyse à basse fréquence des signaux
sismiques, Mw peut différer notablement de ML qui
traduit les amplitudes maximales des ondes sismiques
enregistrées sur des réseaux de stations équipées de
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capteur d’environ1 Hz de fréquence.
Les magnitudes Mw issues du projet SI-Hex sont
généralement plus faibles que les ML calculées par le
LDG depuis 1962, le RéNaSS depuis 1980, ou les réseaux
alpins et pyrénéens sur les périodes plus récentes.
Les Mw des plus gros séismes sont calculées à partir des
signaux originaux enregistrés par le LDG depuis 1962.
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Après l’arrivée principale des ondes sismiques P et S ,
les sismogrammes présentent une «coda» qui résulte de
la diffusion multiple des ondes sismiques dans la croûte.
Cette coda a des propriétés de stabilité remarquables
d’un séisme à un autre et d’une station sismique à une
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Point situé en surface à la verticale du foyer
Réseau National de Surveillance Sismique
Fréquence de plus grande sensibilité du capteur
Les ondes P, les plus rapides, arrivent en premier sur
les enregistrements, les ondes S arrivent en second.
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autre. Elle est peu sensible à la distance à l’épicentre,
peu sensible à l’orientation et à la nature de la faille
sismique à l’origine du séisme et enfin, peu sensible à la
profondeur du foyer. L’autre très grand intérêt de la
coda est que son amplitude est mesurable sur les
anciens enregistrements sur papier des réseaux de
surveillance sismique. Cette technique, mise au point
dans le cadre d’une thèse associée au projet SIGMAEDF, a été utilisée systématiquement pour attribuer une
magnitude Mw aux séismes de magnitude ML
supérieure à 4. Pour les plus petites magnitudes des lois
de conversions entre ML et Mw ont été utilisées.
Discrimination
La discrimination entre événements naturels et
artificiels a constitué une autre action centrale du projet
SI-Hex. Elle s’est appuyée sur une approche
multicritères. A terre les tirs de carrières ont été
éliminés dans la mesure du possible à partir d’une
analyse spatio-temporelle du catalogue, notamment à
partir d’une liste de carrières susceptibles de générer
des ondes sismiques. Les évènements miniers ont été
éliminés à partir de la connaissance des zones d’activités
par les observatoires régionaux. Enfin, un traitement
systématique des signaux sismiques a permis
d’identifier un nombre important d’explosions marines
dans l’Atlantique et la Méditerranée. La qualité de la
discrimination varie dans le temps et selon les régions
en fonction des données disponibles, il reste donc des
évènements d’origine artificielle dans la version 2014 du
catalogue.
Avec ces nouvelles magnitudes Mw, la recherche des
localisations les plus précises et une discrimination
permettant de nettoyer le catalogue des évènements
sismiques d’origine artificielle, le catalogue BCSF-LDG
issu du projet SI-Hex contient 38.027 séismes dont les
épicentres sont localisés sur le territoire métropolitain
ou la zone économique exclusive en mer. Ce catalogue
contribue à faciliter les recherches sur l’aléa et le risque
sismique en France métropolitaine et servira de base au
calage des magnitudes des séismes historiques. Le
catalogue ainsi que la carte associée ont été mis en ligne
en mars 2014 sur le site internet du BCSF.
PARTENAIRES TECHNIQUES
1.
2.
Bureau Central Sismologique Français (BCSF)
agissant pour le compte de sept Observatoires
des Sciences de l’Univers (CNRS/INSU Universités) : EOST, Strasbourg ; OSUNA,
Nantes; IUEM, Brest; OCA, Nice-SophiaAntipolis; OMP, Toulouse; OSUG, Grenoble ;
OPGC, Clermont-Ferrand.
Laboratoire de Détection et de Géophysique
(LDG) du Département DASE du CEA-DAM.
PARTENAIRES FINANCIERS
1.
2.
3.
4.
Centre National de la Recherche Scientifique
(46% du budget total)
Commissariat à l’énergie atomique et aux
énergies alternatives (16% du budget total)
Ministère de l’Ecologie, du Développement
Durable et de l’Energie (38% du budget total)
Electricité de France / programme de
recherche SIGMA (bourse de thèse non chiffrée
ici).
REFERENCES
-
-
Cara, M., Cansi, Y., Schlupp, A. et coll., 2015.
Bull. Soc. Géol. France, t. 186, n°1, pp. 3-19.
Denieul, M., Sèbe, O., Cara, M., et Y. Cansi,
2015. Bull. Soc. Sismol. Am., vol. 105, n°2A, pp.
831-849.
e
Lettre du Plan Séisme – 2 trimestre 2014
Site BCSF : www.franceseisme.fr
Site INSU-CNRS : www.insu.cnrs.fr/node/4781
Lettre RESIF n°5
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ILLUSTRATIONS