Sismicité historique de la province volcanique du Mont-Dore (Chassiot et al.)

Résumé

Une investigation limnogéologique menée sur quatre lacs volcaniques de la province du Mont Dore (Auvergne, France) — Pavin, Chauvet, Montcineyre et Guéry — a permis de reconstituer l'activité sismique historique de cette région à sismicité modérée. Les sédiments lacustres, agissant comme des sismographes naturels, ont révélé deux périodes d'activité tectonique majeure.

Premièrement, l'étude met en évidence l'occurrence d'événements sédimentaires synchrones (mouvements de masse et turbidites) dans les quatre lacs aux alentours de 1300 ap. J.-C. Cette synchronicité sur une zone de 100 km² indique un déclencheur commun et régional : un séisme majeur jusqu'alors non documenté dans les archives historiques.

Deuxièmement, des dépôts synchrones dans les lacs Pavin et Guéry confirment une activité sismique au cours du XIXe siècle, en corrélation avec des séismes historiques connus dans la région du Mont Dore et le long de la faille de Limagne.

L'étude conclut que la capacité d'un lac à enregistrer un séisme, ou sa "sensibilité", n'est pas constante. Elle résulte d'une combinaison complexe de facteurs externes (magnitude du séisme, distance à l'épicentre) et internes (morphologie du lac, nature des sédiments, fluctuations du niveau d'eau). De manière significative, des facteurs anthropiques, tels que l'augmentation de la charge sédimentaire due à l'utilisation des sols, peuvent accroître cette sensibilité, "préconditionnant" les pentes à la rupture lors d'un choc sismique. Ces résultats démontrent que même dans un domaine intraplaque volcanique à activité modérée, les archives lacustres sont des outils puissants pour l'évaluation de l'aléa sismique.

Contexte de l'étude et cadre régional

Cette étude vise à évaluer la sensibilité des lacs aux tremblements de terre en utilisant les sédiments comme archives paléosismiques. L'investigation se concentre sur quatre lacs d'origine volcanique (maar, barrage volcanique) et glaciaire dans la province du Mont Dore, au sein du Massif Central français.

• Contexte géologique et sismique : le Massif Central est une région caractérisée par une activité sismo-tectonique faible à modérée, influencée par des structures tectoniques majeures telles que la faille de Limagne, un graben oligocène, et le Sillon Houiller. La distribution des épicentres historiques met en évidence un lien entre l'activité sismique locale et la tectonique régionale, avec une concentration d'événements le long de ces failles.
• Objectif : face à des archives instrumentales et historiques limitées, qui ne couvrent que le dernier siècle pour les premières et le dernier millénaire de manière incomplète pour les secondes, l'étude des archives sédimentaires lacustres est essentielle pour étendre l'enregistrement des séismes et mieux comprendre la sismicité régionale et l'aléa associé.

Analyse des dépôts sédimentaires induits par des séismes

L'analyse de carottes sédimentaires prélevées dans les quatre lacs a révélé la présence de dépôts de remaniement par gravité (Mass-Wasting Deposits - MWD) et de turbidites, dont la distribution temporelle met en lumière des périodes d'instabilité déclenchées par des événements sismiques.

Découverte d'un paléo-séisme non documenté vers 1300 ap. J.-C.

La découverte la plus significative de l'étude est l'identification d'événements sédimentaires synchrones dans les quatre lacs, sur une superficie de 100 km², durant la fin du XIIIe ou le début du XIVe siècle.

• Synchronicité des événements : des dépôts instantanés ont été datés dans chaque lac autour de la même période, suggérant un déclencheur commun et à grande échelle.
• Argument en faveur d'un séisme : la présence de dépôts synchrones dans des bassins versants déconnectés est un argument reconnu pour identifier un déclencheur sismique. Aucun autre phénomène (climatique, par exemple) ne peut expliquer une telle simultanéité à cette échelle.
• Absence dans les archives historiques : aucun séisme n'est rapporté dans les bases de données historiques (SISFRANCE, AHEAD) pour cette période médiévale.
• Corroboration archéologique : des investigations sur le château de Murol, situé à proximité, ont révélé des ruptures et des effondrements datés de la fin du XIIIe siècle, ce qui pourrait corroborer l'hypothèse d'un séisme.

Le tableau ci-dessous résume les événements datés autour de 1300 ap. J.-C.

Enregistrement de la Sismicité du XIXe Siècle

L'étude a également identifié des dépôts synchrones dans les lacs Pavin et Guéry au cours du XIXe siècle, coïncidant avec des séismes historiquement documentés.

• Événements de ~1860 : une turbidite dans le lac Pavin (1860 ± 20) et un MWD dans le lac Guéry (1866 ± 40) coïncident avec le séisme du Mont Dore de 1863 (Mw = 3.4 ± 0.6), dont l'épicentre était situé à moins de 10 km des deux lacs. Le séisme de 1892 (Mw = 5.5 ± 0.3) dans le sud de la faille de Limagne est une autre cause potentielle.
• Événements de ~1825-1844 : une turbidite datée de 1825 ± 20 dans le lac Pavin pourrait avoir été déclenchée par les séismes de Chambon-sur-lac en 1844 ou d'Issoire en 1833 (Mw = 5 ± 0.3).

Ces corrélations confirment que les sédiments lacustres de la région ont enregistré l'activité sismique historique.

Le Concept de sensibilité lacustre aux séismes

Un apport majeur de l'étude est de démontrer que la capacité d'un lac à enregistrer un tremblement de terre n'est pas binaire mais dépend d'une "sensibilité" qui évolue dans le temps en fonction de multiples paramètres.

Facteurs externes (liés au séisme)

• Magnitude et intensité : Plus un séisme est fort, plus il est susceptible de déstabiliser les sédiments.
• Distance Lac-Épicentre : La sensibilité diminue avec l'éloignement de l'épicentre. L'étude suggère que le lac Pavin peut enregistrer des séismes d'intensité V dans un rayon de 15 km.

Facteurs Internes (spécifiques au lac et à son bassin versant)

• Morphologie du lac : les lacs de type maar (Pavin, Chauvet), avec leurs formes en cuvette et leurs pentes internes abruptes, sont intrinsèquement plus sensibles aux glissements sous-lacustres que les lacs à pentes plus douces.
• Nature des sédiments : des sédiments non consolidés, riches en matière organique et en gaz (comme observé au fond des lacs Pavin et Guéry), ou composés de diatomite (Pavin), sont plus susceptibles d'être remobilisés lors d'un choc sismique.
• Fluctuations du niveau du lac : des variations rapides du niveau d'eau peuvent modifier la pression interstitielle dans les sédiments et altérer leur stabilité. Une baisse abrupte du niveau du lac Pavin vers 600 ap. J.-C. a pu augmenter sa sensibilité aux séismes ultérieurs.
• Charge sédimentaire et influence humaine : l'augmentation des apports sédimentaires peut surcharger les pentes et les rendre plus instables.
  • Dans les lacs Montcineyre et Chauvet, les taux de sédimentation élevés durant la période médiévale, probablement liés à une activité humaine accrue (déforestation, agriculture), ont favorisé l'enregistrement du séisme de ~1300 ap. J.-C.
  • La diminution ultérieure de ces apports pourrait expliquer pourquoi ces lacs n'ont pas enregistré les séismes du XIXe siècle.
  • Inversement, au lac Guéry, l'augmentation des apports sédimentaires au début du XIXe siècle a pu favoriser l'enregistrement du séisme de 1863.

Implications et conclusions

Cette étude régionale apporte des éclairages cruciaux sur la paléosismicité du Massif Central et sur la méthodologie d'étude des archives lacustres.

1. Extension de l'archive sismique : la découverte du paléo-séisme de ~1300 ap. J.-C. étend de manière significative l'histoire sismique connue de la région, démontrant que des événements tectoniques majeurs ont eu lieu en dehors des périodes couvertes par les archives écrites.
2. Validation des "sismographes naturels" : l'étude confirme que même des petits bassins lacustres situés dans un domaine intraplaque à activité tectonique faible à modérée peuvent servir de sismographes naturels fiables.
3. Rôle des facteurs anthropiques : l'un des résultats les plus importants est la mise en évidence du rôle de l'impact humain sur la sensibilité des lacs. Les changements d'utilisation des sols peuvent moduler la capacité d'un lac à enregistrer un séisme, un facteur qui doit être pris en compte dans les futures études de paléosismicité.
4. Une sensibilité lacustre variable : l'absence d'enregistrement des séismes majeurs de la faille de Limagne de 1477 et 1490 (Mw ≥ 6) dans les lacs étudiés reste une question. Cela pourrait s'expliquer par une sensibilité réduite des lacs après le "nettoyage" des sédiments instables par le grand séisme de ~1300, illustrant que l'enregistrement d'un événement peut inhiber l'enregistrement des suivants.

En conclusion, cette recherche établit que le facteur tectonique est un déclencheur essentiel des processus sédimentaires dans la région du Mont Dore. La sensibilité d'un lac à un séisme est un concept dynamique, résultant d'une interaction complexe entre les caractéristiques du séisme et les conditions internes du lac, lesquelles peuvent être significativement modulées par le climat et les activités humaines.