PARTIE1

Les causes et les effets d’un séisme partie 1

SOMMAIRE :

I. L’origine du séisme

A. Structure de la terre

B. Formation des différents continents

C. Les mouvements des plaques

II. comment ce manifeste un séisme

A. Les ondes de volumes

1. Les ondes P (primaires)

2. Les ondes S (secondaires)

B. Les ondes de surface

1) Les ondes L (longues ou loves)

2) Les ondes R (ondes de Rayleigh)

III. Comment mesurer et prévoir un séisme?

 

A.     Les mesures

 

 

I. L’origine du séisme

Pour mieux comprendre l’origine des séismes, il est nécessaire de connaître la structure de la Terre.

A. Structure de la terre

 

http://svt.ac-dijon.fr/schemassvt/IMG/structur_intern-545x411.jpg

 

L'intérieur de la Terre est constitué d'un ensemble de couche de composition et de densité différente. Le noyau, au centre, est le plus lourd ; il est formé d’une partie liquide ainsi que d’une partie solide.

La discontinuité de Gutenberg sépare le noyau et le manteau.

Le manteau, constitue environ 80% du volume terrestre. Il se divise en deux parties, le manteau inférieur solide et le manteau supérieur. Le manteau supérieur est lui-même divisé en deux parties : l’une, la plus profonde et ductile, est appelée « asthénosphère » et l’autre partie, solide, forme avec la croûte terrestre la « lithosphère ».

La discontinuité du Mohorovicic sépare le manteau et la croûte terrestre.

Cette croûte terrestre contient environ douze plaques rigides et mobiles, dont les mouvements sont à l'origine de l'activité sismique et des reliefs continentaux et océaniques.

 

 

B. Formation des différents continents

 

Selon la théorie de 1915 du météorologue et géophysicien allemand Alfred Wegener, les continents du monde actuel auraient fait partie d'un seul continent : La Pangée. Celui-ci s’est ensuite morcelé et chaque morceaux à dérivés, donnant naissance à la disposition actuelle des continents.

 

La terre est donc constituée de plaques rigides appelées "plaques tectoniques" qui sont encore en mouvement de nos jours. Ces mouvements sont perpétuels et le visage de la terre sera donc changé dans quelques millions d'années avec la disparition de certains continents.

 

DISPOSITION DES CONTINENTS DANS LE TEMPS

http://nte-serveur.univ-lyon1.fr/nte/geosciences/geodyn_int/tectonique1/expansion/images/ouv_pangee.jpg

 

 

C. Les mouvements des plaques

 

LES CELLULES DE CONVECTION DANS L’ASTHENOSPHERE

Le mouvement des plaques tectoniques est dû à des courants de convection. La chaleur interne de la terre, provenant du noyau, s'échappe vers l'extérieur et chauffe le magma situé dans le manteau. Sous l'effet de la chaleur, le magma monte, perce la croûte et crée une dorsale océanique, une frontière de divergence. Les plaques océaniques repoussées rencontrent d’autres plaques plus denses et s’enfoncent alors sous l’autre, clôturant la cellule de convection.

Il existe trois types de frontières de plaques :
- les frontières en convergence au niveau des fosses océaniques lorsque la lithosphère épaisse s'enfonce sous l'asthénosphère. On parle alors de subduction. Et au niveau des chaînes de montagnes où s'affrontent deux lithosphères continentales. On parle de collision.
- les frontières en coulissage mettent en contact deux plaques qui coulissent l'une par rapport à l'autre.

- les frontières en divergence au niveau des dorsales océanique où naît la lithosphère océanique

Des failles accompagnent ces frontières.

 

Les failles normales viennent d'un mouvement d'étirement entre les deux blocs; elles se situent dans un contexte de divergence    

  

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Les failles inverses viennent d'un mouvement de compression entre les deux blocs; on les trouve dans des zones de convergence.

http://eost.u-strasbg.fr/pedago/fiche1/faille2.gif

 

 

Les failles en décrochement viennent d'un coulissage des deux blocs. Ce mouvement est horizontal l'un par rapport à l’autre.

 

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On retrouve les séismes dans les zones de frontières entre ces plaques. Suivant la nature de la frontière, les séismes présentent cependant des caractéristiques différentes.

 

II. Comment ce manifeste un séisme ?

 

On constate que les séismes sont engendrés par des failles au niveau des frontières de convergence, c'est-à-dire par la rupture des roches en profondeur. La rupture des roches va être le point de départ du séisme : c'est le foyer Le séisme  crée des secousses plus ou moins intenses qu'on appelle ondes sismiques, qui se propagent dans toutes les directions. Le point situé à la verticale du foyer à la surface du globe va être le premier point rencontré par les ondes sismiques : c'est l’épicentre

 

SCHEMA DE LA PROPAGATION DES ONDES SISMIQUES

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Il existe 2 types d'ondes sismiques : les ondes de volume et les ondes de surface

Les ondes sismiques se propagent dans toutes les directions, mais leurs vitesses de propagation varient en fonction du milieu qu'elles traversent.

Ces ondes sont enregistrées dans des stations d'enregistrement sismique grâce à des sismographes.

 

A. Les ondes de volumes

 

1. Les ondes P (primaires)

 

Ces ondes sont enregistrées en premier par le sismographe. La vitesse de ces ondes peut atteindre les 14 km/s. Elles entraînent des mouvements du sol parallèles au sens de propagation. Elles ont pour effet de compresser et dilater successivement le sol. Ce sont des ondes de compression ou longitudinales.

http://www.futura-sciences.com/uploads/tx_oxcsfutura/images2/rdt_onde_p.jpg

 

2. Les ondes S (secondaires)

 

Elles sont enregistrées en second par le sismographe car leurs vitesses de propagation est inférieure à celle des ondes P. Elles entraînent des mouvements du sol perpendiculaires au sens de propagation. Ces ondes ne se propagent pas en milieu liquide (ex noyau ext.). Ce sont des ondes de cisaillement ou transversales.

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Une fois que les ondes de volume arrivent à la surface de la terre les conditions physiques changent. Cela crée de nouveaux types d’ondes : les ondes de surface

B. Les ondes de surface

 

  Les ondes de surface se déplacent parallèlement, à faible profondeur, à la surface de la terre. Il existe deux types d’ondes de surface : les ondes de Rayleigh et les ondes de Love:

 

1)      Les ondes L (longues ou loves)

 

Elles se déplacent de la même manière que les ondes S, mais sans mouvement vertical. Elles provoquent des ébranlements horizontaux qui causent de nombreux dégâts, notamment aux fondations des immeubles ou autres. Elles ne se propagent qu’en surface mais elles concentrent un maximum d’énergie.  Elles sont plus rapides que les ondes R.
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2) Les ondes R (ondes de Rayleigh)

Les ondes R ont un déplacement assez complexe, à la fois vertical et horizontal, un peu elliptique. http://www.mssmat.ecp.fr/IMG/gif/onde_r.gif

 

III. Comment mesurer et prévoir un séisme?

 

B.     Les mesures

 

On mesure un séisme à l’aide un sismographe ou sismomètre. L’enregistrement est appelé sismogramme.

Un sismographe est constitué d'une masse très lourde placée sur une barre fixée à une de ses extrémités et qui pivote dans un plan horizontal ou dans un plan vertical. La masse, en raison de son inertie, ne bouge pas alors que le bâti de l'appareil, fixé au sol, accompagne les mouvements du séisme. La barre pivotante est reliée à un crayon qui enregistre les mouvements sur un papier déroulant.

 

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           http://storage.canalblog.com/56/41/409237/22149475.gif   sismographe_horizontal                                       sismographe_verticalhttp://storage.canalblog.com/46/67/409237/22149500.gif

          Un sismomètre horizontal                                     Un sismomètre vertical

 

2. Magnitude et intensité.

     Les sismogrammes permettent aussi d'évaluer la magnitude d'un séisme, c'est à dire l'énergie libérée au foyer par le mouvement initial. L'échelle de Richter sert à évaluer cette magnitude, et l'échelle de Mercalli mesure l'importance des dégâts (intensité), c'est à dire les destructions humaines, les effets psychologiques sur la population, la modification du terrain,...

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Comment calculer la magnitude ?

La magnitude est calculée soit à partir de l'amplitude du signal enregistré par un sismomètre, soit à partir de la durée du signal lue sur le sismogramme.

Il existe plusieurs échelles de magnitude :

  Magnitude locale ML :

on l'utilise pour des séismes proches dits séismes locaux. Elle est définie à partir de l'amplitude maximale des ondes P. Elle est toujours moyennée sur plusieurs stations en tenant compte des corrections locales.

  Magnitude de durée MD :

on l'utilise également pour des séismes proches mais elle est définie à partir de la durée du signal.

  Magnitude des ondes de surface MS :

elle est utilisée pour les séismes lointains, dits téléséismes, dont la profondeur est inférieure à 80 km. Elle se calcule à partir de l'amplitude des ondes de surface.

  Magnitude des ondes de volume MB :

cette magnitude est définie pour tous les téléséismes et en particulier pour les séismes profonds, car ceux-ci génèrent difficilement des ondes de surface. Elle est calculée à partir de l'amplitude de l'onde P qui arrive au début du sismogramme.

  Magnitude d'énergie ou de Kanamori MW :

elle est définie pour les très gros séismes. Elle est calculée à partir d'un modèle physique de source sismique et est reliée au moment sismique m0 :

 

m0 = µ.S.D

Avec:

  µ: rigidité du milieu

  S: Déplacement moyen sur la faille

  D: Surface de la faille

 

L'intensité d'un séisme est définie en un lieu par rapport aux effets produits par ce séisme, qu'ils soient seulement observés ou ressentis par l'homme (réveil, chute d'objets, fissures ...) ou qu'ils aient causés des dégâts plus ou moins importants aux constructions. On parle alors d'effets macrosismiques.

L'intensité d'un séisme dépend du lieu d'observation des effets causés par le séisme.

 lorsqu'on s'éloigne de l'épicentre du séisme mais varie aussi selon la structure géologique. Une forte intensité est souvent associée à des zones de roches molles (sable, vase, argile et remblais), alors qu'on note une faible intensité dans des zones de roches plus solides (grès).

Pour un séisme donné, on donne souvent uniquement l'intensité à l'épicentre, la plus forte généralement : c'est l'intensité épicentrale.

 

 

 

 

*Cette sous-partie nous permet de conclure notre travail sur les limites de l'intervention humaine. Des phénomènes géologiques comme les séismes qui terrorisent les populations depuis bien lontemps persistent malheureusement sur Terre et l'Homme continue son évolution tout en tentant de prévenir et de se protéger face à ces dangers naturels.*

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