SVT: Les séismes

1. L'origine d'un séisme

Un séisme ou tremblement de terre est un un phénomène géologique.

Le séisme (du grec seismos qui signifie «secousse ») est une série de secousses du sol. Ces secousses sont soudaines, imprévisibles et localisées. On parle également de tremblement de terre.

Lorsqu'un matériau est soumis à une contrainte de cisaillement, il se déforme puis se rupture.

Une contrainte de cisaillement est une force appliquée de manière tangentielle à une face d'un matériau. Une contrainte normale, par contre estt appliquée de manière perpendiculaire.

Au moment de la rupture, le matériau dégage de façon instantanée toute l'énergie qu'il avait accumulé durant la déformation.

Dans la lithosphère terrestre, le mouvement des plaques tectoniques produit des déformations et des ruptures. L'énergie brusquement dégagée le long de ces failles produit un séisme.

Ce séisme est une forte perturbation qui prend naissance en un endroit précis appelé foyer et se propage au moyen des ondes sismiques. Le point le plus proche du foyer, sur la surface terrestre, où le séisme est resenti le plus fortement est appelé épicentreé

La surface de rupture entre deux plaques est appelée faille. C'est le plan de faiblesse de la structure tectonique locale.

Le déplacement des plaques provoque un séisme. Les séismes ne se produisent que dans un milieur rigide. Ils se produiront toujours dans la lithosphère (entre 30 et 150 km en dessous du sol), jamais dans l'asthénosphère (entre 150 et 700 km en dessous du sol) qui est plastique.

2. Les ondes sismiques

Un séisme se propage au moyen des ondes sismiques.

Il existe deux types d'ondes sismiques:

• Les ondes de volume: Ondes P et Ondes S.
• Les ondes de surface: Ondes L (ondes de Love) et ondes de Rayleigh

Les ondes P (premières) sont des ondes longitudinales. Elles sont dues au changement de volume (dilatation et compression). Elles se propagent plus vite que les ondes S (secondes). Elles sont donc les permières enregistrées par le sismographe.

Les ondes S sont des ondes transversales. Ce sont des ondes induites par cisaillement et n'impliquent pas de variation de volume. Elles ne se propagent que dans un milieu rigine, donc jamais à travers un liquide.

Voici quelques valeurs des vitesses VP de l'onde P et VS de l'onde S en km s-1 :

Matériau	Vp	Vs
Air	0.33	*
Eau	1.4 - 1.5	*
Hydrocarbure	1.3 - 1.4	*
Grès	1.4 - 4.3	0.7 - 2.8
Calcaire	5.9 - 6.1	2.8 - 3.0

3. Localisation d'un séisme

Les ondes P se propagent plus rapidement que les ondes S; c'est cette propriété qui permet de localiser un séisme.

Les ondes sismiques sont enregistrées en plusieurs endroits du globe par des appareils qu'on nomme sismographes. Le sismographe est un appareil capable de « sentir » les vibrations et de les représenter.

Ces vibrations sont transmises à une aiguille (stylet) qui les inscrit sur un cylindre qui tourne à une vitesse constante. On obtient un enregistrement appelé sismogramme.

En un lieu donné, comme les ondes P arrivent en premier, il y aura sur l'enregistrement sismographique un décalage entre le début d'enregistrement des deux types d'ondes.

Dans cet exemple, dans un centre à 5000 km de l'épicentre, nous avons un retard de 6 minutes des ondes S par rapport aux ondes P.

Les vitesses de propagation des deux types d'ondes dans la croûte terrestre ont été établies. on possède ainsi des courbes étalonnées utilisées dans les stations d'enregistrement de sismographie:



Ainsi our franchir une distance de 2000 kilomètres, l'onde P mettra 4,5 minutes, alors que l'onde S mettra 7,5 minutes pour parcourir la même distance. Il y a donc un décalage de 3 minutes.

Pour un séisme donné, il s'agit de trouver à quelle distance sur ce graphique correspond le décalage obtenu sur l'enregistrement sismographique. On obtient alors la distance entre le lieu du séisme (l'épicentre) et le point d'enregistrement.

Par lecture du graphique, la distance qui correspond à un décalage de 6 minutes est de 5000 km, et celle qui correspond à une minute est 500 km.

Les distances épicentre-station d'enregistrement obtenues ne nous donne cependant pas le lieu exacte du séisme à la surface du globe. Elles donnent juste les rayons sur lequels, on peut localiser l'épicentre. Pour connaître ce point, il nous faut au moins trois enregistrements.

Chaque enregistrement correspond à un cercle de centre le point lieu de l'enregistrement et de rayon égal à la distance lue sur le graph. Le point d'intersection de ces trois cercles fixe l'emplacement de l'épicentre.

4. Les raz-de-marée

Certains séismes sont à l'origine de failles sous-marines. La formation de ces failles provoque le déplacement des fonts sous-marins.

Il se forme alors une vague sismique qui s'étale et se déplace à plus de 900 km/h.

Vers la côte, la hauteur de la vague augmente considérablement jusqu'à former un mur pouvant dépasser 30 mètres, c'est le raz-de-marée appelé aussi tsunami.