Séismes induits par un fluide porteur de méthane en surpression dans le nord-ouest du bassin du Sichuan, Chine

Forces cachées sous nos pieds

La plupart d’entre nous associent les séismes au frottement des plaques tectoniques. Mais en profondeur, des fluides piégés peuvent lentement accumuler de la pression jusqu’à rompre soudainement la roche et secouer le sol. Cette étude se concentre sur des fluides riches en méthane situés à plus de quatre kilomètres sous le nord-ouest du bassin du Sichuan, en Chine. En décryptant des indices chimiques et structuraux enfermés dans de minuscules veines minérales, les auteurs montrent qu’une pression de gaz souterraine extrême peut à elle seule fracturer la roche et déclencher des séismes locaux — offrant un rare aperçu direct d’une cause invisible d’événements sismiques.

Un bassin façonné par la compression et le soulèvement

Le bassin du Sichuan se situe le long du bord oriental du plateau tibétain, dans une zone où la croûte a été comprimée pendant des dizaines de millions d’années. À mesure que des chaînes montagneuses voisines, comme les montagnes Longmen, se sont élevées, elles ont enfoncé et repoussé latéralement le plancher du bassin, créant un cadre typique de « bassin d’avant-pays ». Dans cet environnement, d’épaisses couches de grès, de mudstone et de charbon de la Formation Xujiahe du Trias ont été enfouies, plissées et traversées par de nombreux failles et fractures. Ces roches hébergent non seulement d’importants réservoirs de gaz, mais conservent aussi de nombreux signes de séismes passés, notamment des micro-failles, des fragments arrachés, des veines de sable liquéfié et des zones fracturées appelées sismites.

De minuscules veines comme manomètres souterrains

Pour comprendre comment les fluides interagissent avec les séismes ici, les chercheurs ont examiné des carottes de forage provenant de deux puits profonds. Dans ces carottes, ils se sont concentrés sur des fractures horizontales particulières remplies de plusieurs générations de veines de calcite. Les veines initiales se sont développées sous forme de couches fibreuses parallèles au plan de stratification, un motif connu pour se former lorsque la pression du fluide est déjà anormalement élevée. Plus tard, des veines de calcite en forme de cône, aux contours nets, ont poussé dans ces couches antérieures. Au microscope et grâce à l’imagerie en cathodoluminescence, l’équipe a pu reconstituer la séquence : les fractures s’ouvrent sous haute pression de fluide, les veines se forment et les scellent partiellement, puis de nouveaux pulses de fluide rouvrent et élargissent les mêmes fractures.

Capturer le méthane dans des poches microscopiques

Les indices les plus convaincants proviennent des inclusions fluides — des poches microscopiques de fluide piégées dans les plus jeunes veines de calcite. Par spectroscopie Raman laser, les auteurs ont montré que de nombreuses inclusions contenaient presque exclusivement du méthane gazeux, parfois avec de très faibles quantités de bitume solide. Ces inclusions presque pures en méthane constituent des capsules de pression scellées. En mesurant le décalage du signal Raman du méthane et en combinant ces données avec la température d’enfermement enregistrée par de rares inclusions d’eau coexistantes, l’équipe a calculé la densité et la pression initiales du gaz au moment de la formation des inclusions. Les résultats révèlent des pressions extrêmes comprises entre approximativement 115 et 157 mégapascals — soit environ deux fois, voire davantage, la pression normale attendue à cette profondeur d’enfouissement à la fin du Jurassique.

Vers un point de rupture

L’étude reconstitue comment une telle surpression s’est développée et ce qui s’est produit lorsqu’elle a finalement été relâchée. Au fil du temps, la compression régionale associée au bassin d’avant-pays a poussé des fluides riches en méthane dans des fractures horizontales scellées de la Formation Xujiahe. Comme les roches environnantes étaient fortement compactées et cimentées, elles ont pu supporter une pression interne de fluide exceptionnellement élevée sans céder immédiatement. À mesure que le méthane continuait d’affluer, les fractures se sont élargies suffisamment pour permettre la croissance de veines de calcite en forme de cône, tandis que les fluides piégés devenaient de plus en plus en surpression. Finalement, la pression a dépassé la résistance de la roche. Aux points faibles, les fractures se sont rompues brusquement, forçant les veines coniques à percer des veines fibreuses antérieures sur la paroi opposée — un enregistrement figé d’une chute de pression abrupte et de la fermeture de la fracture.

Du gaz silencieux au sol qui tremble

Les auteurs soutiennent que de tels relâchements soudains de méthane en surpression auraient perturbé le champ de contraintes local et généré des séismes localisés. Cette hypothèse est fortement étayée par l’abondance de déformations fragiles et de sismites dans les mêmes niveaux rocheux, qui montrent que des séismes ont à plusieurs reprises affecté des roches déjà consolidadées après leur formation. En résumé, les roches de la Formation Xujiahe enregistrent à la fois l’accumulation d’une pression de gaz extrême et les cicatrices des secousses provoquées par son relâchement. Pour le grand public, le message clé est que certains séismes peuvent être provoqués non seulement par le lent mouvement des plaques, mais aussi par la décharge rapide de fluides profondément piégés et en forte pression comme le méthane — une force invisible capable de transformer soudainement une roche silencieuse en source de secousses sismiques.

Citation: Song, Y., Chen, Y., Zhao, Z. et al. Earthquakes induced by overpressure methane-bearing fluid in northwest Sichuan Basin, China. Sci Rep 16, 13572 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-43747-7

Mots-clés: séismes, méthane en surpression, bassin du Sichuan, sismicité induite par des fluides, bassin d’avant-pays