Comment fonctionne une station sismologique du réseau ?

Voir le reportage-photos de l'installation de la station sismique MARNC sur l'île de Maré en octobre 2011.
pdfDiaporama Maré (4.40 Mo)

Composition

Sous son boîtier, une station sismologique est composée :
  • de trois capteurs sismiques capables d'enregistrer les trois directions de mouvements du sol (une composante verticale et deux composantes horizontales (E-W et N-S). Chaque capteur est constitué par un assemblage complexe comprenant une bobine reliée à une masse immobile et un aimant solidaire d'un bâti posé au sol qui vibre lorsque le sol tremble. C'est le mouvement relatif de la bobine immobile et de l'aimant secoué qui déclenche un signal analogique amplifié puis numérisé. Lors de l'installation, la station sismique est orientée précisément vers le Nord géographique (et non le Nord magnétique de la boussole pour prendre en comte la déclinaison de la Nouvelle-Calédonie).
  • d'un accéléromètre : moins sensible que le sismomètre, les signaux qu'il enregistre ne sont pas saturés lors des forts séismes
  • d'un numériseur : il transforme le signal analogique en signal numérique et le transmet au centre de traitement des données situé à l'IRD de Nouméa. Le logiciel Seiscomp3 permet de traiter simultanément les données en provenance de toutes les stations du réseau et de visualiser les sismogrammes de chaque station.


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Principe de fonctionnement
Voir l'animation sur le site de CEA

Emplacement des stations sismologiques

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Liste des stations sismologiques constituant l'Observatoire de Nouvelle-Calédonie

Nom de la station Emplacement Longitude Latitude Mise en service
LIFNC Île de Lifou (Wahanam) 167.2402° -20.7771° Avril.2010
MARNC Île de Maré(La Roche) 168.0307° -21.4808° Octobre.2011
KOUNC Koumac 164.2861° -205507° Mars.2011
YATNC Yaté 166.8915° -22.0593° Novembre.2011
PLGNC Port-Laguerre 166.3043° -20.5507° 1950, intégrée réseau Novembre 2011
ONTNC Nouméa 166.4540° -22.3073° Juillet.2010
OUENC Île Ouen 166.8416° -22;4183° Juillet.2011
PINNC Île des Pins 167.4465° -22.6129° Octobre.2011


Localisation géographique des stations sismiques (à finir)

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Présentation

Séismes, tsunami... La Nouvelle-Calédonie est une région à risque. Un réseau de 8 stations sismiques réparties sur l'ensemble de l'archipel, en particulier dans les zones où la sismicité est la plus intense (sud de la Grande Terre et îles Loyauté), « écoute » en permanence les soubresauts de la Terre. Cette surveillance en quasi temps réel permet de détecter la plupart des séismes du Pacifique Sud Ouest d'une magnitude > 3 ainsi que les plus forts séismes mondiaux mais aussi de déterminer leurs caractéristiques : localisation de l'épicentre, magnitude, distance du séisme....

La plupart des séismes enregistrés en Nouvelle-Calédonie sont liés à la subduction de l'Arc du Vanuatu. Cette dynamique génère de nombreux séismes dont les plus puissants atteignent une magnitude de 8.0. En Nouvelle-Calédonie, près de 250.000 personnes sont exposées au risque sismique et tsunami (et autant au Vanuatu).

Voir le contexte tectonique du Pacifique sud

La surveillance sismique de la Nouvelle-Calédonie a commencé dans les années 1980 avec l'installation des premiers capteurs à Port-Laguerre (commune de Païta). Mais, depuis janvier 2009, un financement européen permet de renforcer le réseau avec la mise en service progressive de 7 stations sismiques supplémentaires.

De nombreuses stations sismologiques fonctionnent en Australie et en Nouvelle-Zélande, mais jusqu'à la mise en service de l'Observatoire de Nouvelle-Calédonie, il n'existait pas de surveillance fine dans l'une des région les plus sismiques du monde. « Nous avons un rôle fondamental à jouer maintenant » déclare Pierre Lebellegard, ingénieur de recherche en sismologie à l'IRD de Nouméa « car les séismes qui surviennent dans la zone de l'Arc du Vanuatu sont détectés plus rapidement que lorsque nous dépendions des réseaux australiens et néo-zélandais, ce qui permet aux cellules de veille de déclencher avec plus de rapidité d'éventuelles alertes ».

Ainsi, suite au séisme du Vanuatu du 25/10/2011 (M=5.7), le directeur du Tsunami Warning Center d'Hawaii (Centre d'Alerte aux tsunamis du Pacifique) déclarait : « Les informations provenant du réseau sismique de Nouvelle-Calédonie correspondent à nos propres déterminations et permettent de palier à une lacune importante dans cette région du Pacifique »

Dans le cas d'une alerte au tsunami, chaque minute est précieuse puisque le délai entre un séisme générateur de tsunami se produisant dans l'Arc du Vanuatu (magnitude entre 7 et 8) et l'arrivée des vagues aux îles Loyauté oscille entre 15 et 20 minutes.

Projet Observatoire sismologique de Nouvelle-Calédonie
Description Mise en service de 7 stations sismiques sur l'ensemble du territoire
Porteurs du projet Centre IRD de Nouméa
Mise en place 1er janvier 2009 au 31 décembre 2011
Coût du projet 83,5 millions de Francs Pacifique soit 700.000 euros
Financements et déplacements Contrat de subventions accordé par l'Union Européenne dans le cadre du Fonds Européen de Développement (IXème FED)
Responsable Pierre Lebellegard

Une sismicité locale non négligeable.

L'essentiel des séismes ressentis en Nouvelle-Calédonie est causé par la tectonique de l'Arc du Vanuatu. L'enfoncement de la plaque australienne sous la plaque Pacifique génère des séismes pouvant atteindre une magnitude maximale de 8.0 et dont la localisation se situe, au minimum, à 100 km de Maré, 150 km de Lifou et 300 km de Nouméa. Les îles Loyauté sont donc particulièrement exposées aux séismes « vanuatais » tandis que Nouméa, plus éloignée, l'est nettement moins. Illustration avec le séisme du 15 mai 1995 de magnitude 7.8 qui s'est produit au Vanuatu et a été ressenti avec une intensité de IV à Nouméa (vibrations comparable au passage d'un gros camion), située à 370 km de l'épicentre.

En dehors de cette sismicité liée au contexte régional, il existe une sismicité locale faible mais non négligeable sur et autour de la Grande Terre. Une évaluation de l'intensité de séismes locaux a montré qu'ils ont été jusqu'à présent ressentis avec une intensité maximale de V à Nouméa et Canala, IV à La Tontouta, Boulouparis, La Foa et III Poindimié, Houailou.

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La surveillance sismique de la Nouvelle-Calédonie s'effectue grâce à un réseau de 8 stations sismologiques réparties sur l'ensemble de l'archipel et reliées en temps réel au centre IRD de Nouméa. Tout séisme local de magnitude supérieure à 3 est détecté quasi-instantanément.

Découvrez en plus sur le réseau sismique de Nouvelle-Calédonie

Avant la mise en service du réseau IRD en 2011, les premières cartes de sismicité de la Nouvelle-Calédonie ont été réalisées par le recensement d'événements enregistrés par des réseaux sismiques internationaux (ex : catalogue du National Earthquake Information Center entre 1960 et 2002 avec des séismes de magnitude 4 minimum) ou par quelques stations locales.

L'ensemble des études indique que la sismicité locale la plus importante se situe :
  • dans le sud de la Grande terre et au niveau du lagon sud : des séismes majeurs au niveau de la passe de Mato / Grand récif Sud (03/12/1990 M= 5.6 et 24/02/1991 M= 5.1) et au sud de l’île Ouen (séisme du 19/02/1999 M=4.2) ainsi que des séismes de magnitude 2.5 à 3.5 au Mont Dore-Plum et dans la vallée de La Tontouta ont été enregistrés. Cette région sismique, représente la menace la plus importante pour le sud de la Grande Terre et Nouméa,
  • en bordure de la marge est de la Grande Terre,
  • à l’ouest des Iles Belep,
  • à l’est de la ride de Fairway.


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Le séisme le plus meurtrier en Nouvelle-Calédonie reste à ce jour celui du 28-30 mars 1875 (sud Vanuatu/île Loyauté, magnitude évaluée à 7) qui fut suivi d'un tsunami et causa à Lifou la mort de 25 personnes.

Photo Lifou journal 20 minutes
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Origine de la sismicité locale : la réactivation de failles existantes

La localisation des séismes superficiels en Calédonie, notamment ceux de l'extrême sud, serait à mettre en relation avec :
  • l'activation de cassures anciennes mises en place lors de l'histoire géologique mouvementée de la Nouvelle-Calédonie.
  • l'activation de failles récentes liées à la surrection du sud de la Grande Terre dans le cadre du bombement de la plaque australienne précédant sa subduction au niveau de l'arc du Vanuatu.
En raison de toutes ces caractéristiques (sismicité élevée, tectonique complexe), le Pacifique sud-ouest et la Nouvelle-Calédonie représentent un laboratoire d'étude particulièrement intéressant pour les scientifiques. A l'IRD de Nouméa, la sismologie et la géophysique de la région font l'objet d'études depuis 25 ans. Les recherches menées en collaboration avec GéoAzur, l'Institut de Physique du Globe de Paris sont axées sur la tectonique active et l'aléa sismique et s'appuient sur un réseau de stations sismiques installées en Calédonie depuis janvier 2010 et au Vanuatu mais aussi sur un réseau de stations GPS (mesures des mouvements horizontaux et verticaux), une bouée DART (mesures du niveau de la mer) et d'un sondeur bathymétrique.

Préparer la population

Au delà de 24 heures après un séisme, les chances de retrouver des survivants sous les décombres s'amenuisent rapidement. Une mise en œuvre rapide et efficace de l'ensemble des moyens de secours disponibles s'avère donc essentielle pour une bonne gestion de la crise et une efficacité maximale des secours :dresser un état des lieux précis des zones sinistrées, inventorier les moyens publics et privés susceptibles d'être mobilisés (ambulances, véhicules incendie, véhicules de déblaiement...), prendre des décisions stratégiques...
Dans ce cadre, les communes de Nouvelle-Calédonie ont mis en place un plan d'alerte et de sauvegarde (valable pour tout type de catastrophe naturelle comme le passage de cyclones). En cas de crise, les maires coordonnent et organisent les secours sur le territoire dont ils ont la charge (remise en état la voirie, mise en place d'itinéraires de déviation, mise en sûreté publique) tandis que le Haut-Commissaire de la République, le représentant de l’État sur le territoire, mobilise les services publics de l'Etat (armée, gendarmerie, police, sécurité civile).

Prévention du risque séisme et tsunami avec la Croix Rouge

Un contexte tectonique régional particulièrement mouvementé.

La tectonique du Pacifique Sud-Ouest est marquée par l'affrontement de deux grandes plaques : la plaque Pacifique et la plaque Australie dont la frontière de convergence se confond avec la longue courbe de sismicité entre les îles Salomon et la Nouvelle-Zélande.

Mais, fait unique au monde, en plein milieu de l'océan, le sens de glissement s’inverse le long de la frontière des plaques Australie et Pacifique :
  • à l'ouest, entre les îles Salomon et le Vanuatu, la plaque australienne glisse sous la plaque Pacifique
  • à l'est, des îles Tonga jusqu'à la Nouvelle-Zélande, c'est la plaque Pacifique qui s'enfonce et disparaît sous la plaque australienne.
Cela engendre une « joyeuse pagaille tectonique » dans laquelle se mêlent toutes les dynamiques possibles : plaques et micro-plaques convergent, divergent et coulissent au gré des innombrables failles, dorsales et fosses océaniques présentes dans cette région.

Ce dispositif tectonique original et complexe détient également le record des vitesses d'ouvertures et fermetures océaniques jamais répertoriées sur la planète.
  • 36 cm de lithosphère disparaissent chaque année le long des deux subductions : la vitesse de convergence atteint 24 cm/an au nord de l'arc des Tonga-Kermadec et 9 à 16 cm/an au niveau de l'arc des Salomon-Vanuatu,
  • des dorsales fabriquent deux bassins océaniques qui élargissent de 28 cm/an l’espace océanique entre le Nord des Tonga et le sud du Vanuatu: le bassin nord-fidjien (taux d'ouverture à 16 cm/an) et le bassin de Lau qui longe l'arc des Tonga-Kermadec (12 cm/an). Ces rythmes effrénés intensifient les activités sismiques et volcaniques.
La Nouvelle-Calédonie est portée par la plaque australienne et se rapproche inexorablement du Vanuatu à une vitesse de convergence allant jusqu'à 12 cm par an. A ce rythme, l'île de Maré, distante de 105 km de la fosse du Vanuatu entamera sa plongée sous l'arc du Vanuatu dans un million d'années …

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La subduction de la plaque australienne sous l'arc des Vanuatu s'accompagne également de mouvements verticaux de la lithosphère. Ainsi, les altitudes relevées par GPS au niveau des formations récifales quaternaires qui recouvrent les îles Loyauté (altitude d'Ouvéa : 46 m, de Lifou : 104 m et de Maré 138 m) indiquent que les îles Loyauté accompagnent un bombement de la plaque australienne juste avant sa subduction. Les récifs coralliens ayant « enregistré » les hauts niveaux historiques de la mer servent de marqueur de référence aux géologues qui cartographient ainsi les régions en soulèvement ou enfoncement vertical (on parle de surrection et subsidence). Ainsi, les différentes études ont permis de montrer que les îles Loyauté, l'île des Pins mais aussi le sud de la Grande Terre (région de Yaté) se soulèvent à des vitesses comprises entre 1,2 et 2,5 millimètres par décennie.

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La Nouvelle-Calédonie

La Nouvelle-Calédonie est située dans le Pacifique Sud Ouest à 1500 km à l'Est de l'Australie. L'archipel est constitué d'une île principale, la Grande Terre, orientée NW-SE et de plusieurs ensembles d'îles plus petites : au nord les îles Belep, à l'est les îles Loyauté (Ouvéa, Lifou, Tiga et Maré) et Walpole, à l'ouest les îles Chesterfield ainsi que l'île des Pins au sud et les îles de Matthew et Hunter à l'extrême sud du Vanuatu. La Nouvelle-Calédonie comprend près de 250.000 personnes dont les deux-tiers habitent à Nouméa, la capitale, et dans sa banlieue proche.

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La plaque Australienne portant la Nouvelle-Calédonie et les îles Loyautés plonge sous l’Arc du Vanuatu en créant la fosse du Vanuatu. On remarque une interruption de la fosse en face des îles Malikolo et Santo, car la ride d’Entrecasteaux (au Nord, continuation de la NC et des Loyautés) arrive dans la subduction. Elle bloque localement la subduction, ce qui a créé les deux îles de Malikolo et Santo.


Peut-on prévoir les séismes ?

Un tremblement de terre peut causer de nombreuses pertes humaines. Prédire précisément le lieu et la date d'un prochain gros séisme constitue donc un enjeu de recherche crucial dans la course à la mise au point de dispositifs d'alerte fiables.

Pendant longtemps, les études sismologiques et géophysiques se sont focalisées sur l'identification de signes "précurseurs" qui consistait à détecter, à proximité de la source sismique, les phénomènes anormaux précédant le séisme : essaims de micro-séismes, déformations du sol, perturbation des aquifères, des champs électromagnétiques ou encore du comportement des animaux... Mais les démonstrations qui présentaient après-coup ces « précurseurs » n'ont jamais permis ni de concevoir des modèles fiables, reproductibles et généralisables, ni de comprendre les mécanismes à l'origine de ces phénomènes. Beaucoup de scientifiques associent donc ces précurseurs à de simples coïncidences.

A défaut de prédictions, de nombreuses avancées ont été réalisées dans le domaine de la prévision et les recherches s'articulent aujourd'hui autour de trois axes principaux :
  • Le premier consiste à prévoir, région par région, l'ampleur des mouvements du sol qui pourraient être générés par une faille, dans l'hypothèse où elle céderait. La surveillance des grandes failles par des sismomètres permet de décrire, d'un point de vue statistique, son processus de rupture c'est-à-dire l'amplitude et la fréquence des vibrations qu'elle pourrait générer en cédant. Pour la région exposée, les différentes données scientifiques récoltées sont alors intégrées dans une chaîne de calcul du risque sismique, qui associe en amont, la probabilité de rupture d'une faille, et en aval, les conséquences relatives aux biens et aux personnes.
  • Le deuxième consiste à identifier les failles dont le seuil de rupture est proche. Ce type de seuil est évalué à partir d'une étude historique des séismes (recherche dans les archives de tous les séismes d'une région, recherche des paléoséismes dans les couches géologiques), qui, associée à des mesures géodésiques, permettent d'estimer la vitesse de chargement d'une faille c'est-à dire la période espaçant deux ruptures (deux séismes) sur le même segment de faille. Ainsi, à quelques décennies près, plusieurs grands séismes destructeurs, les « big one », sont prédits en Californie, au Japon, au Chili, en Turquie ou encore en Grèce...
  • Les modèles actuels permettent de prévoir où ? à quelle magnitude ? Mais actuellement personne n'est en mesure de répondre à la réponse cruciale à quel moment ? Toutefois, de récentes découvertes autour d'anomalies associées aux déformations de la croûte terrestre et à l'activité des failles donnent des résultats encourageants. Elles ont mis en évidence l'existence de grondements de très faible amplitude appelés "trémors tectoniques", liés au crissement de la partie profonde des failles en glissement transitoire lent et cherchent à décrypter les enregistrements pour en déduire des probabilités de déclenchement de la rupture sismique.