La taille d'un séisme

Les séismes tectoniques se produisent en raison du mouvement relatif entre les plaques tectoniques. Ce mouvement accumule lentement des contraintes dans la lithosphère – la couche externe, rigide et cassante de la Terre – qui finissent par se libérer. Lorsque les roches atteignent leur limite, elles se rompent le long d'un plan de fracture, également appelé faille. Cette rupture soudaine des roches est ce que l'on appelle un séisme. La magnitude du séisme est liée à l'énergie libérée sous forme d'ondes sismiques lorsque la faille se rompt. La magnitude est mesurée par les sismologues à partir des propriétés des ondes enregistrées dans les stations sismiques.

La quantité d'énergie sismique libérée pendant un séisme est liée à plusieurs facteurs :

La taille de la zone fracturée sur le plan de faille.
La quantité de « glissement », c'est-à-dire de combien un bloc s'est déplacé par rapport à l'autre.
Les propriétés géologiques de la roche, qui déterminent la quantité d'énergie stockée lors de la déformation élastique. La quantité d'énergie sismique libérée pendant un séisme est liée à plusieurs facteurs : 1/ La taille de la zone fracturée sur le plan de faille.

Le saviez-vous?

Dans l'Antiquité, Aristote expliquait que les séismes résultaient de vents souterrains causés par le feu à l'intérieur de la terre et par la chaleur solaire.

L'origine des séismes tectoniques ne fut correctement déterminée qu'en 1909, lorsque le géophysicien Harry Fielding Reid examina les déplacements causés par le séisme de San Francisco, en Californie, de 1906, et proposa la théorie du rebond élastique. Cette théorie affirme que les séismes sont générés par la libération soudaine d'énergie lors de la rupture d'une faille tectonique, et elle reste acceptée aujourd'hui.

Pendant les séismes, l'énergie est libérée selon des schémas irréguliers, certaines zones des failles libérant plus d'énergie que d'autres — tout comme lorsque vous déchirez une feuille de papier.

Chaque augmentation d'une unité sur l'échelle de magnitude représente environ 10 fois plus de mouvement du sol et environ 32 fois plus d'énergie libérée.

Sur Terre, pour chaque augmentation d'une unité de magnitude, on observe en moyenne 10 fois moins de séismes par an. Mais comme l'énergie augmente 32 fois, les petits séismes ne libèrent pas suffisamment d'énergie pour empêcher la survenue de grands séismes.

Pendant un séisme, la faille ne se rompt pas instantanément, elle se rompt à une vitesse d'environ 3 km/s. Cela signifie que pour les grands et très grands séismes, la rupture complète de la faille peut prendre plusieurs minutes.

La sévérité du mouvement du sol causé par un séisme à un endroit donné varie selon la magnitude du séisme, la distance à la faille source et les conditions locales du sol (par exemple, un sol meuble tend à amplifier le mouvement du sol). En l'absence de capteurs sismiques appropriés, la sévérité du mouvement du sol peut être estimée à partir de ses effets sur les personnes, les animaux, les objets et les bâtiments. Ceux-ci sont évalués sur une échelle macrosismique afin d'obtenir l'intensité macrosismique. La magnitude et l'intensité d'un séisme mesurent des propriétés différentes, tout comme la puissance d'une lampe et l'intensité lumineuse reçue par des objets à des endroits précis.

En raison de la tectonique des plaques, la contrainte sur une faille s'accumule jusqu'à être soudainement libérée lors d'un séisme. C'est la théorie du « rebond élastique » sur l'origine des séismes. De nombreuses animations peuvent être trouvées sur Internet en recherchant les mots-clés « rebond élastique ».

Après un séisme, les plaques tectoniques continuent de se déplacer et les contraintes recommencent à s'accumuler, suivant un cycle sismique en grande partie imprévisible (à court terme). La magnitude et le moment du prochain séisme ne peuvent pas être prédits avec certitude, mais à long terme, la libération d'énergie moyenne peut être estimée et utilisée pour établir des normes de construction. Le modèle sismique « stick and slip » (accroche-glissement) est illustré par ce système de masse et de ressort. À mesure que les roues tournent, de l'énergie potentielle est stockée dans le ressort. La plupart du temps, le bloc reste accroché au tapis roulant, mais la friction finit par être surmontée et le bloc glisse soudainement, libérant de l'énergie, dans un processus similaire à un séisme.

La magnitude d'un séisme, une mesure de l'énergie libérée sous forme d'ondes sismiques, est liée à la taille de la faille rompue, comme le montrent ces trois exemples. Les petits séismes sont à peine ressentis, voire pas du tout. Lorsque la magnitude augmente, une zone plus vaste autour de la rupture de faille est affectée par le séisme, et la sévérité du mouvement du sol augmente également.

La quantité d'énergie sismique libérée pendant un séisme se mesure par sa magnitude et est liée à la taille de la zone rompue sur le plan de faille ainsi qu'à la quantité de « glissement », c'est-à-dire de combien un bloc s'est déplacé par rapport à l'autre. Pendant un séisme, la faille ne se rompt pas instantanément, elle se rompt à une vitesse d'environ 3 km/s, ce qui signifie que pour les grands et très grands séismes, la rupture complète de la faille peut prendre plusieurs minutes.

La sévérité du mouvement du sol causé par un séisme est estimée par l'intensité macrosismique. Outre les conditions locales du sol, elle dépend de la magnitude du séisme et de la distance à la faille. Un séisme de magnitude plus faible, mais plus proche, peut causer la même sévérité de mouvement du sol qu'un séisme de forte magnitude plus lointain.

Chaque augmentation d'une unité sur l'échelle de magnitude représente environ 32 fois plus d'énergie libérée. Sur Terre, pour chaque augmentation d'une unité de magnitude, on observe en moyenne 10 fois moins de séismes par an. Mais comme l'énergie augmente de 32 fois par unité de magnitude, les petits séismes ne libèrent pas suffisamment d'énergie pour empêcher la survenue de grands séismes. Les séismes sont les événements naturels les plus énergétiques connus sur Terre.