Tremblement de terre

Un article de Vev.

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 Modèle:Formatnum:100000 séismes sont enregistrés par an sur la planète<ref>François Michel, Roches et paysages, reflets de l’histoire de la Terre, Paris, Belin, Orléans, brgm éditions, 2005, ISBN 2701140811, p.74</ref>. 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.

Image:Seisme mexico.jpg

Conséquences d'un séisme à Mexico

Image:6a34659r.jpg

Vue panoramique de San Francisco après l'incendie et le tremblement de terre de 1906

Sommaire

1 Caractéristiques principales
- 1.1 Les trois catégories de tremblements de terre
- 1.2 Magnitude et Intensité
2 Les différents types d'ondes sismiques
3 Enregistrement des séismes
- 3.1 Les séismes les plus puissants enregistrés depuis 1900
- 3.2 Séismes les plus meurtriers depuis 1900
4 Notes et Sources
5 Voir aussi
- 5.1 Articles connexes
- 5.2 Liens externes
  - 5.2.1 Réseau sismique accessible en ligne

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Caractéristiques principales

Le point d'origine d'un séisme est appelé hypocentre ou foyer. Il peut se trouver entre la surface et moins 700 km 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.

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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)<ref name="EOST-Categories">Documents pédagogiques de l'EOST; les catégories de séismes [1]</ref>. 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 <ref name="Univ Laval">Les Séismes. Planète Terre, Université Laval, Québec [2]</ref>. Cette énergie et le glissement sont brusquement relâchés lors des séismes. Dans les zones de subduction, les séismes représentent la moitié des séismes 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 étés 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 événement 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 <ref name="EOST-Categories"/>. 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.
La troisième catégorie est d'origine artificielle. En effet, certaines activités humaines telles que barrages, pompages profonds, extraction minière, explosions souterraines ou essais 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.

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Magnitude et Intensité

Image:Searchtool.svg 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<ref name="EOST-Magnitude">Documents pédagogiques de l'EOST; la magnitude d'un séisme [3]</ref>. 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<ref name="EOST-Magnitude"/>. 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 n'a pas de limites théoriques mais, en pratique, les valeurs sont comprise entre 1 et 10.

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<ref name="EOST-Magnitude"/>. Plusieurs valeurs peuvent être ainsi calculées (Magnitude locale <math>M_L</math>, de durée <math>M_D</math>, des ondes de surfaces <math>M_S</math>, des ondes de volumes <math>M_B</math>). 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 <math>M_W</math>) qui est directement reliée à l'énergie libérée lors du séisme<ref name="EOST-Magnitude"/>. 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, nombres de personnes qui ressentent les secousses, ampleur des dégats, etc. <ref name="EOST-Intensité">Documents pédagogiques de l'EOST; l'Intensité d'un séisme [4]</ref>. 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 EMS9Image:Cool.gif.

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.

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Les différents types d'ondes sismiques

Image:Searchtool.svg 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 <ref name="EOST-Ondes">Documents pédagogiques de l'EOST; les ondes sismiques [5]</ref>.

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 <ref name="EOST-Ondes"/>.
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<ref name="EOST-Ondes"/>.

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<ref name="EOST-Ondes"/>. Généralement ce sont les ondes de surface qui produisent les effets destructeurs des séismes.

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Enregistrement des séismes

Image:Quake epicenters 1963-98.png

Les séismes dans le monde de 1963 à 1998

Les plus anciens relevés sismiques datent du VIIIe siècle av. J.-C. et sont l'œuvre des chinois.

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Les séismes les plus puissants enregistrés depuis 1900

Tremblement de terre au Chili, magnitude de moment 9,5 , le 22 mai 1960.
Tremblement de terre de Sumatra-Andaman, magnitude 9,3 le 26 décembre 2004.
Tremblement de terre du Vendredi Saint (Alaska), magnitude 9,2 le 27 mars 1964.
Alaska, magnitude 9,1 en 1957.
Kamtchatka, magnitude 9,0 en 1952.
Équateur, 8,8 en 1906.
Sumatra et l'Île de Nias, magnitude 8,7 le 28 mars 2005.
Alaska, magnitude 8,7 en 1965.
Tibet, magnitude 8,6 en 1950.
Kamtchatka, magnitude 8,5 en 1923.
Indonésie, magnitude 8,5 en 1938.
îles Kouriles, magnitude 8,5 en 1963.
San Francisco, magnitude 8,5 le 18 avril 1906.
Le 24 janvier 1939, le séisme de Chillán au Chili (magnitude 8,3) avait tué Modèle:Formatnum:28000 personnes et blessé Modèle:Formatnum:58000 autres.
Le 17 janvier 1995, le tremblement de terre de Kōbe, Japon (magnitude 7,3) avait tué 6432 personnes et en avait blessé Modèle:Formatnum:43792 autres.
Le 4 mai 2006, le séisme dans les Tonga, de magnitude 8,3 est ressenti à plus de 2300km de l'épicentre.
Le 15 novembre 2006, un séisme de magnitude 8,3 secoue les Kouriles, entraînant un raz de marée d'1,80m. Il fut ressenti à plus de 1600km de l'épicentre, notamment dans le port de Crescent City en Californie.
Le 13 janvier 2007, les Kouriles sont à nouveau secouées par un séisme de magnitude 8,3.
Le 17 août 1906, un séisme de magnitude de 8,2 avait causé la mort de Modèle:Formatnum:20000 personnes et fait Modèle:Formatnum:20000 blessés à Valparaiso au Chili.
Le Séisme du 15 août 2007 au Pérou, magnitude 8.

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Séismes les plus meurtriers depuis 1900

Tremblements de terre ayant fait plus de Modèle:Formatnum:15000 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 décédés) :

Kangra, Inde, le 04/04/1905, M=8,6, 19 000 morts
Santiago du Chili, Chili, le 17/08/1906, M=8,6, 20 000 morts
Messine, Italie, le 28/12/1908, M=7,5, 84 000 morts
Avezzano, Italie, le 13/01/1915, M=7,5, 29 980 morts
Bali, Indonésie, le 21/01/1917, M=?, 15 000 morts
Gansu, Chine, le 16/12/1920, M=8,6, 200 000 morts
Tokyo, Japon, le 01/09/1923, M=8,3, 143 000 morts. Le séisme est suivi d'un gigantesque incendie. (voir : Tremblement de terre de Kantō de 1923)
Xining, Chine, le 22/05/1927, M=8,3, 200 000 morts
Gansu, Chine, le 25/12/1932, M=7,6, 70 000 morts
Quetta, Pakistan, le 30/05/1935, M=7,5, 45 000 morts
Chillán, Chili, le 24/01/1939, M=8,3, 28 000 morts
Erzincan, Turquie, le 26/12/1939, M=8,0, 30 000 morts
Ashgabat, Turkménistan, le 05/10/1948, M=7,3, 110 000 morts
Agadir, Maroc, le 29/02/1960, M=6.7, de l'ordre de 12 000 morts (voir Tremblement de terre d'Agadir de 1960)
Iran, le 31/08/1968, M=7,3, 16 000 morts
Chimbote, Pérou, le 31/05/1970, M=7,8, 66 000 morts
Yibin, Chine, le 10/05/1974, M=6,8, 20 000 morts
Guatemala, le 04/02/1976, M=7,5, 23 000 morts
Tangshan, Chine, le 27/07/1976<ref>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.</ref>, M=8. Le nombre officiel de morts est 250 000 personnes. D'autres estimations font état de 800 000 victimes directes ou indirectes <ref>François Michel, Roches et paysages, reflets de l’histoire de la Terre, Paris, Belin, Orléans, brgm éditions, 2005, ISBN 2701140811, p.74</ref>. (voir : Tremblement de terre de 1976 à Tangshan)
Michoacan, Mexique, le 19/09/1985, M=8,1, 20 000 morts (voir : Tremblement de terre de 1985 à Mexico)
Arménie, le 07/12/1988, M=7,0, 25 000 morts (voir : Séisme du 7 décembre 1988)
Zangan, Iran, le 20/06/1990, M=7,7, 45 000 morts
Kocaeli, Turquie, le 17/08/1999, M=7,4, 17 118 morts. (voir : Tremblement de terre en Turquie)
Bhuj, Inde, le 26/01/2001, M=7,7, 20 085 morts
Bam, Iran, le 26/12/2003, M=6,6, 26 200 morts
Sumatra, Indonésie, M=9,0, 232 000 morts. (voir : Tremblement de terre du 26 décembre 2004)
Nord du Pakistan, le 08/10/2005, M=7,6, 79 410 morts (voir : Tremblement de terre du 8 octobre 2005)