Neuf morts, et des centaines de blessés: le séisme qui a secoué la région de Lorca, dans le sud de l’Espagne, le 11 mai 2011 a frappé la communauté des géologues. Le nombre de ses victimes a été étonnamment élevé au regard de sa magnitude très moyenne de 5,1 sur l’échelle de Richter. Si ce mauvais bilan est dû principalement à la vétusté des bâtiments effondrés, une équipe internationale de chercheurs avance une autre explication dans le dernier numéro de la revue Nature Geo­science: la consommation effrénée des ressources du sous-sol.

En utilisant des radars sophistiqués («à synthèse d’ouverture») embarqués à bord de satellites, les scientifiques sont parvenus à reconstituer le déroulement des faits. Le tremblement de terre a été provoqué par le glissement, sur une vingtaine de centimètres, d’une plaque de 2 à 3 km2. Et ce, à quelque 3 km de la surface du sol, ce qui représente une très faible profondeur pour un événement de ce genre. Une autre plaque, plus petite, s’est déplacée au même instant encore plus haut, soit à un petit kilomètre du plancher des vaches.

«La faible profondeur de la rupture explique le niveau extraordinaire de destruction d’un tremblement de terre aussi modeste», commente le géologue Jean-Philippe Avouac, professeur au California Institute of Technology, dans une mise en perspective publiée par Nature Geoscience. «Il est très rare qu’un séisme de 5,1 survienne si haut. La plupart de ces événements, aussi bien dans la région que dans le monde, se déroulent à de plus grandes profondeurs.»

Il reste à comprendre pourquoi ces plaques superficielles ont glissé. Et c’est là que l’article de Nature Geoscience devient le plus intéressant. La région de Lorca ne possède pas seulement une longue histoire de tremblements de terre, qu’elle doit à sa position à la limite des plaques tectoniques eurasiatique et africaine. Elle est aussi connue, dans toute l’Espagne, pour le pompage intense de ses eaux souterraines au bénéfice de l’irrigation.

Les quantités de liquide ainsi retirées au fil du temps sont énormes. Il en a résulté un abaissement de la nappe phréatique de quelque 250 mètres depuis 1960. En conséquence de quoi, le sol lui-même a fini par s’affaisser. «Le sable est poreux, explique Andrea Moscariello, professeur de géologie des réservoirs à l’Université de Genève. L’eau, qui occupe l’espace existant entre les grains, empêche normalement les sédiments de se compacter. Mais lorsqu’elle disparaît, le sol se compresse et descend.» Un phénomène connu sous le nom de «subsidence».

Dans la région de Lorca, le retrait de la nappe phréatique et l’affaissement du sol ont causé un changement de pression sur la faille d’Alhama de Murcia, d’où est parti le séisme de Lorca. De là à lier ces différents phénomènes, il n’y a qu’un pas… que les chercheurs franchissent avec un minimum de prudence, en parlant d’un «lien possible» et d’«explication raisonnable».

«La corrélation entre cet exemple de changement de pression causé par l’extraction d’eau souterraine et l’importance de la rupture de faille pourrait être entièrement fortuite, commente Jean-Philippe Avouac. Mais ces découvertes entrent en résonance avec des observations récentes de sismicité induite par des injections dans des puits profonds.»

«L’extraction d’eau souterraine n’est en aucun cas l’unique cause du tremblement de terre de Lorca, poursuit Andrea Moscariello. Mais elle a bien des chances d’en constituer l’une des raisons. C’est le genre d’activités humaines susceptibles d’accélérer le processus naturel.»

Ce ne serait pas la première fois. L’exploitation d’un gisement de pétrole, celui de Goose Creek au Texas, a été associée dès 1925 à un séisme. Et ce, pour les mêmes raisons qu’à Lorca. Dans un cas comme dans l’autre, la soustraction de matière a modifié les pressions qui s’exerçaient dans le sous-sol. Andrea Moscariello ne manque pas d’exemples plus récents, dont les tremblements de terre qui frappent la région de Groningue, dans le nord des Pays-Bas, une région traditionnellement tranquille, depuis qu’un gigantesque champ d’extraction de gaz naturel y a été implanté.

Les activités d’extraction ne sont pas les seules en cause. Les forages opérés dans la croûte terrestre à des fins de géothermie ont également prouvé qu’elles pouvaient causer des séismes. Comme à Bâle, où l’injection d’eau sous très haute pression à des milliers de mètres de profondeur a causé trois secousses entre décembre 2006 et janvier 2007. Incidents qui ont réveillé le souvenir du terrible tremblement de terre subi par la ville en 1356, et convaincu les acteurs du projet de mettre un terme immédiat à leurs activités.

Certains barrages ont aussi contribué à des tremblements de terre. Celui de Koyna, en Inde, est même lié au séisme le plus violent (6,3 de magnitude) et le plus meurtrier (200 morts) jamais attribué à l’homme. L’influence de ces ouvrages diffère de celle des mines et des forages. Elle est due au poids exercé sur le sol par les énormes quantités d’eau accumulées en surface et au caractère lubrifiant des infiltrations de liquide en profondeur. Si le mécanisme est différent, le résultat, lui, s’avère comparable.

Il n’en reste pas moins que de nombreuses questions subsistent, avoue Jean-Philippe Avouac. «La durée et la magnitude de la perturbation stressante nécessaire au déclenchement d’un tremblement de terre sont inconnues, indique le géologue. On ne sait pas non plus si la magnitude de la perturbation stressante affecte la taille du séisme ou si la rupture évolue indépendamment de la façon dont elle a été générée. Au-delà, il est difficile de dire si les tremblements de terre induits par l’homme sont différents des tremblements de terre naturels ou s’ils sont simplement des tremblements de terre naturels prématurément induits, qui auraient de toute manière eu lieu plus tard.»

L’homme intervient de plus en plus dans le sous-sol. Non content de multiplier barrages, forages et autres activités minières, il entend aujourd’hui se lancer dans la séquestration souterraine de CO2 pour lutter contre le réchauffement climatique. Or, s’il comprend de mieux en mieux les mécanismes à l’œuvre lors des séismes, il s’en faut encore de beaucoup qu’il possède les moyens de les maîtriser. Comme l’écrit Jean-Philippe Avouac, «nous savons comment déclencher des tremblements de terre, mais nous sommes encore loin de savoir les garder sous contrôle».

Le barrage de Koyna, en Inde, est lié au séisme le plus violent jamais attribué à l’homme