Les Seismes

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Les Seismes

Message  Romy50300 le Sam 26 Mai 2012 - 16:32

Tout les articles des seismes sont des copies d'articles de Wikipédia , réutilisé, copié ou modifié est sous CC-BY-SA 3.0,




Les Séismes

Le résultat de la rupture des roches en surface s'appelle une faille.

Le lieu de la rupture des roches en profondeurs se nomme le foyer.

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 chaque année sur la planète.

Les plus puissants d'entre eux comptent parmi les catastrophes naturelles les plus destructrices.

La science qui étudie ces phénomènes est la sismologie (étudiée par des sismologues) et l'instrument d'étude principal est le sismographe (qui produit des sismogrammes).


Conséquences d'un séisme à Mexico.

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



Caractéristiques principales

Épicentre, hypocentre (foyer) et faille


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 de l'épicentre du séisme pour désigner le point de la surface de la Terre qui se trouve directement au-dessus de l'hypocentre.


Les trois grands types de failles

Quatre catégories de tremblements de terre


Un tremblement de terre est une secousse plus ou moins violente du sol qui peut avoir quatre origines : rupture d'une faille ou d'un segment de faille (séismes tectoniques) ; intrusion et dégazage d'un magma (séismes volcaniques) ; « craquements » des calottes glaciaires se répercutant dans la croûte terrestre ; explosion, effondrement d'une cavité (séismes d'origine naturelle ou dus à l'activité humaine).

En pratique on classe les séismes en trois catégories selon les phénomènes qui les ont engendrés :


Séismes tectoniques


Les séismes tectoniques sont de loin les plus fréquents et dévastateurs.

Une grande partie des séismes tectoniques a lieu aux limites des plaques, où se produit 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.

Cette énergie et le glissement sont brusquement relâchés lors des séismes.

Dans les zones de subduction, les séismes représentent en nombre la moitié de ceux qui sont destructeurs sur la Terre, et 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 enchaînement reste extrêmement rare.

Séismes d'origine volcanique


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.

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.

Séismes d'origine polaire


Les glaciers et la couche de glace présentent une certaine élasticité, mais les avancées différentiées et périodiques (rythme saisonnier marqué) de coulées de glace provoquent des cassures dont les ondes élastiques génèrent des tremblements de terre, enregistrés par des sismographes loin du pôle à travers le monde .

Ces « tremblements de terre glaciaires » du Groenland sont caractérisés par une forte saisonnalité.

Une étude publiée en 2006 a conclu que le nombre de ces séismes avait doublé de 2000 à 2005, tendance temporelle suggérant un lien avec une modification du cycle hydrologique et une réponse glaciaire à l'évolution des conditions climatiques.

Si l'on considère qu'une part du réchauffement climatique est d'origine humaine, une part des causes de ces séismes pourrait être considérée comme induits par l'Homme (voir ci-dessous).

Séismes d'origine artificielle


Article détaillé : Séismes induits.


Les séismes d'origine artificielle ou « séismes induits » de faible à moyenne magnitude sont dus à certaines activités humaines telles que barrages, pompages profonds, extraction minière, explosions souterraines ou nucléaires.

Ils sont fréquents et bien documentés depuis les années 1960-1970.

Par exemple, rien que pour la France et uniquement pour les années 1971-1976, plusieurs séismes ont été clairement attribués à des remplissages de lacs-réservoirs, à l'exploitation de gisements pétrolifères ou aux mines :

le remplissage du lac de Vouglans (Jura) (magnitude 4,3, le 21 juin 1971) qui produit des dégâts dans les villages voisins du barrage,
autour du lac-réservoir de l'Alesani, en Corse, le 29 sept 1971 un séisme est ressenti sur une faible surface centrée sur le lac (dans une zone jusqu'alors complètement asismique) .

En avril 1978, lors d'un nouveau remplissage (après vidange du barrage durant plusieurs mois), un nouveau séisme de magnitude 4,4 est ressenti,
le lac-réservoir de Sainte-croix-du-Verdon (Alpes-de-Haute-Provence) n'a pas bougé lors de son remplissage, mais de septembre 1973 à août 1975, les stations séismiques télémétrées ont enregistré plus de 90 petites secousses, au voisinage même du lac, et leur fréquence maximale (36 secousses en 3 mois) correspondait au moment du pic de remplissage (mars-mai 1975).


Le gisement pétrolifère et gazier de Lacq (surveillé depuis 1974), a encore produit des séismes (dont le 31 déc 1972, de magnitude 4,0).

le gisement gazier de Valempoulières (Jura) a généré un petit séisme le 8 janvier 1975, ressenti dans les communes l'entourant.

des "coups de toit" touchent régulièrement le bassin minier de Fuveau-Gardanne dans les Bouches-du-Rhône et celui de Creutzwald-Merlebach en Moselle, parfois confondus avec de véritables séismes naturels.

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.

Risques de séismes du aux essais dans les centrales géothermiques :


Un centre de recherche sur les centrales géothermiques, dans le nord-est de la France, expérimente des techniques de géothermie. L’expérience consiste à injecter de l'eau froide dans des poches de magma (2 trous préalablement forés, l'un pour l'entrée de l'eau froide et l'autre pour la sortie de l'eau transformée en vapeur, puis de la récupérer sous forme de vapeur, de la mettre en pression puis de faire tourner une turbine puis produire de l'électricité.


Conséquences de l'expérience :


L'injection d'eau froide dans les poches de magma agissait sur les failles environnantes, l'eau agissait comme lubrifiant et produisait des micro séismes qui pouvaient jusqu'à produire des fissures sur les murs des maisons.


Magnitude

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.

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 déplacement du sol est multipliée par 10, la magnitude augmente d'une unité.

Ainsi, un séisme de magnitude 7 provoquera un déplacement du sol dix fois plus important qu'un événement de magnitude 6, cent fois plus important qu'un de 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.

Plusieurs valeurs peuvent être ainsi calculées (Magnitude locale , de durée , des ondes de surfaces , des ondes de volumes ).

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 ) 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 (surface rompue et quantité de glissement sur la faille).


Intensités d'un séisme


Carte des intensités du tremblement de terre d'Haïti de 2010.

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.

Pour donner une idée de l'ordre de grandeur des mouvements du sol: statistiquement, à 10 kilomètres d'un séisme de magnitude 6, on peut s'attendre à des accélérations de 2 mètres par seconde au carré, des vitesses du sol de 1 mètre par seconde et des déplacements d'une dizaine de centimètres; le tout, pendant une dizaine de secondes.

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.


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 ;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.

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.

Enregistrement des séismes

Les séismes dans le monde de 1963 à 1998

Les plus anciens relevés sismiques datent du VIIIe millénaire av. J.-C.

Séismes les plus puissants enregistrés depuis 1900


[Pays Ville / Zone Magnitude Date Nombre de morts Nombre de blessés Remarques et liens vers les articles détaillés

Équateur 8,8 -1906
États-Unis San Francisco 8,2 -18 avril 1906 -3 000 victimes.
Séisme de 1906 à San Francisco


Indonésie Sumatra 8,65 - 11 avril 2012


Chili Valparaíso 8,2 17 août 1906 - 20 000
victimes.



Japon Kanto 8,3 -1er septembre 1923 -141 720 victimes.
Séisme de 1923 de Kantō


Russie Kamtchatka 8,5 -1923


Indonésie Mer de Banda 8,5 -1er février 1938 Séisme de la mer de Banda

Chili Chillán 8,3 -24 janvier 1939 - 28 000 victimes et 58 blessés.

Tibet 8,6 -15 août 1950

Russie Kamtchatka 9,0 -4 novembre 1952

Alaska Andreanof 8,6 -9 mars 1957

Chili Valdivia 9,5 -22 mai 1960 -3 000 victimes. Séisme de 1960 de Valdivia (le séisme le plus violent jamais recensé)

Russie Iles Kouriles 8,5 - 1963

États-Unis Alaska 9,2 -27 mars 1964 - 131 victimes.
Séisme de 1964 en Alaska

États-Unis Alaska 8,7 -1965

Mexique Mexico 8,1 -19 septembre 1985 -10 000 victimes
Séisme de 1985 à Mexico

Pérou Arequipa 8,4 - 23 juin 2001 250 victimes et 1 000 blessés .
Séisme de 2001 du Pérou (en)

Sumatra Andaman 9,4 -26 décembre 2004 -227 898 victimes et 125 000 blessés.
Séisme du 26 décembre 2004 dans l'océan Indien

Sumatra Île de Nias 8,7 -28 mars 2005 - 905 victimes.
Séisme de 2005 à Sumatra

Tonga 8,3 -3 mai 2006 - Séisme de 2006 aux Tonga

Russie Iles Kouriles 8,3 -15 novembre 2006
Raz de marée d'1,80 m et effets à plus de 16 000 km de l'épicentre, notamment à Crescent City,Californie

Russie Iles Kouriles 8,3 -13 janvier 2007.

Pérou Ica, Lima -8 -15 août 2007
387 victimes et 1 050 blessés .

Océan Pacifique 8,3 -29 septembre 2009

Chili Concepción 8,8 -27 février 2010 -497 victimes
Séisme de 2010 au Chili

Japon Sendai, Côte Pacifique du Tōhoku 9,0 - 11 mars 2011 -15 776 morts et 4 225 disparus et5929 blessés.
Séisme de 2011 de la côte Pacifique du Tōhoku

Océan Indien entre 8,6 et 8,7 -11 avril 2012


Séismes les plus meurtriers depuis 1900

Tremblements de terre ayant fait plus de 15 000 morts d'après les estimations des autorités locales, placés dans l'ordre chronologique. C

omme on peut s'y attendre, ils comptent parmi les plus puissants.

Ville / Zone Pays Date Magnitude Nombre de morts Remarques et liens vers les articles détaillés



Kangra Inde - 4 avril 1905 M=8,6 -19000 victimes



Santiago du Chili Chili -17 août 1906 -M=8,6 -20000 victimes.


Messine Italie -28 décembre 1908 -M=7,5
-100 000 victimes.


Avezzano Italie -13 janvier 1915 -M=7,5 -29980 victimes.


Bali Indonésie - 21 janvier 1917- M=? 15 000 victimes.


Gansu Chine - 16 décembre 1920- M=8,6 200 000 victimes.


Tōkyō Japon -1er septembre 1923- M=8,3 143 000 victimes.



Le séisme de 1923 de Kantō est suivi d'un gigantesque incendie.



Xining Chine - 22 mai 1927- M=8,3
-200 000 victimes.


Gansu Chine -25 décembre 1932 -M=7,6
-70 000 vicitmes.


Quetta Pakistan - 30 mai 1935 - M=7,5
- 45 000 victimes.


Chillán Chili - 24 janvier 1939 - M=8,3 28 000 victimes.


Erzincan Turquie -26 décembre 1939 -M=8,0 - 30 000 victimes.


Ashgabat URSS -5 octobre 1948 - M=7,3
-110 000 victimes.


Dashti Biaz Khorassan Iran -31 août 1968 -M=7,3 -16 000 victimes.


Chimbote Pérou -31 mai 1970 - M=8,0
- 66 000 victimes.


Yibin Chine -10 mai 1974 - M=6,8
-20 000 victimes.


Guatemala - 4 février 1976 - M=7,5
- 23 000 victimes.


Tangshan Chine - 27 juillet 1976 - M=8,2
- 240 000 victimes.

Le nombre officiel de morts est 240 000 personnes.
D'autres estimations font état de 500 000 à 800 000 victimes directes ou indirectes.

Article détaillé : Séisme de 1976 à Tangshan.



Michoacan Mexique -19 septembre 1985 - M=8,1 - 20 000 victimes.



Article détaillé : Séisme de 1985 à Mexico.


Région de Spitak Arménie -7 décembre 1988 - M=7,0 -25 000 victimes.



Article détaillé : Séisme de 1988 en Arménie.


Zangan Iran -20 juin 1990 - M=7,7
- 45 000 victimes


Kocaeli Turquie -17 août 1999- M=7,4
- 17 118 victimes.



Article détaillé : Séisme de 1999 en Turquie.


Bhuj Inde : - 26 janvier 2001 - M=7,7
-20 085 victimes.


Bam Iran - 26 décembre 2003- M=6,6
-26 200 victimes.


Sumatra Indonésie - 26 décembre 2004
- M=9,4 -227 898 victimes.



Arrivée du tsunami à Ao Nang, en Thaïlande



Une zone dévastée de l'île de Sumatra.




Embarcation dans une rue de Banda Aceh.



Victimes à Matara, sur la côte sud.



Récession maximale des eaux du tsunami sur la plage de Kata Noi, Phuket, en Thaïlande, avant la 3e et plus forte des vagues.




À Chennai (Madras, Inde) la force des vagues a déplacé les voitures.




Train renversé au Sri Lanka




Aéroglisseur de l'US Navy apportant des secours dans la ville de Meulaboh sur l'île de Sumatra.


Article détaillé : Séisme du 26 décembre 2004 dans l'océan Indien.



Muzaffarabad Pakistan -8 octobre 2005
-M=7,6 - 79 410 victimes.




Vue de Muzaffarabad après le séisme.




Un immeuble d'appartements détruit à Islamabad au Pakistan.

Article détaillé : Séisme de 2005 au Cachemire.



Province du Sichuan Chine - 12 mai 2008 - M=7,9-Séisme



Port-au-Prince Haïti -12 janvier 2010
-M=7,2 -230 000 victimes



Le Palais national, le 13 janvier 2010.

Article détaillé : Séisme de 2010 à Haïti.



Côte Pacifique du Tōhoku Japon -11 mars 2011 - M=9,3 -15 776 morts et 4 225 disparus.



Dégâts occasionnés par le tsunami à Ofunato (Japon)

Article détaillé : Séisme de 2011 de la côte Pacifique du Tōhoku.


Baja Californie Etats-Unis -20 mai 2012
-M=2,8 -0 morts et 0 disparus .


Région Fidji Océanie - 20 mai 2012 -M=4,5 - 0 morts et 0 disparus .


Nord Italie -Italie -20 mai 2012 -M=6
-7 morts et 0 disparus



Méthodes de détection



Ancienne méthode chinoise



Article détaillé :


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 contour.

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).

Long terme


Les prévisions à long terme reposent sur une analyse statistique des failles répertoriées.

Elles permettent de définir des normes pour la construction de bâtiments.

Certaines failles telles celles 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).

Moyen terme


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).



Court terme


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.

Les gouvernements ont besoin d'informations certifiées pour évacuer une population des sites suspectés.

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.

La surveillance d'anomalies d'émission de radon (et de potentiel électrique) dans les nappes sont évoqués, basée sur l'hypothèse qu'avant un séisme le sous-sol pourrait libérer plus de radon (gaz radioactif à faible durée de vie).

On a constaté (par exemple en Inde) une corrélation entre taux de radon dans les nappes souterraines et activité sismique. Un suivi en temps réel du radon à coût raisonnable est possible.

On a aussi montré dans les Alpes françaises que les variations de niveaux (de plus de 50 mètres) de deux lacs artificiels modifiaient les émissions périphériques de radon.

Des recherches récentes soutiennent une possible corrélation entre des changements de l'ionosphère et des tremblements de terre, ce qui pourrait permettre des prédictions à court-terme.


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