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Les séismes




      Généralités

Un séisme ou tremblement de terre résulte de la libération brusque d'énergie accumulée par les déplacements et les frictions des différentes plaques de la croûte terrestre (phénomènes regroupés sous le nom de tectonique des plaques). La plupart des séismes sont localisés sur des failles. Plus rares sont les séismes dus à l'activité volcanique ou d'origine artificielle. Il se produit de très nombreux séismes tous les jours, mais la plupart ne sont pas ressentis par les humains. Environ cent mille séismes sont enregistrés par an sur la planète. Les plus puissants d'entre eux comptent parmi les catastrophes naturelles les plus destructrices.


Le point d'origine d'un séisme est appelé hypocentre ou foyer. Il peut se trouver entre la surface et jusqu'à sept cents kilomètres de profondeur (limite du manteau supérieur) pour les événements les plus profonds. On parle plus souvent de l'épicentre du séisme qui est le point de la surface de la Terre qui se trouve à la verticale de l'hypocentre.

Les tremblements de terre engendrent parfois des tsunamis dont la puissance destructrice menace une part croissante de l'humanité installée en bord de mer. Ils peuvent aussi menacer les installations pétrolières et gazières offshore et disperser les décharges sous-marines contenant des déchets toxiques, déchets nucléaires et munitions immergées. On cherche à les prévoir pour s'en protéger à l'aide d'un réseau mondial d'alerte qui se met en place en Indonésie et Asie du Sud Est notamment.


      Les différentes séismes et leur cause

Suivant les origines, on dénombre trois types de séismes :
  • Le séisme tectonique débute par une rupture d'une faille ou d'un segment de faille.
     
  • Le séisme volcanique provient d'intrusions et de dégazages d'un magmas.
     
  • Le séisme artificiel prend naissance à partir d'une explosion, d'un effondrement d'une cavité.


      Les types de séismes en détails

Les séismes tectoniques sont de loin les plus fréquents et dévastateurs. Une grande partie des séismes tectoniques se produisent aux limites des plaques où il existe un glissement entre deux milieux rocheux. Ce glissement, localisé sur une ou plusieurs failles, est bloqué durant les périodes inter-sismiques et l'énergie s'accumule par la déformation élastique des roches. Cette énergie et le glissement sont brusquement relâchés lors des séismes. Dans les zones de subduction, les séismes représentent la moitié des destructeurs de la Terre et ils dissipent 75 % de l'énergie sismique de la planète. C'est le seul endroit où on trouve des séismes profonds (de 300 à 645 kilomètres). Au niveau des dorsales médio-océaniques, les séismes ont des foyers superficiels (0 à 10 kilomètres) et correspondent à 5 % de l'énergie sismique totale. De même, au niveau des grandes failles de décrochement, ont lieu des séismes ayant des foyers de profondeur intermédiaire (de 0 à 20 kilomètres en moyenne) qui correspondent à 15 % de l'énergie.

Le relâchement de l'énergie accumulée ne se fait généralement pas en une seule secousse et il peut se produire plusieurs réajustements avant de retrouver une configuration stable. Ainsi, on constate des répliques suite à la secousse principale d'un séisme d'amplitude décroissante, et sur une durée allant de quelques minutes à plus d'un an. Ces secousses secondaires sont parfois plus dévastatrices que la secousse principale car elles peuvent faire s'écrouler des bâtiments qui n'avaient été qu'endommagés alors que les secours sont à l'œuvre. Il peut aussi se produire une réplique plus puissante encore que la secousse principale quelle que soit sa magnitude. Par exemple, un séisme de 9,0 peut être suivi d'une réplique de 9,3 plusieurs mois plus tard même si cet enchainement reste extrêmement rare.

Les séismes volcaniques résultent de l'accumulation de magma dans la chambre magmatique d'un volcan. Les sismographes enregistrent alors une multitude de microséismes dus à des ruptures dans les roches comprimées ou au dégazage du magma. La remontée progressive des hypocentres, liée à la remontée du magma, est un indice prouvant que le volcan est en phase de réveil et qu'une éruption est imminente.

Les séismes artificielles sont dus à certaines activités humaines telles que barrages, pompages profonds, extraction minière, explosions souterraines ou essais nucléaires. Celles-ci peuvent entraîner des séismes de faible à moyenne magnitude.


      Magnitudes et intensités

La puissance d'un séisme peut être quantifiée par sa magnitude, notion introduite en 1935 par le sismologue Charles Francis Richter. La magnitude se calcule à partir des différents types d'ondes sismiques en tenant compte de paramètres comme la distance à l'épicentre, la profondeur de l'hypocentre, la fréquence du signal, le type de sismographe utilisé, etc. La magnitude n'est pas une échelle mais une fonction continue logarithmique. En raison de ce caractère logarithmique, lorsque l'amplitude du mouvement ou l'énergie libérée par le séisme varient d'un facteur 10, la magnitude change d'une unité. Ainsi, un séisme de magnitude 7 sera dix fois plus fort qu'un évènement de magnitude 6, cent fois plus fort qu'un magnitude 5.

La magnitude, souvent appelée magnitude sur l'échelle de Richter, est généralement calculée à partir de l'amplitude ou de la durée du signal enregistré par un sismographe. Plusieurs valeurs peuvent être ainsi calculées (Magnitude locale ML, de durée MD, des ondes de surfaces MS, des ondes de volumes MB). Mais ces différentes valeurs ne sont pas très fiables dans le cas des très grands tremblements de terre. Les sismologues lui préfèrent la magnitude de moment (notée MW) qui est directement reliée à l'énergie libérée lors du séisme. Des lois d'échelle relient cette magnitude de moment aux paramètres géométriques du séisme qui correspondent aux surfaces rompues et aux quantités de glissements sur la faille.

La magnitude d'un séisme ne doit pas être confondue avec l'intensité macrosismique qui se fonde sur l'observation des effets et des conséquences du séisme en un lieu donné : vibration des fenêtres, nombre de personnes qui ressentent les secousses, ampleur des dégâts, etc. Les échelles d'intensité comportent des degrés notés en nombres romains, de I à XII pour les échelles les plus connues (Mercalli, MSK ou EMS). Parmi les différentes échelles, on peut citer :
  • l'échelle Rossi-Forel (aussi notée RF)
  • l'échelle Medvedev-Sponheuer-Karnik (aussi notée MSK)
  • l'échelle de Mercalli (notée MM dans sa version modifiée)
  • l'échelle de Shindo (震度) de l'agence météorologique japonaise
  • l'échelle macrosismique européenne (aussi notée EMS98)
Les relations entre magnitude et intensité sont complexes. L'intensité dépend du lieu d'observation des effets. Elle décroît généralement lorsqu'on s'éloigne de l'épicentre en raison de l'atténuation introduite par le milieu géologique traversé par les ondes sismiques, mais d'éventuels effets de site (écho, amplification locale par exemple) peuvent perturber cette loi moyenne de décroissance.


      Les ondes sismiques

Au moment du séisme, deux grandes catégories d'ondes peuvent être générées. Il s'agit des ondes de volume qui se propagent à l'intérieur de la Terre et des ondes de surface qui se propagent le long des interfaces.

Dans les ondes de volume, on distingue :
  • les ondes P ou ondes de compression. Le déplacement du sol se fait par dilatations et compressions successives, parallèlement à la direction de propagation de l'onde. Les ondes P sont les plus rapides (6 km/s près de la surface). Ce sont les ondes enregistrées en premier sur un sismographe.
     
  • les ondes S ou ondes de cisaillement. Les vibrations s'effectuent perpendiculairement au sens de propagation de l'onde, comme sur une corde de guitare. Plus lentes que les ondes P, elles apparaissent en second sur les sismographes.
Les ondes de surface (ondes de Rayleigh, ondes de Love) résultent de l'interaction des ondes de volume. Elles sont guidées par la surface de la Terre, se propagent moins vite que les ondes de volume, mais ont généralement une plus forte amplitude. Généralement ce sont les ondes de surface qui produisent les effets destructeurs des séismes.

 

    
    
    
      
 
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