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L’imagerie sismique : à la découverte du sous-sol géologique

L’imagerie sismique permet d’obtenir une image du sous-sol, un peu comme une échographie. Elle apporte notamment des informations sur la structure des couches rocheuses et sur les zones de faille. La Nagra a réalisé différentes campagnes sismiques 2D et 3D au cours des dernières années.

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Ce film explique en 5 minutes ce que sont les campagnes sismiques 3D et quelles informations elles fournissent au sujet de la géologie du sous-sol. Depuis le tournage de ce film en 2016, les domaines d’implantation Jura-est, Nord des Lägern et Zurich nord-est ont été examinés à l’aide de forages profonds. La Nagra proposera en 2022 le domaine qui, à son avis, se prête le mieux pour la construction d’un dépôt en profondeur. Avec sous-titres français.
Par le passé, la Nagra et d'autres entreprises ont exploré le sous-sol géologique du nord de la Suisse à l'aide de nombreuses méthodes. Les points indiquent les forages dont les données seront utilisées pour la sélection d’un site d’implantation. Les zones colorées et les lignes correspondent aux campagnes sismiques réalisées. Les trois domaines d'implantation potentiels d'un dépôt en couches géologiques profondes sont les suivants (entourés d’un trait orange et/ou vert) : Jura-est (à gauche), Nord des Lägern (au centre) et Zurich nord-est (à droite).
La Nagra a exploré le sous-sol géologique du nord de la Suisse et de la région du Wellenberg (Suisse centrale) à l’aide de diverses méthodes, notamment par le biais de l’imagerie sismique.

Pour l’imagerie sismique, il faut provoquer des ondes artificielles, en l’occurrence à l’aide de camions vibreurs ou de petites charges explosives (placées dans des trous de forage d’une profondeur de quelques mètres). Les ondes se propagent dans le sous-sol et sont réfléchies aux interfaces des différentes couches géologiques. En surface, des capteurs spéciaux (géophones) enregistrent les ondes sismiques ainsi réfléchies. Les scientifiques évaluent les données, puis établissent des cartes et des profils géologiques.

So funktioniert Seismik, Erkundung des Untergrundes
Comment fonctionne la sismique 3D ? Dans une zone donnée, le sous-sol est analysé en suivant un maillage dont les différents segments se chevauchent partiellement. Ces segments sont représentés ici de manière schématique à l’interface d’une couche rocheuse. Grâce aux ondes réfléchies simultanément par l’interface de chacune des couches rocheuses situées au-dessus et en dessous sur une profondeur de plusieurs centaines de mètres, on obtient une image du sous-sol en trois dimensions. Figure : Nagra

Que nous apprennent les mesures ?

Les mesures fournissent des indications sur la situation et la structure des couches géologiques dans le sous-sol, en particulier sur leur épaisseur et sur les éventuelles zones de failles. Les méthodes sismiques modernes permettent d’obtenir aussi des informations sur les propriétés des roches et peuvent même mettre en évidence de petites irrégularités structurelles.

Seismik Auswertung Diskussion
L'évaluation des mesures sismiques est un travail d'équipe. Photo : Boris Baldinger

Où les mesures ont-elles été réalisées ?

La carte interactive montre où des mesures sismiques ont été réalisées dans le nord de la Suisse. La Nagra a mené plusieurs campagnes sismiques dans cette région entre 1982 et 1997. En outre, des campagnes sismiques 2D ont eu lieu en 2011 et 2012 dans les cantons de Schauffhouse, Zurich, Argovie et Soleure. Elles faisaient partie de l’étape 2 de la recherche d’un site pour le dépôt en profondeur. D’octobre 2015 à début 2017, des campagnes sismiques 3D ont été réalisées dans les domaines d’implantation Jura-est, Zurich nord-est et Nord des Lägern. Les connaissances sur les couches géologiques les plus proches de la surface ont en outre été complétées par d’autres mesures sismiques 2D. À la différence de la sismique 2D, les mesures 3D ne se font pas uniquement le long de quelques lignes, mais pour des surfaces entières. À la différence de la sismique 2D, qui fournit une image suivant une ligne de mesure, la sismique 3D permet d’analyser des surfaces entières.

La vidéo ci-après donne quelques impressions de la campagne sismique 3D dans les domaines d’implantation Jura-est et Zurich nord-est :

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