Un nouvel éclairage sur la déformation actuelle du Jura et implications sur les réservoirs d’eau souterraine : Mesures sismologiques, géodésiques et valorisation des bases de données accumulées

Le Jura a fait l’objet de nombreuses études d’un point de vue structural, qui ont mis en évidence la complexité et la variabilité du style tectonique dans la région (Laubcher, 1992; Burkhard et Sommaruga, 1998). Du fait du manque de données instrumentales, sa déformation actuelle fait encore l’objet de nombreux débats scientifiques. Par exemple sur l’origine des forces géodynamiques mises en jeu, et la manière dont la déformation actuelle du massif s’inscrit dans le cadre régional incluant les Alpes et le Graben du Rhin. La localisation de la déformation en profondeur, à savoir si elle se limite à la couverture sédimentaire ou si elle implique le socle, est aussi une question en suspens (Rabin et al., 2018).

Ce massif abrite de nombreux aquifères karstiques (Bichet et Campy, 2009). Ces derniers sont parfois affectés par la sismicité régionale, comme cela a été observé dans les Avants-Monts, à Fourbanne (Doubs), où des changements de la chimie des eaux de l’aquifère ont été attribués au séisme M_w 4.5 de Besançon/Roulans le 23 Février 2004 (Charmoille et al., 2005). Le rôle de la déformation sismique ou asismique dans des phénomènes hydrogéologiques tel que l’assèchement brutal de rivières (ex. en 2018, le Doubs entre Morteau et Pontarlier) est suspecté, de la même manière que dans les Pyrénées (Derode et al., 2023).

Cette thèse vise d’une part à redéfinir la déformation actuelle du massif Jura et d’autre part à explorer la relation entre la déformation crustale et ses réservoirs d’eau souterraine.

Le premier volet du travail de thèse consistera à analyser les données sismologiques et géodésiques accumulées depuis 2014 (géodésie) et 2018 (sismologie), périodes marquées par une densification des réseaux de stations à l’échelle nationale (EPOS-France). Ce travail bénéficiera également de l’apport de données locales long terme (réseau JURAQUAKE, OSU THETA) et ponctuelles (projet JURAMOTION, INSU Tellus, 2024 ; PI Andrea Walpersdorf).

Les données sismologiques seront analysées pour obtenir la localisation fine de la sismicité et les mécanismes au foyer associés.

Les données GNSS seront analysées avec le logiciel GAMIT/GLOBK du MIT. Le champ de vitesses obtenu sera utilisé pour calculer un champ de déformation haute résolution et pour évaluer le taux de glissement actuel des structures tectoniques majeures du Jura. Ces résultats seront, dans un premier temps, interprétés du point de vue de la tectonique régionale.

Le deuxième volet de la thèse s’attachera au détail de certaines zones, et notamment à interpréter le nouveau catalogue de (micro)sismicité au regard des observations hydrogéologiques (JURASSIC KARST, SNO KARST, ZAAJ), pour déterminer des couplages potentiels. Une attention particulière portera sur le bassin versant de Fourbanne, au cœur des observatoires JURAQUAKE et JURASSIC KARST, où une partie de la sismicité semble se produire sous forme d’essaims (Larroque et al., 2021 ; Figure 1). Il s’agira notamment d’étudier les mécanismes mis en jeu dans le déclenchement de la sismicité (diffusion de la pression de fluide, glissement asismique,..).

La thèse se déroulera au sein du laboratoire Chrono-environnement à Besançon, avec des séjours réguliers au Laboratoire ISTerre à Grenoble (collaboration Andrea Walpersdorf et Christian Sue). Bien que les données soient déjà disponibles, la personne recrutée sera formée au terrain, notamment lors des campagnes de maintenance instrumentale, en partenariat avec l’OSU THETA.

Université Marie et Louis Pasteur à BESANCON

Laboratoire CHRONO-ENVIRONNEMENT

Connaissances et compétences requises : Le/la candidat(e) devra détenir un diplôme de Master 2 ou d’ingénieur dans l’un ou les domaines suivants : géophysique, physique, sciences de la Terre ou géosciences.