sismologie
ou séismologie
nom féminin Étude des séismes et, plus généralement, des divers mouvements du sol.
Comment et pourquoi étudier les séismes ?Ces localisations, cumulées sur plusieurs années, permettent de bâtir des catalogues de sismicité : on peut ainsi identifier à différentes échelles les zones du globe qui se déforment en relâchant de l'énergie sismique, ce qui est le cas par exemple de toutes les grandes limites de plaques actuelles. Elles permettent, entre autres, de décrire avec précision les zones de subduction, où des panneaux de lithosphère océanique « plongent » sous la plaque supérieure à plusieurs centaines ou plusieurs milliers de kilomètres de profondeur, et aussi de mieux comprendre les propriétés rhéologiques (résistance à la friction, seuil de plasticité, température) des lithosphères océanique et continentale. Enfin, des études statistiques établissent des relations entre l'énergie libérée par les séismes et le nombre de séismes ou leur répartition spatiale et temporelle.Le risque sismiqueL'énergie sismique rayonnéeIl est important de pouvoir estimer l'importance relative des séismes. La valeur de la magnitude fournit une évaluation de l'énergie transportée par les ondes. Elle est graduée selon une échelle, dite de Richter, du nom du géophysicien américain qui l'a établie, en 1935, par la mesure de l'amplitude de certaines ondes du sismogramme. Toutefois, cette mesure est difficile, car l'amplitude des ondes sismiques varie suivant la profondeur des foyers ou le diagramme de radiation des ondes. Aujourd'hui, on estime à partir des sismogrammes le double couple de forces exercé au foyer pour calculer le moment sismique Mo, qui représente l'énergie mécanique rayonnée par la source sismique. Cette valeur Mo permet le calcul d'une magnitude d'énergie (ou de moment), Mw. C'est une quantité sans unité, logarithmique, si bien qu'elle n'est pas reliée de manière linéaire à l'énergie : l'augmentation d'une unité de magnitude équivaut à multiplier l'énergie par plus de trente. Il y a pour un séisme donné une loi d'échelle entre Mw, la dislocation, la longueur de la rupture et sa durée.Le séisme du Chili, en 1960, de magnitude Mw estimée à 9,5, représente ainsi une faille activée sur près de 1 000 km pour une dislocation de 20 à 30 m, pour lequel les vibrations ont duré plus de 5 minutes. Aucun autre séisme connu n'a libéré autant d'énergie, et des ruptures de dimension supérieure à celle-ci sont peu vraisemblables sur la Terre. Bien qu'il y ait plusieurs centaines de milliers de séismes de magnitude inférieure à 6 par an, ils libèrent nettement moins d'énergie que les quelques séismes annuels de magnitude supérieure.On peut également estimer les effets d'un séisme selon l'intensité des dégâts causés aux constructions, ce qui revient à évaluer l'intensité des mouvements du sol. Cette mesure a permis de définir des échelles d'intensité, comme l'échelle dite « MSK » qui comprend 12 degrés. Elle est très utile, notamment pour évaluer l'importance de séismes historiques, mais elle dépend de nombreux paramètres indépendants de la source sismique (densité de population, réponse des sols et de la structure géologique, état des constructions, etc.) qui rendent son interprétation difficile.De la prévision à la préventionLe modèle du cycle sismique n'est qu'approximatif : ainsi, dans de nombreux cas, l'intervalle de temps séparant deux grands séismes sur une faille donnée n'est pas régulier, et la dimension de la faille qui « glisse » pendant plusieurs séismes successifs peut varier considérablement. Ces variations sont liées à la forte hétérogénéité des zones de faille active en terme de contrainte et de géométrie, et aussi à la difficulté à connaître la façon dont les contraintes se transmettent entre les failles même éloignées.L'observation des répliques, séismes de plus faible magnitude qui suivent le séisme principal, illustre ces variations : elles s'échelonnent parfois sur quelques jours, quelques mois, ou même quelques années après la rupture majeure, et traduisent une instabilité de la zone de faille qui n'est pas comprise aujourd'hui.Par ailleurs, la nature et la géométrie du sous-sol peuvent modifier très fortement la façon dont un point à la surface se déplace au cours d'une secousse sismique (effets de site). Ainsi, la probabilité de déclenchement d'un fort séisme et les caractéristiques du mouvement du sol sont toujours très difficiles à estimer. Le risque sismique reste donc aujourd'hui impossible à évaluer précisément. Certaines tentatives de prédiction sont basées sur la surveillance de précurseurs sismiques : variations du taux de petits séismes, déformations lentes près de la faille, variations du niveau d'eau dans les puits, anomalies du champ électrique dans le sol, variation de production d'un gaz rare, le radon. Elles ont échoué, faute de mesures suffisantes ou d'explication de la grande variabilité de ces phénomènes d'un séisme à l'autre. Une autre voie consiste non pas à chercher quand un séisme se produira (ce que certains sismologues jugent impossible), mais plutôt à prévoir les mouvements possibles du sol pour une région donnée, de façon à anticiper les dégâts à attendre : c'est la voie préventive, qui nécessite de nombreuses mesures mais pourra permettre dans le futur d'adapter les normes parasismiques à chaque région, et de contribuer ainsi à réduire le risque sismique.
nom féminin Étude des séismes et, plus généralement, des divers mouvements du sol.
Comment et pourquoi étudier les séismes ?Ces localisations, cumulées sur plusieurs années, permettent de bâtir des catalogues de sismicité : on peut ainsi identifier à différentes échelles les zones du globe qui se déforment en relâchant de l'énergie sismique, ce qui est le cas par exemple de toutes les grandes limites de plaques actuelles. Elles permettent, entre autres, de décrire avec précision les zones de subduction, où des panneaux de lithosphère océanique « plongent » sous la plaque supérieure à plusieurs centaines ou plusieurs milliers de kilomètres de profondeur, et aussi de mieux comprendre les propriétés rhéologiques (résistance à la friction, seuil de plasticité, température) des lithosphères océanique et continentale. Enfin, des études statistiques établissent des relations entre l'énergie libérée par les séismes et le nombre de séismes ou leur répartition spatiale et temporelle.Le risque sismiqueL'énergie sismique rayonnéeIl est important de pouvoir estimer l'importance relative des séismes. La valeur de la magnitude fournit une évaluation de l'énergie transportée par les ondes. Elle est graduée selon une échelle, dite de Richter, du nom du géophysicien américain qui l'a établie, en 1935, par la mesure de l'amplitude de certaines ondes du sismogramme. Toutefois, cette mesure est difficile, car l'amplitude des ondes sismiques varie suivant la profondeur des foyers ou le diagramme de radiation des ondes. Aujourd'hui, on estime à partir des sismogrammes le double couple de forces exercé au foyer pour calculer le moment sismique Mo, qui représente l'énergie mécanique rayonnée par la source sismique. Cette valeur Mo permet le calcul d'une magnitude d'énergie (ou de moment), Mw. C'est une quantité sans unité, logarithmique, si bien qu'elle n'est pas reliée de manière linéaire à l'énergie : l'augmentation d'une unité de magnitude équivaut à multiplier l'énergie par plus de trente. Il y a pour un séisme donné une loi d'échelle entre Mw, la dislocation, la longueur de la rupture et sa durée.Le séisme du Chili, en 1960, de magnitude Mw estimée à 9,5, représente ainsi une faille activée sur près de 1 000 km pour une dislocation de 20 à 30 m, pour lequel les vibrations ont duré plus de 5 minutes. Aucun autre séisme connu n'a libéré autant d'énergie, et des ruptures de dimension supérieure à celle-ci sont peu vraisemblables sur la Terre. Bien qu'il y ait plusieurs centaines de milliers de séismes de magnitude inférieure à 6 par an, ils libèrent nettement moins d'énergie que les quelques séismes annuels de magnitude supérieure.On peut également estimer les effets d'un séisme selon l'intensité des dégâts causés aux constructions, ce qui revient à évaluer l'intensité des mouvements du sol. Cette mesure a permis de définir des échelles d'intensité, comme l'échelle dite « MSK » qui comprend 12 degrés. Elle est très utile, notamment pour évaluer l'importance de séismes historiques, mais elle dépend de nombreux paramètres indépendants de la source sismique (densité de population, réponse des sols et de la structure géologique, état des constructions, etc.) qui rendent son interprétation difficile.De la prévision à la préventionLe modèle du cycle sismique n'est qu'approximatif : ainsi, dans de nombreux cas, l'intervalle de temps séparant deux grands séismes sur une faille donnée n'est pas régulier, et la dimension de la faille qui « glisse » pendant plusieurs séismes successifs peut varier considérablement. Ces variations sont liées à la forte hétérogénéité des zones de faille active en terme de contrainte et de géométrie, et aussi à la difficulté à connaître la façon dont les contraintes se transmettent entre les failles même éloignées.L'observation des répliques, séismes de plus faible magnitude qui suivent le séisme principal, illustre ces variations : elles s'échelonnent parfois sur quelques jours, quelques mois, ou même quelques années après la rupture majeure, et traduisent une instabilité de la zone de faille qui n'est pas comprise aujourd'hui.Par ailleurs, la nature et la géométrie du sous-sol peuvent modifier très fortement la façon dont un point à la surface se déplace au cours d'une secousse sismique (effets de site). Ainsi, la probabilité de déclenchement d'un fort séisme et les caractéristiques du mouvement du sol sont toujours très difficiles à estimer. Le risque sismique reste donc aujourd'hui impossible à évaluer précisément. Certaines tentatives de prédiction sont basées sur la surveillance de précurseurs sismiques : variations du taux de petits séismes, déformations lentes près de la faille, variations du niveau d'eau dans les puits, anomalies du champ électrique dans le sol, variation de production d'un gaz rare, le radon. Elles ont échoué, faute de mesures suffisantes ou d'explication de la grande variabilité de ces phénomènes d'un séisme à l'autre. Une autre voie consiste non pas à chercher quand un séisme se produira (ce que certains sismologues jugent impossible), mais plutôt à prévoir les mouvements possibles du sol pour une région donnée, de façon à anticiper les dégâts à attendre : c'est la voie préventive, qui nécessite de nombreuses mesures mais pourra permettre dans le futur d'adapter les normes parasismiques à chaque région, et de contribuer ainsi à réduire le risque sismique.
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