Surveillance multi-capteurs d’un événement transitoire dans l’aquifère du Gran Sasso, Italie

Quand une montagne gronde soudainement

Par une nuit calme d’août 2023, le personnel travaillant profondément dans le laboratoire souterrain du Gran Sasso en Italie a entendu un puissant et mystérieux bang résonner dans la roche. Plutôt que d’en faire une simple curiosité, les scientifiques ont traité cette « détonation en montagne » comme une expérience naturelle rare, utilisant un ensemble de capteurs pour observer comment l’eau, la roche et même la rotation de la Terre réagissaient. Leurs résultats montrent à quel point la plomberie cachée d’une montagne est liée à ce que l’on entend et ressent en surface.

Une rivière cachée à l’intérieur de la montagne

Le Gran Sasso n’est pas seulement un sommet spectaculaire des Apennins centraux ; c’est aussi l’un des plus grands réservoirs d’eau souterraine du centre-sud de l’Italie. Pluie et fonte des neiges s’infiltrent dans le calcaire fracturé sur le plateau, puis circulent par des fissures et des grottes avant de ressortir aux grandes sources autour de la base de la montagne. Ce système naturel a été remodelé dans les années 1980 lors du creusement de deux longs tunnels routiers et d’un laboratoire de physique souterrain, qui ont ajouté de nouvelles voies captant l’aquifère et modifié la manière dont l’eau circule dans le massif.

Observer l’eau, la roche et l’air simultanément

Pour suivre ce système complexe, les chercheurs surveillent quatre exutoires d’eau clés : deux grandes zones de sources sur le versant sud, le drainage du tunnel nord, et une nappe artésienne en haute pression profonde à l’intérieur du tunnel près du laboratoire. À ces sites, ils enregistrent le niveau d’eau, la température, la conductivité électrique et, pour un site, la pression de l’eau 20 fois par seconde. À la surface et à l’intérieur de la montagne, des stations météorologiques consignent les précipitations et les chutes de neige. Sous terre, un réseau d’instruments écoute et ressent : sismomètres sensibles pour les secousses du sol, accéléromètres pour les chocs violents, un microphone pour le son dans l’air, et un dispositif inhabituel appelé gyroscope laser annulaire (surnommé GINGERINO) qui mesure de très faibles mouvements de rotation de la croûte terrestre.

Une montée lente avant la nuit bruyante

L’histoire du bang de 2023 commence des mois plus tôt. Le printemps 2023 a apporté des pluies exceptionnellement abondantes sur le plateau du Gran Sasso — parmi les mois les plus humides enregistrés depuis plus d’une décennie. À partir de mai, une source (Tempera) et le capteur de pression profond à l’intérieur du tunnel ont montré une montée rapide et continue du niveau et de la pression de l’eau, tandis que des exutoires plus éloignés ont peu changé. Ce schéma indiquait que des canaux souterrains à réponse rapide s’étaient activés près du cœur de la montagne, vraisemblablement des conduits karstiques — des tuyaux naturels dissous dans la roche. Pendant la même période, le gyroscope laser a commencé à afficher des signaux anormalement bruités, comme si la roche autour connaissait des mouvements subtils plus forts ou plus fréquents que d’habitude, et l’eau près du tunnel nord est devenue visiblement plus trouble, suggérant des chemins d’écoulement perturbés.

Le moment où la montagne s’est manifestée

Le 14 août 2023 à 22:00 UTC, la montagne s’est annoncée brusquement. Un bang aigu, de quelques secondes, a été entendu à l’intérieur du laboratoire et enregistré simultanément par de nombreux instruments. Les sismomètres et les accéléromètres ont enregistré une impulsion courte et intense avec une arrivée antérieure légère, cohérente avec une explosion dans la roche suivie presque immédiatement par des ondes sonores se propageant dans l’air des tunnels. Le gyroscope a enregistré un pic dramatique de mouvement de rotation, assez important pour perturber temporairement son laser, et son alignement optique a basculé soudainement, indiquant une forte perturbation mécanique. Le microphone a capté des sons sur une large gamme de fréquences, des grondements graves aux tonalités plus aiguës. Presque au même moment, le capteur de pression profond à l’intérieur du tunnel a commencé une chute rapide — équivalente à une perte d’environ 70 centimètres de charge hydraulique en à peu près un jour — suivie de légère augmentation du débit d’eau du drainage du tunnel quelques jours plus tard.

Ce qui s’est probablement passé sous terre

En alignant ces indices indépendants dans le temps et l’espace, les auteurs soutiennent que le bang n’était pas un séisme conventionnel, mais une réorganisation soudaine du réseau de fractures remplies d’eau de la montagne, très proche du laboratoire. Les scénarios les plus plausibles sont qu’une fracture faisant office de barrière a soudainement glissé ou s’est ouverte, ou qu’un conduit karstique auparavant bouché a été forcé d’ouvrir par des pressions d’eau exceptionnellement élevées. Dans tous les cas, l’eau a probablement afflué dans une nouvelle voie, relâchant la pression, remuant des sédiments et provoquant à la fois un choc transmissible par la roche et un fort bang acoustique que tous les instruments ont détectés.

Pourquoi cela compte pour les montagnes et les populations

Pour le grand public, cette étude montre que les montagnes ne sont pas des monolithes rigides mais des systèmes vivants où eau, roche et même de faibles mouvements de rotation sont interconnectés. L’étude démontre que combiner l’hydrogéologie traditionnelle avec des outils de pointe comme les gyroscopes laser annulaires peut révéler des accumulations lentes et des libérations soudaines qui autrement passeraient inaperçues. De tels événements peuvent rediriger subtilement l’écoulement des eaux souterraines, affecter la sécurité et le fonctionnement des tunnels et laboratoires souterrains, et indiquer des ajustements géologiques en cours à l’intérieur du massif. En traitant un bruit surprenant comme une expérience multi-capteurs, les chercheurs ouvrent une voie pour observer la vie intérieure des montagnes en temps réel.

Citation: Barberio, M.D., Basti, A., Braun, T. et al. Multi-sensor monitoring of a transient event in the Gran Sasso aquifer, Italy. Sci Rep 16, 8221 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-025-33923-6

Mots-clés: Aquifère du Gran Sasso, détonation en montagne, gyroscope laser annulaire, eau souterraine karstique, surveillance multi-capteurs