Tremblement de terre

Tremblement de terre

Un tremblement de terre, ou séisme, 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 tremblements de terre sont localisés sur des failles. Plus rares sont les séismes dus à l'activité volcanique ou d'origine artificielle (explosions par exemple). 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[1] grâce à des sismographes(appareils permettant de détecter les ondes sismiques à plus de milliers de kilomètres du foyer sismique). Les plus puissants d'entre eux comptent parmi les catastrophes naturelles les plus destructrices.

La science qui étudie ces phénomènes est la sismologie et l'instrument d'étude principal est le sismographe.

Conséquences d'un séisme à Mexico.
Vue panoramique de San Francisco après le tremblement de terre et l'incendie de 1906.

Sommaire

Caractéristiques principales

Le point d'origine d'un séisme est appelé hypocentre ou foyer sismique . 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 trois catégories de tremblements de terre

Un tremblement de terre est une secousse plus ou moins violente du sol qui peut avoir trois origines : rupture d'une faille ou d'un segment de faille (séismes tectoniques) ; intrusion et dégazage d'un magma (séismes volcaniques) ; explosion, effondrement d'une cavité (séismes d'origine naturelle ou dus à l'activité humaine)[2]. En pratique on classe les séismes en trois catégories selon les phénomènes qui les ont engendrés :

  • 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 (entre les séismes), et l'énergie s'accumule par la déformation élastique des roches[3]. 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 d'origine volcanique résultent de l'accumulation de magma dans la chambre magmatique d'un volcan. Les sismographes enregistrent alors une multitude de microséismes (trémor) dus à des ruptures dans les roches comprimées ou au dégazage du magma[2]. 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 d'origine artificielle (ou « séismes induits ») sont dus à certaines activités humaines telles que barrages, pompages profonds, extraction minière, explosions souterraines ou nucléaires peuvent entraîner des séismes de faible à moyenne magnitude.

Les tremblements de terre engendrent parfois des tsunamis, dont la puissance destructrice menace une part croissante de l'humanité, installée en bordure 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.

Dans certains cas, les séismes provoquent la liquéfaction du sol : un sol mou et riche en eau perdra sa cohésion sous l'effet d'une secousse.

Magnitude et intensité

Article détaillé : Magnitude d'un séisme.

La puissance d'un tremblement de terre peut être quantifiée par sa magnitude, notion introduite en 1935 par le sismologue Charles Francis Richter[4]. 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[4]. 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, terme le plus connu du grand public, est généralement calculée à partir de l'amplitude ou de la durée du signal enregistré par un sismographe[4]. 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[4]. Des lois d'échelle relient cette magnitude de moment aux paramètres géométriques du séisme (surface rompue et quantité de glissement 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[5]. 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 :

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 différents types d'ondes sismiques

Article détaillé : Onde sismique.

Au moment du relâchement brutal des contraintes de la croûte terrestre (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[6].

Dans les ondes de volume, on distingue :

  • les ondes P ou ondes de compression. Le déplacement du sol se fait par dilatation et compression 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 sismogramme[6].
  • 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 sismogrammes[6].

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[6]. Généralement ce sont les ondes de surface qui produisent les effets destructeurs des séismes.

Enregistrement des séismes

Les séismes dans le monde de 1963 à 1998

Les plus anciens relevés sismiques datent du VIIIe millénaire av. J.-C.[réf. nécessaire].

Il est également à noter que des séismes se produisent en nombre, tous les jours ! Voilà le site du Centre Sismologique Euro-Méditerranéen (ou European-Mediterranean Seismological Centre) où sont répertoriés bon nombres de séismes >> [6]

Les séismes les plus puissants enregistrés depuis 1900

Hommes

Pays Ville / Zone Magnitude Date Nombre de morts Nombre de blessés Remarque / lien
Équateur 8,8 1906
États-Unis San Francisco 8,5 18 avril 1906 3 000 Séisme de San-Franscisco
Chili Valparaiso 8,2 17 août 1906 20 000 20 000
Japon Kanto 8,3 1er septembre 1923 141 720 Tremblement de Kanto
Russie Kamtchatka 8,5 1923
Indonésie Mer de Banda 8,5 1er février 1938 Tremblement de terre de la mer de Banda
Chili Chillán 8,3 24 janvier 1939 28 000 58 000
Tibet 8,6 1950
Russie Kamtchatka 9,0 4 novembre 1952
Alaska Andreanof 9,1 9 mars 1957
Chili Valdivia 9,5 22 mai 1960 3 000 Tremblement au Chili
Russie Iles Kouriles 8,5 1963
États-Unis Alaska 9,2 27 mars 1964 131 Tremblement du Vendredi Saint
États-Unis Alaska 8,7 1965
Pérou 7,5 31 mai 1970 66 000
Mexique Mexico 8,1 19 septembre 1985 10 000 Tremblement de Mexico
États-Unis Los Angeles janvier 1984 Séisme à 4 km de profondeur. On a longtemps cru au The Big One
Japon Kōbe 7,3 17 janvier 1995 6 432 43 792 Tremblement de Kōbe
Turquie Kocaeli 7,8 17 août 1999 17 118 30 0000 Tremblement de Kocaeli (Iznit)
Sumatra Andaman 9,3 26 décembre 2004 222 046 125 000 Tremblement de Sumatra-Andaman
Sumatra Île de Nias 8,7 28 mars 2005
Tonga 8,3 3 mai 2006 Tremblement des Tonga
Russie Iles Kouriles 8,3 15 novembre 2006 Raz de marée d'1,80 m et effets à plus de 1 600 km de l'épicentre, notamment à Crescent City, CA, USA
Russie Iles Kouriles 8,3 13 janvier 2007
Pérou Lima 8 15 août 2007 387 1050
France Martinique 7,4 29 novembre 2007 1 Effets sur les îles alentours
Chine Sichuan 7,9 12 mai 2008 88 000 374 000 Tremblement du Sichuan
Océan Indien 7,6 10 août 2009
Océan Pacifique 8,3 29 septembre 2009

Séismes les plus meurtriers depuis 1900

Tremblements de terre ayant fait plus de 15 000 victimes, d'après les estimations des autorités locales (la notation comporte respectivement le lieu, le pays, la date, la magnitude notée M, et le nombre d'êtres humains morts) :

Tremblements de terre en France

Article détaillé : Tremblements de terre en France.

La France métropolitaine est un pays dont la sismicité est considérée comme modérée. Les séismes y sont essentiellement superficiels, leur foyer se situant à moins de 256 km dans la croûte terrestre. Ils résultent du rapprochement lent entre les plaques africaines et la plaque eurasienne et sont distribués le long des zones à failles et glissements souvent anciens. Le fichier de la macrosismicité de la France (fichier SIRENE : BRGM-Risque et Génie Sismique, LDG-CEA (catalogue micro-sismicité, EDF)) recense plus de 5 000 tremblements de terre ressentis au cours des dix derniers siècles, dont presque tous les séismes destructeurs depuis le XIVe siècle. Il comporte 22 séismes d’intensité épicentrale, sur le territoire français, supérieure ou égale à 7, soit en moyenne 4 par siècle. En France, on dénombre en moyenne chaque année une vingtaine de séismes de magnitude supérieure à 3,5 alors que plusieurs milliers sont ressentis dans l’ensemble du bassin méditerranéen.

Les plus anciens séismes mortels en France se sont produits en[12] :

  • 1227 : Aix-en-Provence et Lambesc (intensité 10 : 5 000 morts)
  • 1248 : Maurienne (9 000 morts)
  • 1556 : Comté de Nice (intensité 9-10 : 150 morts)
  • 1564 : Roquebillière, Comté de Nice (intensité 8 : 500 morts)

Les plus récents séismes en France se sont produits les :

Méthodes de détection

Ancienne méthode chinoise

Article connexe : Histoire de la géologie.
Réplique du sismographe de Zhang Heng

L'ancienne méthode chinoise consistait en un vase de bronze comportant huit dragons sur le pourtour. Une bille était placée dans la gueule de chacun d'eux, prête à tomber. Lorsqu'un séisme avait lieu (à proximité relative), le vase de bronze tremblait et deux billes tombaient, l'une pointant vers l'épicentre, l'autre pointant à l'opposé. L'Empereur chinois — ne pouvant savoir quel côté était le bon — envoyait des troupes dans les deux directions afin qu'elles aident à organiser les secours et à maintenir l'ordre après la catastrophe.

Méthodes modernes

Article détaillé : Mesure en sismologie.

La localisation de l'épicentre par des moyens modernes se fait à l'aide de plusieurs stations sismiques (3 au minimum), et un calcul tridimensionnel. Les capteurs modernes permettent de détecter des événements très sensibles, tels qu'une explosion nucléaire.

Méthodes de prévision

On peut distinguer trois types de prévisions : La prévision à long terme (sur plusieurs années), à moyen terme (sur plusieurs mois), et à court terme (inférieur à quelques jours)[13].

Les prévisions à long terme reposent sur une analyse statistique des failles répertoriées. Elles permettent de définir des normes pour la construction de bâtiments. De manière générale, plus il y a du temps entre deux séismes, plus le deuxième est proche et sera plus puissant. Certaines failles telles celle de San Andreas en Californie ont fait l'objet d'études statistiques importantes ayant permis de prédire le séisme de Santa Cruz en 1989. Des séismes importants sont ainsi attendus en Californie, ou au Japon (Tokaï, magnitude 8.3).

Les prévisions à moyen terme sont plus intéressantes pour la population. Les recherches sont en cours pour valider certains outils, comme la reconnaissance de formes (dilatance).

Les prévisions à court terme se basent sur des observations très précises des terrains à risque. Les moyens de détection peuvent avoir un coût important et des résultats non garantis, du fait de la grande hétérogénéité des signes précurseurs d'un séisme, voire leur absence dans des séismes pourtant de grande ampleur, tels que TangShan ou Michoacan, qui avaient été prévus à moyen terme mais non à court terme. De plus les gouvernement ont besoin d'informations certifiées pour évacuer une population des sites suspectés. La Grèce étudie notamment la fiabilité de la méthode VAN, qui fonctionne par des enregistrements de variations des courants électrotelluriques. Cette méthode, bien que fortement controversée dans le milieu scientifique, semble avoir détecté 5 séismes majeurs avec plusieurs jours d'avance. Les États-Unis utilisent des outils de grande sensibilité autour des points statistiquement sensibles (tels que Parkfield en Californie) : vibrateurs sismiques utilisés en exploration pétrolière, extensomètres à fil d'invar, géodimètres à laser, réseau de nivellement de haute précision, magnétomètres, analyse des puits. Le Japon étudie les mouvements de l'écorce terrestre par GPS et par interférométrie (VLBI), méthodes dites de géodésie spatiale. En Afrique du Sud, les enregistrements se font dans les couloirs des mines d'or, à 2 km de profondeur. La Chine se base sur des études pluridisciplinaires, tels que la géologie, la prospection géophysique ou l'expérimentation en laboratoire.

Conduite à tenir en cas de tremblement de terre

Aux premières secousses, ne chercher ni à entrer ni à sortir des immeubles. Se tenir à l'écart des vitres et des fils électriques. En voiture, s'arrêter mais ne pas sortir. Après le tremblement, vérifier l'eau, le gaz et l'électricité. Réserver le téléphone aux urgences et écouter les consignes radio.

Notes et références

  1. François Michel, Roches et paysages, reflets de l’histoire de la Terre, Paris, Belin, Orléans, BRGM éditions, 2005, (ISBN 2701140811), p.74
  2. a  et b Documents pédagogiques de l'EOST ; les catégories de séismes [1]
  3. Les Séismes. Planète Terre, Université Laval, Québec [2]
  4. a , b , c  et d Documents pédagogiques de l'EOST; la magnitude d'un séisme [3]
  5. Documents pédagogiques de l'EOST; l'Intensité d'un séisme [4]
  6. a , b , c  et d Documents pédagogiques de l'EOST; les ondes sismiques [5]
  7. Jean Demangeot, Les milieux « naturels » du globe, Paris, Armand Colin, 10e édition, 2002, (ISBN 2200346085), p.101
  8. Le séisme a eu lieu le 28 juillet à 03:42 heure locale. Mais en général, la référence pour le temps d'origine d'un tremblement de terre est l'heure UTC, et donc le 27 juillet compte tenu des 8 heures de différence.
  9. « 7.2-Magnitude Earthquake Strikes China » dans The Chicago Tribune du 20-03-2008, [lire en ligne]
  10. Jean Demangeot, Les milieux « naturels » du globe, Paris, Armand Colin, 10e édition, 2002, (ISBN 2200346085), p.101
  11. François Michel, Roches et paysages, reflets de l’histoire de la Terre, Paris, Belin, Orléans, brgm éditions, 2005, (ISBN 2701140811), p.74
  12. René Dinkel, L'Encyclopédie du patrimoine (Monuments historiques, Patrimoine bâti et naturel - Protection, restauration, réglementation - Doctrines - Techniques - Pratiques), Chapitre IV Les risques sismiques pp. 114-117. Paris (éditions Les Encyclopédies du patrimoine), septembre 1997 (ISBN 2-911200-00-4)
  13. (fr)Rapport de l'assemblée nationale française - Les SÉISMES et MOUVEMENTS de TERRAIN chap.3

Voir aussi

  • Victor Davidovici, La construction en zone sismique, Paris, 1999, 330 p..
    La réglementation et la technique de construction en zone sismique illustrée par des exemples concrets de calculs
     

Articles connexes

Liens externes

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