Technischer Bericht NTB 83-21

Dans le cadre du relevé géophysique de la Suisse, on a cherché à déterminer, au moyen de la sismique de réfraction, la profondeur du socle cristallin sous les prolongements nords orientaux du Jura Suisse. Ceci comprend la recherche des vitesses des ondes sismiques dans les roches cristallines composant le socle en profondeur tout aussi bien qu'en surface au sud de la Forêt Noire. La Commission géophysique Suisse (SGPK) et la Coopérative nationale pour l'élimination des déchets radioactifs (CEDRA) furent les responsables de ces recherches. L'organisation, l'exécution et l’interprétation des mesures ont été accomplies par l'Institut de géophysique de l'école polytechnique fédérale de Zurich.

Dans les gneiss du sud de la Forêt Noire proche de la surface, la vitesse des ondes de compression varie entre 2.2 km/s et 4.5 km/s. La vitesse s'accroît jusqu'à environ 5.0 km/s à une profondeur de 300 m. Elle atteint des valeurs proches de 5.5 km/s à 1 km et 5.8 km/s à 2 km de profondeur. A la profondeur de 3 km, profondeur maximale atteinte par ces mesures, la vitesse est toujours inférieure à 6 km/s. On n'a pas pu déceler de changements latéraux, des différences significatives de vitesses le long ou entre les profils situés sur la partie cristalline de la Forêt Noire. Cette constatation est également valable pour les zones gneissiques et granitiques.

La structure, vitesse-profondeur sous les prolongements nords orientaux du Jura Suisse et le bassin molassique y attenant est établie sur la base des profils rayonnants des points de tirs près de Villigen, du lac de Hallwyl et Kaisten. Dans les séries mésozoïques une vitesse moyenne de 3.7 km/s à 3.8 km/s a été calculée. On trouve en dessous, dans le socle cristallin, une zone de transition probablement fortement fissurée, dans laquelle la vitesse augmente graduellement jusqu'à 5.2 km/s à quelque 300 m en dessous de la base des sédiments mésozoïques. Sous cet horizon sédimentaire on peut s'attendre à une vitesse moyenne de 6.0 km/s à environ 2300 à 2500 m de profondeur.

Sur la carte représentant les contours de la surface du socle cristallin couvrant la région nord orientale du Jura et celle du bassin molassique, le socle s'enfonce dans la direction sud, sud-est sous les sédiments mésozoïques et tertiaires. L'inclinaison est plus prononcée sous le Jura tabulaire et à l lest de l'Aar, que plus au sud, où le relief du socle tend sensiblement vers l'horizontal. A l'inclinaison générale vers le sud se superposent des accidents marqués, orientés est-ouest. Il semble exister à l'ouest de la vallée de l'Aar près de Moental et de Frick deux dépressions de moindre importance.

A l'est de la vallée de l'Aar, le socle cristallin s'enfonce jusqu'à une profondeur maximale de 2100 m en dessous de l'altitude moyenne des océans. Cet inattendu profond bassin est probablement rempli de sédiments permo-carbonifères. Les prolongements orientaux du Jura plissé sont également accompagnés d'une dépression du socle, cependant bien moins marquée. En poursuivant vers le sud, entre Wildegg et Mellingen, à l'inclinaison générale sud, sud-est du socle se superpose un haut de 200 m environ.

Les inattendues faibles vitesses dans le socle supérieur indiquent un degré élevé d'altération. Il est possible que les roches les plus proches de la surface du socle étant à un tel point altérées que la surface même du socle puisse seulement être déterminée de manière relativement imprécise.