Ce texte est paru dans le numéro 25/04 du magazine Globe de l’EPFZ
Le groupe se dirige en groupe vers l’entrée de la galerie. Sur une bannière au-dessus de l’entrée, on peut lire en grosses lettres "BedrettoLab - ETH Zurich". Puis tous plongent dans la montagne et donc dans un laboratoire de roche unique au monde : au plus profond du Pizzo Rotondo, dans le massif du Gothard, une équipe internationale de chercheurs a aménagé un laboratoire au cours des dernières années. Les scientifiques souhaitent notamment y étudier dans les moindres détails le déroulement des séismes, ce qui se passe lors de leur déclenchement, comment ils se propagent et s’arrêtent. Le projet s’appelle FEAR et bénéficie d’une subvention de 13,7 millions d’euros de la part du Conseil européen de la recherche
Le projet "FEAR - Fault Activation and Earthquake Rupture" est dirigé par les professeurs de l’ETH Domenico Giardini et Stefan Wiemer, par Florian Amann de la RWTH Aachen et par Massimo Cocco de l’Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia, Rome. Pour cette expérience, les quatre responsables du projet ont obtenu une bourse ERC Synergy Grant. Le financement porte sur
La galerie n’est large que de quelques mètres, juste assez pour laisser passer un véhicule. A droite de la voie de circulation et du trottoir, un ruisseau s’écoule dans un fossé. Il évacue l’eau qui s’échappe de la roche. Des tuyaux et des câbles courent le long des parois du tunnel. De vieux crochets, rouillés depuis longtemps, sont plantés dans la roche. Le plafond n’est pas crépi. Des grilles rouillées, vissées au plafond, empêchent les pierres de tomber. Malgré tout, le casque reste sur la tête pendant toute la durée de la marche
Pendant la marche, qui s’enfonce de plus en plus dans le tunnel, Florian Amann, l’un des quatre chefs de projet, s’arrête soudain. Il désigne une fissure discrète dans la roche et la caresse du doigt. Une boue gris clair s’accumule sur le bout du doigt : la gouge - c’est ainsi que l’expert appelle ce matériau. Elle indique aux chercheurs que des tremblements de terre ont eu lieu ici par le passé. Deux masses rocheuses se sont alors frottées l’une contre l’autre comme deux meules de moulin, produisant ainsi cette poudre de pierre qui est devenue graisseuse à cause de l’eau qui s’y est infiltrée. "Ce matériau nous indique de manière fiable qu’une zone de fracture traverse ici le massif montagneux", explique Amann. C’est précisément une telle zone de rupture que les géologues ont recherchée dans la galerie. "Cette zone de contact n’a certes pas l’air spectaculaire, mais pour nous, elle vaut de l’or", souligne-t-il. Les chercheurs souhaitent maintenant "chatouiller" un peu cette zone de rupture afin de déclencher de minuscules petits séismes. Ils veulent ainsi étudier les processus mécaniques et comprendre comment les séismes sont déclenchés. Ces connaissances devraient contribuer à améliorer la prévision des séismes. En effet, il n’est toujours pas possible de prévoir exactement quand et où les tremblements de terre se produiront
"Les tremblements de terre représentent l’un des dangers naturels les plus importants et l’un des risques globaux les plus graves, et malgré les efforts de recherche intensifs de ces dernières décennies, nous ne disposons toujours pas d’une compréhension suffisante", constate Stefan Wiemer, directeur du Service sismologique suisse à l’EPF de Zurich et l’un des quatre chefs de projet de FEAR. Les chercheurs aimeraient maintenant changer cela. La galerie de Bedretto est idéale pour cette expérience : elle a été creusée à l’explosif dans les années 1970 pour la construction du tunnel ferroviaire de la Furka. Longue de cinq kilomètres, elle relie la vallée de Bedretto au tunnel ferroviaire en passant sous le Pizzo Rotondo. Après l’achèvement du tunnel ferroviaire, la galerie de Bedretto est tombée dans l’oubli
En 2016, lorsque les chercheurs se sont mis en quête d’un lieu approprié pour un laboratoire de roche, Simon Löw, professeur émérite de l’EPFZ, s’est souvenu du tunnel latéral. Wiemer et ses collègues l’ont inspecté - et ont été enthousiasmés. C’est exactement ce qu’il fallait faire. "La galerie de Bedretto était à peine exploitée et personne ne l’avait utilisée", explique Amann. Ils avaient également visité des galeries dans des mines en activité, mais il y était impossible de travailler scientifiquement, "car l’exploitation commerciale est au premier plan", ajoute-t-il. "Ici, nous pouvons faire de la recherche sans restriction"
Des instruments de mesure très sensibles
Le groupe de visiteurs tombe sur un embranchement. Il est brillamment éclairé ; un vrombissement et un grondement permanents remplissent l’air. de l’air frais s’engouffre dans la caverne par le tuyau d’aération jaune au plafond. Il y fait agréablement chaud, plus chaud qu’à l’extérieur. "Les travaux de forage ont produit beaucoup de chaleur", explique Wiemer, "c’est pourquoi il fait si bon ici en ce moment" Les chercheurs ont creusé le tunnel latéral dans la roche il y a quelques mois seulement. C’est de là qu’ils activeront la zone de fracture. Pour ne rien manquer et ne rien laisser au hasard, les géoscientifiques ont en outre creusé des dizaines de trous de forage dans la roche, soit 3,6 kilomètres au total. Et équipé les puits de différents instruments de mesure et capteurs ultra-sensibles
Déplacer les rochers
Les chercheurs souhaitent maintenant récolter les fruits de leur travail préparatoire de plusieurs années. Le long de la zone de faille, ils veulent déclencher en mars 2026 de minuscules séismes de très faible magnitude et analyser en détail ce qui se passe avant, pendant et après le séisme au niveau de la faille. Les scientifiques chercheront alors également des signes indiquant l’imminence du séisme. Pour ce faire, les chercheurs injecteront des centaines de mètres cubes d’eau à haute pression dans la zone de contact entre les deux masses rocheuses par le biais de puits de forage - jusqu’à ce que celles-ci se mettent en mouvement de manière saccadée, tout comme deux plaques tectoniques à grande échelleL’énergie qui sera alors libérée correspondra à celle d’un séisme de magnitude 1, ce qui suffira à déplacer les deux corps rocheux l’un par rapport à l’autre d’un millimètre à peine. "La magnitude de ces tremblements de terre générés artificiellement doit être si faible que personne en dehors de BedrettoLab ne ressent rien", souligne Wiemer
Générer et extraire des montagnes de données
Tous les instruments, tels que les sismomètres ou les géophones, que les chercheurs ont enfouis dans la roche au cours des derniers mois et années, enregistreront alors des millions de points de mesure en une fraction de seconde. Grâce à leurs mini-séismes déclenchés artificiellement et aux nombreux capteurs placés dans et sur la roche, les chercheurs pourront enregistrer chaque détail du séisme et le suivre en temps réel. La montagne de données qu’une seule mesure va générer est donc de plusieurs téraoctetsL’expérience est surveillée en permanence - les données sont transmises en temps réel à l’ETH Zurich. Les responsables de l’expérience peuvent à tout moment régler la pression de l’eau de manière à ce que la situation ne devienne pas incontrôlable - ou augmenter la pression afin de mettre les masses rocheuses en mouvement. Amann exclut toutefois plutôt la possibilité qu’un fort séisme incontrôlable se produise. "Nous pouvons nous estimer heureux si nous parvenons à mettre les masses rocheuses en mouvement. plus de 1000 mètres de roches compactes d’un poids estimé à 35 millions de tonnes se trouvent au-dessus de notre site expérimental", fait-il remarquer
Mais les résultats de cette expérience peuvent-ils être appliqués aux grands séismes ? Des séismes au cours desquels les plaques tectoniques sont déplacées de plusieurs mètres les unes par rapport aux autres sur des centaines de kilomètres, comme par exemple au printemps 2025 au Myanmar lors du séisme qui avait atteint une magnitude de 7,7 ? "C’est l’un des objectifs que nous poursuivons : Les connaissances acquises au BedrettoLab doivent pouvoir être appliquées à des systèmes à plus grande échelle", souligne Wiemer. "La physique est la même, qu’il s’agisse d’un mini-séisme de magnitude 1 ou d’un séisme gigantesque de magnitude 7"
Retour à la lumière du jour
Il est temps pour le groupe de visiteurs de quitter la galerie, les chercheurs restent avec leurs instruments de mesure et leurs appareils. Les visiteurs se lancent sur le chemin rectiligne de 2,5 kilomètres qui les ramène à la lumière du jourIl pleut dehors. Des nuages cachent les sommets autour de la vallée de Bedretto. Malgré le mauvais temps, on est heureux de voir le ciel gris à la place du plafond gris du tunnel et de respirer l’air frais de la montagne. Ici, dehors et dans la vallée, les gens ne sentiront rien si les chercheurs provoquent des mini-séismes à l’intérieur de la montagne. Mais peut-être que lorsque les chercheurs auront enlevé et analysé les montagnes de données, ces mini-séismes permettront de mieux prévoir les tremblements de terre - et d’avertir à temps les habitants de la vallée à l’avenir d’un vrai tremblement de terre perceptible
