Séisme

Séismes de toutes importances signalés dans le monde, de 1963 à 1998.

Un tremblement de terre ou séisme, est un ensemble de secousses et de déformations brusques de l'écorce terrestre (surface de la Terre), produit par la libération brusque d'énergie accumulée par les déplacements des plaques tectoniques de la Terre.

Les séismes ne sont pas, la plupart du temps, ressentis par les humains, parce qu'ils sont trop faibles ; mais parfois, ils peuvent être dévastateurs.

Le dernier séisme d'importance remarquable en France métropolitaine s'est déroulé le lundi 11 novembre 2019, tout près de Montélimar ; il était de magnitude 5,4.

La tectonique des plaques, cause première des tensions qui aboutissent aux séismes

Plaques tectoniques terrestres

Dorsale océanique

La croûte terrestre est la couche « superficielle » à la surface solide de la planète Terre. Elle est de nature différente au matériau qu'elle chevauche, qui est celui qui forme le manteau de notre planète. Plus profondément, les matériaux deviennent plastiques. La croûte terrestre est de deux natures différentes : en simplifiant, la croûte continentale, souvent au-dessus du niveau marin, est essentiellement constituée de roches du type du granite ; et la croûte océanique qui forme le fond des océans, et qui n'est pratiquement faite que d'une roche volcanique, le basalte. Ces deux types de croûtes sont de natures, d'âges et de comportements mécaniques très différents. Pour ce qui nous intéresse ici, la propriété importante est que seule la croûte océanique se renouvelle à l'échelle de la centaine de millions d'années ; la croûte continentale semble elle plus « éternelle », ou du moins son âge est beaucoup plus ancien, typiquement de l'ordre du ou des milliards d'années. La croûte océanique est en effet engendrée en permanence au rythme de quelques centimètres par an, au niveau des dorsales océaniques, ces chaînes volcaniques sous-marines longilignes. Le plus souvent, les dorsales océaniques ont, le long de leur "ligne centrale", un rift océanique, qui est un fossé où se concentre l'activité volcanique, et qui est donc le plus souvent sous-marin. Des magmas se forment quelques dizaines de kilomètres sous ces rifts, dans le manteau, par fusion partielle (le plus souvent entre 15 et 20 % de fusion) de son matériau. Ces magmas, de nature quasi exclusivement basaltique, remontent d'abord au sein du manteau, puis arrivent au niveau des rifts, où, en s'y mettant en place, elles forcent les deux bords du fossé à s'écarter. Les laves refroidies forment ainsi progressivement de la nouvelle croûte océanique. Celle-ci a typiquement une épaisseur de 5 à 6 km (composée de laves épanchées les unes au-dessus des autres, mais aussi d'intrusions volcaniques qui se figent sous forme de filons plus ou moins verticaux). Une nouvelle bande de terrain se crée ainsi continûment, qui forme une nouvelle aire à la surface de la Terre, d'une largeur moyenne environ 100 à 200 mètres par millier d'années, le long du système des dorsales océaniques qui lui fait à peu près 60 à 80 000 km de long. C'est donc une surface importante qui est ainsi engendrée progressivement. Ce phénomène ferait-il alors croître la surface de notre planète ?

Des études ont montré au XXè siècle que la surface de la Terre est très constante, au moins à l'échelle du dernier milliard d'années. Alors, s'il s'en crée à certains endroits, les zones de dorsale, c'est qu'il doit s'en détruire autant ailleurs. De par les natures propres de chaque croûte, océanique et continentale, à nouveau seule la croûte océanique a la capacité à « replonger » au sein du manteau où elle finira par y être assimilée. Les lieux de ce retour de la croûte océanique dans les profondeurs de la planète s'appellent les zones de subduction. La subduction est le nom qui désigne le (complexe) phénomène géologique de retour de la croûte océanique au sein du manteau.

Le long des dorsales océaniques, de la surface se crée ; le long des zones de subduction, de la surface se détruit. Toute la surface du fond des océans est ainsi entraînée dans une immense reptation à la surface de la Terre. Et les continents ? Leur nature, un matériau relativement moins dense que celui de la croûte océanique et a fortiori du manteau, les empêche de repartir dans le manteau. Si celui-ci était liquide, on pourrait dire que les continents « flottent ». Mais le manteau n'est que plastique, se déformant lentement, mais à l'état solide. Et les continents restent en surface, pour la même raison que des matériaux flottent sur des liquides : leur densité est plus faible que le matériau du manteau. En surface, la croûte océanique couvre un peu plus de la moitié de la surface de notre planète ; la croûte continentale, elle, est morcelée en quelques (très grandes) « îles ». Celles-ci sont de fait entraînées dans le ballet du déplacement horizontal des surfaces océaniques : c'est ce que l'on appelle, depuis le début du XXè siècle lorsque le savant allemand Alfred Wegener l'a pour la première fois décrite, d'abord comme une hypothèse, ultérieurement validée, puis dorénavant mesurée assez facilement avec l'avènement du système « GPS » : la « dérive des continents ».

Ce déplacement est très lent, mais gigantesque : la portion de croûte océanique qui lentement s'enfonce dans le manteau terrestre, semble immense à l'échelle humaine : jusqu'à quelques 600 km de plongement, sur une épaisseur d'environ 10 km, et par « panneaux » pouvant faire plusieurs centaines de kilomètres de large.

Que se passe-t-il lors d'un séisme ?

Dommages à Port-au-Prince (Haïti), après le séisme de 2010.

Toute cette mécanique de déplacement de grandes zones de matériaux solides plus ou moins rigides crée des tensions au sein de la matière quand les déformations provoquées par les déplacements ne peuvent se produire assez rapidement. De telles tensions se créent principalement aux limites des plaques tectoniques, d'abord et surtout dans les zones de subduction, où la croûte océanique doit en plus subir une « torsion » pour passer du déplacement horizontal au plongement oblique, et où elle entre en contact avec l'autre croûte, océanique ou continentale, qui l'oblige à plonger. On trouve aussi d'autres zones de création et accumulation de tensions au niveau des dorsales, ainsi que lorsque deux plaques tectoniques « coulissent » latéralement l'une par rapport à l'autre, comme le long de la célèbre faille de San Andréas, au Mexique puis en Californie.

Le cadre simplificateur de la modélisation par la tectonique des plaques des déplacements des continents et des fonds océaniques, permet d'expliquer une très grande majorité d'une grande variété de phénomènes géologiques. Il reste toutefois des observations, en particulier des séismes parmi les plus puissants, qui nécessitent un raffinement au-delà de la tectonique des plaques. En particulier, dans certaines circonstances, la croûte continentale ne peut plus être considérée comme strictement rigide. Sa déformation, on peut le constater dans les zones de relief comme au sein des massifs montagneux, peut se produire comme si la croûte devenait pus « molle » (le terme « ductile » est employée), alors que pour d'autres endroits, c'est par cassures que la déformation se produit : on parle de régime « cassant » (on dit encore « fragile »), et les cassures prennent en géologie le nom de failles.

Le phénomène géologique de la cassure permet aux énergies qui se sont accumulées par les mises sous tension des matériaux, de se disperser. C'est ce que l'on appelle un séisme. Le long de la cassure, qui prend le nom de « faille », les roches se déplacent extrêmement rapidement, quelques mètres par seconde pendant quelques fractions de secondes pour des volumes de plusieurs milliers de m³, ceci afin de revenir à un état de moindre contrainte. L'énergie libérée se disperse alors sous la forme de vibrations qui se propagent très vite en s'éloignant de la zone de la faille. En surface, ces vibrations forment le phénomène de tremblement de terre : si le séisme est « fort », pendant le passage des vibrations, les gens ne peuvent plus tenir debout, des murs s'écroulent, des armoires basculent, et si le séisme est vraiment très fort, des bâtiments qui ne sont pas construits selon les méthodes qui leur permettent de résister (ou parce qu'ils sont trop anciens), peuvent s'écrouler sur eux-mêmes ; les bâtiments anti-sismiques ne s'écroulent pas, mais ils peuvent être déplacés, et se retrouver très inclinés.

Tsunami

Tsunami à Malé aux Maldives, suite au tremblement de terre du 26 décembre 2004.

Si un séisme a lieu en mer, la mer se met en mouvement sur toute sa hauteur (ce n'est pas comme la marée) : il n'y a pas beaucoup de vagues mais c'est toute la mer qui s'est élevée de 10 m : au moment où elle arrive sur la plage, cette énorme masse d'eau balaie tout : on appelle cela un tsunami, ou raz-de-marée.

Le dernier grand tsunami, est le 11mars 2011 au Japon, 20mille morts, vague de 15m à 40m, trop haut pour que la centrale de Fukushima soit protégée de la noyade et explose, après celui en 2004 commencé près de Sumatra, qui a tué plus de 200 000 personnes sur les côtes de l'Océan Indien et de Sumatra en 2004.

Caractéristiques d'un séisme

Épicentre, hypocentre (foyer) et faille.

Tout d'abord un séisme se caractérise par plusieurs données.

• le foyer est le lieu profond où la matière se déplace; l'origine du séisme.
• la magnitude est la mesure de la quantité d'énergie dégagée par le séisme. Elle se mesure avec l'échelle de Richter qui n'a pas de maximum, mais les chiffres utilisés proviennent d'une actualisation de cette échelle par Hiroo Kanamori dans les années 1970. En effet l'échelle de Richter n'est pas assez précise lorsqu'il s'agit de gros séismes (supérieur à 7). Où à chaque fois qu'un point est passé, la puissance est multiplié par 30.
• l'épicentre est le point de la surface terrestre où l'intensité du séisme est au maximum.
• l'intensité, qui est basée sur les dégâts en surface. Elle est mesurée sur l'échelle de Mercalli graduée de 1 à 12. On utilise aujourd'hui une autre échelle, échelle Medvedev-Sponheuer-Karnik.

En 1755, un grand tremblement de terre, suivi d'un tsunami ravagea Lisbonne et toute la côte jusqu'au Maroc ; il y eut entre 50 000 et 100 000 morts selon les sources. Une abondante littérature évoque ce drame terrible ; peu après la sismologie fut créée.

Le séisme récent le plus meurtrier est celui qui a ravagé Port-au-Prince, en Haïti, le 12 janvier 2010. Deux secousses successives ont causé la mort de 300 000 personnes et laissé derrière elles plus d'un million de sans-abri. La ville et ses environs ont été presque totalement détruits, et la vie sur l'île complètement désorganisée.

Prévision des séismes

On enregistre chaque année des milliers de tremblements de terre sur les sismographes. On étudie parfaitement bien l'évolution des plaques et leur « plan-glissière ». La faille-glissière la plus étudiée est celle de Californie vers Los Angeles : on sait quelles contraintes se produisent, mais on ne sait pas quand elle va céder.

Le processus des tremblements de terre est très bien compris, mais on ne sait pas les prévoir précisément. On sait, par contre, construire des immeubles résistant aux secousses en para-sismique.

On ne saura probablement jamais prévoir le moment exact d'un séisme, car c'est une rupture dans un système chaotique.

C'est pareil que lorsqu'on tire lentement de plus en plus sur une corde et de prévoir exactement quand elle cassera, c'est impossible.

Mais on peut dire qu'elle craquera tôt ou tard avec certitude.

Pareil pour les séismes qui se produisent tôt ou tard dans certaines régions tous les 130 ans environ en Sicile Calabre Malte par exemple et donc c'est une vraie folie de ne pas y construire parfaitement en para-sismique.

Pareil pour les Séismes de 2023 en Turquie et Syrie récemment avec non respect correct des normes et donc plein de morts. Le prochain sera à Istanbul dans moins de 30 ans, quand mystère, mais certain tôt ou tard.

En France nous avons eu très peu de morts par séismes alors que nous avons de grandes belles montagnes, une vraie contradiction bizarre.

De telles montagnes n'existent que grâce à des séismes passés très forts, car la plus grande partie de l'énergie des séismes, 90% est fournie par les séismes très forts de magnitude plus de 7 à 8 voire 9. Il est donc probable que de tels séismes épouvantables vont se reproduire dans le futur comme par le passé, mais ils sont très rares une fois sur quelques milliers d'années au point que nous les avons oubliés.

Celui de 1755 le tremblement de terre de Lisbonne épouvantable en est un exemple rare qui a secoué toute l'Europe et qui peut se reproduire n'importe où en Europe, très rare, imprévisible, mais certain tôt ou tard sur environ 10 mille ans.

Relation fréquence magnitude

Les spécialistes mesurent une relation entre la fréquence au hasard de répétition des séismes et leur magnitude appelée loi de Gutenberg Richter selon les noms des premiers à l'établir vers 1944 et 1949. Elle permet d'estimer un peu mieux le risque futur de très forts séismes., ( voir wikipedia Loi de Gutenberg-Richter en Français et anglais ).

Ce type de loi statistique de probabilité dite loi de Pareto décrit beaucoup d'autres phénomènes complexes, comme étudié en premier par Pareto vers 1900 pour la répartition des richesses, le nombre de gens en fonction de leur richesse, nombre qui décroit par un facteur constant pour chaque valeur de richesse, et qui a conduit Pareto à constater : "20 % des plus fortunés détiennent 80 % des richesses" ou "10 % des plus fortunés détiennent 86 % des richesses", observation qui s'applique pareil pour les séismes 10 % des plus grands séismes détiennent 86 % de l'énergie de tous les séismes ( voir sur wikipedia Répartition des richesses et loi de Pareto ). On sous estime trop les risques des grands séismes très rares autour du millier d'années, mais épouvantables par leur énergie.

Approximativement la fréquence est divisée par 10 pour une augmentation de magnitude de 1, par exemple entre magnitude 5 et 6, c'est à dire avec une énergie de séisme 31 fois plus élevée la fréquence est divisée par 10, vu la relation entre magnitude et énergie, 31 fois plus d'énergie pour 1 en magnitude.

Entre un séisme de 5,5 assez local en Italie par exemple et un de magnitude 7,5 comme en Turquie le 6 février 2023 il y a un facteur 31x31=1000 en énergie ( très dramatique, qui casse tout ) et en fréquence de répétition au hasard un facteur de 10x10=100 fois moins souvent.

Si le premier avec 5,5 se produit tous les 10ans le second avec 7,5 se produit rarement tous les 10x100=1000 ans au hasard rares, au point de les oublier, mais imprévisible de façon précise.

En Turquie l'oubli était assez net. pourtant sur toute la Turquie ou le Sud de l'Italie (Calabre, Messine et Sicile ) il y a environ un force 5,5 par an et donc un violent force 7,5 tous les 100 à 150ans comme à Messine en 1908, en 1783, en 1693, 1638, etc.... avec plein de dizaines de milliers de morts à chaque fois et un tsunami.

Donc après un fort séisme, il existe un certain temps de repos souvent, mais pas toujours, la malchance est possible dans un système chaotique de plaques et morceaux de plaques cassées.

En France la fréquence de répétition pour ceux avec magnitude 5,5 est au dessus de 10 ans (10 à 30 ans ) et donc la fréquence de ceux dramatiques force 7,5 ( qui cassent tout comme en Turquie ) est de 100 fois moins, égale à 10x100=1000 ans à 30x100=3000 ans pour se répéter, très rare au point qu'on peut se croire à l'abri tranquille en France alors que le risque est réel si pas de chance sur une vie, une vraie illusion de sécurité.

Ils cassent tout, déplacements de 5 à 10 m qui font monter les montagnes sur des millions d'années ( même un mètre tous les 1000ans ( 1mm par an ) finit avec 1000m=1km en un million d'années, les Alpes et Pyrénées ont pris des dizaines de millions d'années )

Cette fréquence de séismes rares et très forts permet d'expliquer la montée des montagnes comme les Alpes et Pyrénées sur les millions d'années.

Cette relation ou loi de Loi de Gutenberg-Richter démontre que l'énergie des séismes pour faire grandir les montagnes réside à 90% dans les séismes très forts supérieurs à 7 qui cassent tout.

En effet il suffit de faire la somme de toutes les énergies possibles multipliées par leur fréquence pour obtenir l'énergie totale. Comme l'énergie croit de 31 fois plus pour une diminution en fréquence plus lente de 10 fois moins, en sommant de façon simple le produit énergie par fréquence pour chaque magnitude on obtient que toute l'énergie réside dans les énormes séismes pratiquement.

Même si les petits sont nombreux 100 fois plus souvent pour la magnitude 5 au lieu de 7, le facteur 1000 en énergie pour 7 est prépondérant par un facteur 1000/100 soit 10 fois, ce qui fait que 1-1/10=0,9=90% 90% de l'énergie des séismes qui font monter les montagnes se trouve dans ceux très forts dévastateurs de magnitude au dessus de 7 très rares.

Aussi les belles montagnes en France sont la preuve de séismes réels très forts et très rares, certains tôt ou tard, un risque qu'on sous estime de trop, constructions pas assez para-sismiques et centrales nucléaires pas assez solides pour des séismes de force 8 à 9, comme à Lisbonne en 1755, avec tsunami et Fukushima le 11mars 2011.

Les séismes dans l'imaginaire humain

La violence et les effets dévastateurs des séismes étaient autrefois considérés comme des manifestations de divinités.

Dans les légendes japonaises, les séismes étaient provoqués par Namazu, une créature ressemblant à un énorme poisson-chat. Celui-ci vivait dans la vase du fond des mers, sous les îles. Afin de le faire tenir tranquille, le dieu Kashima était chargé de le surveiller.

Dans les légendes nordiques, le serpent Jormungand enserre le monde dans ses anneaux et provoque les raz-de-marée et les séismes. Le dieu Thor, maître du vent, des orages et du tonnerre, est chargé de le combattre.

Dans les croyances aztèques, le cinquième Soleil (ou monde) est voué à disparaître dans des tremblements de terres catastrophiques. Le monde actuel est désigné par ce « cinquième Soleil ».

Listes des plus gros séismes

• en 1356 à Bâle force 6,8 et centaines de morts un des plus forts historique en France à part ceux en Guadeloupe et Martinique très sérieux.
• 1980 29 févier dans les Pyrénées-Atlantiques, magnitude 5,2, épicentre Arudy, ressenti jusqu'à Toulouse et en Provence-Alpes-Côte-d'Azur.
• En Europe en 1755 le tremblement de terre de Lisbonne avec tsunami jusqu'au Maroc près de 100 mille morts, magnitude entre 8 à 9 qui a secoué toute l'Europe. Un tel séisme pourrait se produire ailleurs, n'importe où en Europe, imprévisible, un risque très probablement sous estimé car environ une à deux fois par mille ans, mais réel car nous avons des montagnes comme les Alpes et les Pyrénées qui n'existent que grâce aux séismes les plus forts très rares.
• en Europe celui de 1908 28décembre à Messine entre la Sicile et la Calabre, magnitude 7,1 , 80 mille morts environ voire même 200 mille morts  ?, avec un tsunami de 10m 10 minutes après, très vite oublié dès les années 1930 au point de reconstruire tout près de la mer et en oubliant les normes antisismiques, jusqu'au prochain certain dans moins de 40 ans, vu la mémoire très courte des italiens.
• Ce type de séisme violent, tous avec magnitude de au moins 7, plein de dizaines de milliers de morts se reproduit depuis plus d'un millier d'années dans cette région entre Calabre, Sicile et Malte tous les 130 ans environ : en 1908 80 à 200 mille morts  ?, en 1783 5 successifs 50 mille morts, en 1693 60 mille morts force 7,4, en 1638 30 mille morts avec tsunami, en 1626 à Naples 70 mille morts ( si c'était aujourd'hui il y en aurait 10 fois plus ) et en 1343 à Naples avec Tsunami, en 1456 centre Italie Molise 70 mille morts, en 1169 avec tsunami 60 mille morts, etc....(voir liste de séismes en Italie sur wikipedia en anglais et en Italien aussi pour ne pas oublier ).
• 6 février 2023 Séismes de 2023 en Turquie et Syrie, 50 mille morts, car trop peu de constructions anti-sismiques, respectant les normes ( il y avait eu des amnisties avant pour non respect de ces normes ) magnitude 7,8 avec plusieurs séismes similaires. La Turquie a pourtant par le passé eu d'énormes séismes comme dans la même région à Antioche en 115 et 526 avec 4 à 5 fois plus de morts. La Turquie, comme l'Italie, a une très longue histoire de séismes très forts, le prochain est prévu aussi à Istanbul dans moins de 30 ans par les sismologues.
• Le pire séisme celui de 1976 le 28 juillet en Chine à Tangshan magnitude 8,2 épouvantable entre 243 mille et 800 mille morts, quasiment passé inaperçu du temps de la Chine de Mao coupée du monde alors, qui refusa l'aide internationale, même interdiction des journalistes qui auraient pu témoigner, sur la Chine avec pas de para-sismique, et les mineurs de charbon enfouis et noyés sous Terre. La Chine a un très long passé de catastrophes, inondations en 1887 et 1931 avec 2 à 4 millions de morts et des séismes dramatiques les plus meurtriers par centaines de milliers de morts avec des magnitudes supérieures à 8 depuis plus de 1000 ans, par suite de la formation de l'Himalaya et du Tibet, les plus grandes montagnes sur Terre, qui grandissent grâce à des énormes séismes épouvantables qui se reproduiront tôt ou tard : en 1290 en Mongolie, en 1303 à Hongdong en 1668 au Shandong, en 1786 au Sichuan, en 1920 à Halyuan et le pire en 1976 à Tangshan, en 2008 à Sichuan.
• 2010 12 janvier à Haïti magnitude 7,3 près de 300 mille morts avec, dans la zone de très fortes destructions niveau 8, 1,9 millions d'habitants . Pourtant cette région a un très long passé de séismes en 1751,1770,1842,1887,1904....

Voir aussi,

• Échelle de Medvedev-Sponheuer-Karnik
• Échelle de Mercalli
• Échelle de Richter
• Hypocentre

Liens externes

• Historique et collections en ligne sur le site du Musée de Sismologie
• Comprendre les séismes grâce à des dossiers pédagogique.
• dossier de Futura-Sciences sur les séismes.

Références

Voir les vidéos La Valse des continents série de vidéos instructives sur notre Terre sur Arte et autres à revoir, en particulier pour la vidéo Europe aujourd'hui la prévision par un spécialiste des séismes pour Istanbul 16 millions d'habitants dans moins de 30 ans d'un séisme futur comme celui d'izmit en 1999 .

Voir trop oubliées sur wikipedia Liste des catastrophes naturelles les plus meurtrières depuis l'Antiquité et les autres listes détaillées par pays en Français, anglais, turc .. .

Tu peux lire la définition de séisme sur le Dico des Ados.

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