Zone 7 - Effondrement Rhénan

Autre appellation

Système d'effondrement du Rhin inférieur

Situation

Le Graben du Rhin est la zone d'effondrement central du système du Rhin inférieur. Ce système d'effondrement auquel sont reliés le bloc campinois oriental vers l'Ouest, et Venlo-Keulenblok vers l'Est, consiste en une succession de... (des blocs effondrés, grabens précités) et (levés). Ces blocs sont séparés du Graben du Rhin par des ruptures "normales" orientées NO-SE. Ce système est situé dans la zone frontalière des Pays-Bas, de l'Allemagne et de la Belgique, et s'étend sur une distance d'environ 200km, de Bonn dans le sud-est jusqu'au territoire de confluence du Rhin et de la Meuse dans le Nord-Ouest du Midden-Nederland.

Séismicité

Séismicité instrumentale

Le Graben du Rhin est la zone sismique la plus active dans le Nord-Ouest de l'Europe. Depuis l'installation des premiers sismomètres datant du début du 20ème siècle, 4 séismes dont la magnitude était plus grande que 5.0 :

• le tremblement de terre de Uden le 20/11/1932 (M_L = 4.7) du côté Nord-Ouest du Graben du Rhin;
• le tremblement de terre de Euskirchen le 14/03/1951 (M_L = 5.8) du côté Sud-Ouest;
• le tremblement de terre de Roermond le 13/04/1992 (M_L = 5.8) le long du centre de la zone;
• le tremblement de terre de Alsdorf le 22/07/2002 (M_L = 5.1) le long de la limite Ouest de la zone de Liège à Gulpen.

Des séismes de M_L > 5.5 peuvent se produire tous les 50 à 60 ans et peuvent être la cause de dommages importants. Le séisme le plus important a été celui de Roermond en 1992. Bien que ce séisme soit classé comme un séisme moyen, il a été un des plus grands dans le centre et le NordOuest de l'Europe au cours du siècle passé. Il a été ressenti dans un rayon d'environ 450 km autour de l'épicentre, notamment aux Pays-Bas, en Belgique, en Allemagne et dans une partie du Royaume-Uni, de la France et de la République tchèque.

Le tremblement de Terre de Alsdorf in 2002 est situé est situé dans un essaim dont l'activité sismique s'est développée dans les 10 dernières années le long de la bordure Ouest du Graben du Rhin à hauteur d'Aix-la-chapelle. C'est l'endroit où le Graben jouxte la zone de Liège à Gulpen, et montre une flexion frappante. Sur la frontière avec la zone de Liège à Gulpen a eu lieu dans la région de Voerendaal (dans le Limbourg Néérlandais) entre décembre 2000 et août 2001 un essaim de séismes dont 150 ont été enregistrés et dont 13 avaient une magnitude plus grande que 2. Le tremblement le plus fort a eu lieu le 23 juin 2001 et a eu une force de 3.9 sur l'échelle de Richter.

Dans la partie belge du graben, durant les cent dernières années, s'y produirent quelques séismes avec une magnitudes entre 3 et 4, entre autres (le séisme de Stramproy le 25 juin 1960 à la frontière Belgo-Néérlandaise (M_L = 4.0), le séisme de Kinrooi le 29/06/1976 (M_L = 3.7), et le séisme de Maaseik le 22 mai 1982 (M_L = 3.7).

Séismicité historique

Des archives historiques, nous avons appris que différents séismes de forte intensité se sont produits entre autre dans le Sud du Graben du Rhin. Le tremblement de Terre le plus fort connu jusqu'à présent, a été celui du 18 février 1756 dont l'épicentre se trouvait près de Düren. Ce tremblement de Terre a eu une magnitude estimée de 6.1, et faisait partie de la crise sismique durant laquelle entre 1755 et 1760 plus de 240 séismes ont été ressentis, dont 9 avec M_L > 4. Les autres séismes historques les plus importants sont survenus dans les environs d'Aix-la-Chapelle (séismes de 1504, 1640, 1690 en 1755), et Herzogenrath (séismes de 1873 et 1877), tout contre la limite avec la zone de Liège à Gulpen. Dans la partie Nord du Graben du Rhin, il n'y a pas de séisme historique connu.

Les recherches paléoséismologiques que l'Observatoire Royal de Belgique a entreprises il y a quelques années ont montré que dans un passé beaucoup plus lointain, des séismes beaucoup plus forts sont survenus le long de différentes lignes de failles. La période de retour de ces tremblements de terre est de plusieurs milliers d'années.

Tectonique

Le système d'effondrement du Rhin inférieur fait partie d'un grand système de rift qui coupe le Nord-Ouest de l'Europe, de l'ouest de la Méditerrannée jusqu'à la Mer du Nord et auquel le Graben du Rhin supérieur appartient aussi. C'est l'unique zone où les ruptures sont reconnues responsables de l'activité sismique. Le graben du Rhin central orienté NO-SE est à diviser de manière structurelle entre une partie septentrionale et une partie méridionale. Là où la zone de Liège à Gulpen jouxte le Graben du Rhin, les deux parties semblent se déplacer l'une par rapport à l'autre. Le graben du Rhin septentrional s'est effondré entre la faille de Peel au Nord-Est et la zone faillée du Felbis au Sud-Ouest. Cette dernière consiste en une liasse des ruptures ramifiantes, et coupe le nord-est de la province le Limbourg. Le Graben du Rhin méridional traverse le massif du Rhin (auquel le massif ardennais appartient aussi), et rétrécit vers le sud. Ceci partie est délimitée dans le nord-est par la faille d'Erft qui a été déplacée considérablement vers l'est vis-à-vis de la faille de Peel. Une autre rupture, la rupture de la Roer, se trouve dans le prolongement de la faille de Peel. La rupture périphérique sud-ouest consiste aussi, ici en une liasse des ruptures ramifiantes. Une constatation remarquable est finalement que le séismicité n'est pas répartie symmétriquement à l'extérieur (méridionale) du Graben du Rhin, avec la zone active Luik-Gulpen et le massif Ardennais oriental à l'ouest du Graben, alors que le massif à l'Est du Graben est à peu près inactif.

L'orientation des failles dans l'effondrement rhénan inférieur montrent une orientation NE-SO dans le champ de tensions actuel et donc un mouvement descendant le long des différents failles. Ces comportements tectoniques déjà présents depuis l'Oligocène ancien (+/- 25 milion d'années), se sont accélérés il y a environ 3 milion d'années et tiennent jusqu'à présent. L'écroulement ne s'est pas produit symmétriquement : Les couches Oligocènes et les couches plus vielles encore, se sont effondrées sur un total de 400 à 800 m le long des ruptures périphériques du nord-est, pendant que le long de la zone de rupture sud-ouest l'altitude de saut pour les mêmes couches s'élève à 400 m. seulement.

L'activité géologique récente du graben du Rhin se situe clairement dans les variations d'épaisseur des couches du quaternaire récent (< ± 2 millions l'd'an): dans la partie la plus profonde du graben, ces couches atteignent une épaisseur de presque 200m., alors que sur les flans du graben elles sont épaisses de seukement une dizaine de m. Les failles de Erft et Peel ont un décalage de 175 m. pour la base du quaternaire, la zone faillée du Felbis en a seulement ± XXX m.

Les tremblements de Terre dans le Graben du Rhinse situent à une profondeur de 5 à 20 km. la zone séismogène est anormalementprofonde pour une zone de rift active dans laquelle, normalement, les séismes se limitent à une profondeur de 15 km.

Il y a cependant un lien évident entre la séismicité et la structure faillée dans le Graben du Rhin. Le mécanisme au fouyer des séismes les plus importants présentent des mouvements de rupture normale le long de failles orientées NO-SE, en accord avec l'activité quaternaire. La pluspart des évènements sont reliés à une des deux ruptures périphériques, comme le montre la coupe transversale de l'activité sismique.

Ainsi l'hypocentre du séisme de Roermond en 1992 se trouvait à une profondeur de 17 km, précisément sur la faille de Peel qui penche vers le sud-ouest avec une inclinaison de 60° environ. Les répliques du séisme de Roermond déterminent une pente dont la prologation concorde avec l'"oppervlak" de la faille de Peel (bien que la moitié des mécanismes indiquent des orientations OSO-ENE!). Le séisme d'Uden en 1932 a eu peut-être lieu sur l'extrémité septentrional de la faille de Peel. Les séismes sur la bordure Ouest du graben du Rhin, comme p.ex. le séisme d'Alsdorf en 2002, a un mécanisme dont la pente suggère qu'ils surviennent le long de la zone faillée du Felbis. L'activité sismique peut donc être mise en relation avec les ruptures actives qui sont perçues à la surface terrestre.