SÉISMES ET SISMOLOGIE Ondes sismiques
Imagerie sismique moderne
Les résultats présentés jusqu'ici s'appuient sur une vision à symétrie sphérique des structures internes de la Terre. Depuis les années 1980, la sismologie a fait des progrès considérables pour imager l'intérieur du globe en trois dimensions, grâce, d'une part, au développement et à la densification des réseaux sismologiques, et, d'autre part, à l'utilisation de moyens de calcul toujours plus puissants. Ce qui est devenu banal en tomographie médicale le devient pour la tomographie de la Terre. Outre le fait que les fréquences en jeu ne sont pas les mêmes, la principale différence entre la tomographie médicale par ultrasons et la tomographie sismique de la Terre tient à la répartition des sources d’ondes et des récepteurs. Le sismologue ne contrôle pas la position des sources, ni dans l'espace ni dans le temps et, pour compliquer la situation, il est pratiquement aveugle sur une grande partie du globe. En effet, la présence de stations sismologiques se limite aux continents et aux îles, ce qui laisse des pans entiers d'océans sans observation. La richesse des ondes sismiques – avec, d’une part, les ondes P et S et leurs multiples trajets possibles par réflexions internes et, d’autre part, les ondes de surface (type Love ou Rayleigh) – permet toutefois de compenser partiellement l’absence de stations dans de vastes zones océaniques en éclairant l’intérieur de Terre avec un grand nombre de trajets d’ondes sismiques.
Variation de la vitesse des ondes sismiques S observées à 150 kilomètres de profondeur
M. Cara/ Unistra
Une carte dressée à partir de mesures des vitesses de propagation d'ondes de surface de Rayleigh de grandes longueurs d'onde (plus la longueur d’onde est grande, plus l’onde de surface pénètre profondément) donne un exemple de variations in situ de la vitesse des ondes S à 150 kilomètres de profondeur. Ces variations, essentiellement dues à celles de la température, y sont exprimées par rapport à la moyenne des vitesses régnant sur l'ensemble du globe à la même profondeur. Les zones les plus chaudes (en rouge) correspondent à de faibles vitesses. Inversement, les zones froides (en bleu) correspondent à des vitesses d'ondes S anormalement élevées. À cette profondeur, les domaines continentaux sont majoritairement plus froids que les domaines océaniques. Ce contraste s'explique par le fait que la lithosphère continentale est plus épaisse (en moyenne 200 km) que la lithosphère océanique (en moyenne, 100 km) : sous la majeure partie des continents, on se trouverait donc encore dans la lithosphère alors que, sous les océans, on se situe déjà dans la zone visco-élastique sous-jacente appelée « asthénosphère ». Comme nous l’avons déjà signalé, cette dernière a une consistance visqueuse qui permet aux plaques tectoniques de se déplacer. Cette carte, qui résulte donc d'une pure analyse de propagation d'ondes sismiques, conforte donc la théorie de la tectonique des plaques qui est fondée sur la notion de plaques de lithosphère rigides dérivant sur l'asthénosphère qui, bien que solide, se déforme de façon visqueuse, un peu comme la glace des glaciers alpins.
Les attentes de la communauté scientifique et de la société civile envers les sismologues sont pressantes. Si après plus d'un siècle de sismologie les causes des séismes sont assez bien renseignées et comprises, si les techniques de prévention pour se protéger des catastrophes sismiques ont fait des progrès considérables, les processus à l'origine du déclenchement d'un séisme à un endroit plutôt qu'à un autre et à un instant plutôt qu'à un autre sont encore très mal connus. La multiplication et la qualité croissante des observations provenant à la fois de la sismologie, la géodésie et la gravimétrie ouvrent de nouvelles pistes de recherche, tant sur les processus à la source des séismes que sur les structures[...]
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Écrit par
- Michel CARA : ancien professeur à l'université de Strasbourg
Classification
Médias
Différentes ondes sismiques
Encyclopædia Universalis France
Spectre des vibrations sphéroïdales de la Terre dues à un séisme
Encyclopædia Universalis France
Sismicité mondiale
Nature, 2012
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