La première typologie de sources sismiques gravitaires pour l’analyse des mouvements de terrain

Les instabilités gravitaires sont des aléas naturels qui ont de forts impacts sur les sociétés humaines. Pour limiter les risques associés, une meilleure compréhension de la physique qui contrôle la rupture des versants instables est nécessaire. L’écoute sismique a démontré qu’il était possible d’obtenir des informations sur les processus qui se déroulent en leur sein. Cette approche peut permettre de mieux comprendre l’occurrence d’accélérations brusques en lien avec les forçages climatiques, tectoniques, ou anthropiques. A terme, combiné à d’autres moyens d’observations, l’écoute sismologique pourrait permettre une surveillance en temps réel de la stabilité d’un versant. Cependant les processus à l’origine des signaux sismiques enregistrés par les réseaux déployés sur ces versants instables sont encore mal compris. Cela est dû en partie à l’hétérogénéité des réseaux d’instrumentation déployés, à la complexité des zones étudiées (topographie complexe, différence de rhéologie, état d’altération du milieu) et à la variété des processus physiques qui peuvent se produire au sein d’un versant instable.

Grâce à l’analyse d’enregistrements sismologiques acquis sur 13 versants instables répartis autour du Globe, l’équipe de chercheurs propose la première typologie standard des signaux des sources sismiques induites par la déstabilisation des versants instables (ouverture de fracture, cisaillement, écoulements, effondrements – Figure 1). Pour produire cette typologie, l’approche retenue a été de définir des attributs propres aux signaux sismiques générés par chaque type de source en tenant compte notamment de la nature des ondes sismiques (fortement influencées par le milieu dans lequel elles se propagent) et de la disparité des caractéristiques des capteurs sismologiques. Pour permettre la comparaison des signaux sismiques, un prétraitement systématique des données a été mis en place (correction instrumentale, filtrage) et neufs attributs sur la forme d’onde et le contenu fréquentiel des signaux sismiques ont été sélectionnés (durée du signal, coefficient de dissymétrie du signal, nombre de pics dans l’enveloppe du signal, durée d’autocorrélation du signal, fréquence moyenne, fréquence du pic d’énergie maximale, la bande passante, et les fréquences minimales et maximales du signal).

L’analyse comparée des signaux a permis de définir trois classes principales de sources sismiques communes à toutes les instabilités gravitaires étudiés : “slopequake” (SQ), “rockfall” (RF) et “granular flow” (GF). Pour la classe "slopequake" (SQ), des sous-catégories sont proposées en relation avec le contenu fréquentiel du signal :"low-frequency slopequake" (LF-SQ), "high-frequency slopequake" (HF-SQ), "hybrid slopequake" (Hybrid-SQ), "slopequake with precursors" et "tremor-like slopequake".