Une fibre optique pour mieux comprendre les séismes à Mayotte

L’institut de physique du globe de Paris, Orange et les membres du consortium FLY-LION3 ont signé une convention permettant aux chercheurs de l’institut d’utiliser le câble sous-marin très haut débit FLY-LION3 pour écouter l’activité sismo-volcanique de la région de Mayotte.

Orange et les membres du consortium FLY-LION3 (Lower Indian Ocean Network) – la Société Réunionnaise du Radiotéléphone et Comores Câbles – annoncent la signature d’une convention avec l’Institut de physique du globe de Paris (IPGP) pour mettre à disposition du Réseau de surveillance volcanologique et sismologique de Mayotte de l’IPGP une paires de fibres optiques afin d’expérimenter une nouvelle technique d’écoute des mouvements sismiques de la région. Les scientifiques impliqués espèrent ainsi obtenir une meilleure image des grandes structures géologiques liées à l’activité sismo-volcanique actuelle.

Mis en service le 10 octobre dernier, et long de 400 km, le câble très haut débit FLY-LION3 renforce la connectivité dans l’Océan Indien, avec une nouvelle route reliant Mayotte à l’Internet mondial. Ce câble sous-marin en fibre optique relie Moroni (Grande Comore) et Mamoudzou (Mayotte), une zone sismiquement active que les scientifiques cherchent à mieux comprendre.
Dans le cadre de la convention, ce câble va désormais permettre à l’IPGP d’écouter les mouvements sismiques de la région et notamment les volcans en formation dans cette partie de l’Océan Indien. Des mesures sismiques (vibration du sol) vont être effectuées le long du câble FLY-LION3 depuis Kaweni sur une distance d’environ 50km en direction du sud-est de Mayotte.

Pour l’IPGP, il s’agit d’une mission d’observation inédite sur un câble sous-marin à grande échelle. Cette expérimentation grandeur nature va permettre de tester de nouveaux types d’instruments de mesure. En effet, à l’instar des fibres terrestres, les câbles sous-marins permettent non seulement de transporter les communications, mais aussi de repérer les vibrations du sol sur lequel est posée la fibre. Les équipements placés à l’extrémité de la paire de fibres vont permettre d’utiliser celle-ci comme une antenne permettant de mieux localiser des signaux sismiques de la région.

Il y a 18 mois une première longue série d’essaims sismiques étaient ressentie par la population mahoraise et enregistrée par les stations sismiques régionales. Afin de faire la lumière sur les mécanismes à l’origine de ces mouvements, des opérations d’observation et de recherche impliquant de nombreux organismes de recherche français (CNRS, IPGP. BRGM, Ifremer…) sont lancées à l’automne 2018 par les autorités. Ces opérations ont permis de découvrir fin mai 2019 un nouvel édifice volcanique sous-marin actif au large de Mayotte. À la suite de cette découverte, et pour organiser la réponse scientifique et opérationnelle à ce phénomène géologique de grande ampleur proche de Mayotte, le «Réseau de surveillance volcanologique et sismologique de Mayotte » (REVOSIMA) est mis en place à l’été 2019. Mais l’analyse de la crise et son suivi en temps réel sont limités par la faible densité des mesures à terre (Mayotte et Glorieuses). Les données en mer sont actuellement enregistrées pendant plusieurs semaines mais ne sont traitées qu’après-coup avec la relève des instruments. Il est donc de première importance de mettre en œuvre des mesures en mer qui permettent d’acquérir des données en temps-réel et dont les précisions et résolutions sont adaptées aux enjeux actuels.

Alors que l’utilisation de la fibre optique pour la surveillance d’ouvrages d’art s’est généralisée depuis une vingtaine d’années avec des capteurs localisés sur des portions de fibre, les scientifiques cherchent à exploiter les différentes rétrodiffusions intrinsèques des fibres comme capteurs pour en tirer des informations sur son environnement (température, pression, contrainte, vibration …). Les fibres optiques elles-mêmes peuvent être utilisées comme capteur, on parle alors de « Fiber Optic Sensor » (FOS).

Pour les mesures de vibration, les systèmes d’interrogation désormais disponibles (système DAS, pour Distributed Acoustic Sensor), permettent d’avoir l’équivalent de milliers de sismomètres distribués tout au long de la fibre, et ce sur plusieurs dizaines de kilomètres. Un tel équipement a été acquis dans le cadre d’un projet FEDER impliquant le Groupe ESEO à Angers, le Laboratoire d’Acoustique de l’Université du Mans (LAUM UMR CNRS 6613) et l’IPGP. Le DAS sera connecté à l’extrémité d’une des fibres disponible du câble FLY-LION3 à Mayotte pour tester sa capacité à mesurer les signaux sismiques en provenance de la zone active.

Cette convention entre le consortium FLY-LION3 et l’IPGP permet d’envisager une diversification de l’usage des câbles sous-marins au-delà de l’accompagnement des besoins de connectivité.