A Soultz, comme sur tous les sites de géothermie profonde, l’eau circule à travers un réseau de failles et se réchauffe au contact du granite. Pour améliorer la circulation, il est possible de réaliser des opérations de stimulation des fractures, par exemple par l’injection hydraulique. Ce type d’opération déclenche ce que l’on appelle de la sismicité induite : pour chaque stimulation hydraulique, plusieurs milliers de micro-séismes peuvent être induits. Lors de la circulation forcée pendant l’exploitation industrielle, une sismicité peut également être initiée. Le phénomène se mesure au moyen de sismographes placés en profondeur dans un réseau de forages de surveillance à proximité du réservoir géothermique (Réseau GEIE) et/ou au sein d’un réseau de capteurs de surface dans la région au-dessus du réservoir (EOST).
Il existe un second type de stimulation par injection de produits chimiques : elle entraîne une activité sismique induite plus faible, voire inexistante que celle observée lors des stimulations hydrauliques.
Les tests de stimulation, et donc les nuisances associées, ne durent généralement que quelques jours, mais, pour rendre ces événements plus acceptables par les populations, les scientifiques étudient de près le phénomène. Ils peuvent apparaître plus sporadiquement tout au long de la circulation pour l’exploitation industrielle mais fournissent des renseignements précieux sur l’évolution du réservoir géothermique.
Le déclenchement de sismicité induite est inhérent à la géothermie profonde. En effet, tous les sites de ce type dans le monde ont dû faire face à l’occurrence de micro-séismes pouvant être ressenti par les populations, avec des conséquences parfois néfastes. Le phénomène de sismicité induite, bien que connu, n’est pas encore complètement compris physiquement par les scientifiques. Cependant, les observations réalisées ont permis d’acquérir des bases de données conséquentes sur cette sismicité induite, utilisées par les scientifiques afin de mieux comprendre les interactions entre failles, les circulation d’eau, l’état mécanique du réservoir. C’est à l’heure actuelle, un thème de recherche très important pour la géothermie profonde. Si ce phénomène est mieux compris dans le futur, on peut espérer trouver des voies pour réduire l’impact micro-sismique des projets géothermiques et ainsi gagner une meilleure acceptation de ces projets par les populations.
L’activité micro-sismique
La sismicité se produit dès le début des injections et semble très sensible aux changements de conditions hydrauliques. Après l’arrêt des injections, la sismicité diminue fortement, mais une activité rémanente peut être observée plusieurs jours après la fin de la stimulation.
La majorité de ces séismes sont des « micro-séismes » : ils sont de très faible énergie et cette énergie s’atténue lors de la propagation des ondes sismiques dans le sous-sol, si bien qu’en surface, les micro-séismes ne sont pas ressentis. Leur magnitude s’échelonne d’environ -2 (seuil de détection minimal) à 1.8 (seuil au-delà duquel les séismes commencent à se ressentir en surface). Néanmoins, en raison de la présence de failles dont les dimensions sont suffisamment grandes, quelques séismes de plus forte magnitude (> 1.8) peuvent se produire et, sous certaines conditions, et être ressentis en surface.
Typiquement, une dizaine de séismes de magnitude supérieure ou égale à 2 sont observés lors des stimulations. Afin de minimiser les nuisances sismiques, des techniques de stimulation chimiques, empruntées au monde pétrolier, ont été mises en œuvre par exemple à Soultz. Également, la pression de réinjection de l’eau dans le sous-sol a été diminuée pendant l’exploitation industrielle au dépend d’une production importante d’électricité.
Circulation et exploitation
On observe que le niveau d’activité micro-sismique durant les tests de circulation hydraulique n’est en rien comparable à ce qui est observé pendant les stimulations. Dans les conditions les plus proches de l’exploitation, c’est-à-dire, avec l’utilisation unique des pompes de production (arrêt des pompes d’injection), l’activité micro-sismique est très faible à Soultz-sous-Forêts et aucun séisme n’a été ressenti.