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Les séismes et structure du globe - 4e

Classe:

Quatrième

Introduction

Tous les ans, des régions du globe subissent des tremblements de terre.

Ces phénomènes qui engendrent des conséquences destructrices ne se produisent que presque dans les mêmes zones.

Pourquoi le sol tremble-t-il ? Pourquoi est ce toujours les mêmes régions qui subissent les effets de ces phénomènes ?

Peut-on se protéger des séismes ?

Autant de question que nous allons soulever dans cette leçon.

A. Les séismes

Qu'est-ce le séisme ?

Un séisme est un tremblement de terre ; c'est un mouvement bref du sol dû à l'arrivée d'ondes élastiques appelées ondes sismiques transmises dans le globe à partir d'un point appelé foyer ou source ou hypocentre.

L'hypocentre se trouve toujours dans la lithosphère.

Les séismes peuvent être peu profonds (les plus fréquents), moyennement profonds ou profonds (les plus meurtriers).

On appelle épicentre le point de la surface du globe qui est à la verticale du foyer.

Enregistrement d'un séisme

Lors d'un séisme les vibrations dues aux secousses sont appelées ondes sismiques.

Le sismographe est l'instrument qui détecte les ondes sismiques provoquées.

Un sismomètre est un appareil qui ne fait que détecter les ondes alors qu'un sismographe les détecte et les enregistre.

Les scientifiques qui font les enregistrements sont appelés des sismologues et l'enregistrement obtenu est appelé sismogramme.

L'étude de ces sismogrammes renseigne les géophysiciens sur la nature et l'amplitude du séisme et les coordonnées de son foyer.

Fonctionnement d'un sismographe

Le sismographe présenté ici permet de détecter et d'enregistrer les mouvements d'ondes verticales.

Lorsqu'une onde sismique atteint le sismographe, le sol, le cadre et le tambour rotatif vibrent en oscillant verticalement, alors que la masse suspendue par le ressort reste immobile du fait de son inertie.

Le stylet relié à la masse trace ainsi une ligne brisée sur le tambour.

1. Les Ondes sismiques

Un séisme crée différents ondes sismiques :

$\bullet$ Les ondes $P$ ou ondes primaires ce sont des ondes de compression qui compriment les roches qu'elles traversent.

Elles se propagent dans les milieux et sont les premières à s'inscrire sur les sismographes car elles sont les plus rapides.

$\bullet$ Les ondes $S$ ou ondes secondaires car elles arrivent après les ondes $P$ : elles secouent les roches perpendiculaires au déplacement de l'onde à la manière d'un tamis.

Elles ne se propagent pas dans les liquides.

$\bullet$ Les ondes de surface : qui font rouler la surface du sol comme un vague sur l'océan.

Elles arrivent en dernier mais sont les plus dangereuses.

Enregistrement d’un séisme à Taiwan

NB : Mesure des séismes

La mesure de la magnitude se fait sur la base de deux échelles :

$\bullet$ L'échelle de Richter (Charles Francis Richter, américain) qui est une échelle logarithmique exemple une magnitude de $7$ est $10$ fois plus puissante qu'une magnitude de $6$ et $100$ fois plus puissante qu'une magnitude de $5.$

Elle mesure l'énergie dissipée au foyer d'un séisme.

$\bullet$ L'échelle de Giuseppe Mercalli, introduite au début du xx$^{e}$ siècle par le sismologue italien, mesure l'intensité des secousses, maximale à l'épicentre, avec une graduation allant de $I$ à $XII.$

Elle est fondée sur les dégâts produits en surface.

2. Localisation des séismes

La très grande majorité des séismes est localisée sur des failles.

La faille est le résultat de la rupture d'un ensemble rocheux sous l'effet des contraintes auxquelles il est soumis.

On appelle mécanisme au foyer, le mécanisme permettant de définir quel type de faille intervient dans le tremblement de terre, ainsi que l'orientation de la faille et la direction de glissement des blocs sur cette faille.

On peut ainsi définir la nature convergente ou divergente des mouvements à l'origine des séismes.

Le mécanisme au foyer d'un séisme est généralement une combinaison de mécanismes simples.

Il existe trois sortes de failles et trois sortes de mécanismes au foyer.

On représente le type de mécanisme au foyer par une sphère centrée autour du foyer du séisme.

Cette sphère est découpée en quatre cadrans en lien avec le sens du mouvement des ondes $P.$

A chaque type de faille, correspond ainsi un diagramme de mécanisme au foyer.

a) les failles normales

Elles sont appelées ainsi parce que la déformation entraîne un étirement des roches initiales.

Elles résultent de mouvements d'écartement (divergence).

Faille normale (vue en coupe) et le diagramme de mécanisme au foyer correspondant.

Les flèches indiquent les blocs qui montent et qui descendent

b) les failles inverses

Elles sont appelées ainsi parce que la déformation entraîne un raccourcissement des terrains initiaux.

Elles résultent de mouvements de rapprochement (convergence).

Faille inverse (vue en coupe) et le diagramme au foyer correspondant.

Les flèches indiquent les blocs qui montent et qui descendent

c) les failles en décrochement

Les failles en décrochement provoquent un déplacement des blocs uniquement dans le sens horizontal.

Faille en décrochement (vue de dessus) et le diagramme au foyer correspondant

3. Causes et conséquences des séismes

La cause d'un séisme est presque toujours la même : il est provoqué par la rupture brutale des roches en profondeur en un point appelé foyer (à la verticale de l'épicentre) qui, le plus souvent, se situe dans les $60$ premiers kilomètres de la couche externe de la Terre.

C'est le cas des séismes superficiels qui, exceptées les quelques petites secousses d'origine volcanique, se produisent dans la partie cassante de la croûte terrestre.

Quant aux conséquences, elles sont décasteuses.

En effet les tremblements de terre font peser de graves menaces sur les populations qui vivent dans des régions sismiques.

Ils peuvent semer la mort en détruisant des habitations, des édifices publics, des ponts, des barrages ou en déclenchant de catastrophiques glissements de terrains.