Utiliser des câbles sous-marins pour détecter les tremblements de terre

L’installation de capteurs sismiques sur le fond des océans peut se révéler une tâche complexe et onéreuse. Mais que se passerait-il si l’on pouvait surveiller l’activité sismique en utilisant quelque chose qui se trouve déjà au fond - des câbles de télécommunications sous-marins déjà installés? En partie soutenue par le projet FINESSE financé par l’UE, une équipe internationale de géoscientifiques a utilisé des câbles de communication à fibres optiques au fond de la mer du Nord comme un gigantesque réseau sismique. L’équipe a surveillé à la fois les tremblements de terre et les vagues océaniques.

Leurs recherches ont été publiées dans la revue «Nature Communications». «Nous avons présenté et analysé nos observations des séismes et des vagues océaniques sur un réseau DAS [distributed acoustic sensing - détection acoustique distribuée] sous-marin au large de la Belgique, démontrant ainsi que les réseaux DAS qui utilisent des lignes de fibre optique déjà installées au fond de l’océan peuvent fournir des données sismographiques et océanographiques de grande valeur.»

Cité dans un communiqué de presse publié par le California Institute of Technology (Caltech), l’auteur principal de l’étude, Ethan F. Williams, déclare: «Les câbles de communication en fibre optique sont de plus en plus courants sur les fonds marins. Plutôt qu’installer un tout nouveau dispositif, nous pouvons exploiter une partie de cette fibre et commencer dès maintenant à observer la sismicité.»

La technique DAS utilisée par les chercheurs a été initialement développée pour l’exploration énergétique, mais a été repensée pour la sismologie. Elle utilise un dispositif photonique qui envoie de courtes impulsions de lumière laser dans le câble de fibre optique. Le communiqué du Caltech explique: «De minuscules imperfections dans le câble réfléchissent de minuscules quantités de lumière, permettant aux imperfections de faire office de “points de cheminement”. Lorsqu’une onde sismique ébranle le câble de fibre optique, les points de cheminement se déplacent de manière infime, ce qui modifie le temps de parcours des ondes lumineuses réfléchies et permet ainsi aux scientifiques de suivre la progression de l’onde.» Le système DAS utilisé dans cette étude a été construit et exploité par une équipe de l’Université d’Alcalá, qui participe au projet FINESSE. «Le système DAS des fonds océaniques constitue une nouvelle avancée en géophysique qui pourrait faire gagner plusieurs ordres de grandeur en matière de données sismiques sous-marines et apporter une nouvelle compréhension des entrailles de la Terre et de ses failles majeures», a déclaré Zhongwen Zhan, professeur adjoint de géophysique et co-auteur de l’étude.

Transformer les parcs éoliens en réseau sismique

Sous la direction de chercheurs du Caltech, l’équipe a utilisé une section de 40 000 m de câble de fibre optique qui relie un parc éolien de la mer du Nord au littoral, selon ce même communiqué de presse. «Sans le moindre effort, nous disposons d’un ensemble de 4 000 capteurs qui auraient coûté des millions à installer», a expliqué Williams.

Williams ajoute que le réseau de fibres aurait détecté et enregistré un tremblement de terre de magnitude 8,2 près des Fidji en août 2018, ce qui «prouve la capacité de cette technologie à combler certaines des énormes lacunes du réseau sismique mondial», comme l’indique le communiqué de presse.

Le projet FINESSE (Fibre Nervous Sensing Systems) qui a soutenu l’étude se poursuivra jusqu’en septembre 2020. Le site web du projet souligne que: «L’objectif du projet FINESSE … est d’imiter le système nerveux des corps vivants en transformant des structures naturelles et artificielles en objets sensibles aux stimuli externes grâce à une technologie avancée de capteurs à fibres optiques distribués, dans le but soit de donner une alerte rapide en cas de danger ou de dommages éventuels, soit d’optimiser le fonctionnement de la structure pour permettre une utilisation durable des ressources et patrimoines naturels.»

Pour plus d’informations, veuillez consulter:

site web du projet FINESSE