Un portique de 20 tonnes en bordure du bassin Est du Grand Port Maritime de Marseille exigeait une reconnaissance du substratum sans interrompre l'activité logistique. Les calcaires urgoniens fracturés alternent ici avec des marnes et des remplissages argileux qui piègent les ondes de compression. Le dispositif de tomographie sismique par réfraction a déployé 48 géophones sur 120 mètres, avec un impact de masse de 15 kg comme source sismique, pour cartographier le toit rocheux à 12 mètres de profondeur sous les remblais portuaires. À Marseille, où le relief plonge brutalement dans la Méditerranée, la vitesse des ondes P varie de 400 m/s dans les colluvions à plus de 2800 m/s dans le calcaire sain, ce qui rend la méthode particulièrement discriminante. Cette approche non destructive fournit au bureau d'études un modèle de vitesse continu, essentiel pour caler les futurs essais pressiométriques. Dans les zones où les contrastes d'impédance sont moins marqués, on peut compléter avec un essai CPT pour affiner la stratigraphie en continu.
À Marseille, la tomographie sismique identifie les anomalies de vitesse liées aux karsts et aux remplissages argileux jusqu'à 80 mètres de profondeur sous le niveau de la mer.
Méthodologie et portée
À Marseille, l'expérience montre que le bruit urbain du trafic de la Canebière ou du métro impose souvent un empilement vertical (stacking) de 5 à 8 tirs par point de tir pour extraire un signal propre. Le traitement inclut le filtrage passe-bande et la suppression du ground-roll qui masque les réfracteurs profonds. La couverture atteint 80 mètres au droit du Vieux-Port, là où les remplissages quaternaires masquent un paléotalweg creusé dans le Stampien.
Considérations locales
L'urbanisation de Marseille s'est étalée des collines calcaires vers les plaines alluviales, recouvrant un réseau karstique hérité de la dissolution des carbonates. Ce maillage de conduits souterrains et de poches d'argile rouge représente le risque majeur pour les fondations profondes dans les 1er, 6e et 9e arrondissements. Un effondrement de toit de karst sous une semelle filante peut entraîner des tassements différentiels de plusieurs centimètres, incompatibles avec les tolérances de l'Eurocode 7. La tomographie sismique cartographie ces hétérogénéités en identifiant les zones de faible vitesse (Vp < 800 m/s), correspondant à des argiles molles ou des vides, avant toute intervention destructive. Croiser ce modèle avec les données de sondages SPT permet de calibrer les contrastes détectés sur des horizons précis. Le risque sismique local, avec une accélération de référence agr = 1,2 m/s² selon le zonage national, rend indispensable une bonne connaissance du sol pour les études de réponse sismique de site.
Normes applicables
ASTM D5777-18 – Standard Guide for Using the Seismic Refraction Method, Eurocode 7 (EN 1997-2:2007) – Reconnaissance des terrains et essais, NF P94-500 – Missions géotechniques (G1 à G5), CFMR – Recommandations pour la prospection géophysique des cavités souterraines
Services techniques associés
Réfraction sismique pour fondations
Profils 2D de vitesse des ondes P pour déterminer la profondeur du substratum calcaire et détecter les anomalies karstiques sous les futures semelles.
Réflexion sismique haute résolution en zone urbaine
Acquisition en fenêtre optimale malgré le bruit de fond urbain, avec traitement CDP et migration temps pour imager les réflecteurs profonds.
Tomographie subaquatique en site portuaire
Dispositifs adaptés aux quais et darses du Grand Port Maritime, avec hydrophones et source immergée pour cartographier la bathymétrie du rocher.
Vs30 et classification de site sismique
Analyse des ondes de surface (MASW couplée) pour déterminer la vitesse moyenne des ondes S sur 30 mètres et classer le site selon l'Eurocode 8.
Paramètres typiques
Questions fréquentes
Quelle profondeur maximale peut-on atteindre avec la réfraction sismique dans le calcaire marseillais ?
La profondeur d'investigation dépend de la longueur du dispositif et de l'énergie de la source. Sur les chantiers de Marseille, avec un déploiement de géophones sur 120 mètres et une masse accélérée de 15 kg, on image régulièrement des réfracteurs jusqu'à 60-80 mètres de profondeur. Dans les calcaires urgoniens massifs de la Nerthe ou de Marseilleveyre, la forte vitesse des ondes P (supérieure à 2800 m/s) favorise une bonne pénétration, tandis que les remplissages argileux atténuent le signal et limitent parfois la profondeur utile à 40 mètres.
Est-il possible de réaliser une tomographie sismique en pleine ville avec la circulation marseillaise ?
Oui, l'expérience de nos géophysiciens à Marseille montre que l'acquisition est possible même à proximité de la Canebière ou du boulevard Sakakini. Le protocole inclut un empilement vertical de 5 à 8 tirs par point de tir pour remonter le rapport signal/bruit, un filtrage numérique coupe-bande à 50 Hz pour éliminer le ronflement électrique, et une planification des tirs en dehors des heures de pointe lorsque c'est nécessaire. Le traitement des données isole les premières arrivées malgré le bruit ambiant, et les géophones à 4,5 Hz filtrent naturellement les hautes fréquences du trafic.
Quel est le budget à prévoir pour une campagne de tomographie sismique à Marseille ?
Le coût d'une mission de tomographie sismique par réfraction à Marseille se situe généralement entre 2 790 € et 4 080 €, selon la longueur du profil, le nombre de tirs, et les contraintes d'accès (site portuaire sécurisé, travail de nuit, ou zone piétonne). Ce montant comprend la mobilisation du sismographe, de l'équipe de géophysiciens, le traitement des données, et la remise du rapport avec les coupes de vitesse interprétées. Un devis précis est toujours établi après visite du site.