Origines d'un séisme (suite)

IV/ Les ondes sismiques

 Lors de la rupture, des ondes sismiques sont libérées à partir du foyer. Ces ondes sont élastiques, elles peuvent traverser un milieu sans le modifier. Ces vibrations se propagent dans toutes les directions, leur vitesse et leur amplitude dépendent du milieu et des structures traversées. Il existe deux types d’ondes sismiques : les ondes de volume et celles de surface. La différence principale entre ces deux types d’onde réside dans le fait que les ondes de volume traversent la Terre tandis que les ondes de surfaces se déplacent parallèlement à la surface.

Les ondes de volume sont elles-mêmes divisées en deux types d’ondes : les ondes P (primaires) et les ondes S (secondaires).

Les ondes primaires, comme leur nom l’indique, sont les premières ondes qui se propagent. Le sol se déplace par dilatation et compression successives parallèlement à la direction de propagation de l’onde. Les ondes P sont très rapides puisqu’elles peuvent atteindre 6km.s-1. Elles sont aussi les premières ondes qui sont enregistrées sur un sismogramme. On reconnait ces ondes au grondement sourd entendu au début du tremblement de terre, malgré tout, elles ne sont pas les plus dangereuses.


Ensuite viennent les ondes secondaires ou transversales. Elles interviennent peu de secondes après le passage des ondes primaires et sont celles provoquant le plus de dégâts. L'onde S se propage en cisaillant les roches latéralement. Elles ne se propagent pas dans les milieux liquides et sont arrêtées par le noyau de la Terre. Les ondes transversales sont plus lentes que les ondes primaires.

Les ondes de volume se propagent à la manière d’ondes lumineuses, c’est-à-dire qu’elles peuvent être réfractées ou réfléchies lors d’un changement de milieu.

La vitesse de propagation des ondes de volume (ondes P et S) augmente avec la profondeur, du fait que la densité du sol est de plus en plus importante au fur et à mesure que l'on se rapproche du noyau.

vitesse en fonction de la densité

De même qu’il existe deux types d’ondes de volume, il existe également deux sortes d’ondes de surface : les ondes de Love (L) et les ondes de Rayleigh. Ces ondes se créent lors de la réflexion des ondes de volume sur la surface de la Terre. Elles sont moins rapides que les ondes de volume mais leur amplitude est plus importante.

Lors du passage des ondes de Rayleigh, les particules se déplacent à la fois horizontalement mais aussi verticalement. Les vibrations engendrées peuvent durer plusieurs minutes.

ondes de Rayleigh

Ces ondes se déplacent plus lentement que les ondes de Love pouvant se déplacer à 4km.s-1. De plus, celles-ci provoquent un ébranlement horizontal causant des dégâts importants aux structures. Elles déplacent le sol d'un côté à l'autre dans un plan horizontal perpendiculairement à sa direction de propagation.

ondes de Love

Les ondes de surfaces résultent d’interférences entre les ondes P et S horizontales (ondes de Love) et d’interférences entre les ondes S et P verticales (ondes de Rayleigh).

V/ La magnitude

La magnitude d’un tremblement de terre mesure l’énergie libérée. Cette notion a été introduite en 1935 par l’Américain Charles Francis Richter pour les séismes locaux Californiens afin d'estimer l'énergie libérée au foyer d'un tremblement de terre et pouvoir ainsi comparer les séismes entre eux. On parle depuis de l'échelle de Richter. Cette échelle est dite ouverte, c’est-à-dire qu’il n’existe pas de limite connue. La magnitude peut même être négative mais ne peut être enregistrée seulement par des sismographes très sensibles. La magnitude la plus importante jamais enregistrée de 1960 lors d’un séisme en Chili, elle a atteint 9,5. C’est pourquoi on pense que la limite maximale devrait être autour de 10 mais cela ne signifie pas qu’elle ne peut être dépassée. La magnitude est une fonction logarithmique. Un séisme de magnitude 7 libère à lui seul autant d'énergie qu'une trentaine de séisme de magnitude 6. En général, la magnitude donnée par les journaux correspond à la magnitude des ondes de surface étant donné que la magnitude se calcule sur différentes échelles (magnitude locale, magnitude d’énergie). A chaque échelle correspond une formule précise où interviennent l’amplitude, la période… La relation simplifiée du moment sismique donne M0=µ.S.D avec µ la rigidité du milieu S le déplacement moyen sur la faille et D la surface de la faille.

L’échelle de Richter n’est pas la seule échelle utilisée. On emploie également l’échelle de Mercalli (http://www.fortunecity.com/campus/brigham/24/geo/tableaumagn.gif), c’était l’échelle utilisée avant l’instauration de celle de Richter. A la différence de cette dernière, elle ne se calcule pas et s’évalue sur une échelle de I à XII en fonction de l’étendue des dégâts observés.

Au Japon, l’Agence météorologique utilise l’échelle de Shindo. La valeur change en fonction de l’endroit où elle est mesurée (on peut ainsi relever un Shindo 5 dans une certaine région et un Shindo 6 dans une autre) et dépend de l’accélération du sol qui est donnée en mètres par seconde carré (m.s-2). Cette échelle est fermée et va de 0 à 7.