Les tremblements de terre ou séisme

Un tremblement de terre ou séisme  est le résultat de la libération brutale de l'énergie accumulée par les forces exercées sur les roches. 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. Les séismes dus au volcanisme  ou d'origine artificielle (explosions par exemple) sont plus rares. Tous les jours  il y a de nombreux séismes mais nous ne ressentons pas la majorité . Plus de 100 0000 séismes sont observés chaque année sur la planète. Parmi les catastrophes naturelles les plus destructrices on trouve les séismes. La science qui étudie ces phénomènes  avec les sismographes (qui produit des sismogrammes) est la sismologie (étudiée par des sismologues).

Caractéristiques principales

Hhypocentre (foyer) Épicentre  et faille

L'hypocentre ou foyer sismique est le point d'origine d'un séisme . Il se trouve généralement entre la surface et 700 km 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.

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.

Séismes d'origine polaire

Les glaciers et la couche de glace présentent une certaine élasticité  mais les avancées différentiées et périodiques de coulées de glace provoquent des cassures dont les ondes génèrent des tremblements de terre.

Séismes d'origine artificielle

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  ou même bombardements.

Magnitude

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. 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.

Intensités d'un séisme

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).

Différents types d'ondes sismiques

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.