Une hausse significative du nombre de tremblements de terre a été enregistrée en Oklahoma ces dernières années. Cette plus grande fréquence du nombre de séismes est liée au stockage souterrain d'eaux usées. Dans cet État du centre des États-Unis, l'eau avait été utilisée pour la fracturation hydraulique des roches, la technique employée pour l'exploitation du gaz de schiste. Ce problème de séismes induits est rencontré par d'autres industries comme la géothermie qui injectent et stockent également de l'eau dans des réservoirs souterrains.

Une meilleure connaissance et surveillance du sous-sol pourraient donc permettre de limiter le nombre de séismes. Telles sont les conclusions d'une recherche publiée le 3 juillet dans le magazine Science.

Le nombre de tremblements de terre dans l'État de l'Oklahoma «a été quarante fois plus élevé pendant la période 2008 à 2013 que celui enregistré entre 1976 et 2007», précise Katie Keranen, principale auteur de l'article et professeur de géophysique à l'université Cornell (New York). En parallèle, les volumes d'eaux usées stockées dans le sous-sol ont doublé entre 2004 et 2008, en raison du développement de l'exploitation du gaz de schiste. La hausse du nombre de tremblements de terre serait liée à 4 des 9 000 puits utilisés pour l'injection d'eaux usées dans la zone, qui s'étend sur 2 000 km2. À eux seuls, ces 4 principaux puits auraient donc contribué à 20 % des tremblements de terre dans le centre des États-Unis ces dernières années, estiment les auteurs dans la revue Science.

Pour pouvoir incriminer de façon quasi certaine les volumes d'eaux usées stockés en profondeur, les chercheurs ont utilisé des modèles mathématiques sur la migration des fluides. Selon François Cornet, chercheur à l'École et observatoire des sciences de la terre à l'université de Strasbourg, «ce mécanisme est bien décrit depuis les années 1960. De l'eau injectée dans le sous-sol peut modifier l'équilibre des forces qui s'appliquent sur la roche et permettre la libération de “contraintes de cisaillement”, par des glissements de terrain qui, lorsqu'ils sont trop rapides, donnent lieu à des mini-secousses.»

L'eau fait trembler Bâle

L'injection d'eau qui est également utilisée pour la géothermie, afin de maintenir la pression dans le réservoir d'eau chaude, a ainsi fait trembler Bâle (Suisse) au début des années 2000. Les habitants ont été surpris par de légers séismes (de magnitude 3,4). Et l'expert d'ajouter: «n'étant pas habitué à de telles secousses, la population locale a réagi très négativement. Une perception à mettre en regard de l'absence de réaction pour la population vivant à côté du site géothermique des Geysers en Californie, où l'exploitation génère plusieurs séismes de magnitude 4 par an, sans créer le moindre dégât.»

Une des difficultés des séismes induits par l'activité humaine provient du fait «que certains industriels auraient une approche expérimentale plutôt que scientifique», juge le chercheur français. C'est-à-dire qu'ils n'auraient pas assez évalué la perméabilité de la couche, le nombre et l'emplacement des puits à prendre en compte ni le volume maximal d'eau pouvant être injecté ou le débit admissible par puits.

Ces améliorations sont nécessaires. Car, en Oklahoma, les séismes induits ont pu être ressentis à plus de 30 kilomètres de distance du point de départ. Les chercheurs préconisent une «nette amélioration des pratiques» des industriels, un renforcement de la réglementation, une surveillance de la pression en surface, un réseau de capteurs sismiques dans les zones de stockage d'eaux usées et, enfin, l'accès public à ces mesures.