La géothermie profonde peut fournir de la chaleur et, selon les installations, de l’électricité. Mais faire circuler de l’eau à plusieurs kilomètres sous terre modifie les conditions dans les roches et peut déclencher des séismes. La surveillance sismologique sert à repérer ces mouvements et à adapter les opérations ; elle doit commencer avant les travaux et peut rester nécessaire après leur arrêt.
L’eau change les contraintes dans le sous-sol
La géothermie profonde consiste à capter la chaleur de roches situées à plus de 200 mètres et jusqu’à plusieurs kilomètres de profondeur, selon la définition retenue par le BRGM. Un projet peut exploiter des roches naturellement perméables ou chercher à améliorer leur circulation par des opérations de stimulation. L’eau injectée se réchauffe au contact des roches, remonte vers la surface, puis peut être refroidie et réinjectée.
Ce cycle ne se déroule pas dans un milieu uniforme. Le sous-sol comporte des fractures et des failles, dont la géométrie et l’état mécanique ne sont pas toujours connus avec précision. L’injection modifie la pression des fluides et, par conséquent, les contraintes exercées sur les roches. Si une faille est déjà proche de glisser, cette perturbation peut contribuer à son mouvement et produire un séisme.
On parle alors de sismicité induite : une activité sismique liée à une intervention humaine. Cela ne signifie pas que tout séisme survenant près d’un projet géothermique lui est automatiquement imputable. L’origine d’un événement doit être établie à partir des données disponibles ; la proximité ou la coïncidence dans le temps ne suffisent pas, à elles seules, à démontrer un lien.
Mesurer avant de modifier le réservoir
Une surveillance utile commence par un état de référence. Enregistrer la sismicité avant les opérations aide à décrire l’activité observée sur le site et à la comparer à celle qui suit. Les études géologiques et géophysiques menées en amont cherchent aussi à caractériser les roches, les fractures et les failles susceptibles d’être concernées.
Cette connaissance reste nécessairement incomplète : les structures profondes sont étudiées à partir de données indirectes et ne peuvent pas toujours être cartographiées dans tous leurs détails. Le suivi ne supprime donc pas l’incertitude. Il fournit des observations pour la gérer à mesure que le projet avance.
Des capteurs placés à la surface, et parfois dans les forages, enregistrent les vibrations du sol. Certains événements détectés sont trop faibles pour être ressentis par la population. Les spécialistes peuvent ensuite examiner leur magnitude, leur fréquence, leur localisation et leur évolution, puis comparer ces observations aux paramètres d’exploitation, comme l’injection de fluides.
La magnitude mesure la taille d’un séisme. Elle ne décrit pas à elle seule le risque pour les personnes ou les bâtiments : celui-ci dépend aussi de la localisation de l’événement, de la profondeur, des conditions locales et de l’exposition. De même, détecter davantage de microséismes ne permet pas, sans analyse, de conclure qu’un séisme dommageable va suivre. C’est l’évolution conjointe des signaux et du fonctionnement du réservoir qui aide à décider si les opérations doivent être adaptées.
Un suivi qui accompagne les décisions
Les enregistrements sismiques ne sont pas seulement un bilan destiné à être établi après coup. Ils peuvent contribuer à ajuster le débit ou la pression d’injection, ou à suspendre les opérations lorsque les seuils d’alerte définis pour le projet sont atteints. Ces seuils et les réponses associées ne sont pas nécessairement identiques d’un site à l’autre : ils doivent tenir compte des données disponibles, de la géologie et des techniques employées.
Le guide élaboré par le BRGM et Ineris propose une méthode pour évaluer le risque de sismicité induite et le réexaminer aux étapes clés d’un projet. Il recommande d’acquérir des données à différents stades, d’adapter les moyens de surveillance au niveau de risque et de prévoir des protocoles d’exploitation en fonction des technologies et de la microsismicité détectée. Il s’agit d’un cadre de bonnes pratiques fondé sur les connaissances et les retours d’expérience disponibles, non d’une garantie qu’aucun événement ne se produira.
Cette logique explique pourquoi le contrôle ne s’arrête pas nécessairement au moment où les injections cessent. Les perturbations du sous-sol peuvent persister et la sismicité peut évoluer après l’interruption des opérations. La durée et les modalités du suivi doivent donc être appréciées selon la situation du site, plutôt que déduites d’une règle universelle.
La question pratique n’est donc pas seulement de savoir si un projet peut provoquer des séismes. Elle est aussi de déterminer quelles données seront recueillies, comment elles seront interprétées et quelles décisions suivront un signal préoccupant. Un réseau de mesure n’élimine pas le risque : il aide à le caractériser et à adapter l’exploitation, avant, pendant et, lorsque la situation l’exige, après les opérations.
Sources
- Pourquoi l’implantation des centrales géothermiques nécessite-elle une surveillance sismologique permanente ?
- Deep geothermal energy: a guide to controlling induced seismicity
- Deep geothermal energy: a guidebook for controlling induced seismicity
La centrale géothermique de Krafla, en Islande. Photographie d’illustration.
Photographie : Hansueli Krapf — Wikimedia Commons — CC BY-SA 3.0.
