Forage du Galion (Martinique) dont sont issues les données ayant permis de mettre en évidence l’accroissement des propriétés hydrodynamiques des aquifères sous l’effet des séismes et des pluies extrêmes © BRGM

Les tremblements de terre et les précipitations extrêmes induisent une augmentation de la perméabilité à long terme des systèmes hydrogéologiques des îles volcaniques

Résultat scientifique Terre Solide

Il est connu que les séismes affectent les propriétés hydrodynamiques des formations géologiques, mais la quantification de leur évolution temporelle est un défi. Une équipe pluridisciplinaire a développé une méthodologie originale pour répondre à cette épineuse question. Les chercheurs se sont appuyés sur une chronique piézométrique longue de douze ans, mesurée dans un aquifère captif sur l’île de la Martinique (contexte volcanique de zone de subduction), et ont développé un nouveau modèle de la réponse hydrodynamique d’un aquifère et de son aquitard sus-jacent aux marées terrestres. C’est ainsi qu’ils ont démontré que la perméabilité de l’aquifère s’accroît d’un facteur 20, tandis que celle de l’aquitard s’accroît d’un facteur 300.

Au cours de la période, cinq séismes majeurs possédant un PGV supérieur à 0,5 cm.s-1 ont engendré une modification claire du déphasage de la piézométrie par rapport à l’onde de marée terrestre (M2), ce qui se traduit soit par une augmentation, soit par une diminution de la perméabilité. Si l’augmentation de perméabilité induite par le séisme de 2014 est irréversible, la diminution de la perméabilité induite par les séismes de 2007, 2017 et 2018 est transitoire (quelques mois) et le retour à la perméabilité initiale est accéléré par l’occurrence d’un événement de pluie intense qui agit comme un piston et décolmate les fractures. Enfin, à l’échelle régionale, l’analyse des données de perméabilités calculées par essais de pompage montre que, sur le long terme (15 Ma), la perméabilité est entretenue par l’activité sismique.

Ainsi, dans ce contexte, la gestion des ressources en eau doit être établie avec précaution et en anticipant l’évolution temporelle des propriétés hydrodynamiques, tant des aquifères que des aquitards, puisque l’accroissement de leurs propriétés a des répercussions sur les ressources en eau et leur qualité. Ces modifications de propriétés des hydrosystèmes peuvent aussi avoir des conséquences sur les processus de réactivation d’un système volcanique. 

Forage du Galion (Martinique) a) Déphasage temporel, b) Transmissivité de l’aquifère (Perméabilité x épaisseur) au cours de ces 12 dernières années

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Earthquakes and extreme rainfall induce long-term permeability enhancement of volcanic island hydrogeological systems – Scientific Reports, November 2020

Benoît Vittecoq, Jérôme Fortin, Julie Maury & Sophie Violette

https://doi.org/10.1038/s41598-020-76954-x

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