Ondes P et S

Les ondes sismiques sont causées par l'énergie libérée lorsque les roches se fracturent sous l'effet de forces de déformation. Il existe quatre types d'ondes sismiques, réparties en deux catégories : les ondes de volume et les ondes de surface.

Ondes de volume

Les ondes P sont les ondes sismiques les plus rapides et peuvent traverser n'importe quel matériau — solide, liquide ou gazeux. Ce sont des ondes sonores (ou acoustiques), également appelées ondes de compression, car les roches se compriment et s'étirent de manière répétée avant de retrouver leur forme initiale après le passage de l'onde.

Les ondes S sont plus lentes que les ondes P, mais restent plus rapides que les ondes de surface. Elles ne peuvent pas se propager à travers les liquides ou les gaz ; elles ne peuvent donc pas traverser le noyau externe de la Terre, constitué de métal en fusion.

Ondes de surface

Les ondes de Rayleigh et de Love se propagent parallèlement au sol.

Elles sont moins rapides que les ondes de volume, mais perdent leur énergie plus lentement. Les ondes de Rayleigh ont un mouvement elliptique vertical et sont généralement décrites comme un mouvement de bercement, semblable aux vagues que l'on ressent sur un bateau. Les ondes de Love résultent de l'interaction des ondes S, déplaçant le sol latéralement dans un plan horizontal et ne provoquant aucun mouvement vertical.

Schéma du trajet du rayon (flèches longues), du mouvement des particules (flèches courtes) et du front d'onde (plan rectangulaire) associés aux ondes de volume P et S (flèches en bleu), et aux ondes de surface (flèches en rouge). Le mouvement des particules des ondes S peut se situer dans le plan horizontal (SH) ou dans le plan vertical (SV). Le mouvement des particules S sera une combinaison des deux.

Schéma du trajet du rayon, du mouvement des particules et du front d'onde associés aux ondes de volume P et S (flèches en bleu) et aux ondes de surface (flèches en rouge). Les ondes de surface se propagent parallèlement à la surface, tandis que les ondes de volume se propagent le long de trajets courbes à travers l'intérieur d'une Terre hétérogène, illustrée par les couleurs rouge et bleue. Les pointillés indiquent l'emplacement de deux discontinuités dans le manteau terrestre.

Saviez-vous qu'en 1939, Jeffreys établit des tables de temps de parcours pour les phases sismiques les plus importantes, indiquant combien de temps chaque onde sismique met à parcourir une distance donnée, et qu'aujourd'hui elles restent précises à 0,2 % près ? La figure montre une version récente et plus complète des courbes de temps de parcours de Jeffreys. La variété des ondes sismiques est la conséquence des ondes de volume à l'intérieur de la Terre subissant des réflexions et des réfractions au niveau des principales interfaces.

Nous observons une variété d'ondes sismiques sur notre planète, car les ondes de volume voyageant à l'intérieur de la Terre subissent des réflexions et des réfractions au niveau des principales interfaces. Le type d'onde et la couche dans laquelle chaque rayon se propage sont identifiés par des lettres majuscules, P, S, K, I, J. Les lettres minuscules indiquent les réflexions, c et i.

Un sismogramme est l'enregistrement du mouvement du sol causé par un séisme. Lorsque l'on se trouve très près du séisme, le sismomètre (accéléromètre) enregistre les ondes générées progressivement par l'ensemble de la faille. Il est généralement impossible d'identifier clairement où commencent les ondes S. Les ondes de surface ne sont pas encore visibles.

Pour les événements plus petits à proximité de la source, les ondes P et S peuvent être clairement identifiées sur le sismogramme. Les ondes de surface peuvent être présentes ou non.

À grande distance des grands séismes, les sismogrammes sont complexes, et de nombreuses ondes sismiques peuvent être identifiées en raison de la structure hétérogène de la Terre, qui provoque des réflexions et/ou des réfractions. Pour les séismes superficiels, à grande distance de l'épicentre, les ondes de plus grande amplitude (et de plus longue période) sont les ondes de surface.

Pour les très grands séismes, les ondes de surface qui arrivent à une station donnée voyagent autour de la Terre dans des directions opposées et font plusieurs fois le tour du globe. À grande distance du séisme, les ondes de surface présentent la plus grande amplitude.