Bilan sur les données tectoniques et sismotectoniques actuelles de la région Provence-Alpes Côte ...

85 Pages·2003·5.74 MB·French

Bilan sur les données tectoniques et
sismotectoniques actuelles de la région
Provence-Alpes Côte d’Azur
Etude réalisée dans le cadre des opérations de Service public du BRGM 01-RIS-111
janvier 2002
BRGM/RP-51439-FR

Bilan sur les données tectoniques et
sismotectoniques actuelles de la région
Provence-Alpes Côte d’Azur
C. Champion
avec la collaboration de
M. Terrier, O. Bellier
janvier 2002
BRGM/RP-51439-FR
Bilan sur les données sismotectoniques actuelles de la région PACA
Mots clés : données, inventaire, sismotectonique, failles actives, région PACA.
En bibliographie, ce rapport sera cité de la façon suivante :
Champion C. avec la collaboration de Bellier O., Terrier M. (2002) : Bilan des données
tectoniques et sismotectoniques actuelles de la région Provence-Alpes Côte d’Azur,
Rapport BRGM/RP-51439-FR. 86 pp. 25 figures. 2 tableaux.
© BRGM, 2002, ce document ne peut être reproduit en totalité ou en partie sans l’autorisation expresse du BRGM.
2 Rapport BRGM/RP-51439-FR
Bilan sur les données sismotectoniques actuelles de la région PACA
Synthèse
Actuellement, les cartes sismotectoniques disponibles sur la région PACA ne
dépassent pas l’échelle du millionième. Par ailleurs, les synthèses correspondantes
datent maintenant de près de 10 ans ou correspondent à des secteurs limités de la
Provence. Etant donnée l’importance de l’aléa sismique dans cette région et du fait de
nombreux résultats de la recherche scientifique obtenus durant cette dernière décennie,
il nous a paru utile de constituer une carte sismotectonique régionale actualisée et à plus
grande échelle (1/250 000). A travers l’identification et la classification des failles
potentiellement actives, cette étude a également pour objectif de faciliter l’application
de la loi n° 95-101 (règles PS 92 ) qui impose la prise en compte des failles actives
situées au voisinage immédiat de sites pour lesquels est projeté l’aménagement, la
construction de nouveaux bâtiments ou le renforcement de structures existantes.
Ainsi, ce travail s’inscrit dans la première phase d’une étude relative à « l’identification,
la caractérisation et la classification des failles potentiellement actives de la Région
PACA », qui s’insère dans le Contrat Plan Etat Région (CPER-PACA). Il concerne
l’inventaire des données nécessaire à l’établissement du cadre sismotectonique régional.
Ce rapport est constitué de trois parties principales :
• la description des références des données publiques (publications, rapports d’étude,
bases de données) utiles à la connaissance sismotectonique régionale, présentée sous
forme de deux tableaux ;
• une première analyse de cette connaissance en fonction de la thématique considérée
(sismicité, tectonique actuelle, néotectonique, structure de la couverture, structure
profonde …) ;
• une présentation synthétique des travaux de recherche en cours sur la
sismotectonique provençale.
En 2002, dans le cadre de la phase 1 du projet global, cet inventaire doit être poursuivi
par l’analyse du contexte géodynamique régional, et l’identification des travaux
complémentaires à engager localement.
Rapport BRGM/RP-51439-FR 3
Bilan sur les données sismotectoniques actuelles de la région PACA
4 Rapport BRGM/RP-51439-FR
Bilan sur les données sismotectoniques actuelles de la région PACA
Sommaire
1. Introduction.............................................................................................................9
2. Inventaire des données sur la sismotectonique en région PACA......................11
2.1. Inventaire des principales publications...................................................................11
2.2. Inventaire des bases de données..............................................................................20
3. Etat des connaissances sur la sismotectonique de la région PACA :
méthodes et données......................................................................................................25
3.1. Localisation des domaines tectoniques de la région PACA....................................25
3.2. tectonique actuelle...................................................................................................27
3.2.1. Sismicité instrumentale...............................................................................27
A) Acquisition des données.................................................................................27
a)Organismes..................................................................................................27
b)Types de réseaux.........................................................................................27
c)Les réseaux de surveillance sismiques dans la région PACA.....................28
B) Exploitation des données en tectonique.........................................................32
3.2.2. Sismicité historique.....................................................................................35
3.2.3. Mesures de contraintes in-Situ....................................................................35
3.2.4. Géodésie......................................................................................................36
A) Principe...........................................................................................................36
B) Campagnes de mesures géodésiques..............................................................36
a)comparaisons de nivellement......................................................................36
b)Mesures GPS et/ou triangulation répétées...................................................38
c)mesures GPS continues sur des sites permanents........................................39
d)Mesures GPS semi-permanent....................................................................41
3.3. Tectonique récente...................................................................................................42
3.3.1. Néotectonique et paléosismicité..................................................................42
3.3.2. Cinématique des failles................................................................................44
A) Méthode..........................................................................................................44
B) Cinématique Plio-quaternaire.........................................................................44
C) Cinématique Miocène et antérieure................................................................45
D) Paléomagnétisme............................................................................................45
3.3.3. Trajectoires de contraintes et champs de déformation................................46
3.3.4. Coupes géologiques régionales...................................................................48
3.4. Structure de la croûte...............................................................................................50
3.4.1. Forages........................................................................................................50
3.4.2. Données sismiques et sismologiques...........................................................52
A) Sismique active..............................................................................................53
a)Méthodologie...............................................................................................53
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Bilan sur les données sismotectoniques actuelles de la région PACA
b)Grands programmes de recherche :.............................................................53
c)Profils de réflexion industriels.....................................................................54
B) Tomographie sismique « passive ».................................................................56
3.4.3. Gravimétrie et magnétisme..........................................................................57
3.4.4. Synthèse des données sur la croûte en région PACA..................................59
A) Données sur le Moho et sur les structures d’échelle crustale.........................59
a)Alpes et Provence........................................................................................60
b)Golfe du Lion, Mer Ligure..........................................................................61
B) Profondeur du socle........................................................................................61
4. Programmes de recherche en cours.....................................................................63
« l’ACI Séisme Provençal »................................................................................63
a)Problématique..............................................................................................63
b)Recherches programmées............................................................................63
Le programme européen SAFE (Slow Active Fault in Europe)..........................64
Le projet sismologique « Rustrel »......................................................................64
Le Projet Durance de l’IPSN...............................................................................65
Le programme MARGES....................................................................................65
5. Conclusions............................................................................................................67
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Liste des illustrations
Figure 1 - Schéma structural de la Provence et des Alpes du Sud (Baroux, 2000
d’après Ritz, 1991)..................................................................................................26
Figure 2 – Carte des stations sismologiques des différents réseaux permanents en
région PACA..........................................................................................................29
Figure 3 - Carte de localisation du réseau de surveillance sismique,
accélerométrique et géodésique installé par l’Institut de Sûreté et de Protection
Nucléaire le long de la Durance (Figure IPSN)......................................................31
Figure 4 – Carte de la sismicité instrumentale enregistrée par le réseau du
CEA/LDG, et de la sismicité historique (base SISFrance du BRGM)...................33
Figure 5 – Mécanismes au foyer calculés dans les Alpes du Sud avec les données
Sismalp (Sue, 1998)................................................................................................34
Figure 6 – Mécanismes au foyer en Provence (Baroux et al., 2001)..............................34
Figure 7 – Carte isocine (vitesses de mouvements verticaux) obtenue par
l’interpolation des données de comparaison de profils de nivellement (Lenotre,
1990).......................................................................................................................37
Figure 8 – Taux de déformation calculés par comparaison de mesures GPS en 1998
avec des mesures de triangulation de 1948 dans les Alpes Maritimes (Calais et
al., 2000b)...............................................................................................................39
Figure 9 – Carte du réseau de GPS permanents dans le SE de la France.......................40
Figure 10 – a. Vitesses résiduelles des sites GPS permanents REGAL par rapport à
l’Eurasie stable à partir des sites ITRF 97 (Nocquet et al., 2000). b. Carte des
tenseurs des taux de déformation...........................................................................41
Figure 11 – Carte des indices néotectoniques répertoriés dans la base NeoPAL en
région PACA..........................................................................................................43
Figure 12 – Cinématique Plio-Quaternaire (depuis ~4 Ma) en Provence et au front
de la nappe de Digne (Baroux, 2000).....................................................................45
Figure 13 - Distributions des orientations des contraintes dans les différentes zones
de la Provence à partir des mécanismes au foyer (Baroux et al., 2001) ................46
Figure 14 – Le champ de contrainte actuel dans les Alpes occidentales et le Bassin
nord-liguro-provençal (Ritz et al., 1990)................................................................47
Figure 15 - Modèle cinématique de la Provence dans le cadre de l'arc alpin
occidental (Champion, 1999 modifié d’après Calais et al., 1999 pour la
déformation actuelle dans les Alpes)......................................................................48
Figure 16 – Coupe de la couverture de la Provence occidentale et du
raccourcissement Mio-pliocène (Champion et al., 2000).......................................49
Figure 17 – Coupe géologique à travers la branche occidentale de l’arc de
Castellane (Ritz, 1991)...........................................................................................49
Figure 18 – Coupe interprétative des Alpes sud-occidentales. Contraintes
géophysiques et géologiques, avec la localisation des séismes (in Tardy et al.,
1999, d’après Paul et al., 1999 et Schwartz et al., 1999).......................................50
Figure 19 – Carte des forages en région PACA enregistrés dans la Banque de
Données du Sous-Sol..............................................................................................52
Figure 20 – Plan de positionnement des profils sismique réflexion industriels
réalisés sur la région...............................................................................................55
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Bilan sur les données sismotectoniques actuelles de la région PACA
Figure 21 – Plan de positionnement des profils de sismique réflexion retraités dans
le cadre du projet Durance. Image IPSN................................................................56
Figure 22 – Résultats de la tomographie locale dans les Alpes Sud-occidentales
(Paul et al., 1999)....................................................................................................57
Figure 23 – Carte gravimétrique des Alpes occidentales et des régions avoisinantes
(Masson et al., 1999)..............................................................................................58
Figure 24 – Extrait de la carte de la profondeur du Moho sismique de la France
(d’après Truffert et al., 1999).................................................................................59
Figure 25 – Carte de la profondeur du Moho contouré en intervalles de 2 km,
établie à partir d’une interpolation lissée des données de Source Sismique
Contrôlées (CSS) migrées en 3D (Waldhauser et al., 1998)..................................60
Liste des tableaux
Tableau 1 - Inventaire des principales publications nécessaires à la réalisation de
cadre sismotectonique de la région PACA...................................................12
Tableau 2 - Inventaire des bases de données nécessaires à la réalisation de cadre
sismotectonique de la région PACA.............................................................20
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