La Soufrière de Guadeloupe : séismes 1975-1977

Séismes associés à l'éruption phréatique de la Soufrière de Guadeloupe de 1976

 

La Soufrière de Guadeloupe et ses séismes durant la crise 1975-1977

 

par Michel Feuillard* & André Guyard

 

*Ancien Directeur du Laboratoire de Physique du Globe de Saint-Claude (Guadeloupe)

 

Le présent article constitue un complément à l'article précédent consacré à l'éruption phréatique de la Soufrière.

 

La sismicité associée au volcanisme récent de la Guadeloupe a été signalée depuis de nombreuses années. Les plus nombreux séismes sont des séismes de type A de la classification de Minakami (1960), des séismes dont l'origine se situe à la base du volcan, à une profondeur comprise entre 1 et une dizaine de Km, les phases P et S sont clairement visibles (fig. 1).

 

Sismographe montrant la manifestation d'un séisme

(Station Parnasse - Document M. Feuillard)

 

Les mécanismes responsables de cette sismicité seraient dus à l'existence de contraintes régionales et plus encore au développement de tensions internes locales, conséquence de la présence sous l'édifice volcanique d'une chambre magmatique.

 

Réseau de détection sismique de la Guadeloupe en place durant la crise 1975-1977

 

Le réseau de détection sismique de la Guadeloupe était alors constitué de deux ensembles.

 

-     Le premier, de trois stations espacées de 30 à 60 Km, était couplé au réseau Martiniquais et servant à l'étude de la sismicité régionale.

 

-     Le second, constitué d'un ensemble de six détecteurs ceinturant le volcan, était essentiellement exploité pour l'étude de la sismicité volcanique. L'espacement entre stations est variable, fonction de la nature du terrain et des accès. Il est de l'ordre de 3 à 5 Km.

 

Cette surveillance sismique autrefois réalisée à partir de la seule station à trois composantes de Saint-Claude, mettait en évidence des signaux qui suggéraient une activité dans la proche région du dôme. L'installation d'un nouveau réseau, effectuée à partir de 1973, a grandement facilité la surveillance sismique du volcan. Depuis, le dispositif mis en place et constitué de télémesures radio, a évolué sans cesse afin d'augmenter la précision de la détection, d'accroître la fiabilité des liaisons avec le laboratoire et d'améliorer l'acquisition des données.

 

Sismicité du volcanisme récent

 

Depuis l'installation de la station sismique de Saint-Claude, la présence de séismes volcaniques est donc une donnée connue des manifestations profondes de la Soufrière.

 

Un coup d'œil sur l'activité sismo-volcanique de la Guadeloupe des années 1956-1975 permet de fixer l'ordre de grandeur des valeurs moyennes annuelles enregistrées à Saint-Claude avant la crise 75-77 de la Soufrière.

 

TABLEAU I – Activité sismo-volcanique en Guadeloupe

Années	1956	1957	1958	1959	1960	1961	1962	1963	1964	1965
Val. moy	179**	29**	109	43**			313**	131	265	55

Années	1966	1967	1968	1969	1970	1971	1972	1973	1974	1975
Val. moy	280	205	278	203	174	82	107	66	47	360

**Station sismique partiellement ou totalement arrêtée.

 

Cela donne une valeur moyenne annuelle de 150 séismes.

 

Dans la répartition mensuelle des signaux sismiques, on retrouve des crises en "essaims" si caractéristiques de ce type de secousses. Elles sont généralement de faible énergie. Dans la proche région du dôme volcanique, les secousses sont signalées comme ressenties quand elles atteignent ou dépassent la magnitude 2,0.

 

Elles sont ressenties à Pointe-à-Pitre quand elles atteignent la magnitude 3,0.

 

Le tableau II donne pour chaque année le nombre de séismes volcaniques ressentis, avec l'indication du degré maximum.

 

TABLEAU II - Nombre de séismes volcaniques ressentis

Années	1955	1956	1958	1959	1966	1969	1973	1974	1975
Nombre (intensité maxi)	1(II)	6(III)	1(IV)	2(II)	1(III)	1(II)	3(III)	3(II)	5(III)

 

Le séisme ressenti est un paramètre qu'on ne peut négliger, il donne un ordre de grandeur de l'énergie libérée, il crée une relation entre le volcan et les populations vivant sur ses flancs.

 

Crise séismo-volcanique 1975-1977

 

Quand on la compare aux années précédentes, l'année 1975 a été caractérisée par un nombre de secousses beaucoup plus important qui est allé en s'amplifiant en 1976.

 

L'observation de la fréquence mensuelle des signaux de l'année 1975 indique que le mois de juillet 1976 marque le début de la crise séismo-volcanique de la Guadeloupe, dont la Soufrière, au sens large, a été le siège, de 1975 à 1977.

 

TABLEAU III - Secousses volcaniques enregistrées

ANNÉE 1975

Jan	Fév	Mars	Avr	Mai	Juin	Juil	Août	Sept	Oct	Nov	Déc
2	2	4	0	3	5	30	1	4	13	209	87

ANNÉE 1976

Jan	Fév	Mars	Avr	Mai	Juin	Juil	Août	Sept	Oct	Nov	Déc
39	93	607	747	611	668	1220	5989	1716	2315	1040	399

ANNÉE 1977

Jan	Fév	Mars	Avr	Mai	Juin	Juil	Août	Sept	Oct	Nov	Déc
312	179	153	32	19	15	10	13	7	16	11	23

 

Cette statistique est reprise par la courbe semi-logarithmique de la figure 2, courbe qui présente le déroulement de la crise par décades.

(Document M. Feuillard)

 

Après un premier semestre calme en 1975, sans signification particulière, avec un niveau d'activité du même ordre qu'en 1973 et 1974, l'activité séismo-volcanique décroche en juillet 1975, allant s'accélérant progressivement au cours des mois, passe par un maximum au mois d'Août 1976, puis décroît progressivement jusqu'à atteindre un niveau suffisamment bas en Avril 1977 pour n'être plus significatif de la crise précédente.

 

Une observation plus fine de la courbe nous montre :

 

a) une tendance très nette à l'augmentation de l'activité moyenne jusqu'en Octobre 1976 ;

 

b) surimposée  à la tendance précédente, une succession régulière de quatre crises en essaims, chacune d'ampleur supérieure à celle qui la précède. On les retrouve en Juillet 1975, en Novembre 1975, en Mars 1976 et en Août 1976.

 

c) Après le mois d'Octobre 1976, une cassure dans le régime sismique, une décroissance spectaculaire des séismes, avec disparition des crises en "essaim".

 

En Avril 1976 on avait avec 1830 secousses pour les dix mois écoulés, plus de dix fois la moyenne annuelle. De Juillet 1975 à Juillet 1976 on avait atteint 4329 séismes, moins cependant que le seul mois d'Août 1976 avec ses 5989 séismes. La journée du 24 Août 1976 fut marquée par l'enregistrement de 1257 séismes, nombre supérieur à l'ensemble des séismes enregistrés le mois précédent. Cette crise fut une des plus spectaculaire mise en évidence dans les petites Antilles depuis l'exploitation des réseaux sismiques. De Juillet 1975 à Avril 1977, on enregistra 16467 séismes en 22 mois.

 

Un facteur important des crises séismo-volcaniques, est le séisme ressenti. Il s'agit de secousses perçues par les personnes vivant dans la proche région du dôme volcanique. Nous avons vu que leur magnitude était supérieure ou égale à 2,0, ce qui ne veut point dire que tous les séismes, ayant cette caractéristique, nous soient systématiquement signalés. Les séismes de magnitude supérieure ou égale à 2,5 sont ressentis par l'ensemble de la population vivant dans la proche région du volcan.

 

Le tableau IV donne la distribution, pendant cette crise, des séismes ressentis, tous liés à la manifestation séismo-volcanique.

 

TABLEAU IV - Séismes ressentis

ANNÉE 1975

Mois	Juil	Août	Sept	Oct	Nov	Déc
Nombre	1	0	0	0	2	2
Intensité maximale	III				III	III

ANNÉE 1976

Mois

Jan

Fév

Mars

Avr

Mai

Juin

Juil

Août

Sept

Oct

Nov

Déc

Nombre

0

0

22

14

9

14

20

41*

4

3

3

6

Intensité maximale

VI

IV

V

IV

V

V à VII

III

III

IV

ANNÉE 1977

Mois	Janvier	Février	Mars	Avril	Mai	Juin
Nombre	4	3	4	0	1	0
Intensité maximale	III	III	II		II

*Zone évacuée au 15 Août 1976.

 

Détermination des foyers

 

Pour la localisation des foyers sismiques, le modèle de structure utilisé comporte une couche superficielle de 3 Km d'épaisseur dont la vitesse des ondes P a été prise à 3,5 Km/S surmontant un milieu à vitesse de 6,0 Km/s. Les vitesses des ondes S étant prises égales à Vp√3.

 

Les secousses les mieux enregistrées ont été utilisées pour la localisation des foyers,qui ont été comparés aux hypocentres obtenus avant la crise principale. La disposition des stations au sol a évolué au cours de la manifestation de surface, vu la nécessité de maintenir les détecteurs sismiques en bon état de fonctionnement.

 

Finalement n'ont été conservées que les déterminations effectuées avec une précision moyenne sur la position des foyers inférieure à 0,5 Km.

 

Sept stations ont fonctionné pendant la crise, certaines installées chez des particuliers qui avaient accepté d'aider l'observatoire.

 

Localisation des stations sismographiques

(D'après M. Feuillard)

 

- Carmichaël - Tarade - Parnasse - Matouba (Clinique de Papaye) - Palmiste (station des eaux) - Morin – Trébon – Fond St-Jean - Basse-Terre (Fort St-Charles)

CAR TAR PAG MTB PLG MTG BTG

Un échantillonnage des résultats est présenté sur une carte épicentrale (fig. 4) et sur deux coupes rectangulaires de direction N0 - SE et NE - SO (fig. 5). La zone épicentrale principale quoique largement étalée, 30 Km² environ, reste sensiblement centrée autour de la Soufrière. On note cependant une extension des foyers vers le nord.

Distribution des épicentres en surface

(D'après M. Feuillard)

Distribution des épicentres selon l'axe NW-SE

(D'après M. Feuillard)

Distribution des épicentres selon l'axe SW-NE

(D'après M. Feuillard)

 

Ils se trouvent pour la plupart, compris entre 1 et 4 Km de profondeur par rapport au niveau de la mer.

En étudiant statistiquement la profondeur moyenne des séismes avec le temps (fig. 6), on ne constate pas vraiment de variations significatives au cours de la crise. La période antérieure donne des valeurs plus superficielles, cette profondeur moyenne n'est déterminée qu'avec une dizaine de séismes, on a donc des raisons d'être prudent sur la représentativité de cette valeur. La valeur trouvée en fin de crise est une moyenne obtenue à partir de foyers très dispersés géographiquement et en profondeur, d'où la nécessité d'utiliser là encore cette valeur avec prudence.

 

Profondeur moyenne des séismes

(D'après M. Feuillard)

 

L'exploitation des données d'un réseau sismique d'intervention utilisé en septembre 1976, dans la zone du volcanisme récent de la Guadeloupe, a confirmé la présence de séismes dans la région du Massif du Sans Toucher.

 

L'amélioration de la configuration actuelle des stations sismiques du réseau volcanique devrait permettre une meilleure détermination ultérieure des contraintes profondes.

 

Le modèle sismique devrait, pour sa part, pouvoir être rapidement amélioré à partir des résultats des deux campagnes sismiques réalisées en septembre 1976 et en mai 1977 dans le massif volcanique et sa proche région.

 

Magnitude et énergie des séismes

 

Si le nombre de séismes permet d'avoir un élément important de l'activité sismique, il doit cependant être complété par une évaluation de l'énergie sismique libérée.

 

On atteint l'énergie par le calcul de la magnitude.

 

La distribution du nombre de séismes en fonction de la magnitude est présentée sur la courbe de la figure 7, ici l'intervalle de la magnitude est 0,5, la secousse la plus importante fut celle du 16 août de magnitude 4,5, le mois d'août 1976 fut encore caractérisé par une autre secousse importante, celle du 24 de magnitude 4,0.

 

(Document M. Feuillard)

 

Un tir sismique d'étalonnage fut réalisé dans un forage au pied du dôme volcanique. Il nous donne pour 120 Kg d'explosifs, une magnitude de M = 1,8 ce qui correspond sensiblement à une énergie de 1.10¹³ ergs.

 

À partir de la magnitude, on atteint l'énergie par l'une ou l'autre des formules proposées par Gutenberg et Richter (1956).

 

La courbe représentative de ces valeurs est donnée par la figure 8. C'est une courbe des valeurs cumulées par décades. Elle démarre au 1er Janvier 1975 afin de montrer le contraste entre la période qui a précédé la crise, et celle de la crise proprement dite. Cette courbe présente une grande similitude avec celle obtenue pour le nombre de séismes.

 

Courbe des valeurs d'énergie sismique cumulées  par décades

(Document M. Feuillard)

 

- Une activité en "essaim" qui se superpose à l'activité précédente avec des "sommets" réguliers d'énergie en juillet 1975, en novembre 1975, en mars 1976, en août 1976.

 

- Une activité de bruit de fond qui démarre en juillet 1975, va croissant jusqu'en août 1976.

 

- La courbe marque un palier en septembre-octobre, puis décroche à la fin d'octobre 1976 jusqu'à atteindre un niveau suffisamment bas en avril 1977 peur suggérer la fin de cette crise séismo-volcanique.

 

L'énergie sismique totale cumulée de cette crise a été de l'ordre de 10¹⁸ ergs.

 

Trains d'onde entretenus au volcan = trémors

 

Un type particulier de signaux sismiques, a vu le jour sur l'ensemble du réseau de détection avec l'apparition et le développement de l'activité de surface, activité commencée le 8 juillet 1976. Il s'agissait de vibrations entretenues d'amplitudes et de durées variables, durée de l'ordre de la minute à plusieurs dizaines de minutes, les fréquences caractéristiques étaient de 1,33 Hz et de 5,0 Hz. D'une manière générale, la détection de ces signaux était associée à la présence d'un événement brutal en surface du type éruption phréatique avec réactivation de fractures anciennes, projection de vapeur, mêlée de poussières, de blocs et parfois formation de coulée de boue.

 

Ce type de phénomène par la viscosité du fluide faisait vibrer le dôme volcanique, sans que cela ne déclanche dans la proche région, des secousses ressenties.

 

Le tableau suivant indique les dates et les caractéristiques des "trémors" enregistrés pendant la durée des manifestations principales de surface. En tout,35 "trémors" ont été enregistrés du 8 juillet 1976 au 1er mars 1977, accompagnés de 26 éruptions phréatiques d'une certaine ampleur.

 

TABLEAU V - Dates et caractéristiques des trémors

Date	Heure locale	Durée en min	Période en secondes	Phréatique
08/07/76	08 55 40	47	0,20 – 0,80	I
24/07/76			I
25/07/76	13 56 40	18	0,20 – 0,70	I
27/07/76				I
09-08-76	19 28 50	18	0,20 – 0,40	I
10/08/76	20 55 48	08	0,20
10/08/76	21 15 56	12	0,20
10/08/76	23 09 56	04	0,20
21/08/76	23 25 56	11		I
25/08/76				I
30/08/76	10 31 20	26	0,20 – 0,75	I
14/09/76	19 22 40	28	0,20 – 0,65	I
22/09/76	06 15 40	20	0,25	I
02/10/76	16 29 00	13	0,18 - 0,70	I
10/10/76	11 11 48	13	0,20 - 0,80	I
30/10/76	22 27 50	10	0,20 - 0,80	I
01/11/76	11 55 10	21	0,20 - 0,70	I
01/11/76	13 08 10	32	0,20 - 0,75
06/11/76	21 46 30	13	0,20 - 0,80	I
07/11/76	22 56 20	08	0,20 - 0,70	I
10/11/76	01 33 55	27	0,20 - 0,70	I
04/01/77	21 47 40	12	0,20 - 0,70
05/01/77	07 15 40	12	0,20 - 0,70	I
05/01/77	20 02 00	10	0,20 - 0,60
06/01/77	00 51 35	04	0,20 - 0,70
13/01/77	08 51 00	06	0,20 - 0,70	I
14/01/77	14 43 20	103	0,20 - 0,80	I
14/01/77	22 41 50	12	0,20 - 0,70
15/01/77	01 03 40	59	0,20 - 0,75	I
17/01/77	18 12 25	44	0,20 - 0,75	I
18/01/77	21 01 50	15	0,20 - 0,75
18/01/77	22 52 10	02	0,20 - 0,70
29/01/77	19 11 00	09	0,20 - 0,75	I
03/02/77	20 18 50	19	0,20 - 0,75
09/02/77	09 46 50	05	0,15 - 0,70	I
13/02/77	17 48 20	18	0,20 - 0,60	I
15/02/77	18 46 55	15	0,20 - 0,70	I
01/03/77	05 14 30	18	0,20 - 0,70	I

 

Ici, on peut interpréter ce signal comme le résultat de la mise en vibration du dôme volcanique principal, par la sortie violente, à travers des fissures distantes, d'un fluide visqueux où dominent de la vapeur d'eau, de l'eau liquide, mélangées à de la poussière faite de roches volcaniques anciennes. Les blocs les plus gros (dimension métrique et décimétrique) doivent être considérés comme ayant une origine très superficielle.

 

Les principales bouches d'émission d'éléments solides (blocs et poussières) ont été :

 

- Le Gouffre Tarissan et la zone du Breislack (flanc sud-est), en juillet et août 1976 ;

 

- La fracture de la Ty (dans son extrémité Soufrière) et le cratère du sud le 30 août et durant le mois de septembre 1976 ;

 

- Le cratère du sud et la zone du Napoléon, d'octobre 1975 à mars 1977.

 

(Document M. Feuillard)

 

Conclusion

 

Dans le cadre de l'arc des Petites Antilles, la crise séismo-volcanique de la Guadeloupe, développée de 1975 à 1977, doit être considérée comme la crise la plus importante de ces dernières années dont le siège a été la zone du volcanisme récent de la Guadeloupe proprement dite. 16 467 séismes détectés, 153 signalés comme ressentis, une aire épicentrale d'une trentaine de Km² grossièrement centrée autour du volcan de la Soufrière, une énergie séismo—volcanique libérée de l'ordre de 10¹⁸ ergs.Voilà quels ont été les principaux caractères de cette crise.

 

Cette activité profonde a vu se mettre en place, un an après le début de la crise, des manifestations de surface où ont dominé des projections de vapeur d'eau et de poussières de roches anciennes, à partir de fractures réactivées sur le dôme volcanique.

 

Source :

 

FEUILLARD M. (1978) – La Soufrière et ses séismes – Crise 1975-1977. Bull. APBG Guadeloupe nov. 78 n° 3. CDDP Guadeloupe Ed.