Séisme du 16 mai 2002 à Estaing (Hautes-Pyrénées - 65)

Rapport de mission post-sismique Étude réalisée dans le cadre des opérations de Service public du BRGM 2002-FUS-600

N. Marçot, E. Bertrand Avec la collaboration de

P. Dominique

mai 2002 BRGMW-51679-FR

Mots clés : Séisme, Hautes-Pyrénées, dommages, mouvements de terrain, accélérations, lois d’atténuation, Réseau Accelerométrique Permanent

En bibliographie, ce rapport sera cité de la façon suivante :

N. Marçot, E. Bertrand (2002) - Séisme du 16 mai 2002 à Estaing (Hautes Pyrénées ~

65) Rapport de mission post-sismique. Rapport BRGM/RP-51679-FR. 65p., 35 fig., 11 tableaux, 9 annexes.

O BRGM, 2002, ce document ne peut être reproduit en totalité ou en partie sans l’autorisation expresse du BRGM.

Remerciements :

Xavier Goula (ICC) pour nous avoir fournies les données espagnoles Denis Hatzfeld (RAP) pour nous avoir fournies les données corrigées du RAP Les communes concernées pour leur indications sur les dommages

Séisme du 16 mai 2002 d’Eslaing (Haules Pyrénées - 65) Rapport de mission posl-sismique

Synthèse

es Pyrénées ont fait l’objet le 16 mai 2002 d’un séisme qui a plus particulièrement affecté la région de Lavedan au sud du département des Hautes- L Pyrénées (65).

Connu depuis longtemps comme étant une chaîne de montagne active, l’ensemble de la chaîne Pyrénéenne est composée de systèmes de structures sismogènes, correspondant à des domaines où la sismicité est relativement élevée. L’organisation générale de cette chaîne est symétrique, avec son matériel ancien en position centrale encadré de part et d’autre par les terrains secondaires et tertiaires selon une structure générale en éventail à double déversement. L’épicentre du séisme du 16 mai 2002 à été localisé sur la bordure nord de la Zone Axiale Pyrénéenne, au niveau du système de failles est-ouest comprenant la faille nord- pyrénéenne occidentale. Le jeu de la faille responsable du séisme du 16 mai 2002 n’a pas été caractérisé à ce jour. Une première secousse à 14 h56 (temps universel) a été enregistrée avec une magnitude MI de 4.7, à 9 !un de profondeur. Elle a été suivie d’une réplique, moins forte (d’une magnitude de 4.4) 20 minutes plus tard. L’épicentre a été localisé au sud-sud-est du village d’Estaing, à 21 km au sud-sud-ouest de Lourdes. Plusieurs séismes historiques ont déjà affecté les Pyrénées, les derniers séismes destructeurs survenus dans la région étaient les séismes d’kette en 1967 et d‘Arudy en 1980 pour lequel l’intensité avait été évaluée à VI1 - VI11 (données SISFRANCE). Le séisme du 16 mai a été fortement ressenti par la population, et principalement dans un rayon comprenant les villes de Cauterets, Argelès-Gazost et Luz-Saint-Sauveur. Il a été enregistré par les stations du Réseau Accélérométrique Permanent placées sous la responsabilité du BRGM et de l’Observatoire Midi-Pyrénées. Les enregistrements obtenus montrent des accélérations maximum de 0,45 m/s2 sur la composante horizontale à une distance de 12 km environ. Les observations faites sur le terrain lors d’une mission post-sismique, 6 jours après la date du séisme, ont montré quelques effets notoires sur les bâtiments (dommages de type fissures, cheminées ébranlées par exemple) et sur les sols (éboulements, glissements de terrain). Après une première analyse, les zones ayant mis en évidence le plus de dégâts sur les bâtiments se situeraient au niveau des petits bassins alluvionnaires, en particulier sur la commune de Pierrefitte-Nestalas. La localisation de celte commune laisserait supposer un effet de site lithologique probable. Les effets sur les sols de type éboulements et chutes de blocs ont principalement été observés sur les versants sud et nord du Mont Cabaliros, à 3,5 km à l’est de l’épicentre. La population a ressenti très intensément la secousse, et a décrit le phénomène comme semblable à une grosse explosion, sans signe précurseur. A l’intérieur des habitations, les habitants ont remarqué plusieurs phénomènes tels que des chutes de bibelots, ou de fortes vibrations des vitres.

En conclusion, et sans préjuger des résultats de l’enquête macrosismique menée par le BCSF (Bureau Central Sismologique Français), l’intensité attribuée à ce séisme peut être évaluée de façon préliminaire à VI, compte tenu de l’intense secousse ressentie par les habitants, et des dommages ponctuels rencontrés dans un rayon de 15 km maximum autour de l’épicentre.

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Séisme du 16 mai 2002 d‘Estaing (Hautes Pyrénées - 65) Rapport de mission post-sismique

D’autre part, une analyse des enregistrements accélérométriques recueillis par le Réseau Accélérométrique Permanent a été menée conjointement à l’étude macrosismique. Comme la totalité du réseau accélérométrique pyrénéen a enregistré le séisme d’Estaing, il est possible d’établir la décroissance des valeurs des pics d’accélération avec la distance. La comparaison avec les lois d’atténuation classiques montre que ces dernières surestiment les accélérations pour les distances épicentrales importantes. Enfin, l’analyse des enregistrements à la station OGAV (Avignon), montre un effet de site important déjà mis en évidence lors de son installation. L’analyse des spectres de Fouier permet de déterminer un modèle de source sismique. Le modèle retenu est constitué d’une faille circulaire d’un rayon de 600 m ayant subit une dislocation de 8 cm équivalent à une chute de contrainte de 6.8E+6 Pa et libérant une énergie sismique proche de 4.0E+1 1 J.

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Séisme du 16 mai 2002 d‘Estaing (Hautes Pyrénées - 65) Rappod de mission post-sismique

Sommaire

SYNTHÈSE ..................................................................................................................... 3

SOMMAIRE ................................................................................................................... 5

LISTE DES ILLUSTRATIONS .................................................................................... 7

LISTE DES ANNEXES ................................................................................................. 8

INTRODUCTION .......................................................................................................... 9

1. CONTEXTE GÉNÉRAL ..................................................................................... 11

1.1. CADRE GÉOGRAPHIQUE ................................................... 1.2. CADRE STRUCTURAL .................................................................................. 1.3. CADRE GÉOLOGIQUE ..............................

................................ 11

...................... 15 1.4. SISMICITÉ HISTORIQUE ...........................

2. ANALYSE DES ENREGISTREMENTS ACCÉLÉROMÉTRIQUES ........... 21

2.1. COMPARAISON AVEC LES LOIS D’ATTÉNUATION ................ ......... 22 2.2. CONSli7UCTION D’UNE LOI D’AITÉNUATION SPECIFIQUE A AiNG . 2 3 2.3. RAPPORTS SPECTRAUX H N AUX STATIONS PYLI ET OGAV .............................. 26 2.4. COMPARAISON DES SPECTRES DE RÉPONSE AUX STATIONS AVEC LES SPECTRES THÉ O R I Q UE s . . . . . . . . . . , , , . . . , . , , , . . . .~ ........................ ......................... -...- ..... 27 2.5. DETERMINATIOND’UN URCE SISMIQUE . .,. .. .._.... ...................... 29

EVALUATION DES EFFETS MACROSISMIQUES ..................................... 33

3.1. EFFETS SUR LES BÂTIMENTS ................................................................................ 33 3.2. EFFETS SUR LES SOLS ....................... ............................................................... 43

3.

3.2.1. Chutes de blocs^ ....... ~.~ ..... ~ ....... . .~.. ........................... . .... .. . .... . . .... ~ . ~ . . ~ ~ . . . ~ ~ 3.2.2. Glissements de terrain. .. . . ~. . . . . . . . . . . . . . . . . . . ~. . . . . . . . . . , ~. . . . . . . . ~. . . . . ~ ~ . . . . . . . . . . . . . . . ~~. . ~~

3.2~ 3.

4. EVALUATION DE L’INTENSITÉ DU SÉISME ............................................. 51

CONCLUSION ............................................................................................................. 53

ANNEXES ..................................................................................................................... 55

BIBLIOGRAPHIE ....................................................................................................... 65

Aulres eflets . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ~ ~. . . . . . . . ~ ~ ~ .... ~ ..... 43

3 . 3 . EFFETS SUR LA POPULATION ........................ ....................... 49

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Séisme du 16 mai 2002 d’Estaing (Haules Pyrénées - 65) Rappori de mission posl-sismique

Séisme du 16 mai 2002 d‘Estaing (Hautes Pyrénées . 65) Rapport de mission post-sismique

Liste des illustrations

FIGURES

Fig . 1 : Localisation géographique de l’épicentre du séisme du 16 mai 2002 ............... 11 Fig . 2 : Systèmes de structures sisrnogènes extraites du zonage sismique de la France . 13 Fig . 3 : Contexte géologique du séisme du 16 mai 2002 ................................................ 17 Fig . 4 : Sismicité historique dans la région du Lavedan ................................................. 19 Fig . 5 : Réseau Accélérométrique Permanent du massif des Pyrénées .......................... 21 Fig . 6 : Comparaison des PGA ....................................................................................... 23 Fig . 7 : Évolution du PGA en fonction de la distance (axes logarithmiques) ................ 24 Fig . 8 : Evolution du PGA en fonction de la distance .................................................... 26 Fig . 9 : Spectres de réponse et rapports HN aux stations PYLI et OGAV .................... 27 Fig . 10 : Spectres de réponse aux stations PYLS, PYAD, PYLO, PYAT, PYLI ........... 28 Fig . 11 : Cheminée ébranlée à l’entrée du village de Cauterets . . Fig . 12: Chapeau de cheminée tombé et cassé dans le village de Fig . 13 : Ebranlement de la cheminée avec chute d’éléments sur le toit et sur le ... Fig . 14 : Piliers de cheminée cassés et affaissement du chapeau à Pierrefitte-Nest Fig . 15 : Briques cassées et tombées au sol d’une cheminée à Pierrefitte-Nestalas ....... 35 Fig . 16 : Cheminée ébranlée SUT une vieille maison en maçonnerie .............................. 36 Fig . 17 : Cheminée ébranlée et support de l’antenne .... .......................................... 36 Fig . 18: Pilier en maçonnerie très ancienne écroulée à la .............................................. 37 Fig . 19 : Petit mur de jardin décalé à l’entrée de Cauterets ............................................ 37

............................. 34 gagnan ................. 34

Fig . 20 : Pignon de mur construit en pierres brutes sans liant, renversé ........................ 37 Fig . 21 : Fissuration et chute au sol d’éléments de maçonnerie très ancienne ............... 38 Fig . 22 : Blocs non taillés tombés du mur de l’église de Salles-Argeles ....................... 38

Fig . 24 : Plâtre et peinîures fissurés à l’intérieurs d’anciennes maison .......................... 39 Fig . 25 : Fissures préexistantes ayant été agrandies

Fig . 28 : Désolidarisation du toit et du mur en maçonnerie dans une vieille maison ..... 40

Fig . 23 : Chute d’un cumulus dans une maison de Cauterets 38

.......................................... 40 Fig . 26 : Poutre en bois d’escalier désolidansée de nte principale .................. 40 Fig . 27 : Formation de fissures sur mur en ..................................................................... 40

Fig . 29 : Fissures formées dans des anciennes maisons ...... Fig . 30 : Eboulement occasionné par le séisme sur le versa Fig . 31 : Glissements de terrain accompagnés de quelques chutes de blocs Fig . 32 : Chute de blocs dans la direction du pendage sur la route Fig . 33 : Blocs éboulés puis placés sur les bords de la route, sur la Fig . 34 : Eboulement au sommet d’un ancien mur de soutènement en maçonnerie ...... 46 Fig . 35 : Chute de blocs depuis le pic d’Arrens, au dessus d’Estaing ............................ 47

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TABLEAUX

Tab. 1 : Localisation du séisme du 16 mai 2002 (précision plunkilométrique) ............. 12 Tab. 2 : Systèmes de structures sismogènes extraites du zonage sismique de la France 14 Tab. 3 : Coordonnées des séismes données par le Réseau de Surveillance Sismique .... 21 Tab. 4 : Distances épicentrales aux stations accélérométriques du RAF’. .......... Tab. 5 : Lois d’atténuation utilisées ..............._ Tab. 6 : Coefficients de régression obtenus pour le choc principal du séisme d’Estaing24 Tab. 7 : Coefficients de l’équation (1) pour les accélérations verticales et horizontales 25 Tab. 8 : Fréquences de coupure du filtre passe-haut Tab. 9 : Détermination des moments sismiques ....... Tab. 10 : Calcul d’un modèle de source pour le séisme d’Estaing-Choc principal ...~.... 31 Tab. 11 : Extrait de l’échelle des intensités MSK64 du niveau d’intensité VL......~....~.. 51

Liste des annexes

Annexe 1 : Carte de localisation des illustrations sur les effets du séisme _............_...... 55 Annexe 2 : Composante verticale de l’accélération du sol. Séisme du 16 Mai .............. 56 Annexe 3 : Composante est-ouest de l’accélération du sol. Séisme du 16 Mai. ............ 57 Annexe 4 : Composante nord-sud de l’accélération du sol. Séisme du 16 Mai. ......._.... 58 Annexe 5 : Accelerogrammes du séisme du 16 Mai ~ 15h14. -Amplitude normalisée- 59 Annexe 6 : Accelerogrammes du séisme du 19 Mai - 04h44. -Amplitude normalisée- 60 Annexe 7 : Sismogrammes en déplacement du séisme - Composante verticale ............ 61 Annexe 8 : Sismogrammes en déplacement du séisme -Composante Est-Ouest .......... 62 Annexe 9 : Sismogrammes en déplacement du séisme - Composante Nord-Sud .......... 63

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Séisme du 16 mai 2002 d‘Eslaing (Haules Pyrénées - 65) Rappori de mission posl-sismique

Introduction

Les Pyrénées sont connus depuis longtemps comme étant une chaîne de montagne sismiquement active.

Le séisme du 16 mai 2002 a confirmé cela ’, une première secousse à 14 h56 (temps universel) a été enregistrée avec une magnitude MI de 4.7’ et une profondeur de 9 h. Elle a été suivie d’une réplique, moins forte (d’une magnitude MI de 4.4 et à une profondeur de 9 km) 20 minutes plus tard.

La région touchée par ce séisme est la région du Lavedan, dans les Hautes Pyrénées. L’épicentre a été localisé au sud-sud-est du village d’Aucun, à 21 km au sud-sud-ouest de Lourdes.

Plusieurs séismes historiques ont déjà affecté les Pyrénées, l’un des derniers séismes destructeurs survenu dans la région était celui d’Arette - Arudy en 1980 pour lequel l’intensité avait été évaluée à VI1 - VI11 (données SISFRANCE).

Le séisme du 16 mai a été fortement ressenti par la population des cantons avoisinants, et principalement dans un rayon comprenant les villes de Cauterets, Argelès-Gazost et Luz-Saint-Sauveur. II a été enregistré par les stations du Réseau Accélérométrique Permanent placées sous la responsabilité du BRGM et de l’Observatoire Midi-Pyénées. Les enregistrements obtenus montrent des accélérations maximum 0,45 m/s2 sur la composante horizontale à une distance de 12 km environ.

Ce rapport présente les résultats d’une mission post - sismique qui a eu lieu les 22,23 et 24 mai 2002, c’est à dire 6 jours après la secousse du 16 mai. L’objectif était de recenser un maximum d’observations sur les effets du séisme, sur la population, sur les bâtiments (dommages de type fissures, cheminées ébranlées par exemple) et sur les sols (éboulements, glissements de terrain). Par ailleurs, cette mission a permis de distribuer dans l’ensemble des mairies des communes concernées, ainsi que dans les bureaux de Poste et les pharmacies de la commune de Luz-Saint-Sauveur et de ses environs, des questionnaires du BCSF (Bureau Central Sismologique Français). En effet, entre le mercredi 22 et le vendredi 24 mai 2002, certaines mairies n’avaient pas encore reçu les formulaires.

D’autre part, une analyse des enregistrements accélérométriques recueillis par le Réseau Accélérométrique Permanent a été menée parallèlement. Comme la totalité du réseau accélérométnque pyrénéen a enregistré le séisme d’Estaing, il est possible d’établir la décroissance des valeurs des pics d’accélération avec la distance et de la comparer avec les lois classiques d’atténuation.

‘ D’après le RéNaSS

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Séisme du 16 mai 2002 d’Estaing (Hautes Pyrénées - 65) Rapporl de mission post-sismique

Séisme du 16 mai 2002 d'Eslaing (Hautes Pyrénées - 65) Rappori de mission posl-sismique

Selon les différents laboratoires, l'épicentre a été localisé de la façon suivante :

Localisations du séisme du 16 mai 2002 (Hautes-Pyrénées)

O.M~P 42.919 N 0.143 W RéNaSS I 42.93 N I 0.19 w

L.D.G I 42.9817 N 1 0.2014 W RdNaSS : Rdseau Nalional de Surveillance Sismique 0.M.P : ObservaIoire Midi-Pyrhndes L.D.G. : Laboraloire de Gdophysiques

Précision : alar = 0.027'N (soit 3 h) et a,on = 0.025"W (soit 2 km)

Tab. 1 : Localisation du séisme du 16 mai 2002 (précision plurikilométrique)

1.2. CADRE STRUCTURAL3

Entre l'Atlantique ~ golfe de Gascogne - et la Méditerranée - golfe du Lion - où elle est définie, la chaîne des Pyrénées S.S. s'allonge, selon un faisceau relativement rectiligne de direction E-W, sur près de 400 !un. Elle associe les séries mésozoïques et cénozoïques plissées à des formations plus anciennes, structurées essentiellement à l'Hercynien. L'organisation générale de la chaîne est donc symétrique avec son matériel ancien en position centrale encadré de part et d'autre par les terrains secondaires et tertiaires selon une strnchue générale en éventail à double déversement. Les grandes unités structurales, calquées sur cette distribution cartographique et classiquement admises, sont les suivantes :

la zone primaire axiale ou "Haute Chaîne Primaire", est constituée de matériel paléozoïque ayant subi l'orogenèse hercynienne avant d'être remobilisée à la période alpine ; la zone sud-pyrénéenne est formée par un ensemble sédimentaire mésozoïque- éocène, décollé au niveau du Trias et transporté vers le sud sous forme de grandes nappes venant chevaucher l'avant pays (Chevauchement frontal sud-pyrénéen) ; l'avant pays plissé sud composé essentiellement des molasses oligo-miocènes du bassin de 1'Ebre ; la zone nord-pyrénéenne, au nord de la Zone Axiale, constituée de terrains mésozoïques, localement intensément déformés et métamorphisés, et renfermant des écailles de matériel cristallophyllien paléozoïque connues sous le nom de "massifs primaires nord-pyrénéens", expulsés vers le nord lors de la collision éocène. Cette zone est parcourue par des accidents est-ouest profonds dont la "Faille nord- pyrénéenne", accident majeur qui la sépare de la Zone Axiale ; l'avant pays plissé nord ou "zone sous-pyrénéenne", chevauché par l'ensemble précédent par l'intermédiaire du " chevauchement frontal sud-pyrénéen ". Cet avant-pays est constitué de terrains mésozoïques et éocènes.

d'après la "Synthèse géologique el géophysique des Pyrénées" - Volume 1 : Inlroduction. Géophysique. Cycle Hercynien ~ Editions BRGM - ITGE, 2 vol. de Barnolas A., Chiron JLC. (1996)

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jystèmes de structures sismogènes I

Zone faillée des massii basques

Faille Nord-

Occidenlales

Plis et chevauchement sud-ouest Pyrénéens

Zone ariale Pyrénéenn 33 1 Occidentale

Faille de I'Adour el dt l5 1 la Maladella

Séismes de référence

15 iévrier 1888 I o = V l I ; h= 10 k m ; M = 5 , 0 ; AT3

Zljuin 1660 10 = VI11 - IX ; h = 17 km; M = 6.0 ; AT1

13 aoûl 1967 Io =VI11 ; h = 5 km ; M = 5.1 ; AT1

10 juillet 1923 Io=VII - VIlI; h= 16 k m ; M=5.6 ; AT3

~

28 mars 1915 Io = VI -Vil; h = 3 !an; M =4,0 ; AT3

19 novembrc 1923 10 = VIlI; h = 9 km ; M = 5,4 ; AT3

Failles et autres carac Zone de chevauchements hercyniens prolongeant à I'Ouesl la zone ax:

S29 nord-ovrénéenne.

Type de iéforrnalion actuel

Directions des failles

I E-W (àNE-SW) 1 N-S

"verse -décrochant ?

I

E-W (décrachantes inverse!

NW-SE (décrochantes dextres)

inverse - décrochant parfais dextres)

aJH NNW-SSE

n v e m -décrochant ? E-W LNW-SE

E-W (inverse ou nverse - décrochan1 ? chevauchanies)

NW-SE (décrochantes)

NW-SE à WW-ESE décrochant - dextre

(à nomal ?)

Tub. 2 : Systèmes de structures sismogènes extraiies du zonage sismique de la France établi pour l'application des règles parasismiques aux installations classées (BRGM - 1998) - caractéristiques des séismes de référence : IO : intensiié épicenirale ; h : profondeur focale ; M : magnitude ; AT : loi d'atiénuation uiilisée ; AT1 : isoséistes du séisme de référence ; AT3 : loigénérale de Levret et al. (1994).

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1.3. CADRE GEOLOGIQUE

La zone concernée par le séisme d’Estaing se compose (Fig. 3) du sud vers le nord :

- du socle, au sud de la zone (granites et granodiorites de Cauterets) en rouge sur la carte géologique; d’un ensemble paléozoïque (Silurien ~ Ordovicien ~ Carbonifère - Permien) principalement formé de schistes, grès, quartzites et calcaires (en marron) ; de terrains sédimentaires anté-quatemaires principalement calcaires (en vert); d’une zone importante de terrains quaternaires à formations de versants, et dépôts fiuvio-lacustres (en blanc et vert clair).

-

- -

Après une première analyse, les zones ayant mis en évidence le plus de dégâts sur les bâtiments se situeraient dans les zones alluvionnaires, en particulier sur la commune de Pierrefitte-Nestalas. Les effets sur les sols de type éboulements et chutes de blocs ont principalement été observés sur les versants sud et nord du Mont Cabaliros.

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1997 1996

Code Localité Organisme Au rocher Distance épicentrale (krn) PYLS Luz-Sainl-Sauveur BRGM OUI 13 PYLO Lourdes OMP OUI 21 PYAD Arudy OMP OUI 30 PYAT Aretle OMP OUI 50 PYPP Saini-Jean-Pied-de-Port OMP OUI 93 PYLl Sainl-Lizier BRGM OUI 138 PYFO Foix BRGM OUI 143 PYBE Belcaire OMP OUI 172 PYPR Prades OMP OUI 213 PYFE Sainl-Paul-de-Fenouillel BRGM OUI 217 PYPM Prats-de-Mollo BRGM OUI 219 PYPE Perpignan BRGM OUI 249 PYBA Banyuls-sur-Mer BRGM OUI 271 OGAV Avignon BRGM NON 450

Tab. 4 : Distances épicentrales aux stations accélérométriques du RAP. Séismes du 16 Mai 2002 14h56.

Monde (superficiels) 4 .4 à 7.4 Mw Italie 4 à 7.5 Ms

2.1. COMPARAISON AVEC LES LOIS D’ATTENUATION

Nous avons relevé le pic d’accélération maximum sur les composantes horizontales et verticale pour chaque station du réseau R.A.P. ayant enregistré le séisme d’Estaing. Le PGA est alors comparé aux prédictions données par plusieurs lois d’atténuation déterminées par différentes études (Tab. 5).

Auteurs

Abrahamson & Silva Ambraseys et al. Sadigh el ai. Dahle, Bungum & Kvamme Petrovski Coiton el al. Caillot &Bard Tenio el al.

Année 1 Région 1 Validitéen 1 Mag.

1997 1990 1986 1999 1993 1992

~

Yougoslavie, Italie 3 à 6.8 Europe 4.0 à 7.3 Italie 3.2 à 6.0 lulie 4 à 6.6

Validité en distance

1 à 200 km 1 à 200 km 3 à 200 km

10 a 1300 h 10 à 200 km

7 à 8 0 h I O à 60 km 8 à 100 km

Tab. 5 : Lois d’atténuation utilisées.

On remarque sur la figure 6 une bonne linéarité logarithmique des observations jusqu’à environ 150 km de distance. Les PGA sont plus dispersés à grande distance du fait de la dégradation du rapport SignaliBmit. Le PGA à la station d’Avignon, distante de 450 km de l’épicentre est anormalement élevé. Contrairement aux autres stations du réseau RAP présentées ici, OGAV ne se situe pas sur un sol rocheux, ce qui explique la valeur du PGA observé.

L’accélération horizontale maximale relevée à PYLS (à 13 km de l’épicentre) atteint 0.45 mis2. Cette valeur est proche de celle donnée par les lois d’Ambraseys et al.

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L’influence de la magnitude est analysée en comparant les PGA des enregistrements des deux séismes du 16 Mai, station par station. En considérant l’équation (1) à une station donnée ( i ) , pour deux enregistrements on obtient :

Le coefficient C, est calculé en faisant la moyenne sur toutes les stations. Une seconde régression, tenant compte de la magnitude est ensuite calculée pour préciser le coefficient C I . Les coefficients CI, CZ et C, pour les accélérations verticales et horizontales sont rassemblés dans le tableau suivant :

-1.094 0.6787 -2.2129

Tab. 7 : Coefjicients de lëquation (1) pour les accélérations verticales et horizoniales observées pour les séismes d’Estaing.

La figure suivante donne la répartition des PGA observés aux stations pour les trois séismes pyrénéens de Mai 2002 et nous permet d’évaluer l’écart par rapport à la loi d’atténuation déduite ici. Comme cette loi est basée sur le séisme d’Estaing et de sa réplique principale, l’évolution des PGA avec la distance épicentrale est bien concordante pour ces deux évènements. La comparaison avec le séisme de Campan (Tabl. 3), de localisation et de magnitude différente, permet d’analyser la stabilité de la loi. Bien que cette loi semble assez proche de ce qui est observé, ou peut noter qu’elle sous-estime légèrement les PGA horizontaux dans le cas du séisme de Campan.

Nous avons également intégré les données du 16 Mai à 14h56, enregistrées par le réseau espagnol géré par I’ICC (Institut Cartogràfic de Catalunya). Trois stations nous intéressent plus particulièrement. Il s’agit des stations installées dans les villes de Llivia et Vielha. A Vielha (100 km de l’épicentre), la station repose sur des sédiments mais n’a pas enregistré le séisme. Après vérification de la bonne marche de l’appareil, cela signifie que le PGA est inférieur au seuil de déclenchement de la station. A cet endroit, on estime alors un PGA inférieur à 0.015 m i s 2 . Deux stations sont installées à Llivia (180 km de l’épicentre), une sur du rocher, l’autre sur un sol meuble. Seule la station sur sol meuble (Llivia 2) a déclenché et a enregistré une partie du séisme (le train d’ondes de cisaillement). Le seuil de déclenchement de la station au rocher a été fixé à 0.019 d s 2 , ce qui nous donne une borne supérieure pour le PGA au rocher à Llivia. Toutes ces observations sont reportées Fig. 8. La station Llivia 2 est installée sur un sol meuble. C’est pourquoi l’accélération maximale observée à cet endroit est supérieure à ce que prévoit la loi que nous proposons. Les niveaux probables de PGA aux deux autres stations sont cependant en bon accord avec notre loi d’atténuation.

.

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Séisme du 16 mai 2002 d’Estaing (Haules Pyrénées - 65) Rapporl de mission posi-sismique

Nom

PYLO PYAD

PYLS

2.5. DETERMINATION D’UN MODELE DE SOURCE StSMIQUE

Composante Z Composante EW Composante NS

0.07 nz 0.07 Hz 0.07 Hz 0.15 Hr 0.15 Hz 0.20 Hz

0.03 H~ 0.08 H~ 0.08 H~

A l’aide des enregistrements aux stations les plus proches, nous proposons de déterminer les caractéristiques principales du séisme du 16 Mai 2002, 14h56. Dans un premier temps, nous allons déterminer le moment sismique, MO, à partir des déplacements enregistrés aux stations PYLS, PYLO et PYAD. Les déplacements sont déduits des enregistrements accélérométriques par double intégration. Les traces obtenues sont reportées en annexe.

Le moment sismique se calcul à partir de la valeur de plateau, Yo, relevée sur les spectres de Fourier en déplacement (cf. Fig. en annexe) en utilisant la relation :

avec p la densité, Vp et Vs la vitesse des ondes P et S respectivement, d la distance épicentrale, h la profondeur du foyer, R m la radiation à la source. D est un terme d’atténuation anélastique qui dépend de la distance épicentrale notamment. Ne connaissant pas le terme de radiation, R m nous faisons le choix de le fixer à 1. L’effet de directivité ne sera donc pas pris en compte, ce qui limitera la précision des résultats. En considérant trois stations autour de l’épicentre nous espérons limiter cet effet.

A partir du moment sismique, il est possible de calculer la magnitude de moment, M,, par la relation :

logMo =1.5Mw+9.1 ( 5 )

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0.32. Vs Rayon de la source : a =

coupure.

Chute de contrainte : A c =-

, avec Vs, la vitesse des ondes S et&, la fréquence de f C P

I . M , 16.a’ ’

2 Dislocation : 5 = Ma

p , V i . z. a 2

2. - a 3 -[g] Energie sismique libérée : Es =

3-p-v,z

Les résultats que nous obtenons à partir des fréquences de coupure relevées sur les spectres montrés en annexe sont rassemblés dans la Tab. 10.

Trace Mo (Nm) fc (Hz) a (m) Aa(Pa) D (m) Es (4 PYLS z 2.39E+15 6 185 1.66E+08 0.62 7.01E+12 PYLO z 6.21E+15 4.1 270 1.37E+08 0.75 1.51E+13 PYAD Z 3.65E+15 2.7 411 2.31E+07 0.19 1.49E+12 PYLS EW 3.34E+15 1.8 616 6.25E+06 0.08 3.68E+11 PYLO EW 4.51E+15 4 277 9.27E+07 0.52 7.39E+12 PYAD EW 4.01E+15 1.1 1008 1.71E+06 0.03 1.21E+11 PYLS NS 2.45E+15 4.9 226 9.24E+07 0.42 4.00E+12 PYLO NS 6.87E+15 4.1 270 1.52E+08 0.83 1.85E+13 PYAD NS 3.67E+15 1.2 924 2.04E+06 0.04 1.32E+11

Tab. 10 : Calcul d‘un modèle de source pour le séisme d’Estaing-Choc principal^

La fréquence de coupure varie selon le spectre entre 6 Hz (PYLS 2) et 1.1 Hz (PYAD EW). De ce fait, le rayon de la source varie selon la trace entre 185 m et 1008 m. La borne inférieure est une valeur plus faible que ce qui est attendu pour un séisme de cette magnitude. Par répercussion, la valeur de dislocation associée (qui devraient être de l’ordre du cm) et de chute de contrainte sont beaucoup trop fortes. Nous retiendrons donc un modèle intermédiaire de source sismique constitué d’une faille circulaire d’un rayon de 600 m ayant subit une dislocation de 8 cm équivalent à une chute de contrainte de 6.8E+6 Pa et libérant une énergie sismique proche de 4.0E+1 1 J.

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3. Evaluation des effets macrosismiques

3.1. EFFETS SUR LES BATIMENTS

Cette étude des effets macrosismiques du séisme du 16 mai 2002 à Estaing a été réalisée par examen sur le terrain des sites remarquables, et par un certain nombre de témoignages des habitants et des témoins présents sur place lors du séisme. Ces témoignages n’ont pas toujours été vérifiés, et par conséquent ne sont pas Forcément fiables. De même, aucun état des lieux n’étant disponible avant le séisme, il n’a pas été possible de systématiquement vérifier si les désordres constatés étaient directement liés au séisme ou antérieurs.

Les bâtiments de la région touchée par le séisme ont connu des dommages relativement mineurs, et ponctuels. Les principaux dommages recensés ont été du type :

- Cheminées ébranlées ; - Chapeaux de cheminées tombés ; - Maçonneries anciennes écroulées ou décalées ; - Plâtres et peintures fissurées avec morceaux à terre ; - Fissures dans le bois accentuées par le séisme ; - Fissuration et déplacements au niveau des contacts bois - murs en maçonnerie ; - Fissuration aux angles des fenêtres préexistantes, donc accentuées, ou non.

Les types de bâtiment affectés sont principalement les maisons individuelles très anciennes, conshuites en maçonnerie de mauvaise qualité, de type :

- - Pierres; - Pierres appareillées ; -

Un cas de maison individuelle constituée d’une structure en bois importante a été recensée comme ayant développé de nombreuses fissures dans les poutres et piliers en bois.

Contrairement aux dégâts légers constatés sur les maisons individuelles, il semble que les églises, généralement plus vulnérables (structures élancées), aient apparemment bien résisté au séisme puisque aucun dommage significatif n’a été observé sur ce type de bâtiment. Aucun dommage n’a été recensé sur des bâtiments plus récents de type béton armé et construction parasismique.

Les figures suivantes illustrent l’ensemble des types de dommages recensés lors du séisme du 16 mai 2002.

Moellons - pienes brutes ;

Briques ou dalles de béton non armés et sans chaînage.

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3.2. EFFETS SUR LES SOLS

Un certain nombre de zones déstabilisées par le séisme ont été recensées

3.2.1. Chutes de blocs

Il s’agit pour la plupart de petites chutes de blocs (centimétriques à décimétriques) sur les routes (Fig. 32, 33 et 34), et dans certains cas, d’éboulements plus conséquent avec des blocs de 50 à 80 cm de long. Ceci est bien visible SUT la colline de Cabaliros au niveau de la ferme Igau, où un éboulement ayant surpris un ouvrier dans son camion a finalement coupé la route (Fig. 30). Dans la zone épicentrale, au pic d’Arrens, des blocs se sont détachés de l’aiguille rocheuse à 2000 mètres d’altitude environ (Fig. 3 9 , et se sont éboulés sur le versant en contrebas, formant alors un nuage de poussière visible de la vallée, et tuant un mouton.

Sur la route de Cauterets (D920), un automobiliste a déclaré en mairie la chute d’un bloc SUT son véhicule lors du séisme.

3.2.2. Glissements de terrain

Deux glissements de terrain se sont formés à la sortie de Cauterets (Fig. 31), sur la rive gauche de la Gave de Cauterets, et heureusement sur le versant opposé à la route. Il n’a donc pas causé de problèmes sur les infrastructures routières.

3.2.3. Autres effets

La région connaît en tant normal des problèmes d’instabilité de pente, avec régulièrement des chutes de blocs sur la route, et des glissements de terrain d’origine anthropiques liés au tracé d’une nouvelle route par exemple. Néanmoins, l’impact du séisme a été visible sur les pentes et les affleurements rocheux, les habitants ont remarqué beaucoup plus de blocs sur la chaussée qu’en temps normal.

Au niveau du col du Soulor, les restaurateurs ont vu une partie de la neige descendre et s’écouler sur le versant.

Les figures suivantes illustrent les différents types de mouvements de terrain occasionnés par le séisme.

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3.3. EFFETS SUR LA POPULATION

La population a très largement ressenti le séisme du 16 mai 2002, sur toute la zone comprise autour des villes d Argelès-Gazost, Cauterets et Luz-Saint-Sauveur.

La réaction première a été une grande surprise et une forte peur du fait de la secousse qui a été instantanée et très courte (3 à 4 secondes). La population a décrit le phénomène comme semblable à une grosse explosion, sans signes précurseurs tels que un grondement sourd par exemple ou de légers mouvements du sol. Certains habitants ont caractérisé la secousse de réellement violente et intense. La plupart des personnes rencontrées ne sont pas sorties à l’extérieur des bâtiments dès la première secousse, mais ils se sont retrouvés à l’extérieur au moment de la réplique, 15 minutes après.

A l’intérieur des habitations, les habitants ont remarqué plusieurs phénomènes :

Mouvements et parfois chutes d’objets de iype bibelots ; Chutes de boîtes de conserve ;

Balancement des ordinateurs sur les bureaux ; Sensation d’être soulevé du sol ; Réaction du type retenir le mur avec la main ; Vibration des vitres (seule une vitre aurait été fissurée à l’intérieur de l’école primaire de Pierrefitte-Nestalas) ; Dalles de polystyrène constituant faux le plafond qui se sont désolidarisées les unes des autres (maternelle de Pierrefitte-Nestalas); Des lampadaires se sont détachés du plafond, ne tenant que par le fil électrique (maternelle de Pierrefitte-Nestalas); Une personne à Arrens aurait remarqué une fuite d’eau le lendemain au niveau du cumulus de son habitation.

- - - Chutes de cadres ; - - - -

-

-

-

Les animaux ont apparemment réagi au séisme de façon significatived‘après les habitants :

- pour la plupart, ils ont été terrorisés au moment de la secousse, puis après le séisme (excitation, pleurs.. ,) ; des chevaux auraient montré une attitude particulière, quelques minutes avant le séisme, comme si ils voulaient rentrer à l’intérieur des bâtiments ; un chien de berger aurait montré un comportement particulier avant la secousse, puis aurait disparu toute la nuit avant de revenir le lendemain matin auprès du troupeau.

-

-

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4. Evaluation de l'intensité du séisme

A partir des dégâts observés et des accélérations enregistrées, une estimation préliminaire de l'intensité laisse supposer une intensité de VI selon l'échelle MSK (1964).

Le tableau ci-dessous rappelle les effets observés à une telle intensité :

)Degré] Définition 1 Description des effets observés

De nombreuses personnes sont effrayées et se précipitent vers l'extérieur. Quelques personnes perdent l'équilibre. Les animaux domestiques s'échappent de leur stalle. Dans quelques cas, les assiettes et les verres peuvent se briser, les livres tomber. Le mobilier lourd peut se déplacer et dans les clochers les petites cloches

Dommages du ler degré dans quelques constructions du me B et dans de nombreuses constructions du type A. Dans quelques bâtiments de type A, dommages du 2e degré. En certains cas, des crevasses de l'ordre du centimètre peuvent se produire dans les sols détrempés, des glissements de terrain peuvent se produire en montagne : on peut observer des changements dans le

I ldébit des sources et le niveau des puits.

Tab. 11 : Exlrait de l'échelle des intensifés MSK64 du niveau d'intensité VI.

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Conclusion

Les effets du séisme du 16 mai 2002 à Estaing recensés et analysés dans ce rapport de mission post - sismique montrent que ce séisme de magnitude 4.7 a causé de légers dégâts sur la région, ponctuels et non systématiques. En particulier, les cheminées n’ont pas systématiquement été endommagées, mais les plus anciennes, et donc souvent les plus vulnérables, ont montré de légers déplacements avec parfois la chute d’éléments au sol.

La commune sensiblement la plus touchée en terme de dommages aux bâtiments est la commune de Pierrefitte-Nestalas. La localisation de cette commune dans un petit bassin alluvionnaire, dans la vallée d’Argeles-Gazost, laisse supposer un effet de site probable.

En ce qui concerne les effets sur les sols, c’est sur le mont Cabaliros, ainsi que sur les hauteurs de Cauterets, les gorges du Gave de Cauterets et la route qui relie Piemefitte- Nestalas à Luz-Saint-Sauveur qu’ont été localisés le plus grand nombre de mouvements de terrain de type chute de blocs et glissement.

En conclusion, et sans préjuger des résultats de l’enquête macrosismique menée par le BCSF (Bureau Central Sisrnologique Français), l’intensité attribuée à ce séisme peut être évaluée de façon préliminaire à VI, compte tenu de l’intense secousse ressentie par les habitants, et des dommages ponctuels rencontrés dans un rayon de 15 km maximum autour de l’épicentre.

La décroissance des valeurs des pics d’accélération avec la distance a été déterminée à partir des enregistrements du Réseau Accélérométrique Permanent (RAP). La comparaison avec les lois d’atténuation classiques montre que ces dernières surestiment les accélérations pour les distances épicentrales importantes. Enfin, l’analyse des enregistrements à la station OGAV (Avignon), montre un effet de site important déjà mis en évidence lors de son installation.

L’analyse des spectres de Fourier permet de déterminer un modèle de source sismique. Le modèle retenu est constitué d’une faille circulaire d’un rayon de 600 m ayant subit une dislocation de 8 cm équivalent à une chute de contrainte de 6.8E+6 Pa et libérant une énergie sismique proche de 4.0E+1 1 J.

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W U O

-

.- + L W >

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Annexe 5 : Accelerogrammes du séisme du 16 Mai - 15h14. -Amplitude normalisée-

PYPM

PY PM

m bO M iw Temps

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Annexe 6 : Accelerogrammes du séisme du 19 Mai - 04h44. -Amplitude normalisée- +- PYLS

PY FE

PYPM

PYPE

O 20 40 m

d Temps

- PYLS

O .- L

o c

PYFO

PYFE

60

64

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