SÉISMES ET SISMOLOGIE Sismicité et tectonique des plaques
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La source sismique
Un sismogramme porte essentiellement deux types d'informations liés l'un à la propagation des ondes sismiques du foyer au point d'observation, l'autre au processus de rupture à la source sismique. Celle-ci est étudiée maintenant activement pour comprendre comment les séismes se développent, pour estimer les mouvements forts au voisinage du foyer et pour fixer les normes de réalisation des habitations et constructions à haut risque (barrages, centrales nucléaires).
Principe d'un séisme
Encyclopædia Universalis France
Les tremblements de terre se produisent dans la partie fragile de la lithosphère. Le modèle de rebondissement élastique de H. F. Reid, construit à partir des observations géodésiques avant et après le séisme de San Francisco en 1906, est maintenant généralement admis : le mouvement relatif de deux plaques lithosphériques entraîne une déformation lente à faible distance de leur frontière avec accumulation continue de contraintes au niveau de la surface de contact qui cédera brutalement lorsque ces contraintes dépasseront la limite de résistance à la rupture des matériaux. Les données géodésiques permettent également de constater qu'en profondeur les matériaux fluent, concentrant les contraintes tectoniques dans la partie supérieure cassante de la croûte terrestre. Au cours d'un tremblement de terre, c'est donc seulement une zone superficielle très peu épaisse qui glisse de façon discontinue, l'ensemble de la Terre réagissant élastiquement. Il paraît aussi bien acquis que ce sont les parties affaiblies par des fractures anciennes qui vont rejouer préférentiellement.
Si les causes des séismes sont assez bien expliquées pour leur plus grande part par la tectonique des plaques, le mécanisme de la rupture est encore l'objet de recherches très actives. Le faible nombre de données, particulièrement en champ proche, impose de modéliser la source sismique avec des modèles très simples dépendant d'un petit nombre de paramètres.
On considère que les processus anélastiques ne concernent qu'une zone réduite autour du foyer et que la radiation des ondes sismiques résulte des contraintes équivalentes nécessaires pour produire les déformations dans les zones, extérieures à la source, où les lois de l'élasticité sont vérifiées : on appelle densité de moment sismique le tenseur des contraintes équivalent. Les sismologues utilisent généralement un modèle de double couple sans moment pour caractériser les sources sismiques. Dans la plupart des applications, l'approximation d'une source ponctuelle est suffisante, surtout lorsqu'on s'intéresse à des périodes de quelques secondes ou dizaines de secondes.
Pour expliquer les observations sismiques, les sismologues introduisent des modèles simples. Dans le modèle de boucle de dislocation, le séisme est simulé par une discontinuité du déplacement de part et d'autre d'un plan de faille et sur une surface géométriquement simple (rectangle ou cercle). C'est un modèle essentiellement cinématique, où la dynamique de la rupture est négligée et où n'intervient que l'évolution dans le temps du glissement. Cette solution est incompatible avec la mécanique des milieux continus puisqu'il y a pénétration de la matière sur les bords de la surface de dislocation.
Aussi les modèles dynamiques commencent-ils à être développés en s'appuyant sur la mécanique de la rupture des roches : une fissure en cisaillement se propage à partir d'un noyau, à relativement grande vitesse, en libérant les contraintes exercées sur la surface jusqu'à une valeur résiduelle, la friction. La fracturation se poursuit lorsque la contrainte en bout de fissure dépasse un niveau fixé suivant un critère objectif : on considère que l'énergie accumulée élastiquement doit être au moins égale à celle qui est nécessaire à la création de nouvelles surfaces. Dans un milieu[...]
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Écrit par
- Roland GAULON : physicien adjoint à l'Institut de physique du globe de Paris
- Jean-Pierre ROTHÉ : professeur honoraire à l'université de Strasbourg
Classification
Médias
Tremblement de terre à Skopje
Chris Ware/ Hulton Archive/ Getty Images
Sismicité de la France
Encyclopædia Universalis France
Briançonnais : épicentres des séismes de 1977
Encyclopædia Universalis France
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- EL ASNAM SÉISME D' (1980)
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