Dossier > Dans les coulisses des séismes Futura-Sciences ... · Chapitre 3/13 - Séismes :...

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Danslescoulissesdesséismes

Imprévisiblesetdévastateurs,lesséismesetlestsunamisfigurentparmilesphénomènesnaturelslesplusviolents.Découvrez toutdes tremblementsde terre,desoriginesà ladétectionenpassantparlessignesavant-coureurs.

Chapitre1/13-DanslescoulissesdesséismesDécembre2004,tsunamideSumatra;janvier2010,séismed’Haïti;mars2011,séismedeTohokuettsunamideFukushima… Autant de drames humains qui nous rappellent en permanence combien laprévisiondesséismesetdestsunamisresteunesciencecomplexeetdifficile.

Bienqu’imprévisibles,lesséismessontàl’originedediverssignesenvironnementaux,commeuneactivitéinhabituelledes geysers à Yellowstone ou une altération du comportement de certains animaux. De leur côté, les Hommesaméliorentsanscesseleursconstructionspourtenircomptedelaviolencedessecoussessismiquesetcomposeraveclesrisquesdetsunami.

Leséismede2010enHaïtiacausélamortdeplusde230.000personnes.©LoganAbassi,ccby2.0

Danscedossier,LouisGéli,sismologueetgéophysicienmarin,répondàcertainesdevosquestions.Qu’est-cequ’untremblement de terre ? Les trouve-t-on tous à la frontière de plaques tectoniques ? Quel est le plus fort séismeenregistré ? La Terre est-elle la seule planète à trembler ? Comment lesmouvements du sol sont-ils détectés etenregistrés ? Découvrez aussi des aspects étonnants, comme le comportement des crapauds à L'Aquila, enItalie,avantlasurvenueduséisme.

D’autressujetsfigurentdansl’ouvragedeLouisetHélèneGéli,Uncrapaudpeut-ildétecterunséisme?90cléspourcomprendre les séismes et les tsunamis, aux éditions Quae, qui constitue une introduction aux grandes notionsélémentairesdesséismesetunétatdeslieuxdelaprédiction.Bonnelecture.

20/05/2013-ParLouisGéli,Géophysicienmarin



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Chapitre2/13-Quelleestl’originedesséismes?Notre planète est recouverte de plaques qui se frottent et s’encastrent les unes dans les autrescomme un puzzle. Ces plaques, loin d’être immobiles, bougent et avancent sous l’effet des grandsfluxgénérésparlachaleuràl’intérieurdelaterre.

Lachaleurensous-solchaleurcréedescourantsdeconvectionquimodifientlespropriétésdesrochesetlesfaitentreren mouvement, en entraînant du même coup les plaques situées au-dessus. Au sein de cette grande marmite,certainesplaquess’écartent.D’autresserapprochentetentrentencollision.D’autresencoreglissentl’unesurl’autre,ou coulissent l’uneà côtéde l’autre.Quel que soit le casdefigure, c’est là, auxfrontièresdecesplaques, que seproduisentlaplupartdesséismes.

Différentstypesdefaille.Laplupartdesséismesontlieudanscesrégionsparticulières.©R.Lacassin

Misessouscontraintependantdescentaines,voiredesmilliersd’années,lesrochesfinissentparatteindreunseuilderupturemécanique au-delà duquel elles ne peuvent plus résister. Elles cassent alors en libérant brutalement toutel’énergieaccumulée,àl’imaged’unélastiqueétiréjusqu’àlarupture.Silasecousseestviolente,laruptureatteintlasurface et créedes bouleversements physiques dans le paysage.Ce sont lestremblementsde terre tels qu’on lesconnaît.Danslecascontraire(etcesontlesséismeslesplusnombreux),lasecousseresteconfinéeenprofondeuretpersonnenelaressent.

Chapitre3/13-Séismes:sont-ilstousàlafrontièredeplaquestectoniques?Certains séismes se produisent à l’intérieur des plaques. Ce sont en général les plus difficiles àprédiresurlelongterme,etlesplusdangereuxenraisonmêmedeleurcaractèresingulier.

Pour lesscientifiques, lesséismesàl’intérieurdesplaquesrestentdesmystères.Commentseproduisent-ils?Selonquelsmécanismes?Uncertainnombred’hypothèsesexistent.

Lapremièreestliéeàl’existencedefaillescachées.L’histoiredelaplanèteTerreestunéternelrecommencement:les



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continentscassent,sedisloquent,sontemportésparlestapisroulantsformésparlesplaquesenmouvement,avantdesereformer.Or, ilarriveparfoisquecescontinentsseressoudentàl’endroitmêmeoùilsontcassé,commeuneplaie qui se cicatrise. C’est là, dans ces anciennes zones de rupture (qui sont aussi des zones de fragilité) que sesituent ces failles cachées. Reste que certaines sutures ne se réactiveront jamais. Et à l’inverse, certaines zonesréactivéesnesontpastoutesd’anciennessutures.Rienn’estjamaissimple…

Cartedelasismicitémondiale,de1973à2004.©NEIC,M.-A.Gutscher

Plusieursséismesrelevantdecettehypothèseontétéidentifiés.C’estlecasduséismedemagnitude5,9quiafrappélecentreduQuébecen1988.Ouencoreceluiquiaeulieuenaoût2011,enVirginie,dansl'estdesÉtats-Unis,unezoneaubeaumilieudelaplaquenord-américaine.Làencore,onpenseàlaréactivationd’anciennesfaillesinactives,iciliées à la chaîne de montagnes des Appalaches. Plus proches de nous, le sud de la Bretagne ou la Vendée, parexemple,sontdeszonessismiquementactivesavecdesséismesdemagnitude5,alorsmêmequ’ellesnesontnil’unenil’autreenborduredeplaque!Laraisonestsimplementqu’ilexisteicidenombreusesfaillestrèsanciennesquisontréactivées régulièrement (la faille sud-armoricainenotamment)malgré les faibles contraintes. Tous ces paramètrescomplexesfontqu’ilestparfaitementimprudentd'affirmerqu'aucunséismen'arriverajamaisdanscesrégionsquel'onconsidèreactuellementcommestables.

Autreexplicationavancéepourcertainsséismesintraplaques:l’existencedebarragesqui,avecleursalternancesdeniveaux,pourraient,danscertainscas,modifierl’étatdecontraintesdanslesous-soletdéclencherunséisme.

Cesséismes,souventmalcompris,sontunevéritablesourced’angoissepourlessismologuesetlespouvoirspublics,qui ne peuvent en aucun cas prévoir leur survenue.Outre les nombreux débats tournant autour de ce sujet, cettedifficulté de prévision est aussi la porte ouverte aux prédictions les plus fantaisistes. En 1989, Iben Browning, unclimatologueaméricain,sismologueautoproclamé,acrééunvéritableventdepaniqueenannonçantl’imminenced’unséisme à NewMadrid (Missouri) pour décembre 1990. En vain. Reste qu’avec un regain d’activité sismique depuisseptembre 2010 et plus de 500 tremblements de terre enregistrés dans le centre de l'Arkansas, la région deNewMadridestaujourd’huiplusquejamaissoushautesurveillance.

Chapitre4/13-Quelaétéleplusfortséismedetouslestemps?C’est ce qu’on appelle un « monstre tellurique ». Le plus grand tremblement de terre jamaisenregistréestleséismedeValdivia(demagnitude9,5)quiaeulieuauChilile22mai1960,suivid’untsunami dévastateur, dont les effets destructeurs ont été ressentis dans tout le Pacifique (côtesd'HawaïetduJapon).Ilaurafaitautotal5.700mortsauChilietdeuxmillionsdepersonnessansabri,61 morts à Hawaï et 130 au Japon. Un bilan relativement faible qui s’explique par le caractèredésertiquedelazonetouchée.



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Précédédequatreoucinqséismesdemagnitude7laveilleetdenombreusesrépliquesdemagnitudeéquivalentelelendemain, letremblementdeterredeValdiviaestenréalitéunesériedetroisséismessurvenusentreles21et22mai1960.Encause,unefaillequiauraitrompuaprès385ansdeblocagesurprèsde1.000kilomètres,etprovoquéundéplacementdescompartiments latérauxd’environ80mètres.Partiedescôteschiliennes, lavaguesoulevéepar leséismevoyagesur10.000kilomètres jusqu'àHawaï,qu’elleatteint15heuresplustard.Vingt-deuxheuresplustard,aprèsavoirencorefranchi5.000kilomètres,desvagueshautesdesixàdixmètresatteignentlesîlesMarquises,lesîlesSamoa,puisleJapon,lesPhilippinesetjusqu’àlaNouvelle-Zélande.

L’îledeChiloé,danslesudduChili,aprèsletsunamiprovoquéparleséismedu22mai1960,lepluspuissantjamaisenregistré(magnitude9,5).©NOAA,NGDC

Sous l’impact, des villes entières sont détruites le long de la côte chilienne, desinfrastructures portuaires sontemportéesàlamer.ÀTalcahuano,plusausud,desbateauxsontprojetésenpleincentre-villeetbonnombredecôtesduChili resterontpour toujoursmodifiées.À lasuiteduséisme,onconstatequecinqdépartementschilienssesontaffaissés,leurscôtesétantdésormaisenvahiesàchaquemaréehaute.Cettedévastationvamêmejusqu’auJapon!ÀMatsushima,lecélèbrearchipeljaponais,certaineslanguesdeterre,autrefoisunies,ontétésiviolemmentfracasséesqu’ellesformentdepuisdesîlotsséparés.

Chapitre5/13-Ya-t-ildesséismesuniquementsurTerre?Ehbienoui,laTerreestlaseuleplanèteàtrembler.C’estcequel’onpeutdiredansl’étatactueldenos connaissances. Les sismomètres déposés par les astronautes américains lors du programmeApollo, entre 1969 et 1972, retransmettront vers la Terre des données sur la sismicité lunaire, parondes radio, jusqu’en1977.Aucundessignauxenregistrésn’a lescaractéristiquesdesséismesquenousconnaissonsici-bas.

Aussiétonnantquecelaparaisse,laTerreestlaseuleplanètedenotreSystèmesolaireàconnaîtredesévénementssismiques.ToutsimplementparcequelaTerreestlaseulequiconnaisselephénomènedetectoniquedesplaques,lafameusedérivedescontinents,aveccettestructureinternesispécifique.Unecroûteterrestretrèsfine,constituéedeplaquessolidesetautonomes,quisedéplacentlesunesparrapportauxautres,flottentsurlemanteau,s’éloignent,serapprochent,entrentencollisionouplongentl’unesousl’autre.



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L’astronauteBuzzAldrin,devantlepremiersismomètreposésurlaLune,enjuillet1969.©Nasa

C’estcettegéologiepropre,qu’aucuneautreplanètenepossède,quiexpliquel’activitésismiquedelaTerre,lacréationdeplissements et demontagnes, qu’elles soient d’origine volcanique ou sismologique. Certes, la Lune,Mercure ouMarsontaussidesmontagnes.Saufqueceseffetsphysiquesn’ontpas lesmêmescausesgéologiques. Ici,pasdetectoniquedesplaques,maisaussipasd’eau…Seloncertainsplanétologues,c’estlaprésenced’eaumassivedanslemanteauterrestrequi,enlerendantvisqueux,permettraitauxplaquesdebouger,etdoncdevivre.Or,VénuscommeMars sont des planètes solides où l’eau est absente. Ainsi, lesséismes nous rappellent que la Terre est vivante.Dévastateurs,ilssontsansdouteaussi,paradoxalement,àl’originedenotreprésencesurlaPlanètebleue.

Chapitre6/13-Commentmesure-t-onlesmouvementsdusol?L’appareilquienregistrelesondespermettantdelocaliserlesséismesetdecalculerleurmagnitudes’appelleunsismographe.Lessismographesactuels,quisontdesinstrumentsdetrèshauteprécisioncapables de détecter des mouvements extrêmement faibles de l’ordre de quelques microns parseconde, doivent en général être maintenus dans des conditions de température et de pressioncontrôlées.

Lessismographessontconstitués,leplussouvent,d’unemasseetd’unbâtiliéausol.Quandlesystèmeestsoumisàune sollicitation sismique, la masse oscille suivant ses caractéristiques propres, tandis que le bâti reproduit lemouvementdusol.Aujourd’hui,laplupartdessismographessontélectromagnétiques.Lesmouvementsdubâti,parrapportàl'aimantquisertdemasse,produisentdessignauxquivontêtreamplifiésparvoieélectroniqueetenvoyésparsatellite,lignetéléphoniqueouradioauxréseauxdesurveillancesismique.



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Schémaillustrantleprincipedefonctionnementd’unsismomètre.Enbas,ondistinguel’enregistrementd’ondesP(ondesprimaires),S(ondessecondaires)etL(ondesdeLove).©SVT4VR,

DR

Encasdeséisme,plusieurssériesd’ondesvontparvenircoupsurcoupausismographe.LespremièressontlesondesP, ditesondesprimaires. Ce sont les plus rapides. Celles qui suivent sont les ondes S ouondes secondaires. Pluslentes,maisbeaucoupplusviolentes,cesontellesquicréentengénéral leplusdedégâts.Arriventenfin lesondesditesdesurface,quisepropagentlelongdelasurfaceterrestre.Lavitesseàlaquellecesondessedéplacentdépenddelanatureetdutypedesrochestraversées,maisellevariegénéralement(pourlesondesPdanslacroûte)de3à8km/s.Enconnaissant lavitessedesondesPetSetenmesurant ladifférencedetempsentre l'arrivéedecesdeuxondes, on peut calculer la distance entre le sismographe et l'épicentre. Et donc, par triangulation avec plusieurssismographes,lelieuduséisme.

Àpartirdecesdonnées,lessismologuespourrontégalementdéterminerlamagnitudeduséisme.Pourcela, ilsvonttenir compte du type de sismographe utilisé, de la distance entre le séisme et la station d'enregistrement, de laprofondeurduséismeetdelanaturedusous-soloùsetrouvelastationd'enregistrement.Toutescescorrectionsvontpermettre de dresser partout dans lemonde lamême carte d’identité dumême séisme, avec son amplitude, salocalisationetsamagnitude.Etcelatrèsrapidement.Quelquesminutesseulementaprèsunséismemajeur,etavantmêmed’en savoir plus sur cequi s’est passé sur le terrain, les observatoires sismologiques vont être capablesdedonnerunemagnitude(ouaumoinsunefourchettedemagnitude).Cetterapiditédediagnosticestcapitale,carc’estellequivapermettred’évacuertrèsvite,surtoutsiuntsunamimenace…

Chapitre7/13-Commentsavoirsiunefailleestactiveounon?Pour fairede laprévisionà longterme, il faut inventorier les faillesactivesdangereuses,maisaussiconnaîtreleurhistoire(dateapproximativedesprécédentsséismes,magnitude,etc.).

Est«active»unefaillequiaengendrédesséismesaucoursdutemps.Maisdequeltempsparle-t-on?À l’échellegéologique,letempsn’apaslamêmeduréequeceluiquenousconcevons.Est«récent»,unévénementquiaeulieuil y a quelquesmillions d’années. Et est considéré comme « futur proche », ce qui se passera dans les prochainsmillénaires.Pourlesgéologues,unefailleest«active»sielleasubiaumoinsuneréactivationsismiqueaucoursdu



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derniermilliond'années!Pour lessismologues,unefailleest«active»siellemontredespreuvesdedéplacementdanslesdixderniersmilliersd’années.Certes,c’estpluscourt,maisquandmême…Commentsavoirqu’unefailleabougéilya2.000ou3.000ans?

Danscertains cas favorables, la topographieenagardé la trace. La répétitiondesévénements sismiquesestalorsinscritedans lepaysagesousformededéformationsgéologiquesvisibles,dedécalagesetd’escarpements,commedesmarchesd’escalier(dequelquesdécimètresàquelquesmètresensurface),quivontfairerévélerdescouchesdedifférentes couleurs jusque-là enfouies sous terre. Au fil de secousses répétées, ces escarpements s'accumulentprogressivement et finissent par façonner les reliefs. Pourmettre à nu cette histoire, le scientifique va creuser destranchées, transversalementaux failles,pour faireapparaître lesséquencessuccessivesdesséismes, jusqu’à10ou20,parfois!

TranchéecreuséeentraversdelafailledunorddeTéhéran,enIran,pourdéterminerlarécurrencedesséismespassés.©Jean-FrançoisRitz

Datéesaucarbone14,cessignaturesàmêmelesolvontalorspermettrededresserlacartedelamémoiresismiquedelarégion.Quand,lorsd’unséisme,secréeunescarpementdefaille,celui-ciesteneffetsoumisàl’érosiondèssaformation.Ilyad’abordéboulementaupieddel’escarpement,puisdesdépôtsplusfinsissusduruissellementvontvenirrecouvrircerelief.Avecletempsetlesintempéries,unsolseforme,l’escarpementestniveléet,infine,plusriennesevoitdanslepaysage.Siunnouveautremblementdeterreintervientàcetendroit,cesanciennestracesontdeforteschancesd’êtreremisesàl’airlibreparleséismelui-mêmeouparl’actiondeshommes.Ondécouvriradoncquelazonen’enestpasàsonpremierséisme…

Unexemple:aprèsletremblementdeterrequiafrappél’Arménieendécembre1988,lesgéologuesontcreuséunetranchéeperpendiculaireàlafailleetontdécouvertunevilleantique,inconnuealors,avecfortifications,habitationsetnécropoles.Encollaborationétroiteaveclesarchéologues,l'équipeafinalementpufairelapreuvequ'ils'agissaitdelaville de Behoura, une cité occupée jusqu’à sa destruction par un séisme entre 782 et 773 avant J.-C., puis sonenfouissement.

Leschosessontplusdifficilesenmer.Pour repérer lesévénementssismiques, legéologuenepeutpascreuserdetranchées.Enrevanche,ilpeutfairel’hypothèsequelesséismesmajeursontengendrédesglissementsdeterrain.Lesdépôtsassociésà cesglissements sont facilement reconnaissablespar leur couleuret leur texture, ils formentdescouches de « turbidites » (un groupe demême roche sédimentaire) qui s’intercalent avec les sédiments déposésrégulièrement en période calme. C’est ainsi que le géologue va prélever des carottes et compter le nombre deturbidites.Après,ilsuffitdelesdateretonobtientlaséquencedesséismespassés.



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Chapitre8/13-Sait-onconstruiredesbâtimentsparasismiques?Peut-onconstruiredesbâtimentsrésistantsauxsecoussestelluriques?Oui,etdepuislongtemps.Laplupart des pays riches à forte sismicité ont érigé des règles de construction parasismiques, quipermettentdelimiterlesdégâtsdansleszonesàrisque.Plusieursparamètressontprisencompte:lechoixdel’emplacement,l’architecturedubâtiment,lesmatériaux…

Aujourd'hui, les ingénieursdugéniecivilsaventconstruiredeshabitationscapablesderésisterauxtremblementsdeterre.Uncertainnombrederèglessontdésormaisacquises.Onsait,parexemple,qu'ilfautéviterdeconstruiredesbâtimentsneufsasymétriques.L'asymétriecréantàchaqueendroitautantdepointsdefaiblesse.Onsaitégalementconstruire des bâtiments avec des chaînages horizontaux et verticaux incorporés à la structure, ce qui permet desolidariserl'ensembleenunseulbloc.Laconstructionsurvérinspermetégalementauxgrandsimmeublesd'ondulerpendant leséismeau lieude se casser brutalement. Les constructionsdoivent être les plus simplespossible, pourpouvoir résister aux à-coups verticaux et horizontaux. Le mot d’ordre consiste à éviter les porte-à-faux, lesencorbellements,toutcequiferaprise.

LepontRion-AntirionrelielePéloponnèseàlaGrècecontinentale,quis’écartentde1,5mparsiècleenviron.©NikosNadiilidis

La grande tendance des nouveaux règlements sismiques est aussi de faire appel à la ductilité desmatériaux, quidoiventpouvoirsedéformersansrompre,àl’imaged’unroseau.Mêmeunestructureenbétonarmépeutencaisserl'énergietransmisepar leséisme,moyennantdesdéformationsélastiques.Unedesréalisations lesplus ingénieusesest celle du pont Rion-Antirion, qui enjambe l’entrée du golfe de Corinthe, pour relier le Péloponnèse à la Grècecontinentale. Inauguréen2004, ilaétéconstruitdemanièreàrésisterauxsecousses fréquentesdans lazoneetàaccompagnerl’extensionduriftentrelesdeuxrives,plusd’unmètreetdemiparsiècle!

Chapitre9/13-Séismes:quelssignesavant-coureurs?Ya-t-ildessignesavant-coureursprécédantunséisme?Oui,etriend’étonnantàcela,quandonsaitque l’énergie libérée par un séisme de magnitude 7 représente l’équivalent d’environ 900 fois labombed’Hiroshima!Commentimaginerqu’unphénomèned’unetellepuissancepuissesedéclenchercomme cela, sans aucun signe annonciateur ! Le problème n’est donc pas dans l’existence de cessignes,maisdanslacapacitéàlesdétecter…avant!Etça,onnesaittoujourspasfaire.



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Lapremièrefamilledeprécurseursregroupelessignauxassociésauxmouvementsdusol.Desmouvementsquel’onpeut mesurer aumillimètre près avec des outils de nivellement ou parGPS. Avant certains séismes, on a parfoisremarqué que le sol gonfle ou se déforme. Le problème, c’est qu’il n’y a pas que la déformation de la croûte quisoulèvelesol.

Defortesprécipitations,parexemple,peuventfairedéborder lesnappesphréatiquesetfairegonflerlesoldumêmecoup.Différentescauses,mêmeseffets.Lapisten’estpasvraimentfiable.

Ladeuxièmefamilled’observationsregroupe lessignauxditssismiques,cardétectablesavecdessismomètres. Peuavantunséisme, la croûtequi sedéforme lentementengendredepetitsessaimsdeséismesprécédant la rupturemajeure,ouencoredessortesdemurmuresougargouillementsenprovenancedesprofondeursdelafaille,appeléstrémors tectoniques, sortes de chants d’outre-tombe, comme si la faille grondait avant de lâcher. Ces signauxannonciateurs, parfois concentrés sur une zone de quelques kilomètres de large, pourraient trahir l’amorce duprocessusderupture.

Environ44minutesavantleséismequiadévastélavilled’Izmit(Turquie),le17août1999,dessignauxcomparablesàceluiàl’imageontétéenregistréssurunestationprochedel’épicentre.Problème:ilafalludixannéesderecherchepourréussiràidentifiercessignaux!Larouteverslesprécurseurs

estencorelongue…©Bouchon

Troisièmetypedeprécurseurspossibles:ceuxquionttraitaucomportementdesgazoudesfluidescontenusauplusprofondde laTerre.Ensedéformant, lacroûtevasefissureretcréerdesmicrofractures,dans lesquelles lesfluidesvonts’infiltrer.Cetteinfiltration,quiaurapoureffetdeperturberlacirculationdeseauxsouterrainesetdemodifier leniveaudesnappesphréatiques,vaégalementfairevarierleniveaudespuits.Unindicequipeutmettreenalerte.

Le contenu en gaz de ces eaux peut également varier. Juste avant un séisme, certains observateurs ont dit avoirdétectédans l’airdesconcentrationsexceptionnellesderadon,ungaz radioactifnaturelquise trouvenormalementenfoui en profondeur dans le sol. L’explication pourrait être que ce gaz remonte à la surface par le canal desmicrofractures générées par la friction des roches.Mais est-ce réellement à cause des secousses ? Ou plutôt desvariationsmétéorologiques?Lapisteduradonrestecontroversée.

Dernière famille enfin, celle qui regroupe tout ce qui n’est pas considéré comme sérieux ou conventionnel par lessismologues.Pêle-mêle,lessignauxélectriquesetélectromagnétiques,quecesoitausol,dansl’atmosphèreoudansl’ionosphère, les signaux thermiques, observables par satellite, à l’aide de capteurs infrarouge. Et bien sûr, lescomportementsanormauxd’animauxprécédantlesséismes.Paradoxe:c’estautourdecettefamillequelarecherche



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estlaplusactive,carconduitepardesphysiciensetnondessismologuesquicraignent,eux,pourleurréputation.

Restequetouscessignauxsontencore,laplupartdutemps,détectésaprèsleséisme!Entreprédictionetprévisionréussie,lecheminresteencorelong…

Chapitre10/13-Gonflementdusol:quesignifie-t-il?Depuisdenombreusesannées,desscientifiques japonaisont remarquéquedanscertaines régions,lesol(oumêmeleniveaumarin)sesoulevaitdeplusieursdizainesdecentimètresà l'approched'unséisme,commes'ilgonflaitavantlechoc.

C’esten1944quelephénomèneaétédocumentépourlapremièrefoisavantleséismequiafrappélarégionausud-ouestdeTokyoetunedeuxièmefoisen1964,avantceluideNiigata.Cettefois-ci,l’observations’estfaiteenmer.Lesinstrumentsdemesuremisenplaceàpartirde1960auborddescôtesonteffectivementconstatéquelamerétaitmontéedeprèsde20centimètresquelquesmoisavant le séisme.Encause, le soulèvementprobableduplancherocéanique.

Aucoursdel’hiver2004-2005,enCalifornieduSud,lesols’estmisàgonflerdemanièreinquiétante.Cegonflementad’abordétéinterprétécommeunsignalannonciateurd’unséismeimminent.

Heureusement,ons’estrapidementrenducomptequelephénomèneétaitdûauremplissagedesaquifèresparlesprécipitationsparticulièrementabondantesdecethiver-là,lepluspluvieuxdes100

dernièresannées!©Graphies,MEDD-DPPR

Ce phénomène de gonflement du sol a fait l’objet de nombreuses études,mais les résultats sont controversés enraison de la difficulté à obtenir desmesures fiables. Quelques dérapages sont restés célèbres dans l’histoire de lasismologie,pourleurretentissementmédiatique.LeplusconnuestceluidePalmdaleBulge,enCalifornieduSud.Peuavant leséismedeSanFernandoen1971,certainsspécialistesaffirmèrentque lesolde laCalifornieduSuds’étaitprogressivementsoulevéentre1960et1975deplusde35centimètressuruneétenduegrandecommelamoitiédelaBretagne.Convaincusqu’ils tenaient là « le »précurseurque tousattendaient, ces sismologuesn’ontpashésitéàs’aventurerencoreplusloin.NonseulementcegonflementétaitunprécurseurduséismedeSanFernando,maisilenannonçaitunautre,bienplusterribleencore!AprèsavoirdéclenchéunevéritablepsychosedanstoutelaCalifornie,onadécouvertquecesgonflementsanormauxn’étaientenréalité…quedeserreursdemesure.

Unnouvelépisodedegonflementdusolmetànouveaulessystèmesdesurveillanceenalerteen2005.Maiscettefois,lessismologueséchaudésontfaitpreuved’uneprudenceexemplaire.Donnéesenmain,onfinitparcomprendrequec’est la pluviométrie exceptionnelle de l’hiver 2004 en Californie du Sud qui, après avoir gorgé d’eau lesnappes



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phréatiques,estresponsabledugonflement.

Alorsquepenserdeceprécurseur?Unefoisdeplus,leschosesnesontpassimples.Àcejour,onneconnaîttoujourspasd’exemple indiscutabledecorrélationentresurélévationdusoletséisme.À l’inverse,dessurélévationsontétéobservéesdansdesrégionsoùaucunséismen'aeulieu…

Chapitre11/13-Lesfontainescoulent-ellesplusfortavantunséisme?Les observations liées à la circulation des fluides sont très anciennes, puisque certaines datent deplusdedeuxcentsans.Lespremièresconcernentlespropriétésphysiquesetchimiquesdeseauxauxalentours de la zone du séisme. Peu avant l’événement, certaines sources vont en effet voir leurtempérature ou leur débit augmenter et leur composition chimique changer : teneur en chlore,concentrationenselsminéraux,etc.

Physiquement,onsaitquecertainspuitsontvu leurniveaud’eaumonterdecinqoudixcentimètresquelques joursavant leséisme.Ou à l’inverse, baisser de façon significative, ce qui n’est pas contradictoire, car tout dépend desconditionsgéologiqueslocalesoudelapositiondupuitsparrapportàl’épicentre.Cesvariationsconstatées,restelaprincipale inconnue, le facteur temps. Et toujours les mêmes questions : quand le séisme se produira-t-il ? Dansquelquesheures,jours,mois?

DeschangementssemblentavoirétéobservésdanslefonctionnementdesgeysersduparcdeYellowstone,situédansleWyoming,quelquesjoursavantcertainsséismeslointainsdeCalifornie.©

JeanVandemeulebrouck

L’autredifficultéestd’arriveràévaluer,àpartirdecesindices,lepérimètredelazonequiseraaffectée.AuxÉtats-Unisparexemple, certainsgeysers duparcdeYellowstone ,aunord-estde laCalifornie,sesontmisenactivitéanormalequelquesjoursavant leséismedeLomaPrieta(magnitude7,1),quiaeulieuen1989prèsdeSanFrancisco.Àdescentainesdekilomètresdelà,alorsquecertainessourcessituées,elles,àproximitéduséismen’ontpasbougé!

Ces mêmes difficultés existent pour lescaractéristiques chimiques des eaux. Certes, on constate que lesconcentrations en certains éléments chimiques augmentent ou baissent selon les cas, mais à partir de là, qu’endéduire?Etquelleprédictionfaire?Enl’étatactueldesconnaissances,cesobservationsrestentinexploitables.



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Chapitre12/13-Uncrapaudpeut-ildétecterunséisme?Le cas des crapauds de L’Aquila a de quoi intriguer. À 70 kilomètres de L’Aquila se trouve un lacconnupourêtreunlieudereproductionintensedeBufobufo,lecrapaudcommunleplusrépanduenEurope.

Aprèsavoir hibernéd’octobreàmars, cespopulations sortent engénéral à la finmars et se reproduisent pendantplusieurssemaines.Hasardducalendrier :enavril2009,uneéquipebritanniquede l’OpenUniversity,dirigéepar labiologisteRachelGrant,étaiten traindemeneruneétudesurcesbatraciens.Commencée le1er avril, cetteétuderévèledesrésultatspourlemoinsétonnants.CinqjoursavantletremblementdeterrequiafrappéL’Aquilale6avrilà3h30heure locale, lescrapaudsmâlesontcommencéàdéserter leurssitesdereproduction,et leurnombres'estbrutalement réduit de 96 %. Un comportement totalement inhabituel, car normalement, une fois sortis pour sereproduire, ces crapauds restent actifs jusqu'à ce que la saison des amours soit terminée.Deux jours plus tard, lenombred'accouplementsesttombéàzéro.Ques’est-ilpassé?Etquelstypesdechangementsenvironnementauxcescrapaudsont-ilspusentir?Leshypothèsessontnombreuses.Danslesjoursquiontprécédéleséisme,latempératureà15kilomètresdelafrayèreabrutalementchutédeprèsde10°C.

Deuxcrapaudscommuns(Bufobufo)copulantdurantlapériodedemigration,dansleparcnationaldePeneta-Gerês,auPortugal.©Janekpfeifer,ccbysa3.0

Pourquoi ? Difficile à dire. Toujours est-il que cette seule anomalie thermique pourrait expliquer le départ desbatraciens.D’autresexplicationstiennentàlapossibleémanationdegazetdeparticules.SelonFriedemannFreund,géophysicienallemanddelaNasaquis’estintéressédeprèsàl’étude,lesrochesdelacroûteterrestre,«stressées»parlesvariationsdecontraintesquiprécèdentunséisme,relâchentdesparticuleschargéesquiréagissentavecl'airquandellesatteignentlasurfacedelaTerre.Or,cesparticulesdansl'airsontréputéesdonnermalàlatête,créerdesnauséesetaugmenterleniveaudesérotonine,unehormonedustress.Cesparticulespourraientaussiintervenirdanslespropriétésdel’eaudulac,enlatransformantenperoxyded'hydrogène,unesubstancetoxiquepourlesanimauxaquatiques.Incommodés,lesanimauxauraienttoutsimplementfaitleursbagages…

LecasdescrapaudsdeL'Aquilaneprouvepasleliendecausalitéentrel’imminenceduséismeetlecomportementanimal,maisilal’avantaged’avoirétéétudiéendétail,insitu,aumomentdesfaits.Pourlapremièrefois,onaassisté,entempsréel,àuncomportementinhabitueldesanimauxenl’observant,enleconsignantetenquantifiantjouraprèsjourlenombredesindividusrestantsurlafrayère.Uneavancéescientifiqueintéressantequinejustifietoutefoispasde



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mettreuncrapaudenbocalsursonbureau!

Chapitre13/13-AvecLouisGéli,d’autrescléspourcomprendreséismesettsunamisÀ découvrir aux éditonsQuae,Uncrapaudpeut-ildétecterunséisme?90cléspour comprendre lesséismesetlestsunamis,unouvragedeLouisetHélèneGéli.

Cetouvrage,simpleetconcis,estuneintroductionauxgrandesnotionsélémentairesdesséismesetunétatdeslieuxdelaprédiction.Qu’est-cequ’unséisme?Commentseformeuntsunamiouunevaguescélérate?Peut-onprévoirunséismeetavecquelleéchéance?Quelssontlessignesprécurseurs?Peut-onsefierausixièmesensdesanimaux?Quesait-onfaireetquenepeut-onpasfaire?Pourquoipeut-onprédireleséruptionsvolcaniques,lamétéoetpaslesséismes?LeséismedeTohokuetle tsunamideFukushimaétaient-ilsprévisibles?PourquoilacentraledeFukushiman’était-ellepasmieuxprotégée?

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Àtravers90questions,celivreneseveutaucunementexhaustifenlamatière.Maisilfournitdesrepèressurl’histoirede la sismologie, l’évolution de la prédiction et les pistes d’avenir. Il propose quelques réflexions sur le métier desismologueetlesdifférentesécolesdesociologie,avecunéclairageparticuliersurleséismejaponaisdemars2011.

RemerciementPourécrirelelivreentermessimples,l'auteurafaitappelàsonépouse,Hélène,journalisteethistorienne.



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