En réinjectant leurs eaux usées dans le sous-sol, les puits de l’Oklahoma ont littéralement fait passer l’État de 2 séismes de magnitude 3 ou plus par an à 903 en 2015, selon les comptes de l’Oklahoma Geological Survey (OGS). Le lien de cause à effet, lui, est formulé avec prudence : l’USGS, le service géologique américain, parle d’un facteur probable. La trajectoire n’en reste pas moins sans équivalent dans le centre des États-Unis.

903 séismes en un an : environ 2,5 par jour.

Une magnitude 3, c’est une secousse que l’on perçoit : un plancher qui frémit, de la vaisselle qui tinte dans le placard. Selon l’AP, les géologues placent entre 2,5 et 3,0 le seuil des plus petits séismes ressentis par les humains, et jugent les dégâts peu probables sous la magnitude 4,0. À 903 par an, cela fait une secousse sensible quelque part dans l’État toutes les 10 heures environ.

Une moyenne de 2 par an, puis la rupture

De 1978 à 2008, l’Oklahoma n’enregistrait en moyenne que 2 séismes de magnitude 3,0 ou plus par an, d’après un communiqué conjoint de l’USGS et de l’OGS daté du 6 mai 2014. Le même texte comptait 183 séismes de cette taille entre octobre 2013 et le 14 avril 2014.

La trajectoire annuelle, d’après l’OGS, passe de 109 séismes de magnitude 3 ou plus en 2013 à 585 en 2014, puis 903 en 2015. Les sources ne s’accordent pas toujours au chiffre près : un bilan du département américain de l’Énergie cite 579 pour 2014. Le catalogue sismique se révise, et la date d’extraction suffit probablement à expliquer ce genre d’écart. Le chiffre de 903, lui, revient dans une revue de sismologie, dans une étude d’économie de l’énergie et dans ce même bilan fédéral.

Entre 2013 et 2015, le décompte annuel a été multiplié par plus de 8.

Le basculement avait commencé plus tôt : 1 seule secousse de magnitude 3 ou plus en 2008, contre 41 en 2010. En 2011, un séisme de magnitude 5,7 frappait Prague, et la communauté scientifique l’attribue largement, avec prudence, à une injection d’eaux usées voisine.

Le puits, le foreur et l’eau qui remonte avec le pétrole

Dans son communiqué de mai 2014, l’USGS désignait « l’élimination des eaux usées par injection dans des formations géologiques profondes » comme un facteur probable de la hausse. Il s’agit de l’eau très salée extraite en même temps que le pétrole et le gaz, puis renvoyée dans un puits de rejet. Une étude de Stanford publiée en juin 2015 a établi que ce mécanisme est distinct de la fracturation hydraulique.

La géographie colle au mécanisme. Selon le département de l’Énergie, plus de 95 % des séismes étudiés se sont produits dans une petite partie de l’État, où environ 70 % des eaux usées étaient injectées. Dans son rapport d’avril 2015, l’OGS notait que la sismicité montait avec les volumes injectés, à un rythme 600 fois supérieur à celui d’avant 2008.

En surface, un puits d’injection passe presque inaperçu. Pourtant, les puits à haut débit étudiés autour de Fairview dépassent 300 000 barils par mois, soit plus de 47 millions de litres, l’équivalent de 19 piscines olympiques. Le fluide descend dans la formation d’Arbuckle, qui repose directement sur le socle cristallin. La hausse de pression dans les pores de la roche peut alors atteindre des failles déjà sous contrainte, expliquent les géophysiciens de Stanford.

Fairview : une faille réveillée à 12 kilomètres du puits

Le 13 février 2016, un séisme de magnitude 5,1 a frappé à environ 32 kilomètres au nord-ouest de Fairview. Il s’est produit à plus de 12 kilomètres d’un groupe de puits de rejet à haut débit, vers le sud-ouest. Dans la région, le volume de fluide injecté avait été multiplié par 7 en trois ans.

L’USGS parle d’une origine probable, jamais d’une certitude.

William Yeck, auteur principal de l’étude, souligne que la sismicité reste plutôt limitée près des puits à haut débit, alors que la séquence de Fairview est apparue plus loin, sur des failles préexistantes, peut-être inconnues. Dans cette zone, les séismes se situent à 6 à 9 kilomètres de profondeur, soit 3,5 à 6,5 kilomètres sous le groupe d’Arbuckle où l’on injecte les eaux usées. À l’époque, Fairview était le plus gros événement du centre et de l’est des États-Unis depuis Prague, en 2011.

D’après l’étude parue dans Geophysical Research Letters, la séquence a produit 5 séismes de magnitude 4,4 ou plus. Le déploiement rapide de stations sismiques par l’USGS a permis de localiser précisément les répliques.

La décrue, et un avertissement resté célèbre

Après le pic de 2015, le décompte est retombé à 623 en 2016, puis 302 en 2017, selon les chiffres de l’OGS repris par l’AP. Les régulateurs de l’État avaient entre-temps ordonné l’arrêt de certains puits de rejet et demandé aux producteurs de réduire les volumes dans les zones sujettes aux séismes. Jeremy Boak, alors directeur du service géologique de l’Oklahoma, voyait dans cette hausse suivie d’une baisse un argument de plus pour l’origine pétrolière et gazière des secousses.

Dès mai 2014, le titre du communiqué de l’USGS annonçait qu’un nombre record de secousses accroissait la possibilité de séismes dommageables. Le 3 septembre 2016, Pawnee a subi un séisme de magnitude 5,8, le plus fort enregistré dans l’État, dont le lien avec l’injection restait en cours d’examen lors du communiqué de l’USGS en octobre 2016.

Sources : agupubs.onlinelibrary.wiley.com | raspberryshake.org