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Les tremblements de terre sont des mouvements naturels du sol causés par la libération de l’énergie par la Terre. La science des tremblements de terre est la sismologie, « étude des secousses » en grec scientifique.
L’énergie des tremblements de terre provient des contraintes de la tectonique des plaques. Lorsque les plaques se déplacent, les roches sur leurs bords se déforment et absorbent les contraintes jusqu’à ce que le point le plus faible, une faille, se rompe et libère la contrainte.
Types de tremblements de terre et mouvements
Les tremblements de terre se déclinent en trois types de base, correspondant aux trois types de failles de base. Le mouvement de la faille lors des tremblements de terre est appelé glissement ou glissement cosismique.
- Glissement de grève Les événements impliquent un mouvement latéral, c’est-à-dire que le glissement se fait dans la direction de la frappe de la faille, la ligne qu’elle fait à la surface du sol. Ils peuvent être latéraux droits (dextres) ou gauches (sinistres), ce que vous pouvez déterminer en observant la direction du mouvement du sol de l’autre côté de la faille.
- Normal Les événements impliquent un mouvement vers le bas sur une faille inclinée lorsque les deux côtés de la faille s’écartent. Ils signifient l’extension ou l’étirement de la croûte terrestre.
- Inversion ou poussée Les événements impliquent plutôt un mouvement vers le haut, car les deux côtés de la faille se déplacent ensemble. Le mouvement inverse est plus raide qu’une pente de 45 degrés, et le mouvement de poussée est moins profond que 45 degrés. Ils signifient une compression de la croûte.
Les tremblements de terre peuvent avoir un glissement oblique qui combine ces motions.
Les tremblements de terre ne brisent pas toujours la surface du sol. Lorsqu’ils le font, leur glissement crée un décalage. Le décalage horizontal est appelé soulèvement et le décalage vertical est appelé projection. La trajectoire réelle du mouvement de la faille au fil du temps, y compris sa vitesse et son accélération, est appelée jet. Le glissement qui se produit après un tremblement de terre est appelé glissement postsismique. Enfin, le glissement lent qui se produit sans séisme est appelé fluage.
Rupture sismique
Le point souterrain où la rupture du tremblement de terre commence est le foyer ou l’hypocentre. L’épicentre d’un tremblement de terre est le point au sol situé directement au-dessus du foyer.
Les tremblements de terre rompent une large zone de faille autour du foyer. Cette zone de rupture peut être asymétrique ou symétrique. La rupture peut s’étendre uniformément vers l’extérieur à partir d’un point central (radialement), ou d’une extrémité de la zone de rupture à l’autre (latéralement), ou par sauts irréguliers. Ces différences contrôlent en partie les effets qu’un tremblement de terre a à la surface.
La taille de la zone de rupture, c’est-à-dire la zone de la surface de la faille qui se rompt, est ce qui détermine la magnitude d’un tremblement de terre. Les sismologues cartographient les zones de rupture en déterminant l’étendue des répliques.
Ondes et données sismiques
L’énergie sismique se propage à partir du foyer sous trois formes différentes :
- Ondes de compression, exactement comme les ondes sonores (ondes P)
- Vagues de cisaillement, comme les vagues d’une corde à sauter secouée (vagues S)
- Ondes de surface ressemblant à des ondes d’eau (ondes de Rayleigh) ou à des ondes de cisaillement latérales (ondes d’amour)
Les ondes P et S sont des ondes de corps qui voyagent en profondeur dans la Terre avant de remonter à la surface. Les ondes P arrivent toujours en premier et ne font que peu ou pas de dégâts. Les ondes S voyagent environ deux fois moins vite et peuvent causer des dommages. Les ondes de surface sont encore plus lentes et causent la majorité des dommages. Pour évaluer la distance approximative d’un tremblement de terre, il suffit de multiplier le nombre de secondes par 5 (pour les miles) ou 8 (pour les kilomètres) entre le « coup » de l’onde P et le « secousses » de l’onde S.
Les sismographes sont des instruments qui permettent de réaliser des sismogrammes ou des enregistrements d’ondes sismiques. Les sismogrammes à mouvement fort sont réalisés avec des sismographes robustes dans des bâtiments et autres structures. Les données des mouvements forts peuvent être intégrées dans des modèles d’ingénierie pour tester une structure avant sa construction. La magnitude des tremblements de terre est déterminée à partir des ondes de corps enregistrées par des sismographes sensibles. Les données sismiques sont notre meilleur outil pour sonder la structure profonde de la Terre.
Mesures sismiques
L’intensité sismique mesure la gravité d’un tremblement de terre, c’est-à-dire l’importance des secousses à un endroit donné. L’échelle de Mercalli à 12 points est une échelle d’intensité. L’intensité est importante pour les ingénieurs et les planificateurs.
La magnitude sismique mesure l’ampleur d’un tremblement de terre, c’est-à-dire la quantité d’énergie libérée par les ondes sismiques. La magnitude locale ou magnitude de Richter ML est basée sur des mesures de la quantité de mouvement du sol et la magnitude instantanée Mo est un calcul plus sophistiqué basé sur les ondes du corps. Les magnitudes sont utilisées par les sismologues et les médias.
Le diagramme du mécanisme focal « ballon de plage » résume le mouvement de glissement et l’orientation du défaut.
Modèles de tremblements de terre
Les tremblements de terre sont imprévisibles, mais ils présentent des caractéristiques. Parfois, des préludes précèdent les tremblements de terre, bien qu’ils ressemblent à des tremblements de terre ordinaires. Mais chaque grand événement comporte un ensemble de répliques plus petites, qui suivent des statistiques bien connues et peuvent être prévues.
La tectonique des plaques explique avec succès où les tremblements de terre sont susceptibles de se produire. Grâce à une bonne cartographie géologique et à un long historique d’observations, les tremblements de terre peuvent être prévus de manière générale, et des cartes de risques peuvent être établies pour montrer le degré de secousses auquel un lieu donné peut s’attendre pendant la durée de vie moyenne d’un bâtiment.
Les sismologues élaborent et testent des théories de prévision des tremblements de terre. Les prévisions expérimentales commencent à montrer des succès modestes mais significatifs pour mettre en évidence l’imminence d’une sismicité sur des périodes de plusieurs mois. Ces triomphes scientifiques sont à plusieurs années de l’utilisation pratique.
Les grands séismes produisent des ondes de surface qui peuvent déclencher des séismes plus petits à grande distance. Ils modifient également les contraintes à proximité et affectent les séismes futurs.
Effets des tremblements de terre
Les tremblements de terre ont deux effets majeurs : le tremblement et le glissement. Le décalage de la surface dans les plus grands séismes peut atteindre plus de 10 mètres. Le glissement qui se produit sous l’eau peut créer des tsunamis.
Les tremblements de terre causent des dommages de plusieurs façons :
- Décalage au sol peut couper les lignes de vie qui traversent les failles : tunnels, autoroutes, chemins de fer, lignes électriques et conduites d’eau.
- Shaking est la plus grande menace. Les bâtiments modernes peuvent bien résister aux tremblements de terre, mais les structures plus anciennes sont susceptibles d’être endommagées.
- Liquéfaction se produit lorsque les secousses transforment le sol solide en boue.
- Les répliques peut achever les structures endommagées par le choc principal.
- Subsidence peut perturber les lignes de vie et les ports ; l’invasion par la mer peut détruire les forêts et les terres cultivées.
Préparation aux tremblements de terre et atténuation de leurs effets
Les tremblements de terre ne peuvent pas être prévus, mais ils sont prévisibles. La préparation sauve la misère ; l’assurance contre les tremblements de terre et la réalisation d’exercices de simulation de tremblement de terre en sont des exemples. L’atténuation des effets des tremblements de terre sauve des vies ; le renforcement des bâtiments en est un exemple. Les ménages, les entreprises, les quartiers, les villes et les régions peuvent faire les deux. Ces actions nécessitent un engagement financier et humain soutenu, mais cela peut être difficile lorsque de grands tremblements de terre ne se produiront pas avant des décennies, voire des siècles.
Soutien à la science
L’histoire de la science des tremblements de terre suit les tremblements de terre notables. Le soutien à la recherche augmente après les grands tremblements de terre et est fort alors que les souvenirs sont frais mais s’amenuise progressivement jusqu’au prochain grand tremblement de terre. Les citoyens doivent assurer un soutien constant à la recherche et aux activités connexes comme la cartographie géologique, les programmes de surveillance à long terme et les départements universitaires solides. D’autres bonnes politiques en matière de tremblements de terre comprennent la mise en place d’obligations, de codes de construction et d’ordonnances de zonage solides, de programmes scolaires et de sensibilisation personnelle.
