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séisme

Séisme, Pérou, 2007
Séisme, Pérou, 2007

Mouvement brusque ou secousse de l'écorce terrestre, issu de la lithosphère terrestre. (Synonymes : secousse tellurique, tremblement de terre.)

GÉOPHYSIQUE

1. Le phénomène sismique

1.1. Origine des séismes

Les mouvements relatifs des plaques lithosphériques entraînent, à leurs frontières, l'accumulation de contraintes gigantesques (→ tectonique). Lorsque celles-ci deviennent trop importantes, la lithosphère, couche rigide externe de la Terre, casse brusquement ; il se produit alors une secousse ou une série de secousses : c'est le séisme, ou tremblement de terre. L'énergie accumulée est alors libérée et les roches glissent rapidement les unes par rapport aux autres le long de la cassure.

On appelle foyer ou hypocentre l'endroit d'où part le séisme et épicentre le point qui, à la surface de la Terre, est situé à la verticale du foyer.

1.2. Séismes superficiels et séismes profonds

La majorité des séismes sont dits « superficiels », c'est-à-dire qu'ils se produisent dans les cent premiers kilomètres. Cependant, les séismes de très grande intensité sont d'origine plus profonde : ils surviennent au niveau des zones de subduction (où une plaque lithosphérique plonge sous une autre − c'est le cas pour la plus grande partie du pourtour du Pacifique). Ces séismes profonds se produisent lors de la relaxation brutale des contraintes dues aux frottements entre les deux plaques ; ils peuvent se produire jusqu'à 700 km de profondeur. Au-delà, il n'y a plus de séisme, car, à ces profondeurs, les roches sont ductiles, c'est-à-dire qu'elles peuvent se déformer continûment sans se rompre.

→ asthénosphère.

1.3. Secousses principales et secousses secondaires

Les tremblements de terre importants comportent presque toujours, venant après les secousses principales, un grand nombre de secousses secondaires, ou répliques, dont la violence va en général en décroissant, et qui peuvent s'échelonner pendant des jours et même des mois.

Au voisinage de la mer ou en mer, les séismes peuvent provoquer des raz de marée (ou tsunamis). Le rapprochement entre les séismes et certains phénomènes météorologiques (cyclones, tornades) n'a pas été clairement démontré. En revanche, il existe une relation entre les cyclones circulant au-dessus des mers et l'agitation microsismique.

2. Les ondes sismiques

2.1. Types d’ondes sismiques

Lors d'un séisme, la rupture brutale de la lithosphère donne naissance à des vibrations, les ondes sismiques, qui sont de différents types.

→ sismologie.

Les ondes P, dites « primaires » car elles arrivent les premières, sont comparables aux ondes acoustiques et se propagent dans tous les milieux (roches, océans, atmosphère). Les ondes S, dites « secondaires », sont des ondes de cisaillement qui ne se diffusent que dans les solides. Bien plus énergétiques que les ondes P, elles provoquent, lorsqu'elles arrivent en surface, un mouvement d'oscillation horizontale de la surface terrestre qui se transmet aux structures et aux constructions. Ce sont les ondes S qui infligent l'essentiel des dommages. Il existe aussi des ondes plus complexes, qui ne se propagent qu'en surface.

→ onde.

2.2. Déplacements et mesure des ondes

Les ondes P et S peuvent parcourir de très grandes distances et être enregistrées par des appareils (sismographes) situés aux antipodes du séisme qui les a produites. Lorsqu'elles traversent le globe, leur trajet et leur vitesse dépendent du type de matériaux qu'elles rencontrent, de leur densité, de leur température, etc. Quand une onde P ou une onde S rencontre une discontinuité (une limite entre deux niveaux de roches différentes), elle peut, de la même façon qu'un rayon lumineux, soit se réfléchir (→ réflexion), soit se réfracter (c'est-à-dire traverser la discontinuité et prendre une direction différente ; → réfraction). Aussi, en multipliant les enregistrements tout autour du globe, les géophysiciens ont-ils pu déterminer les caractéristiques des séismes (foyer, intensité, etc.) et, de plus, distinguer différentes structures terrestres : graine solide, noyau liquide, manteau inférieur, manteau supérieur et croûte. On observe aussi que la plupart des séismes coïncident bien avec les limites des plaques lithosphériques.

L'étude des séismes, ou sismologie, joue un rôle fondamental dans la compréhension de la structure interne du globe. (→ Terre.)

4. L'ampleur des séismes

La mesure de l'ampleur des séismes s'effectue à l'aide d'échelles d'intensité, fondées sur la nature et l'importance des dégâts, comme celle de Mercalli, ou d'échelles de magnitude, fondées sur des mesures instrumentales indépendantes du point de mesure, comme celle de Richter, basée sur l'amplitude des ondes S. Chaque élévation d'un degré sur l'échelle de Richter correspond à une multiplication par 30 environ de l'énergie sismique libérée : par exemple, un séisme de magnitude 8 libère 30 fois plus d'énergie qu'un séisme de magnitude 7. La magnitude la plus importante jamais enregistrée est de 9,5, au Chili, le 22 mai 1960.

5. Prévision, prédiction et prévention

La gravité d'une catastrophe sismique ne dépend pas seulement de la magnitude, elle est aussi étroitement liée à d'autres facteurs : densité de la population, type des constructions, heure du séisme, préparation − ou impréparation −de la population à ce type de catastrophe, etc. Tous ces éléments sont les clés de la prévision et de la prévention.

→ risques naturels.

5.1. La prévision à long terme

Elle permet de déterminer plus ou moins précisément les zones à risques sismiques en étudiant les données historiques et statistiques ainsi qu'en identifiant les failles actives. En revanche, elle ne permet pas de dire si un séisme aura lieu dans un, deux, dix ou… cent ans. L'utilisation de capteurs GPS et de satellites radars (→ télédétection) et le recours à des modélisations de plus en plus fines permettent désormais de mieux suivre les mouvements des plaques afin d'améliorer la prévention.

5.2. La prédiction

C'est une prévision à court terme (de quelques heures à quelques jours) ; elle est fondée sur un ensemble de phénomènes précédant certains séismes. Ces observations n'ont, pour l'instant, pas permis d'établir de méthode réellement fiable. Un séisme majeur est parfois précédé par une série de petits séismes, appelés « précurseurs ». La variation d'altitude du sol, l'émission de certains gaz comme le radon, l'augmentation de la conductivité électrique et de la perméabilité du sol, les variations du rapport des vitesses des ondes P et S sont autant de phénomènes qui peuvent précéder un séisme sans que cela soit systématique. En Chine, on accorde aussi une grande importance au changement de comportement de certains animaux.

Le satellite français Demeter (pour Detection of Electro Magnetic Emissions Transmitted from Earthquake Regions), lancé en 2004, a pour objet de surveiller à 710 km d'altitude les zones de forte activité sismique pour tenter de détecter l'émission de signaux électromagnétiques précurseurs de secousses telluriques.

5.3. La prévention

Elle vise à réduire au minimum le nombre de victimes et les dégâts aux constructions en cas de catastrophe. Elle réunit les compétences de nombreux spécialistes (géologues, physiciens des matériaux, architectes, etc.) afin de construire des ouvrages parasismiques (immeubles, installations industrielles, ponts, etc.) capables de résister aux déplacements des terrains et aux accélérations du sol. Le niveau de développement économique, les plus ou moins fortes densités de population, les grandes concentrations dans les zones urbaines (→ urbanisation) comme les faibles densités dans les zones rurales, l'éducation des populations à bien réagir individuellement et collectivement en cas d'évacuation d'un site, l'organisation efficace des secours sont autant de facteurs influant sur les conséquences d'un séisme.