SURVEILLANCE DES ATOLLS DE MORUROA ET DE FANGATAUFA

MINISTÈRE DE LA DÉFENSE

DIRECTION GÉNÉRALE DE L’ARMEMENT

DIRECTION DES OPÉRATIONS

UNITÉ DE MANAGEMENT NUCLÉAIRE BIOLOGIQUE ET CHIMIQUE

DÉPARTEMENT DE SUIVI DES CENTRES D’EXPÉRIMENTATIONS NUCLÉAIRES

SURVEILLANCE DES ATOLLS DE MORUROA ET DE FANGATAUFA

TOME II

BILAN DE L’ÉVOLUTION GÉOMÉCANIQUE DES ATOLLS DE MORUROA ET RANGIROA

Année 2015

N° 138 DGA/DO/UM NBC/SCEN du 12 juillet 2016 DO 206 CEA/DIF/DASE/LDG du 26 juin 2016

Surveillance des atolls de Moruroa et de Fangataufa – Tome II 4 Bilan de l’évolution géomécanique – Année 2015 CEA/DIF/DASE/LDG/206/2016/DO

SURVEILLANCE DES ATOLLS DE MORUROA ET DE FANGATAUFA

TOME II

BILAN GÉOMÉCANIQUE

Année 2015

SOMMAIRE

1. RÉSUMÉ ................................................................................................................................................... 5

2. RAPPELS.................................................................................................................................................. 6

2.1. Le suivi continu de l’évolution de Moruroa : le système TELSITE...................................................... 6 2.2. Rappel des composantes du système TELSITE ................................................................................ 8 2.3. Exigences en matière de fonctionnement du système TELSITE........................................................ 8 2.4. Les campagnes complémentaires de caractérisation de l’évolution des atolls .................................. 9

3. BILAN DE L’ÉVOLUTION GÉOLOGIQUE MESURÉE EN 2015........................................................... 13

3.1. Bilan de l’évolution de la zone Nord-Est de Moruroa issu des données TELSITE........................... 13 3.2. Bilan de l’évolution des autres zones de Moruroa issu des données TELSITE ............................... 35 3.3. Campagne topographique quinquennale 2014 : Synthèse des résultats ......................................... 36 3.4. Conclusions du bilan géomécanique 2015 ....................................................................................... 46

4. BILAN DE FONCTIONNEMENT DU SYSTÈME TELSITE POUR L’ANNÉE 2015............................... 47

5. PROJET DE RÉNOVATION DU SYSTÈME TELSITE (TELSITE2)....................................................... 49

6. BILAN D’INSTRUMENTATION DE L’ATOLL DE RÉFÉRENCE RANGIROA...................................... 50

6.1. Rappel des objectifs.......................................................................................................................... 50 6.2. Bilan de sismicité de janvier 2003 à fin 2015................................................................................... 52 6.3. Conclusion pour Rangiroa, atoll de référence................................................................................... 57

7. LISTE DES FIGURES ............................................................................................................................. 58

8. BIBLIOGRAPHIE .................................................................................................................................... 61


1. Résumé

Dans le cadre de la surveillance des atolls de Moruroa et Fangataufa, ce rapport présente le bilan

annuel 2015 de l’évolution géomécanique, dont la surveillance est confiée par la Défense au CEA/DAM. Ce

bilan est effectué à partir des mesures continues acquises par le système de télésurveillance TELSITE mis

en place à Moruroa depuis 1997et des mesures issues de la campagne topographique réalisée en 2014. Un

bilan de fonctionnement est également présenté. Le dispositif de surveillance comprend des capteurs

permettant des mesures de l’activité sismique, des mesures de déplacement en surface (capteurs GPS)

ainsi que des mesures en profondeur (câbles ou tubes en forages inclinés, inclinomètres). Le programme de

surveillance et le dispositif associés sont présentés dans le Guide de surveillance géomécanique des atolls

de Moruroa et Fangataufa (2009). Les observations sismiques acquises pour l’atoll de référence Rangiroa

sont également reportées.

L’activité microsismique en 2015en zone Nord-Est de Moruroa demeure à un niveau correspondant à

celui observé depuis la fin des essais (27 décembre 1995) en nombre d’événements et en magnitude. Elle

se manifeste dans les zones Irène, Françoise et Gisèle à la limite Ouest de la zone Camélia. La répartition

de la sismicité ne traduit pas d’évolution particulière de la géométrie de ces zones depuis la fin des essais.

En surface, les déplacements verticaux et horizontaux les plus importants mesurés par les capteurs

TELSITE se situent en zone Camélia. Le mouvement de cette zone vers l’océan diminue. Les déplacements

sont minimes dans les autres zones. A l’exception de quelques points très localisés, les données issues du

système TELSITE montrent un ralentissement global progressif et une stagnation des vitesses de

déplacement en surface en zone Nord. La campagne topographique quinquennale de 2014 confirme ces

éléments.

Ainsi, le mouvement reste mesurable, en ralentissement depuis la fin des essais à Moruroa (1995). Les

vitesses mesurées restent à des valeurs faibles en absolu et ne montrent pas de changement de tendance

en 2015. L’évolution peut être classée au niveau zéro de l’échelle des risques.

Un programme de rénovation complète du dispositif de surveillance (TELSITE2) est engagé pour

maintenir les capacités du dispositif de surveillance pour une durée d’au moins 15 ans.


2. Rappels

Après l’arrêt des essais en 1996, et conformément aux recommandations de l’expertise menée par

l’International Geomechanical Commission (IGC présidée par le Pr Fairhurst), la surveillance des atolls a été

poursuivie pour apprécier l’évolution des phénomènes de glissement en zone Nord à Moruroa et assurer la

sécurité des personnes présentes à Moruroa et des habitants de Tureia. Elle comprend deux volets

essentiels définis dans le Guide de surveillance géomécanique des atolls de Moruroa et Fangataufa (2009):

le suivi continu d’indicateurs représentatifs de l’évolution du massif géologique et la réalisation périodique de

campagnes d’observation topographique offrant une vue plus globale de l’évolution de Moruroa. Cette

surveillance géomécanique est confiée par la Défense au Département Analyse, Surveillance,

Environnement (DASE) du CEA/DAM.

L’atoll de Fangataufa, où aucun mouvement n’a été mis en évidence depuis 1992, ne nécessite pas

le maintien d’une surveillance en continu. Une campagne d’observation périodique a été jugée suffisante.

2.1. Le suivi continu de l’évolution de Moruroa : le système TELSITE

Le suivi continu concerne Moruroa où les effets des expérimentations ont été les plus importants. Au

Nord-Est de cet atoll en effet, une déformation lente de la pente externe a été mise en évidence dès la fin

des années 70. Depuis lors, ce phénomène fait l’objet d’une surveillance instrumentée. Malgré l’arrêt des

essais, un glissement important ne peut toujours pas être écarté.

Ce suivi repose depuis 1996 sur un dispositif baptisé TELSITE (TELé-surveillance du SITE). Ce

système, entièrement automatique, transmet ses mesures et diagnostics en métropole au DASE, par

liaisons satellite, et ne nécessite par conséquent aucun personnel spécialisé sur place à Moruroa.

La première mission du système TELSITE est de couvrir le risque dit « à 90 secondes », c’est-à-dire

le risque créé par le déferlement très localisé d’une vague qui aurait été générée par l’effondrement soudain

d’un pan de falaise corallienne. Un tel effondrement s’accompagne de vibrations qui sont enregistrées par

les capteurs sismiques installés sur le pourtour de l’atoll. Entre le moment où ces vibrations sont

enregistrées et celui où une vague pourrait se former, il s’écoule au moins 90 secondes, temps durant lequel

les personnes non protégées par le mur « océan » doivent se mettre à l’abri : les personnes situées en Zone

Vie protégée par les murs sont à l’abri de telles vagues. Dans une telle éventualité, le système TELSITE est

conçu pour envoyer automatiquement une alerte en direction des personnes présentes sur site et

parallèlement, vers les géophysiciens du Département Analyse, Surveillance, Environnement (DASE) du

CEA/DAM en métropole. Les personnes présentes sur site doivent alors appliquer les consignes de sécurité

prescrites, jusqu’à ce que l’alerte ait été analysée, traitée et levée par les spécialistes du DASE à partir de la

métropole. Une simulation mensuelle permet de s’assurer du fonctionnement correct de l’ensemble de la

chaîne d’alerte.


La deuxième mission du système TELSITE consiste à apprécier l’évolution géomécanique de l’atoll

par les mesures des différents capteurs. Ces mesures sont envoyées automatiquement en métropole où

elles sont analysées et interprétées. Si le diagnostic révèle une évolution anormale, des observations et

analyses complémentaires sont prévues et les mesures de protection spécifiques peuvent alors être prises.

Les signes avant-coureurs d’une éventuelle déstabilisation de grande ampleur correspondant à un

glissement d’une masse importante de calcaires en zone Nord à Moruroa seraient repérés plusieurs

semaines à plusieurs mois à l’avance et de façon graduelle, grâce au suivi et à l’analyse des données issues

des mesures. Dans l’hypothèse la plus pénalisante, ce glissement génèrerait une vague pouvant atteindre

20 m au droit de l’évènement ; en zone vie, la hauteur d’eau pourrait atteindre 5 m. L’atoll de Moruroa serait

alors évacué préventivement. Au-delà, un train de vagues de quelques dizaines de centimètres d’amplitude

se propagerait dans l’océan en direction de l’atoll de Tureia situé à 100 km au Nord. Cet atoll serait atteint

environ 10 mn après l’évènement et une submersion de 1,5 à 2 m pourrait alors être observée (3 m avec les

hypothèses les plus pénalisantes). Les zones habitées et les zones d’activités situées au Nord de l’atoll de

Tureia ne seraient pas submergées. Cependant le platier de la zone Sud, inhabité, pourrait être exposé à la

vague la plus haute et submergé. Des précautions, sous forme d’interdiction d’activités, comme la pêche à

pied, seraient mises en place durant la période d’alerte1. L’ensemble des dispositions graduelles de sécurité

a été consigné dans le plan communal de sauvegarde (PCS) de la commune de Tureia en novembre 20121.

Ainsi, les dispositions de protection des personnels seraient prises bien avant l’occurrence du

phénomène et de façon graduelle. L’ensemble des mesures réalisées est synthétisé sous la forme d’un

indicateur global appelé vitesse relative (VR), quantité sans dimension permettant de comparer la situation

actuelle à une situation de référence. Cet indicateur global est ensuite traduit en niveaux de risque, eux-

mêmes associés à un délai de préavis vis-à-vis d’un événement de grande ampleur (Tableau 1) :

TABLEAU 1 : NIVEAUX DE RISQUE VIS-A-VIS D’UN EBOULEMENT DE GRANDE AMPLEUR

Niveau 0 VR < 2 Situation normale

Niveau 1 2 < VR < 6 Situation réversible*. Pas de risque immédiat.

Niveau 2 6 < VR < 12 Situation réversible*. Préavis supérieur à une semaine.

Niveau 3 VR > 12 Situation considérée comme irréversible. Préavis supérieur à 1 jour.

* le retour d’expérience des mesures effectuées à l’époque des expérimentations souterraines

montre que pour des VR <12 la situation est réversible.

1cf. Plan Communal de Sauvegarde de la commune de Fakarava et de Tureia, n°391/HC/CAB/DDPC du 20/11/2012.


2.2. Rappel des composantes du système TELSITE

Le système de surveillance automatique repose sur :

• La mesure des déplacements en surface par géodésie spatiale (GPS différentiel) : une station

de référence et 5 stations installées au bout de digues s’avançant vers l’océan dans la zone

Nord-Est.

• La mesure des mouvements sur les flancs par câbles (ou tiges) ancrés dans des Forages

Inclinés Latéraux (F.I.L) : deux installations dans chacune des zones Irène, Camélia et

Françoise (cf.Tableau 2).

• La mesure des déformations en profondeur par inclinométrie en puits : un forage vertical équipé

en zone Camélia.

• La mesure continue de l'activité microsismique globale grâce à un réseau de 2 sismomètres en

surface et de 4 géophones en puits verticaux assurant l’alerte « à 90 s », complété par

5 géophones de surface. Ces derniers ne participent pas à l’alerte (excepté celui de la zone

Irène qui pallie le capteur en profondeur défaillant depuis 2014).

• La mesure de la hauteur des vagues qui résulteraient d’un éboulement : trois capteurs de

submersion (zones Anémone, Irène et Viviane).

La répartition géographique de cette instrumentation en zone Nord-Est et son schéma de

fonctionnement sont indiqués sur les Figures 1 à 4.

Tableau 2 : Caractéristiques des forages inclinés.

2.3. Exigences en matière de fonctionnement du système TELSITE

Malgré les problèmes que pose le maintien en état d’équipements dans un environnement marin

corrosif et isolé, le système doit être à même d’assurer ses missions à chaque instant. Il faut qu’il y ait en

Nom du FIL

Angle d’inclinaison par rapport à l’horizontale

Proche du Point Kilométrique Nom de la zone

5.40 30°

5.45 45° PK 4.9 N Irène

8.30 30°

8.40 40° PK 8.3 N Camélia

10.40 40°

10.45 45° PK 10.7 N Françoise

Surveillance des atolls de Moruroa et de Fangataufa – Tome II 9 Bilan de l’évolution géomécanique – Année 2015 CEA/DIF/DASE/LDG/206/2016/DO permanence 5 stations sismiques dont au moins 2 en zone Nord en état de fonctionnement afin d’assurer

l’alerte à 90 secondes.

Les maintenances préventives et curatives sont assurées par du personnel du Département

Analyse, Surveillance, Environnement (DASE) du CEA/DAM avec l’assistance logistique des Armées sur

site.

La durée de vie de ce système de surveillance continue, mis en service opérationnel au début de

l’année 1997, et s’appuyant sur des forages de surveillance réalisés dans les années 1983-86 et de

nouveaux en 1994, avait été estimée à une dizaine d’années. Une refonte partielle du système a été réalisée

en octobre 2005. Celle-ci a concerné une partie des segments d’acquisition et de transmission du système,

ainsi que le remplacement des capteurs de surface GPS. Depuis, le système rénové permet la transmission

en temps réel des signaux de l’ensemble des stations sismiques en cas d’événement, ainsi que ceux des

capteurs de submersion. Cette rénovation n’a cependant concerné que les installations de surface, et, à

objectifs inchangés, une réinstrumentation des capteurs en profondeur (FIL, géophones et inclinomètres) qui

est apparue nécessaire, est engagée (projet TELSITE2). Ce nouveau système sera mis en service en 2018.

2.4. Les campagnes complémentaires de caractérisation de l’évolution des atolls

Les mesures fournies par le système TELSITE sont complétées par des campagnes de mesures

topographiques dont la périodicité est de l’ordre de 5 ans à 7 ans. Ce type de campagne est aussi prescrit

pour l’atoll de Fangataufa. La dernière campagne topographique s’est déroulée du 4 mai au 16 juin 2014 à

Fangataufa et à Moruroa. Les principaux résultats en sont reportés dans ce document. La précédente

campagne avait eu lieu en 2007. La prochaine campagne est envisagée en 2019.


Figure 1 : Schéma de l’atoll de Moruroa avec les zones surveillées et les points instrumentés.

Figure 2 : Schéma général du fonctionnement du système de surveillance automatique TELSITE.

STATION

MORUROA PCT

Centralisation etprétraiteme des données,Génération automatique des alarmes (UTS)MORUROA

(Armées)

BipsDASE

capteur desubmersion

AntenneGPS

Puits avec géophones

et inclinomètres

Analyse des donnéeset télémaintenance

Transmissions satellite

Extensomètres FIL

Bips

PLATE-FORME

TAHITI


Figure 3 : Détail de l’implantation de l’instrumentation de la zone Nord-Est de Moruroa.


Figure 4 : Coupe schématique représentant les principaux types de mesures réalisées en zone Nord-Est à Moruroa par le système TELSITE. Les déplacements en surface sont mesurés par les stations GPS. Les

mesures de l’activité sismique sont effectuées par 4 géophones en profondeur et 2 stations sismiques en surface. Les mesures de déformation des flancs en profondeur sont effectuées par les câbles implantés en

Forages Inclinés Latéraux (FIL) et par la chaîne inclinométrique. Les courbes en pointillés figurent les limites hypothétiques des zones en mouvement.


3. Bilan de l’évolution géologique mesurée en 2015

3.1. Bilan de l’évolution de la zone Nord-Est de Moruroa issu des données TELSITE

3.1.1. Activité sismique

Les événements microsismiques détectés de manière automatique par le système TELSITE sont

analysés en différé par un spécialiste du DASE qui identifie ceux qui sont associés à des évènements

locaux. Un secteur géographique leur est attribué grâce aux stations qui ont détecté en premier l’événement

(« Irène », « Camélia », « Françoise », « Gisèle» pour la zone Nord-Est).

Les événements les plus couramment observés sont de type « relâchement de contrainte », terme

désignant un séisme de très faible magnitude (microséisme), non ressenti, qui résulte de la libération

soudaine et rapide des contraintes accumulées par les masses de calcaires sous l’effet des mouvements

lents des flancs de l’atoll. D’autres types d’événements sismiques locaux peuvent également se produire,

comme des chutes de falaise de volume très limité, des petits glissements de terrain ou des éboulements

qui peuvent donner lieu à des signaux plus longs et plus complexes.

L'activité microsismique enregistrée par les stations de surface et de profondeur en 2015 est de 7

événements en zone Gisèle,6 en zone Françoise,4 en zone Camélia, 2 en zone Irène correspondant en

moyenne sur l’année à 0,4 événement par semaine pour l’ensemble des zones en zone Nord-Est (Figure 5),

soit un niveau légèrement plus faible que celui de référence (de 1 par semaine, cf. Tableau 3).Les

magnitudes sont également faibles, restant inférieures à 1 (Figure 6).

La courbe du nombre cumulé d’événements en zone Françoise en fonction temps, dont la pente est

constante depuis 2007, affiche un léger ralentissement en 2015 (Figure 7). Les courbes d’événements

cumulés pour les zones Irène et Camélia présentent peu de variations.

Aucune alerte n’a été déclenchée en 2015.

Globalement, l’activité sismique en zone Nord-Est est restée très faible en 2015 en nombre et magnitude d’événements. Le nombre moyen de relâchements de contrainte a été de l’ordre de 0,4 événement par semaine, un niveau légèrement plus faible que celui de « référence » et observé sur la période 1995-1996 (Tableau 3 page 34).


Figure 5 : Répartition de l’activité sismique en zone Nord-Est par zone et par année (barres) et nombre

d’événements par semaine (courbe bleue).

-2

-1

0

1

2

3

1997 2003 2009 2015

Mag

nitu

de M

L

Camelia

-2

-1

0

1

2

3

1997 2003 2009 2015

Mag

nitu

de M

L

Françoise

-2

-1

0

1

2

3

1997 2003 2009 2015

Mag

nitu

de M

L

Simone

-2

-1

0

1

2

3

1997 2003 2009 2015

Mag

nitu

de M

L

Irene

Figure 6 : Répartition temporelle par zone géographique, des magnitudes locales ML déterminées à partir des amplitudes automatiques des relâchements de contrainte détectés. Les événements attribués aux zones Gisèle

et PK7 sont compris dans la zone Camélia. Le diagramme des magnitudes correspondant à la zone Sud-Est (Simone), est également présenté.


Figure 7 : Courbes du nombre d’événements cumulés par zones en zone Nord-Est de 1997 à fin décembre 2015.

Les croix indiquent les dates des microséismes ayant déclenché des alertes.

Surveillance des atolls de Moruroa et de Fangataufa – Tome II 16 Bilan de l’évolution géomécanique – Année 2015 CEA/DIF/DASE/LDG/206/2016/DO 3.1.2. Répartition des amplitudes des événements sismiques :

La gamme de magnitude ML (magnitude locale) des événements détectés par le système TELSITE

depuis 1997 s’échelonne entre les valeurs -1,5 et 2,3 pour la zone Nord. La magnitude ML est inférieure ou

égale à 1 pour 94% d’entre eux (Figure 8), soit des valeurs correspondant au domaine microsismique non

ressenti.

Figure 8 : Distribution du nombre de relâchements de contrainte (en pourcentage) détectés en zone Nord par le

réseau TELSITE sur la période 1997-2015, en fonction de leur magnitude locale ML.

Energie L’énergie sismique libérée lors d’un événement sismique est calculée par la relation :

E = 5.10-5 M0 (Kanamori 1977) (1)

où E est l’énergie en erg et M0le moment sismique en dyne.cm.

avec M0 déduit de la relation :

log10 (M0) = 16,3 + 1,39 ML (Thatcher et Hanks, 1973) (2)

D’autres relations existent pour l’estimation de E, exprimée notamment à partir de la magnitude :

log10 (E) = 11,8 + 1,5 MS (Gutenberg-Richter, 1956) (3)

où MS est la magnitude de surface.


La relation (3) n’est pas utilisable telle quelle pour de faibles séismes enregistrés à distance proche.

La magnitude MS (magnitude de surface) sera assimilée à la magnitude locale, ML. La magnitude ML est ici

calculée à partir des amplitudes déterminées par le système automatique et peut donc différer légèrement

des valeurs de magnitudes issues d’analyses plus précises.

La relation(2) conduit à des estimations des moments sismiques compris entre 1014 et

2,8 1019 dyne.cm (soit entre 107 et 2.8 1012 N.m). Ces valeurs sont du même ordre de grandeur, ou

inférieures, à celles observées antérieurement à 1997.

L’évolution de l’énergie libérée au cours du temps lors des relâchements de contrainte est

représentée par le cumul des contributions individuelles pour chaque zone (Figure 9). Le cumul des

énergies, appliqué à la zone Françoise, est compris entre 1,61011 et 5,51015 ergs avec la relation (1), ou

entre 9,0 1010et 5,3 1015 ergs avec la relation (3). Ces 2 formulations conduisent donc à des résultats très

similaires. Les valeurs obtenues sont du même ordre de grandeur que celles observées antérieurement à

1997. La relation (1) sera utilisée par la suite.

Les courbes résultantes pour les trois zones mettent en évidence une évolution par plateaux. Elles

sont marquées par les sauts en énergie produits par les événements de plus forte magnitude tels que ceux

de 1999, 2003, 2006 et 2009 en zone Françoise ayant donné lieu à des alertes, tandis que les événements

de faible magnitude (i.e. inférieure à 1) ne libèrent que peu d’énergie.

En valeurs cumulées depuis 1996, l’énergie libérée demeure plus importante en zone Françoise

(5,5 1015 ergs en 2015, Figure 9). Cela traduit le fait que les magnitudes les plus fortes de la zone Nord-Est

ont été enregistrées dans ce secteur. Depuis 2011, la courbe cumulée en zone Françoise est plus régulière,

en lien avec une activité sismique moindre durant l’année tant en nombre d’événements qu’en magnitudes.

En zone Irène, le bilan énergétique est de 1,2 1015 ergs (Figure 10), soit une valeur environ5 fois inférieure à

celle de la zone Françoise. Il est marqué par quelques événements de magnitude ML supérieure à 1

enregistrés régulièrement depuis 2009. L’énergie libérée reste faible en zone Camélia (4,5 1014 ergs, Figure

10), soit un facteur 10 en dessous de celle de la zone Françoise. Pour l’année 2015, le bilan énergétique

reste faible dans les 3 zones.

Cependant, les variations des courbes de cumul d’énergie ne montrent pas de corrélation

particulière avec celles des courbes de déplacement en profondeur issues des mesures FILs et les épisodes

d’accélération tels que celui observé par les mesures FIL en 2004-2005 (Figure 19, page31). En revanche,

cette accélération avait coïncidé avec un accroissement du nombre d’événements, notamment en zone

Irène, visible sur les courbes d’événements cumulés (Figure 7).

La courbe du nombre cumulé d’événements fournit ainsi une information plus fine et complémentaire

sur l’évolution continue de la zone et traduit l’intérêt de détecter de très faibles événements.


Figure 9 : Courbes des énergies cumulées (courbe colorée, axe de gauche) et magnitudes locales ML (losanges, échelle axe de droite) pour les événements de la zone Françoise en zone Nord-Est, de 1997 à fin 2015. Les

événements étiquetés correspondent à ceux ayant déclenché une alerte sismique. Ils sont de magnitudes ML supérieures à 1,5.

Figure 10 : Courbes des énergies cumulées (courbes colorées, axe de gauche) et magnitudes locales ML associées (symboles, échelle axe de droite) pour les événements des zones Irène (courbe bleue) et Camélia (courbe verte) en zone Nord-Est, de 1997 à fin 2015. L’événement étiqueté correspond à l’événement du 11

octobre 2007 ayant déclenché une alerte sismique et localisé en zone Camélia.

Surveillance des atolls de Moruroa et de Fangataufa – Tome II 19 Bilan de l’évolution géomécanique – Année 2015 CEA/DIF/DASE/LDG/206/2016/DO 3.1.3. Historique de la répartition spatiale des événements - Localisation

Une partie des événements détectés a fait l’objet d’une analyse plus précise pour les années 2000,

2003, et pour la période de janvier à avril 2004. L’intégralité des événements sismiques détectés de fin 2005

à 2015 a été localisée lorsque le nombre de données était suffisant.

La répartition de la sismicité en 2015représentée en surface (Figure 11) se retrouve dans les zones

Françoise, Camélia, Gisèle (en bordure Ouest de la zone Camélia), et Irène. Deux événements sont

localisés plus au centre de la zone Camélia, dite zone Hélène. La répartition en profondeur des événements

(Figure 12, Figure 13, Figure 14) montre, comme par le passé, qu’ils restent confinés à l’intérieur des limites

hypothétiques des masses superficielles carbonatées en mouvement pour les trois zones. En zone

Françoise, les deux événements de plus forte magnitude (n° 1 et 3) ayant déclenché les alertes de fin

2006sont localisés à l’interface entre les carbonates (à la base des calcaires crayeux) et le volcanisme

(Figure 14). Ils correspondent aux foyers sismiques les plus profonds dans cette zone.

Les mesures sismiques enregistrées depuis 2006 ne traduisent pas de modification des enveloppes

de surfaces ou des volumes potentiels de glissement par rapport aux années antérieures (le volume pris en

compte pour le scénario maximal est de 670 millions de m3, en zone Camélia). A titre de comparaison, le

volume de carbonates (évènement immédiat) mis en jeu à la suite de l’expérience Tydée, en juillet 1979,

était de l’ordre de 110 millions de m3.

Surveillance des atolls de Moruroa et de Fangataufa – Tome II 20 Bilan géomécanique – Année 2015 CEA/DIF/DASE/LDG/206/2016/DO

Figure 11 : Historique de la répartition spatiale de la microsismicité en zone Nord-Est (cercles colorés par périodes).


Figure 12 : Projection sur une coupe géologique au droit du PK4.9N, dans la direction Nord, de la position des événements sismiques localisés dans le secteur Irène de 2000 à décembre 2015 (cercles colorés par année), compris dans une bande large de 750 m de part et d'autre du profil qui recoupe la station sismique IRNP en profondeur (triangle noir). Le triangle noir en surface représente la position de la station géophone complémentaire (PK5P). Les traits gris obliques représentent la position des FIL.


Figure 13 : Projection sur une coupe géologique au PK8.3N, dans la direction N45°, de la position des événements sismiques localisés en zone Camélia, de 2000 à décembre 2015 (cercles colorés par année), compris dans une bande large de 750 m de part et d'autre du profil qui recoupe la station sismique CMLP en profondeur (triangle noir). L’étoile correspond à l’événement du 11/10/2007 ayant déclenché une alerte dans cette zone. Les traits gris obliques représentent la position des FIL.


Figure 14 : Projection sur une coupe géologique au PK10.7N, dans la direction N45°, de la position des événements sismiques localisés dans le secteur Françoise, de 2000 à décembre 2015 (cercles colorés par année), compris dans une bande large de 750 m de part et d'autre du profil qui recoupe la station en profondeur FRAP (triangle noir). Le triangle noir en surface représente la position de la station géophone complémentaire (PK11P). Les étoiles correspondent aux événements ayant déclenché les alertes de fin 2006 et 2009 (1 : 27/11/2006 ; 2 : 29/11/2006 ; 3 : 2/12/2006 ; 4 : 12/01/2007 ; 6 : 15/09/2009 ; 7 : 19/09/2009). Les traits gris obliques représentent la position des FIL.

Surveillance des atolls de Moruroa et de Fangataufa – Tome II 24 Bilan géomécanique - Année 2015 CEA/DIF/DASE/LDG/206/2016/DO

3.1.4. Paramètres à la source :

Pour estimer les dimensions caractéristiques des sources des événements sismiques, dans

l’hypothèse où les mécanismes correspondent à des dislocations pures, les modèles de Brune (1970) ou de

Madariaga (1976) sont généralement utilisés. Ces relations reposent sur des modèles de sources sismiques

circulaires. Le contenu fréquentiel des signaux émis par la source sismique permet de remonter à certaines

caractéristiques de la source et en particulier au rayon de source (ro) au travers de l’analyse spectrale.

Notamment, dans la partie intermédiaire du spectre, une fréquence dite fréquence coin, fc, est un paramètre

inversement proportionnel au rayon. En utilisant le modèle de Madariaga (1976), le rayon de source ro (en m)

et la fréquence coin fc (en Hz), déduite du spectre des ondes P2, sont reliés par :

ro=0.32 β /fc (4)

où β est la vitesse des ondes S2 (en m/s) dans le milieu.

La fréquence-coin est normalement déterminée à partir du spectre de déplacement des signaux

sismiques. Bien qu’une telle analyse n’ait pas été réalisée dans le cadre présent, on peut essayer d’exploiter

des éléments tirés d’études antérieures à 1995 utilisant cette méthode. Pour des événements dont les

moments sismiques étaient compris entre 1016dyne.cm et 8 1018 dyne.cm, la relation (4) conduisait à des

valeurs de rayons entre 20 et 110 m. Ces valeurs étaient donc compatibles avec celles trouvées dans la

littérature pour des événements appartenant à la gamme microsismique (Archuleta et al.,. 1982, Feignier et

al.,1991). Bien que les résultats soient très dépendants des modèles de vitesse et de l’atténuation,

incertitudes qui s’ajoutent à celles de la localisation et de la détermination de la magnitude, la bonne

compatibilité de ces précédents résultats avec ceux de la littérature permet de suggérer des estimations des

rayons de source à partir des moments sismiques déduits de (2) pour les données actuelles.

Ainsi, une estimation grossière des ro est proposée à partir des relations entre moments sismiques et

rayons de sources obtenues à différentes échelles par Archuleta et al., (1982), (Figure 15) ou Feignier et al.,

(1991), (Figure 16). Les plus fortes valeurs estimées de M0 pour les événements de 2006 en zone Françoise

sont inférieures à 3 1019 dyne.cm. A partir des Figure 15 et Figure 16, en prenant en abscisse les valeurs

maximales correspondant à cette valeur du moment sismique (M0), compte tenu de la dispersion, les valeurs

maximales des rayons de sources estimés des événements les plus forts pour Moruroa restent inférieures à

200m. Ces dimensions restent largement inférieures aux dimensions des enveloppes maximales

considérées pour les zones potentielles de glissement (Figure 3). Ces événements sont donc la

manifestation de réajustements brefs de microfractures dans le milieu.

2 Ondes P, ondes S : Désignent les ondes produites par la source sismique. Les ondes P (ondes Primaires ou ondes de compression) sont celles qui arrivent en premier à la station. Au passage de l’onde, le mouvement des particules du milieu traversé se fait dans la direction de propagation. Viennent ensuite les ondes S (ondes Secondaires ou ondes de cisaillement). Le mouvement des particules s’effectue dans une direction perpendiculaire à la direction de propagation.


Figure 15 : Diagramme du moment sismique (en dyne.cm) en fonction du rayon de source (en km) pour les séismes de Mammoth lakes (California) (cercles pleins). Les autres symboles représentent d’autres sites d’études (Archuleta et al., 1982).

Figure 16 : Diagramme des moments sismiques (M0) en fonction des rayons de source dans le cas du site de Lacq (Feignier et Grasso, 1991).

En conclusion, la localisation de la sismicité en zone Nord-Est à Moruroa reste similaire à celle observée antérieurement au système TELSITE et ne traduit pas d’évolution particulière de la géométrie des zones potentiellement en mouvement depuis la fin des essais nucléaires.


3.1.5. Déplacements et déformations en surface

Les déplacements de surface sont fournis en continu par le calcul des lignes de base formées deux à

deux par les stations GPS. Les mouvements mesurés représentent des mouvements relatifs par rapport à

une station choisie arbitrairement fixe. Le déplacement horizontal mesuré au centre de la zone en

mouvement par la station GPS1, en zone Camélia (Figure 3), par rapport à la station Jeanne de référence

(située sur le platier côté lagon), s’effectue depuis 1990 (date du début des mesures GPS) dans une

direction globalement Nord/Nord-Ouest. Le mouvement est devenu erratique depuis 2010, faisant suite aux

anomalies relevées sur les composantes verticale et Est au mois de septembre 2009 (de brusques sauts

d’ordre centimétrique avaient été observés simultanément sur les deux composantes).Une inspection

effectuée en décembre 2010 révèle un phénomène d’affouillement sous le bloc supportant le pilier GPS.

Après des travaux de confortement des blocs réalisés fin 2011, la stabilisation du bloc semblait être

retrouvée avec un retour à des mesures plus exploitables en 2013 avant que des discontinuités inhabituelles

apparaissent de nouveau en août 2013.Les vitesses mesurées sur la période de janvier à août 2013, étaient

de 0,5 mm/mois pour la composante Nord, + 0,1 mm/mois dans la direction Est,-1,8 mm/mois pour la

composante verticale.

Les données n’étant plus considérées comme pertinentes, le pilier GPS de la station GPS1 a été

déplacé d’une vingtaine de mètres sur la digue en direction de la route en janvier 2015, soit vers le platier

pour une position plus stable. Les mesures GPS pour cette nouvelle position indiquent une variation

d’environ -0,3 mm/mois pour la composante verticale pour la période de février 2015 à février 2016. Les

variations sur les composantes horizontales sont minimes.

Figure 17: Évolution du déplacement relatif dans la direction verticale (de février2015 à février 2016), de la

station GPS1 (déplacée sur la digue Charlie), par rapport à la station GPS de référence Jeanne.

Les vitesses issues des données des deux points GPS ALPHA et ECHO, situés respectivement en

bordures Ouest et Est de la zone Camélia (Figure 3), ne montrent pas d’évolution notable par rapport aux

tendances habituelles. Les données de la station ALPHA, située sur la plateforme en zone Camélia, qui

indiquaient une légère évolution vers l’Est jusqu’à mi 2014 d’environ 0,3 mm/mois, n’indiquent pas

d’évolution dans cette direction depuis mi 2014 hormis des fluctuations saisonnières. L’évolution se poursuit


à une vitesse stable d’environ -0,3 mm/mois pour la composante verticale (Figure 18) et traduit la

persistance d’un mouvement lent dans cette zone.

Figure 18 : Évolution du déplacement relatif dans les directions Est, Nord et verticale (d’octobre 2005 à fin 2015), de la station GPS ALPHA par rapport à la station GPS de référence Jeanne.

Les mesures GPS provenant des stations situées sur les digues HOTEL, dans la zone Irène, et KILO

dans la zone Françoise, indiquent des déplacements qui restent également minimes. La station GPS KILO

est cependant très bruitée. Les dernières expertises effectuées en 2014 révèlent la présence

d’affouillements importants côté Est sous la fondation. Ces observations sont compatibles avec les faibles

déplacements déduits des mesures des campagnes topographiques de 2001, 2007 et 2014 des piliers

jalons respectivement situés à proximité, HOTEL et KILO, (cf. §3.3.2), et attestent de la stabilité du platier.

Cela confirme, avec les données sismiques, l’absence de modification de l’emprise des limites de

glissement, tant en surface qu’en profondeur. La présence des stations de surface suivies en continu est

donc indispensable pour vérifier que l’emprise du glissement reste confinée aux parties externes de l’atoll,

dans les zones Françoise et Irène (cf. §3.3.7, Figure 33).

L’absence de mouvement significatif décelé par les mesures des stations GPS permanentes et celles issues des mesures différées sur les piliers jalons au niveau des zones Françoise et Irène confirme que l’emprise, en surface, de la limite hypothétique des zones de glissement, dans ces deux zones, reste confinée à la partie externe de la couronne et que le platier est stable. Les données


de la station ALPHA confirment un déplacement dans les directions Est (jusqu’en 2014) et verticale, en cohérence avec les observations des campagnes topographiques.

3.1.6. Déplacements et déformations en profondeur

Sensibilité du dispositif de mesures de déformation en profondeur

Le dispositif équipant les FIL (Forages Inclinés Latéraux) est le suivant : un câble en INVAR (alliage

de fer et de nickel), ou un train de tiges passe dans un forage incliné, tubé sur plusieurs centaines de mètres

de longueur, dont l’extrémité inférieure a été laissée libre de façon à permettre l’ancrage du câble (ou du

train de tiges) au terrain. En surface, un capteur monté sur un dispositif fixe, mesure le déplacement de

l’extrémité supérieure du câble provoqué par le déplacement de l’ancrage par rapport au dispositif en

surface. Les profondeurs des ancrages sont comprises entre 129 m et 319 m.

La mesure de déplacement est effectuée par un capteur contenant une bobine reliée à une bague de

couplage solidaire d’un câble en acier inoxydable (relié au câble ou au train de tiges qui coulisse dans le

forage) dont on veut mesurer le déplacement, la bague se déplaçant avec celui-ci. D’après les mesures

d’étalonnage, l’étendue de mesure du capteur extensomètre est de +/−200 mm avec une résolution de

10 µm dans la partie linéaire et une précision de 50 µm.

Cependant, compte tenu de la nature du dispositif ancrage-câble-capteur de déplacement, la fonction

de transfert « déplacement de l’ancrage-déplacement mesuré en surface » est complexe et dégrade cette

résolution. En particulier, les câbles ou tiges reposent sur la génératrice inférieure du tubage et le frottement

associé peut provoquer un phénomène de « stick-slip » (ou blocage-glissement). Ce phénomène peut

rendre l’interprétation des mesures en surface difficile quand les déformations (les mouvements) sont très

lentes. La question se pose surtout pour les FIL de la zone PK8 qui évoluent très peu. En revanche, pour les

zones PK10 et PK5, les mouvements des FIL semblent évoluer avec des alternances régulières d’épisodes

de blocage-déblocage, que l’on peut attribuer aux effets combinés du mouvement du massif calcaire et des

frottements du câble dans le tube.

On a par ailleurs constaté que les mesures obtenues avec ces dispositifs sont cohérentes avec les

autres capteurs (réponses similaires à celles des inclinomètres et des mesures géodésiques lors des

sollicitations produites par les essais).

La fonction de transfert est donc complexe et elle dépend à la fois de la longueur du câble et de la

cinétique de la déformation. On peut cependant estimer la résolution effective du dispositif en deçà du

dixième de millimètres, c’est-à-dire suffisante pour détecter les changements de tendance significatifs.


Mesures dans les forages inclinés latéraux

Les vitesses déduites des mesures de déplacement des câbles ne présentent pas d’évolution notable

en 2015 (Figure 19). Les valeurs moyennes de vitesse mesurées pour les FIL8.40 (zone Camélia), et

FIL5.45 (zone Irène) sont très faibles (< 0,1 mm/mois). Les câbles des FIL 8.30 et 10.40 étaient en 2015 en

attente de remise en tension après des épisodes de rupture ou de maintenance. Des détails sont donnés ci-

après :

En zone Irène, les mesures pour le FIL 5.45 montrent une évolution par paliers avec une légère

reprise de vitesse en 2012, coïncidant avec une reprise de l’activité sismique dans cette zone Irène durant

cette même année (après une absence d’évènement sismique en 2011). Depuis début avril 2014 l’évolution

marque un palier qui se poursuit en 2015. L’évolution sur l’année 2015 est minime (inférieure à

0,1mm/mois). La vitesse moyenne mesurée sur l’année 2014était de 0,3 mm/mois, représentait quant à elle

une valeur plus faible par rapport à celle des années précédentes. Le câble du FIL 5.40, quant à lui est

rompu depuis une tentative de remise en tension au cours de la mission de maintenance de février 2012.

Une étude complémentaire avait conclu qu’il n’était pas réparable : il n’est donc plus en fonction.

En zone Camélia, les mesures pour le FIL 8.40 indiquent en 2015 une évolution très lente (< 0,1

mm/mois), après recalage des mesures. Ce FIL avait rompu le 5/12/2011 et avait été réparé le 25 février

2012.

Les vitesses de déplacement pour le FIL 8.30 restent, quant à elles, toujours difficiles à apprécier en

2015. Le câble est en attente de remise en tension suite aux interventions successives depuis 2011 pour

tenter de remédier au grippage des chaînes (opérations de graissage en avril 2011, tentative de remise en

tension en février 2012, dépose et nettoyage de la chaîne en avril 2013). Par ailleurs, en raison des travaux,

de construction du mur de protection sur la plateforme (projet TELSITE2), le câble a été temporairement

déconnecté le 5 décembre 2015puis remis en service tout début 2016 afin de le protéger. Cependant, si l’on

estime la vitesse à partir des mesures entre 2003 et fin 2012 en tenant compte des sauts produits lors des

interventions, cela conduit pour le FIL 8.30 à une vitesse maximale de 0,4 mm/mois, soit une valeur proche

de celle observée entre 2000 et 2003. Les mesures pour les FIL 8.30 et 8.40, conduisaient jusqu’en 2013 à

estimer des vitesses apparemment plus faibles que dans les autres zones, posant question sur la pertinence

de leur représentativité de l’ensemble du mouvement. Outre le grippage partiel des chaînes (antérieurement

aux interventions et opérations de graissage d’avril 2011), ces valeurs pourraient s’expliquer par le fait que

toute cette partie du platier serait en mouvement (les mesures GPS et topographiques indiquent un

déplacement dans la zone, certes faible, mais toujours en direction Est), entraînant avec elle toute

l’instrumentation des FIL 8.30 et 8.40 dans un mouvement de « corps rigide ».

En zone Françoise, le câble du FIL 10.40 n’a pas repris de tension sur l’année 2015 depuis la rupture

du mois de janvier 2014. Cela indique que le câble est encore détendu et que les déplacements ne sont pas

suffisants pour être transmis au dispositif. Les mesures de vitesse en 2013 pour ce FIL, après réparation du

25 février 2012 et recalage des données, donnaient des valeurs faibles (< 0,15 mm/mois), le câble étant en


période de remise en tension. Après une rupture en 2011 (le 28/11), le câble du FIL 10.40 subit deux

nouvelles ruptures les 1er janvier et 9 décembre 2014. Ces deux ruptures ont été suivies de remises en

tension, respectivement en janvier 2014 et début 2015. Une nouvelle rupture s’est produite le 10 février

2016. Comme en 2011, les ruptures se produisent au niveau du câble INVAR à proximité immédiate de la

pièce de liaison en surface reliant celui-ci et le câble inox. Après examen, la corrosion du câble est de

nouveau confirmée. Les autres capteurs n’indiquant par ailleurs aucune évolution particulière permettent de

conclure que ces incidents sont de nature technique et ne sont pas liés à une activité géomécanique

anormale de l’atoll en cette zone.

Les mesures issues du câble à 45° (FIL 10.45) implanté dans le forage incliné au PK10, ne sont plus

utilisables depuis fin 2004. Les dernières données exploitables indiquaient avant cette date une vitesse de

2 mm/mois. Cependant, le câble qui a fait l’objet d’une mesure de réflectométrie (en avril 2013) n’est pas

rompu et les mesures semblent de nouveau sortir du bruit de fond depuis mai 2013, peut-être en relation

avec cette intervention. Depuis, il montre une évolution par paliers avec une vitesse moyenne de 0,2

mm/mois sur l’année 2015. Les vitesses d’évolution entre ces paliers n’excèdent pas 0,7 mm/mois. Il est

toutefois difficile d’interpréter les mesures.

En l’état actuel, au moins un câble ou plus dans chacune des zones reste utilisable. Le système de

surveillance reste opérationnel et en mesure de détecter toute évolution significative de tendance.


Pour sélectionner les éléments graphique dans un graphique faire :

-10

0

10

20

30

40

50

60

70

80

1996 2000 2004 2008 2012 2016

Dépl

acem

ent (

mm

)

CAMELIA, PK8.3N

FIL 8.30P, L = 269 m

FIL 8.40P, L = 400 m Graissage 9/04/2011

Rupture 5/12/2011,Réparation 28/02/2012

Essai de remise en tension25/02/2012

Dépose et nettoyage de la chaîne

Tentative de déblocage

-20

0

20

40

60

80

100

120

1996 2000 2004 2008 2012 2016

Dépl

acem

ent (

mm

)IRENE, PK4.9N

FIL 5.45P, L = 427 m

FIL 5.40P, L = 267 m

Graissage 09/04/2011

Rupture 28/02/2012

0

20

40

60

80

100

120

140

1996 2000 2004 2008 2012 2016

Dépl

acem

ent (

mm

)

FRANCOISE, PK10.7N

FIL 10.45P, L = 514 m

FIL 10.40P, L = 448 m

Rupture 27/11/2011

Réparation28/02/2012

Ruptures 1/01 et 9/12

2014

Figure 19 : Déplacements mesurés de 1997 à décembre 2015 par les câbles implantés dans les forages inclinés dans les zones : Irène, proche du PK5 (en haut), Camélia, proche du PK8 (milieu), et Françoise, proche du PK10

(en bas). Les sauts visibles pour les FILS 5.40, 8.30 sont liés au graissage des chaînes lors de la mission de maintenance annuelle (avril 2011) ou autres interventions en 2012 et 2013.


Mesures inclinométriques

Au centre de la zone Camélia, la déformation dans les couches profondes est mesurée par des

inclinomètres scellés dans un puits au sein des couches de calcaires crayeux et de la zone de transition,

entre 350 et 451 mètres de profondeur3. C’est dans cette couche que les capteurs, répartis avant 1996 sur

toute la hauteur du puits, avaient montré des valeurs d’évolution maximales.

Les mesures issues du capteur n°29, implanté à 350 m dans les calcaires crayeux (Figure 20), qui

montraient un léger changement d’orientation du Sud-Ouest vers le Nord-Est depuis la mi-décembre 2013,

tendent à reprendre l’orientation antérieure vers le Sud-Ouest en 2015.La vitesse d’évolution est

extrêmement faible pour la composante Nord-Sud et de -0,17 mdeg/mois pour la composante Est-Ouest. Le

capteur indiquait une inclinaison vers le Sud-Ouest depuis avril 2007 avec des valeurs inférieures à -0,2

mdeg/mois, pour la composante Nord-Sud, et à 0,24 mdeg/mois pour la composante Est-Ouest.

Les mesures issues du capteur n°26, implanté à la base des calcaires crayeux à 376 m (Figure 21),

montrent la poursuite d’une inclinaison vers le Nord, avec une vitesse de 0,2 mdeg/mois dans cette

direction.

Les mesures issues du capteur n°22, implanté dans une unité conglomératique sous les calcaires

crayeux, à 451 m de profondeur (Figure 22), indiquent pour la composante Nord-Sud en 2015 une vitesse

d’environ 0,1mdeg/mois, valeur habituellement observée depuis avril 2011. A partir du 14/12/2013, la

composante Est-Ouest présente des variations hautes fréquences inhabituelles par rapport à la tendance.

Les mesures atteignent un pic le 24/05/2014 puis reviennent progressivement vers la courbe habituelle

qu’elles rejoignent à partir du mois d’octobre 2014. Ces perturbations tendent à s’estomper en 2015. La

variation maximum entre la tendance habituelle et le pic est de 9 millidegrés. Ces variations peuvent être

interprétées comme la manifestation d’un mouvement de bascule de la couche profonde. Cependant le

caractère inhabituel et transitoire de ces variations pourrait également révéler des signes de défaillance du

capteur. L’année 2015 n’apporte pas d’information nouvelle sur ce point.

Les différences d’évolution entre les différents capteurs sont interprétées comme l’indication de

mouvements plus superficiels entre les parties Ouest et Est de la zone Camélia, évoluant l’une par rapport à

l’autre dans des mouvements de rotation ou de bascule, alternativement vers le lagon ou l’océan, portées

par le mouvement lent et plus régulier au niveau des couches profondes.

Les mesures inclinométriques au sein des couches profondes dans la zone Camélia indiquent la

poursuite de mouvements globalement similaires aux années précédentes. Les composantes Nord-Sud des

capteurs 22 et 29 indiquent un ralentissement de l’inclinaison vers le Nord. Les variations inhabituelles

apparues à partir de la fin de l’année 2013, sur la composante Est du capteur 22, tendent à s’estomper en

2015. Ce capteur fait l’objet d’une surveillance particulière.

3 le substrat volcanique se trouve à 500 m de profondeur au droit du forage GEO8B.


Figure 20 : Évolution du capteur inclinométrique du forage GEO8B (n°29) en zone Camélia et implanté dans les

dolomies à 350 m de profondeur.

Figure 21 : Évolution du capteur inclinométrique du forage GEO8B (n°26) en zone Camélia et implanté à la base

des calcaires crayeux à 376 m de profondeur.

Figure 22 : Évolution du capteur inclinométrique du forage GEO8B (n° 22) en zone Camélia et implanté dans la partie supérieure d’une unité conglomératique sous les calcaires crayeux à 451 m de profondeur.


Synthèse de l’activité en zone Nord-Est

La synthèse des mesures obtenues en zone Nord-Est en 2015 est présentée dans le Tableau 3.

*En valeur absolue

Tableau 3 : Synthèse des mesures TELSITE obtenues en zone Nord-Est en 2015.

Les valeurs actuelles (2ème colonne) sont comparées avec les valeurs observées après l’arrêt définitif des

essais en 1995-1996 (3ème colonne), qui elles-mêmes correspondent aux valeurs qui avaient été observées

dans les années précédant la reprise des essais. Les valeurs mesurées en 2015 correspondent à une valeur

de l’indicateur global (VR) d’environ 0,1.

En 2015, les quatre indicateurs précités montrent des valeurs associées à une évolution très lente observée, en ralentissement depuis l’arrêt des essais.

La valeur de l’indicateur global VR montre que l’activité géomécanique actuelle de la zone

Nord-Est peut être classée au niveau zéro de l’échelle des risques (tableau 1 page 7), correspondant à une situation normale.

Indicateur Valeur 2015 Valeur de référence

observée sur la période 1995-1996

Valeur associée à un changement d’évolution

significatif

Sismicité : nombre de microséismes par semaine 0,4 /semaine < 1 /semaine > 10 / semaine

Déplacements horizontaux

< 0,3 mm / mois

< 2 mm / mois > 20 mm / mois

Déplacements dans les forages inclinés

0,1 mm/mois

< 2 mm / mois > 20 mm / mois

Déplacements verticaux* < 0,3 mm / mois < 1 mm / mois > 10 mm / mois

Inclinométrie

< 0,2 mdeg/mois

< 0,2 mdeg / mois Quelques millidegrés/ mois


3.2. Bilan de l’évolution des autres zones de Moruroa issu des données TELSITE

Comme pour les années précédentes, une activité sismique a été détectée en 2015 dans le secteur

Sud-Est (zone Simone) de l’atoll. Dix-neuf événements de très faibles magnitudes (ML inférieures à 1.5)

sont détectés à un niveau comparable, en moyenne, aux années précédentes. Cette activité microsismique

se manifeste souvent par un événement suivi de quelques répliques de très faibles amplitudes en quelques

minutes. En 2015, environ la moitié des relâchements de contrainte sont localisés vers la partie externe de

l’atoll dessinant un alignement parallèle à la ligne de côte (Figure 23). Ces localisations plus externes ne

sont pas liées à l’évolution de l’instrumentation. L’activité microsismique la plus forte avait été observée en

2006 (avec 34 événements).

La Figure 24montre un exemple représentatif de signaux de relâchements de contrainte enregistrés

par cette station.

Figure 23: Carte des événements microsismiques localisés de 1990 à 2015 en zone Simone (localisation exhaustive depuis décembre 2005, sur les événements d’amplitude suffisante pour être localisés).

Une interprétation possible de cette activité est que la zone Sud-Est a été sollicitée par des

expérimentations et présente des caractéristiques morphologiques similaires à la zone Nord. La sismicité

observée par le passé était principalement consécutive aux expérimentations. Cette zone présente une

sismicité résiduelle qui reste faible en nombre et amplitude.


Figure 24 : Exemple de signaux d’un relâchement de contrainte localisé en zone Sud-Est de Moruroa enregistrés

par les 3 composantes de la station SIMP en profondeur le 4 juillet 2015 vers 5h54.

3.3. Campagne topographique quinquennale 2014 : Synthèse des résultats

3.3.1. Rappel du contexte

Dans le cadre des campagnes de relevés spécifiques à une échelle plus globale que celle fournie par le

réseau TELSITE, une campagne topographique a été réalisée à Moruroa et Fangataufa en 2014. Elle s’est

déroulée en deux parties sur l’atoll de Moruroa, du 30 avril au 5 mai et du 19 mai au 16 juin, et du 5 mai au

19 mai sur l’atoll de Fangataufa.

Les résultats ont fait l’objet d’un rapport par le prestataire qui a réalisé la campagne pour le CEA, en

décembre 2014. Les résultats ont été ensuite analysés dans un rapport par le CEA en juillet 2015. Les

principales conclusions de l’évolution entre les deux périodes, 2007-2001 et 2001-1996 ont été reportées

dans les précédents bilans. Pour ce qui concerne la période 2014-2007, elles sont reportées ci-dessous.

3.3.2. Mesures topographiques en zone Nord de Moruroa. Les mesures de planimétrie effectuées sur le platier dans la partie interne de la couronne (Figure 25),

indiquent que les déplacements les plus importants se situent, comme habituellement observé, en zone CAMELIA. Les valeurs des modules des vecteurs de déplacement moyens annuels sont en légère réduction par rapport à la période 2007-2001 (dans la zone comprise entre les PK6N et PK8N). Les valeurs de déplacements moyens annuels maximaux sont de l’ordre de 4,5 mm/an au niveau des piliers TOPO13 et TOPO25 et restent toutefois faibles. Dans les zones IRENE et FRANCOISE, les déplacements horizontaux


moyens annuels sont de l’ordre de la résolution de mesure en moyenne (~1mm/an). Ils ne montrent pas d’évolution significative par rapport à la période 2007-2001. Ces valeurs sont cohérentes avec les données GPS TELSITE dans ces zones.

Les mesures de planimétrie effectuées dans la partie la plus externe de l’atoll vers l’océan (à partir

des piliers jalons situés en extrémité des digues), n’indiquent pas de changement de tendance significatif par rapport à la précédente période. Les déplacements les plus importants se situent comme habituellement observé, en zone CAMELIA, au niveau des piliers BRAVO, CHARLIE, DELTA et du jalon léger 6C. La valeur maximale du module du vecteur de déplacement moyen annuel est de l’ordre de 6,7 mm/an au niveau du pilier jalon CHARLIE. L’évolution en surface est en limite de la résolution de mesure en zone IRENE (PK4N-PK6N), et légèrement au-dessus du bruit de mesure en zone FRANÇOISE.

Les mesures de nivellement effectuées sur les repères situés sur la route montrent un ralentissement

global des déplacements verticaux moyens annuels en zone Nord de Moruroa sur la période 2014-2007 par rapport à la période 2007-2001 (Figure 26). Le ralentissement est, en moyenne, de l’ordre de 40% entre les points kilométriques 8.05N et PK10.65N. Le déplacement vertical maximal moyen est de -3 mm/an au niveau du PK8.1N, une valeur cohérente avec les données de la station GPS Alpha du système d’acquisition continue TELSITE.

En dehors de cette zone, les évolutions des déplacements verticaux observées sont insignifiantes en zone IRENE, et très faibles en zone Françoise (du PK10.5N au PK13.5N).

Les mesures de nivellement effectuées sur les repères présents sur les digues font apparaître une

tendance à un ralentissement global. Il est de l’ordre de 40% en moyenne pour les digues de ECHO à MIKE, avec un maximum de l’ordre de -5 mm/an (pilier jalon CHARLIE), (Figure 27). Les mesures n’indiquent aucune évolution en zone IRENE (digues de INDIA à GOLF) et au niveau de la digue KILO en zone FRANCOISE.

Le relevé de fracturation dans le secteur PK6N-PK8N ne montre pas d’évolution (Figure 28). Les mesures de surface effectuées par topographie classique et GPS sont concordantes en planimétrie

et en nivellement, et cohérentes avec les données du système TELSITE. Les mesures ne font apparaître aucune évolution notable dans la zone IRENE. Les mouvements de

planimétrie dans cette zone sont en limite de la résolution de mesure. Les mesures de nivellement et de planimétrie en zone Nord de Moruroa montrent que c’est en zone

CAMELIA que les mouvements de surface restent prépondérants et perceptibles, en particulier autour de la

zone du PK8N et à l’extrémité de la digue CHARLIE-DELTA. Les déplacements moyens annuels restent

cependant faibles et sont inférieurs à 7 mm/an et cohérents avec les données TELSITE.

Surveillance des atolls de Moruroaet de Fangataufa – Tome II 38 Bilan géomécanique - Année 2015 CEA/DIF/DASE/LDG/206/2016/DO

Figure 25 : Vecteurs déplacements planimétriques des piliers topographiques et des piliers jalons entre 2007 et 2014 (flèches bleues, agrandissement x 50000) relevés par

topographie classique après recalage de la polygonale principale. Les traits verts indiquent les limites hypothétiques des zones en mouvement en zone Camélia.

Irène

Françoise Camélia


Figure 26 : Résultats de nivellement route nord. Comparaison des écarts des déplacements moyens annuels verticaux (« vitesses » en mm/an), sur les périodes 2014-2007 (en rouge), 2007-2001 (en bleu) et 2001-1996

(en vert).

Figure 27 : Résultats de nivellement des digues de la campagne 2014. Comparaison des écarts de déplacements moyens annuels associés (« vitesse » ) des repères situés sur les digues, entre les périodes

2007-2001 (en rouge), 2007-2001 (en bleu) et 2001-1996 (en vert), montrant un ralentissement général des vitesses d’environ 40% entre les périodes 2014-2007/2007-2001 et 2007-2001/2001-1996 pour les digues

de ECHO à MIKE.


Figure 28 : Fracturation relevée en 2014 dans le secteur Camélia, vue globale (en haut) et de détail

(en bas). Les chiffres portés sur la figure du bas indiquent les valeurs des ouvertures relevées (en cm).


3.3.3. Mesures topographiques en zone Sud-Est

Les mesures de planimétrie effectuées par topographie classique (Piliers jalons PJ45 et PJ67) et GPS (Piliers topographiques Vivianne et Simone) sont de l’ordre de la résolution des mesures (< 1 mm/an). Les mesures de nivellement (mouvements verticaux) effectuées du PK3.9S au PK9.2S, montrent une évolution résiduelle faible, avec une valeur du déplacement moyen annuel maximale de -1 mm/an (PK5.6S), en réduction de 40 % par rapport à la période 2007-2001, du PK5.7S au PK9.2S. Le déplacement vertical maximum cumulé depuis 1988 sur cette portion de la zone Sud-Est de 5,6 cm. Il se situe au PK6.2S.

Figure 29 : Nivellement zone Sud – Comparaison des écarts de déplacements moyens annuels (« vitesse ») en

mm/an sur les périodes 2014-2007 (en rouge), 2007-2001 (en vert) et 2001-1996 (en gris).

3.3.4. Mesures topographiques à Fangataufa

Les mesures topographiques effectuées à Fangataufa (Figure 30) sont conformes aux prévisions de

ralentissement très net de l’évolution après 1996, notamment dans les zones nord et nord-est (séries KILO

et FREGATE (Figure 31 et Figure 32). Elles ne révèlent pas d’évolution significative du platier depuis la

période 2007-2001 dans la limite de la précision des mesures.


Figure 30 : Carte du réseau

topographique de Fangataufa.

Triangles bleus : Piliers de la

polygonale principale. Triangles

rouges : Piliers jalons.

Figure 31: Evolution cumulée du déplacement des piliers en zone Kilo situés sur le platier à Fangataufa entre 1988 et 2014. L’interruption des lignes continues pour les piliers jalons Kilo 1 et Kilo 4 sont dues à l’absence de mesure en 2001. Les barres verticales représentent les barres d’erreur lorsqu’elles sont disponibles.

Figure 32 : Evolution cumulée du déplacement horizontal des piliers en zone Frégate situés sur le platier à Fangataufa de 1988 à 2014. L’interruption de la ligne continue pour le pilier jalon Frégate 3 est due à l’absence de mesure en 2001. Les barres verticales représentent les barres d’erreur lorsqu’elles sont disponibles.


3.3.5. Bilan de la campagne topographique2014

Le Tableau 4présente une synthèse des résultats obtenus pour l’ensemble des mesures effectuées à Moruroa et à Fangataufa issues de la campagne 2014.

Pour l’ensemble des points, les déplacements moyens horizontaux calculés sur la période 2007-2014 sont équivalents en zone externe vers l’océan de l’atoll, à ceux de la période précédente (2007-2001). Ils sont en légère réduction pour la zone interne (platier).

Les déplacements horizontaux, maximaux, observés pour chaque type de mesure, restent, en moyenne annuelle sur la période 2014-2007, inférieurs à 7 mm/an (zone Nord).

Les mesures de nivellement indiquent un ralentissement significatif entre les 2 périodes tant pour les déplacements mesurés sur la route que pour la partie située en zone externe (digues).

Les mesures de surface, tant en planimétrie qu’en nivellement, montrent que les mouvements les plus importants sont localisés, comme habituellement observé, dans la zone CAMÉLIA, en zone Nord de Moruroa,

Les mesures de planimétrie en zone Sud ne sont pas significatives. Elles restent très faibles en nivellement (-1 mm/an).

Les mesures ne révèlent pas d’évolution significative à Fangataufa.

ZoneType de mesures

Déplacement maximum

moyen ponctuel

sur 2014-2007 (mm/an)

Déplacement maximum

moyen ponctuel

sur 2007-2001 (mm/an)

Point d'observation

du déplacement

maximum moyen

ponctuel

Zone associée au point de

déplacement moyen

maximum

Tendances d'évolution

2014/2007 pour l'ensemble des

points

Planimétrie Platier

4,5 5,2 Piliers TOPO 25 et TOPO 13

CAMELIA Légère Réduction

Planimétrie Zone externe

6,7 6,9 Pilier Jalon 6C CAMELIA Egale

Déplacements verticaux route

-3 -4,1 PK 8.05N CAMELIA Ralentissement Significatif

Déplacements verticaux digues -5 -9,9 Repère JN08

CAMELIA,Extrémité digue

CHARLIE

Ralentissement Significatif

Planimétrie < 1 < 1 - - NS

Nivellement -1 -1,5 PK6.2S SIMONE Ralentissement significatif

Planimétrie Platier

< 1 < 1 - - NS

Planimétrie zone externe < 3 < 3 Piliers jalons Hotel1, Pingouin NS

Moruroa zone Nord

Moruroa zone Sud

Fangataufa

Tableau 4 : Synthèse des mesures issues de la campagne topographique 2014, indiquant le déplacement maximal en moyenne annuelle relevé entre 2007 et 2014 (3ème et 4ème colonnes) et la tendance de l’évolution

moyenne pour l’ensemble des points dans la catégorie (7ème colonne) comparée à la précédente période 2001-2007.


3.3.6. Conclusion pour la campagne topographique 2014

Les résultats issus de la campagne topographique 2014 sont en accord avec les données de surface mesurées en continu par le système TELSITE.

Comme par le passé, les résultats de la campagne topographique 2014 indiquent que les mouvements de surface se manifestent principalement au centre de la zone Camélia. L’évolution entre 2007 et 2014 montre que les déplacements annuels moyennés sur la période 2007-2014 restent faibles, en réduction pour les mouvements verticaux. Les mouvements horizontaux sont en légère réduction pour la partie interne située sur platier. Les mouvements de surface sont minimes à la périphérie de la zone Camélia confirmant ainsi l’absence de modification des enveloppes de glissement. Ces informations confortent les prévisions d’un ralentissement global progressif des déplacements en surface au centre de la zone Camélia.

3.3.7. Interprétation Ces résultats d’évolution, déduits de l’ensemble des mesures du système continu TELSITE et de la

campagne topographique 2014, sont compatibles avec l’interprétation issue de l’étude de l’évolution

géomécanique de l’atoll qui faisait ressortir les conclusions suivantes :

- Les trois zones présentent des mouvements lents en profondeur (Figure 33 a, b, c). Jusqu’à fin

2004, avant le blocage du FIL 10.45, les mesures indiquaient les vitesses de déplacements en

profondeur les plus notables dans la zone Françoise.

- En surface, c’est en zone Camélia, zone très fracturée, que les mouvements sont les plus notables

(Figure 33 b, Figure 25), et touchent la partie émergée. Le mécanisme global en profondeur interagit

avec des mouvements plus superficiels de blocs rocheux.

- En zone Irène, le mouvement intéresse une partie immergée des masses carbonatées situées au-

delà de la limite marquée par les fractures externes sous-marines (Figure 33 c).


Figure 33 : Schéma du mécanisme de déformation des zones en mouvement Françoise (a), Camélia (b), Irène (c).

Zone Camélia

Zone Irène

b) a)

c)

Zone Françoise


3.4. Conclusions du bilan géomécanique 2015

En 2015, les mesures continues issues du système TELSITE n’ont pas montré de changement de tendance. Les dispositifs de mesures en profondeur (FILS) ne sont plus redondants.

L’activité microsismique s’est manifestée à un niveau faible en nombre et magnitudes d’événements en zone Nord, dans les 3 zones Camélia, Irène et Françoise. Elle reste à un niveau habituellement observé en zone Sud-Est.

Le mouvement des couches géologiques de la zone Nord de cet atoll connaît un

ralentissement progressif depuis la fin des essais, mais reste mesurable. Il est nécessaire de poursuivre la surveillance de cette zone.


4. Bilan de fonctionnement du système Telsite pour l’année 2015

La fonction de génération d’alerte du système TELSITE et sa diffusion sur site a été assurée toute

l’année 2015 sans défaillance. Aucune interdiction d’accès en zone non protégée par le mur « océan » n’a

été nécessaire en 2015.

Pour l’année 2015, Les actions de maintenance curatives et préventives ont consisté en 20

hommes.jours de maintenance in situ répartis principalement sur trois missions qui ont eu lieu :

- Du 20 au 27 janvier 2015

- Du 02 au 09 juin 2015

- Du 01 au 08 décembre 2015

Actions réalisées en 2014 (rappel):

- 29/01/2014 : Réparation du FIL10.40 suite à une nouvelle rupture du câble. Comme dans le cas de

la précédente rupture (du 27/11/2011), le câble INVAR s’est rompu au niveau de la pièce de reprise

serrant le câble (pince conique), elle-même reliée au câble inox enroulé sur une poulie.

- Du 4 au 14 avril 2014 : une station géophone de surface (SIMS) a été installée en zone SIMONE en

tête du puits de la station existante (SIMP).

Pendant cette mission, des actions de reconnaissance sont également consacrées au projet

TELSITE2. Elles ne sont pas détaillées ici.

- Du 21 au 28 octobre 2014 : maintenance des installations

• Dépannage des radomes GPS HOTEL et ECHO

• Basculement dans le système d’alerte 90s de la station GEOPHONE de surface

PK5P en lieu et place de la station GEOPHONE en puits IRNP.

• Changement de l’antenne de réception du système TELSITE à MARTINE

- 11/12/2014 : Mission de diagnostic du câble du FIL 10.40 qui confirme la rupture (le 9/12/2014).

Comme pour les précédentes, la rupture se situe du côté du câble INVAR au niveau de la pièce de

liaison reliant ce câble au câble inox. Ce problème de rupture a été pris en compte.


Actions réalisées en 2015 - Du 22 au 28 janvier 2015 :

• Réparation et remise sous tension du FIL10.40 (le 23/01/2015).

• Déplacement de la station GPS1. Le pilier portant l’antenne est déplacé sur la même digue en

retrait d’une vingtaine de mètres vers la route.

• Dépannage des stations GPS HOTEL et ECHO.

• Dépannage de l’horloge GPS de la station sismique VIVIANE.

- Du 02 au 09 juin 2015 :

• Augmentation du parc de portatifs TELSITE à disposition au centre TRANSMISSION MARTINE.

• Entretien du radôme de la station GPS ECHO.

• Changement de l’antenne de l’horloge GPS de la station sismique PK5P.

- Le 08 août 2015 :

• Changement du capteur sismique (géophone L22) de la station de surface PK10N.

- Le 05 décembre 2015 : • Déconnexion et mise en sécurité des câbles du FIL 08-30 dans l’abri Fil, le temps des travaux

de construction du mur de protection de la plateforme CAMELIA PK8.3.

- Le 07 décembre 2015 : • Changement du numériseur de la station de la station de surface SIMS.


5. Projet de rénovation du système TELSITE (TELSITE2)

Les équipements en service arrivant progressivement en limite de la durée de vie prévue à leur

installation, un projet de rénovation majeure a été entrepris. Ce projet, nommé TELSITE2, a débuté en 2013

et sa mise en service est prévue en 2018.

Les objectifs étant inchangés (assurer les missions, « alerte à 90s » et « surveillance d’une

déstabilisation de plus grande ampleur »), il reprend, dans ses grandes lignes, les principes généraux du

projet TELSITE, comprenant des capteurs en profondeur et des capteurs de surface, après une remise à

niveau préalable des infrastructures dégradées (routes, quais, piste d’aviation,...) :

• En zone nord, de nouveaux capteurs seront installés en profondeur (6 câbles implantés dans de

nouveaux forages inclinés latéraux vers l’océan, trois géophones à trois composantes

redondées dans de nouveaux forages verticaux, l’un de ces forages comprenant une chaîne

inclinométrique de dix paires de capteurs redondés), à partir de plateformes créées en zone

Irène-Jeanne, Camélia-Hélène et Françoise.

• Des installations de surface seront également rénovées ou créées (dix géophones à trois

composantes, dix stations GPS).

• Les ouvrages topographiques de surface, piliers topographiques, piliers jalons et digues seront

réhabilités lorsque nécessaire.

• Le système local de transmission des données par liaisons hertziennes sera remplacé par des

liaisons par fibres optiques. Cela permettra de s’affranchir des élagages qui étaient nécessaires

pour préserver la visibilité des émetteurs entre les stations et la base arrière, actuellement

implantée en haut du PCT.

• Les systèmes assurant les tâches d’alerte, d’acquisition et de transmission des données intra-

site et avec la métropole, ainsi que les tâches de télésurveillance et de traitement des données,

seront entièrement rénovés.


6. Bilan d’Instrumentation de l’atoll de référence Rangiroa

6.1. Rappel des objectifs

Afin de disposer d’éléments de comparaison avec un atoll n’ayant pas été sollicité par des

expérimentations nucléaires souterraines, il a été décidé d’instrumenter un site de référence.

Ce site doit présenter le maximum de similitudes géologiques avec l’atoll de Moruroa afin de pouvoir

observer et mesurer des paramètres comparables. Dans l’analyse des phénomènes morphologiques et

structuraux, on doit s’attacher à différencier les phénomènes associés à une réelle activité géomécanique de

ceux associés aux effets de cyclones et tempêtes, tels les blocs cyclopéens présents sur certains atolls. Les

critères de sélection, de similitude et description géomorphologique, ont amené à choisir l’atoll de Rangiroa

(Figure 39).

La Figure 34 présente un plan de l’atoll donnant une indication sur sa géomorphologie et l’implantation

des sites remarquables ou instrumentés. Des photographies prises sur site (Figure 35) permettent

d’apprécier la morphologie du platier.

Compte tenu des contraintes logistiques et du besoin d’étayer l’analyse de similitude avant d’envisager

une instrumentation plus lourde, l’action a été limitée à une adaptation des stations de surveillance sismique

existantes de Rangiroa. La préparation du génie civil a été réalisée fin 2001 et la mise à hauteur des

systèmes a été réalisée en mars 2002.

Cette adaptation de l’instrumentation de Rangiroa avait pour objectif d’atteindre des capacités de

détection et de caractérisation proches des stations de surface à Moruroa. Pour ce faire, la station PMO (ou

PMOR) a été déplacée vers la côte pour se rapprocher du secteur fracturé au Nord-Ouest de Rangiroa.

Cette station a été équipée de sismomètres de surface à trois composantes. Comme la station VAH au

Sud, la fréquence d’échantillonnage de PMOR a été accrue et passée à 100Hz. Le système de transmission

local avec le village d’Avatoru a été remplacé par un système numérique – pour PMOR via un relais à son

ancien emplacement - et la centralisation locale a évolué vers une configuration standard.


Figure 34 : Image SPOT de Rangiroa avec la position des sites et des stations existantes. Au Nord-Ouest, une portion de l’atoll de Tikehau est visible.

Station PMO déplacée

Station VAH

AvatoruCentralisation locale

Zone Nord-Ouest

Zone Sud

10 km


Figure 35 : Vue de Rangiroa. Photographie aérienne du platier en zone Nord-Ouest prise en 1981.

6.2. Bilan de sismicité de janvier 2003 à fin 2015

Quelques séismes localisés en bordure du plateau des Tuamotu et de magnitudes comprises entre 1 et

3.1 ont été détectés par le RSP (Réseau Sismique Polynésien) sur la période 2003-2013. Le séisme le plus

proche est situé à plus de 45 km de la station de PMOR.

o 2003, 2004 : aucune activité sismique n’a été détectée.

o 2005 : un signal détecté uniquement sur la station PMOR (le 1er juillet 2005), d’une durée de 13 minutes,

et interprété tout d’abord comme une onde T, a été révisé : il s’apparente à un petit éboulement ou à des

chutes de blocs détachés des flancs de l’atoll, événement de nature telle qu’on peut en observer à

Moruroa (comme celui du 19/03/2006). Dans le cas de Rangiroa, il s’agit du premier événement local

détecté depuis la création des 4 stations installées en 1967. Son amplitude est cependant très faible

(0,16 µm/s crête à crête). Il n’est détecté que par une seule station et il n’est donc pas possible de le

localiser.

o 2006 : aucune activité sismique n’a été détectée.

blocs «Failles »


o 2007 : fait très exceptionnel, une vingtaine de microséismes ont été détectés sur la station de PMOR entre

le 1er août et le 25 septembre 2007 (Figure 36), ceci n’était jamais arrivé depuis l’existence de la nouvelle

station de PMOR. Visibles sur une seule station (PMOR) ces événements sont très difficilement

localisables. Ils sont situés tout au plus à 1 kilomètre de la station de PMOR.

La séquence a démarré par une douzaine d’événements entre le 1er et le 3 août, suivie de quelques

relâchements de contrainte (RC) isolés les 4, 12, 17 août, puis les 7 et 14 septembre. La séquence s’est

terminée par une « rafale » finale d’une dizaine de relâchements de contrainte en deux séquences le 25

septembre (Figure 36).

Tous ces relâchements de contrainte ont des formes d’onde très similaires, et proviennent donc d’une

source commune et ponctuelle. Les plus forts événements ont eu lieu le 2 août et le 25 septembre 2007,

avec des amplitudes très faibles (souvent inférieures à 1 nm, la plus forte est de 20 nm).

Les relâchements de contrainte finaux en petites rafales (Figure 36) s’étalent sur 2 minutes entre 13h42

et 13h44 TU (soit 03h42 en heure locale). Les ondes Pg4 sont difficilement observables, car de faibles

amplitudes, et donc seules les ondes Sg5 sont nettement visibles. Le filtrage optimal pour une meilleure

visualisation se situe dans la bande [3- 12 Hz].

o 2008 : aucune activité sismique n’a été détectée.

o 2009 : un événement sismique local de type relâchement de contrainte a été détecté sur la station PMOR

le 21 mars 2009 (Il est localisé à environ 1 à 2 km dans une direction Nord-Est ou Sud-Ouest de la

station). Cet événement, d’amplitude environ10 µm/s (Figure 37), montre que des événements sismiques

semblables à ceux observés à Moruroa sont susceptibles de se produire sur d’autres atolls.

o 2010 : aucun séisme n’a été localisé dans le rectangle rouge indiqué sur la carte de la Figure 39. Aucun

éboulement n’a été détecté sur PMOR ou VAH. Cependant, trois événements proviennent sans doute de

cette région :

Le 7 juillet 2010, 9h42 UTC : un faible signal sur PMOR est observé, avec une différence S-P de 9.32

secondes (soit environ 90 km de distance), absent de VAH et des stations de Tahiti. Il s’agit

probablement d’un séisme localisé au Nord de Rangiroa.

Les 18 octobre 2010, 18h32 UTC et 22 octobre 2010, 8h56 : dans les 2 cas, un très faible signal sur

PMOR est observé ; sa nature sismique est douteuse, il peut s’agir d’un bruit voisin de la station.

o 2011, 2012, 2013 : aucun événement n’a été détecté à Rangiroa.

4 Onde Pg : Pour des stations proches de la source, onde directe primaire se propageant dans la croûte terrestre. 5 Onde Sg : Onde directe secondaire se propageant dans la croûte terrestre.


Figure 36 : Première séquence de la rafale composée de 8 petits événements microsismiques le 25/09/2007 vers 13h41 sur la station PMOR (en haut) : les amplitudes des ondes Sg ne dépassent pas 4 nanomètres; les ondes Pg sont à peine visibles. La durée individuelle d’un microséisme est d’environ 3.5 s. Les autres tracés (en bas) représentent les signaux sismiques enregistrés par l’ensemble des stations du Réseau Sismique Polynésien

(RSP).


Figure 37 : Signaux de l’événement sismique détecté le 21 mars 2009 à Rangiroa par la station PMOR.

o 2014 : Durant l’année 2014, la station PMOR est restée 57 jours indisponible. - Sur la période où les enregistrements étaient disponibles, un relâchement de contrainte a été

détecté le 16 août 2014, à 21h53m59, sur la station PMOR (côte Ouest) uniquement (Figure 38). La

station VAH, sur la côte sud de l’île, fonctionnait mais n’a enregistré aucune phase.

- Il a été possible de pointer une phase Pg et une phase Sg sur PMOR, avec un écart de temps

interphase de 0.09s.

- Les mesures effectuées sur les trois composantes de PMOR donnent une valeur d’azimut de 23°

par rapport au Nord et une incidence de 89° par rapport à l’horizontale. Ces observations permettent

de déterminer qu’il s’agit d’un événement localisé à proximité immédiate, légèrement au Nord-Est de

la station PMOR, à environ 600-800 mètres de profondeur.

- L’amplitude 0-crête maximum mesurée sur la composante Z est de 28 µm/s du même ordre de

grandeur que les amplitudes des événements microsismiques enregistrés à Moruroa.

- Aucune réplique de cet événement n’a été détectée.


Figure 38 : Signaux de l’événement sismique détecté le 16/08/2014 à Rangiroa par la station PMOR.

Figure 39 : Carte de la région de Rangiroa.


2015 : Aucun relâchement de contrainte ni éboulement n’a été enregistré à Rangiroa sur la période de

disponibilité des signaux. Aucune sismicité n’a été détectée dans la zone 14.0°S - 15.7°S, 146.9°W -

148.3°W.

En raison d'une rupture du câble de l'antenne hertzienne en tête de pylône, la disponibilité des signaux de

PMO en 2015 a été de 57%. Celle-ci a été réparée pendant la mission de diagnostic de l'état des pylônes

du 1er juin au 4 juin 2015, par une société spécialisée. Les données sismiques de la station PMO sont

reçues régulièrement depuis le mois de juin.

La disponibilité de la station VAH a été de 91 %. Une mission lourde de rénovation des infrastructures est

envisagée en 2016 pour remettre en état l'abri et la cave sismique de la station VAH qui sont fort dégradés.

6.3. Conclusion pour Rangiroa, atoll de référence

Depuis la création de la station, en 2002, un éboulement probable, détecté en juillet 2005, ainsi qu’une séquence de quelques petits relâchements de contrainte en août 2007, ont été détectés par la station PMOR. Deux événements d’amplitudes plus importantes ont toutefois été détectés, l’un en 2009, l’autre en 2014. Ils confirment que des événements sismiques peuvent se produire sur d’autres atolls que les anciens sites d’expérimentation, mais avec une très faible occurrence. Des événements de ce type sont les premiers observés depuis la création de la station. Bien que ces faits restent très exceptionnels, et que les amplitudes de ces événements soient faibles ou extrêmement faibles, il apparaît intéressant de poursuivre l’exploitation de la station avec un maintien du pas d’acquisition à 100 Hz. Aucun événement n’a été observé en 2011, 2012, 2013 et 2015.

La surveillance de l’atoll de Rangiroa est toujours réalisée conformément à l’avis favorable

exprimée par la commission C3S en 2007. Elle est donc poursuivie et mentionnée dans le guide de surveillance géomécanique des sites. Elle permet de collecter des mesures qui peuvent être comparées avec celles recueillies à Moruroa.


7. Liste des figures

Figure 1 : Schéma de l’atoll de Moruroa avec les zones surveillées et les points instrumentés. ................... 10

Figure 2 : Schéma général du fonctionnement du système de surveillance automatique TELSITE. ............. 10

Figure 3 : Détail de l’implantation de l’instrumentation de la zone Nord-Est de Moruroa. .............................. 11

Figure 4 : Coupe schématique représentant les principaux types de mesures réalisées en zone Nord-Est à

Moruroa par le système TELSITE. Les déplacements en surface sont mesurés par les stations GPS. Les

mesures de l’activité sismique sont effectuées par 4 géophones en profondeur et 2 stations sismiques en

surface. Les mesures de déformation des flancs en profondeur sont effectuées par les câbles implantés en

Forages Inclinés Latéraux (FIL) et par la chaîne inclinométrique. Les courbes en pointillés figurent les limites

hypothétiques des zones en mouvement. ....................................................................................................... 12

Figure 5 : Répartition de l’activité sismique en zone Nord-Est par zone et par année (barres) et nombre

d’événements par semaine (courbe bleue). .................................................................................................... 14

Figure 6 : Répartition temporelle par zone géographique, des magnitudes locales ML déterminées à partir

des amplitudes automatiques des relâchements de contrainte détectés. Les événements attribués aux zones

Gisèle et PK7 sont compris dans la zone Camélia. Le diagramme des magnitudes correspondant à la zone

Sud-Est (Simone), est également présenté. ................................................................................................... 14

Figure 7 : Courbes du nombre d’événements cumulés par zones en zone Nord-Est de 1997 à fin décembre

2015. Les croix indiquent les dates des microséismes ayant déclenché des alertes. .................................... 15

Figure 8 : Distribution du nombre de relâchements de contrainte (en pourcentage) détectés en zone Nord

par le réseau TELSITE sur la période 1997-2015, en fonction de leur magnitude locale ML......................... 16

Figure 9 : Courbes des énergies cumulées (courbe colorée, axe de gauche) et magnitudes locales ML

(losanges, échelle axe de droite) pour les événements de la zone Françoise en zone Nord-Est, de 1997 à fin

2015. Les événements étiquetés correspondent à ceux ayant déclenché une alerte sismique. Ils sont de

magnitudes ML supérieures à 1,5. .................................................................................................................. 18

Figure 10 : Courbes des énergies cumulées (courbes colorées, axe de gauche) et magnitudes locales ML

associées (symboles, échelle axe de droite) pour les événements des zones Irène (courbe bleue) et Camélia

(courbe verte) en zone Nord-Est, de 1997 à fin 2015. L’événement étiqueté correspond à l’événement du 11

octobre 2007 ayant déclenché une alerte sismique et localisé en zone Camélia........................................... 18

Figure 11 : Historique de la répartition spatiale de la microsismicité en zone Nord-Est (cercles colorés par

périodes).......................................................................................................................................................... 20

Figure 12 : Projection sur une coupe géologique au droit du PK4.9N, dans la direction Nord, de la position

des événements sismiques localisés dans le secteur Irène de 2000 à décembre 2015 (cercles colorés par

année), compris dans une bande large de 750 m de part et d'autre du profil qui recoupe la station sismique

IRNP en profondeur (triangle noir). Le triangle noir en surface représente la position de la station géophone

complémentaire (PK5P). Les traits gris obliques représentent la position des FIL......................................... 21


Figure 13 : Projection sur une coupe géologique au PK8.3N, dans la direction N45°, de la position des

événements sismiques localisés en zone Camélia, de 2000 à décembre 2015 (cercles colorés par année),

compris dans une bande large de 750 m de part et d'autre du profil qui recoupe la station sismique CMLP en

profondeur (triangle noir). L’étoile correspond à l’événement du 11/10/2007 ayant déclenché une alerte dans

cette zone. Les traits gris obliques représentent la position des FIL. ............................................................. 22

Figure 14 : Projection sur une coupe géologique au PK10.7N, dans la direction N45°, de la position des

événements sismiques localisés dans le secteur Françoise, de 2000 à décembre 2015 (cercles colorés par

année), compris dans une bande large de 750 m de part et d'autre du profil qui recoupe la station en

profondeur FRAP (triangle noir). Le triangle noir en surface représente la position de la station géophone

complémentaire (PK11P). Les étoiles correspondent aux événements ayant déclenché les alertes de fin

2006 et 2009 (1 : 27/11/2006 ; 2 : 29/11/2006 ; 3 : 2/12/2006 ; 4 : 12/01/2007 ; 6 : 15/09/2009 ; 7 :

19/09/2009). Les traits gris obliques représentent la position des FIL............................................................ 23

Figure 15 : Diagramme du moment sismique (en dyne.cm) en fonction du rayon de source (en km) pour les

séismes de Mammoth lakes (California) (cercles pleins). Les autres symboles représentent d’autres sites

d’études (Archuleta et al., 1982)...................................................................................................................... 25

Figure 16 : Diagramme des moments sismiques (M0) en fonction des rayons de source dans le cas du site

de Lacq (Feignier et Grasso, 1991)................................................................................................................. 25

Figure 17 : Evolution du déplacement relatif dans la direction verticale (de février 2015 à février 2016), de la

station GPS1 (déplacée sur la digue Charlie), par rapport à la station GPS de référence Jeanne. .............. 26

Figure 18 : Evolution du déplacement relatif dans les directions Est, Nord et verticale (d’octobre 2005 à fin

2015), de la station GPS ALPHA par rapport à la station GPS de référence Jeanne. ................................... 27

Figure 19 : Déplacements mesurés de 1997 à décembre 2015 par les câbles implantés dans les forages

inclinés dans les zones : Irène, proche du PK5 (en haut), Camélia, proche du PK8 (milieu), et Françoise,

proche du PK10 (en bas). Les sauts visibles pour les FILS 5.40, 8.30 sont liés au graissage des chaînes lors

de la mission de maintenance annuelle (avril 2011) ou autres interventions en 2012 et 2013. ..................... 31

Figure 20 : Evolution du capteur inclinométrique du forage GEO8B (n°29) en zone Camélia et implanté dans

les dolomies à 350 m de profondeur. .............................................................................................................. 33

Figure 21 : Evolution du capteur inclinométrique du forage GEO8B (n°26) en zone Camélia et implanté à la

base des calcaires crayeux à 376 m de profondeur........................................................................................ 33

Figure 22 : Evolution du capteur inclinométrique du forage GEO8B (n° 22) en zone Camélia et implanté

dans la partie supérieure d’une unité conglomératique sous les calcaires crayeux à 451 m de profondeur.. 33

Figure 23 : Carte des événements microsismiques localisés de 1990 à 2015 en zone Simone (localisation

exhaustive depuis décembre 2005, sur les événements d’amplitude suffisante pour être localisés)............. 35

Figure 24 : Exemple de signaux d’un relâchement de contrainte localisé en zone Sud-Est de Moruroa

enregistrés par les 3 composantes de la station SIMP en profondeur le 4 juillet 2015 vers 5h54.................. 36


Figure 25 : Vecteurs déplacements planimétriques des piliers topographiques et des piliers jalons entre 2007

et 2014 (flèches bleues, agrandissement x 50000) relevés par topographie classique après recalage de la

polygonale principale. Les traits bruns indiquent les limites hypothétiques des zones en mouvement en zone

Camélia............................................................................................................................................................ 38

Figure 26 : Résultats de nivellement route nord. Comparaison des écarts des déplacements moyens

annuels verticaux (« vitesses » en mm/an), sur les périodes 2014-2007 (en rouge), 2007-2001 (en bleu) et

2001-1996 (en vert). ........................................................................................................................................ 39

Figure 27 : Résultats de nivellement des digues de la campagne 2014. Comparaison des écarts de

déplacements moyens annuels associés (« vitesse » ) des repères situés sur les digues, entre les périodes

2007-2001 (en rouge), 2007-2001 (en bleu) et 2001-1996 (en vert), montrant un ralentissement général des

vitesses d’environ 40% entre les périodes 2014-2007/2007-2001 et 2007-2001/2001-1996 pour les digues

de ECHO à MIKE............................................................................................................................................. 39

Figure 28 : Fracturation relevée en 2014 dans le secteur Camélia, vue globale (en haut) et de détail (en

bas). Les chiffres portés sur la figure du bas indiquent les valeurs des ouvertures relevées (en cm). .......... 40

Figure 29 : Nivellement zone Sud – Comparaison des écarts de déplacements moyens annuels (« vitesse »)

en mm/an sur les périodes 2014-2007 (en rouge), 2007-2001 (en vert) et 2001-1996 (en gris).................... 41

Figure 30 : Carte du réseau topographique de Fangataufa. Triangles bleus : Piliers de la polygonale

principale. Triangles rouges : Piliers jalons. .................................................................................................... 42

Figure 31 : Evolution cumulée du déplacement des piliers en zone Kilo situés sur le platier à Fangataufa

entre 1988 et 2014. L’interruption des lignes continues pour les piliers jalons Kilo 1 et Kilo 4 sont dues à

l’absence de mesure en 2001. Les barres verticales représentent les barres d’erreur lorsqu’elles sont

disponibles....................................................................................................................................................... 42

Figure 32 : Evolution cumulée du déplacement horizontal des piliers en zone Frégate situés sur le platier à

Fangataufa de 1988 à 2014. L’interruption de la ligne continue pour le pilier jalon Frégate 3 est due à

l’absence de mesure en 2001. Les barres verticales représentent les barres d’erreur lorsqu’elles sont

disponibles....................................................................................................................................................... 42

Figure 33 : Schéma du mécanisme de déformation des zones en mouvement Françoise (a), Camélia (b),

Irène (c). .......................................................................................................................................................... 45

Figure 34 : Image SPOT de Rangiroa avec la position des sites et des stations existantes. Au Nord-Ouest,

une portion de l’atoll de Tikehau est visible..................................................................................................... 51

Figure 35 : Vue de Rangiroa. Photographie aérienne du platier en zone Nord-Ouest prise en 1981. .......... 52

Figure 36 : Première séquence de la rafale composée de 8 petits événements microsismiques le 25/09/2007

vers 13h41 sur la station PMOR (en haut) : les amplitudes des ondes Sg ne dépassent pas 4 nanomètres ;

les ondes Pg sont à peine visibles. La durée individuelle d’un microséisme est d’environ 3.5 s. Les autres

tracés (en bas) représentent les signaux sismiques enregistrés par l’ensemble des stations du Réseau

Sismique Polynésien (RSP). ........................................................................................................................... 54


Figure 37 : Signaux de l’événement sismique détecté le 21 mars 2009 à Rangiroa par la station PMOR. ... 55

Figure 38 : Signaux de l’événement sismique détecté le 16/08/2014 à Rangiroa par la station PMOR. ....... 56

Figure 39 : Carte de la région de Rangiroa. .................................................................................................... 56

8. Bibliographie

Archuleta R.J., Cranswick R., Muller C., and Spudich P., Source parameters of the 1980 Mammoth Lakes,

California, earthquake sequence, J. Geophys. Res., 87, 4595-4607,1982.

Brune J., Tectonic Stress and the Spectra of Seismic Shear Waves from Earthquakes, J. Geophys. Res

VOL. 75, NO. 26, 1970.

Feignier B., Grasso J.R., Relation between Seismic Source Parameters and Mechanical Properties of

Rocks : A Case Study,PAGEOPH, Vol. 37, No. 3, 1991.

Gutenberg B. and C.F. Richter, Earthquake magnitude, intensity, energy and acceleration, Bull. Seismol.

Soc. Am., 46,105-145, 1956.

Kanamori H.,The Energy Release in Great Earthquakes, J. Geophys. Res., VOL. 82, NO. 20., 1977.

Madariaga R., Dynamics of an expanding circular fault. Bull. Seism. Soc. Am., 65, 163-182, 1976.

Thatcher. W., Hanks, T.C., Source Parameters of Southern California Earthquakes, VOL. 78, NO. 35,

J. Geophys. Res. Dec.10, 1973.

SURVEILLANCE DES ATOLLS DE MORUROA ET DE FANGATAUFA

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