Modifications permanentes des propriétés hydrauliques et poroélastiques dans un aquifère profond déclenchées par le séisme lointain de Tohoku

Résumé Bien que les grands séismes puissent modifier les systèmes d'eaux souterraines loin de l'épicentre, leurs changements hydromécaniques restent difficiles à cerner. Nous étudions l'impact du séisme de Tohoku de magnitude 9,0 en 2011 sur un système puits-aquifère profond situé à environ 2 000 km de l'épicentre. En utilisant les méthodes de réponse des eaux souterraines aux marées et à la pression barométrique, nous réalisons une analyse de la réponse aux marées combinée à une inversion par chaîne de Markov Monte Carlo (MCMC) et des simulations numériques dans MOOSE. Les résultats indiquent que la perméabilité et le coefficient de fuite verticale ont augmenté d'un à deux ordres de grandeur, tandis que la capacité de stockage de l'eau dans la roche (porosité, stockage spécifique et compressibilité volumique) a diminué de 20 % à 80 %. Ces changements contrastés suggèrent une connectivité hydraulique accrue accompagnée d'une réduction de la capacité de stockage. Nous les interprétons comme le résultat d'une compaction simultanée (due à la déformation volumique) et d'une fracturation (due à la déformation en cisaillement) au sein de la matrice rocheuse profonde. Cette étude démontre que les mégaséismes éloignés peuvent provoquer des modifications durables des systèmes d'eau souterraine profonds.