Introduction

On appelle tremblement de terre, ou mieux séisme, un brusque mouvement de l'écorce terrestre pouvant entraîner des déformations permanentes du sol, des fissures, des glissements des couches de terrains, etc...

Un macroséisme est un phénomène violent qui occasionne des désastres, ou qui est ressenti par l'homme sans le secours d'instruments, par opposition au microséisme que seuls les appareils permettent de mettre en évidence.

Quand un séisme se produit en un point du globe, les secousses se propagent dans le sol, les effets observés diminuent avec la distance et rapidement les secousses ne sont plus indiquées que par les instruments.

Jean-Claude Bousquet

La Sismologie

L'objet de la sismologie est l'étude de la propagation des ondes produites par les séismes dans le globe.

Le sismographe est l'appareil qui capte les divers mouvements du sol au moment du séisme.

Il est constitué de deux parties distinctes;

1. l'une posée sur le sol sur de la roche massive, appelé socle, lourd et massif, sur lequel sont fixés l'armature de l'instrument, et un puissant aimant permanent;

2. l'autre, mobile par rapport au socle, constitué par un système pendulaire comprenant une lourde masse et le bras du pendule sur lequel est fixée une bobine, comportant un grand nombre de spires de cuivre, qui plonge dans le champ magnétique de l'aimant.

D'après le principe de l'inertie, quand le sol bouge au début, et c'est le début qu'il est important d'enregistrer, on peut considérer que le pendule du sismographe est fixe par rapport au mouvement du sol, donc du socle.

L'aimant induit alors dans la bobine un courant qui fait dévier un galvanomètre, et l'on enregistre de cette façon le mouvement du sol sur enregistreur photographique ou suiveur de spot.

Une station sismologique comporte 3 sismographes qui enregistrent le mouvement vertical et les mouvements horizontaux dans les directions Nord-Sud et Est-Ouest. Entre le foyer du séisme et la station, les ondes sismiques peuvent suivre divers chemins déterminés par les lois de la physique, mais le long d'une ligne de propagation d'onde (ou rai sismique) il y a deux mouvements vibratoires de nature différente;

1. l'un se fait dans la direction de propagation à la manière du son dans l'air,

2. l'autre dans le plan perpendiculaire à la manière d'un cisaillement.

Les deux mouvements se propagent à des vitesses différentes, et n'ébranlent pas le sol de la même manière.

• Les premières arrivées, dites ondes P, sont visibles sur la composante verticale;

• les secondes, ondes S, sur les horizontales.

C'est du décalage du temps entre ces deux sortes d'onde que l'on déduit la distance à laquelle se trouve le foyer, point origine du séisme.

Les stations de mesures

Les renseignements des différentes stations mondiales sont transmises à un bureau central (Strasbourg en Europe, Pasadena bureau central mondial) qui, lui, détermine avec précision la position, la profondeur et l'intensité du séisme.

Ces renseignements sont ensuite retransmis aux stations, pour permettre un dépouillement plus approfondi, ou des études antérieures : par exemple, étude de la propagation des ondes dans certaines parties du globe, étude de la séismicité d'une région géographique c'est-à-dire de la répartition dans l'espace et dans le temps des séismes qui s'y produisent, études d'hypothèses et de théories sur la constitution interne du globe.

Notion de magnitude

L'intensité d'un séisme se calcule et permet de lui attribuer un nombre, appelé magnitude, lié à l'énergie développée au foyer du séisme. Les magnitudes vont de 0 à 9 : il n'y a guère qu'un séisme par an ayant une magnitude supérieure à 8 alors qu'on en compte près de 100.000 ayant une magnitude comprise entre 3 et 4.

Les buts

Les buts, les résultats de la sismologie sont nombreux et variés. Elle a permis, en particulier, de concevoir des schémas simples, tirés de l'expérience, de la constitution interne du globe. Dans l'un de ces schémas, notre globe apparaît à grande échelle comme divisé en couches concentriques séparées par des couches de discontinuité. Les couches se différencient par leurs constantes physiques, telles que densité et coefficient de rigidité.

Elles sont au nombre de quatre :

1. la croûte terrestre d'épaisseur comprise entre 5 et 60 km,
2. le manteau d'épaisseur 2900 km,
3. le noyau,
4. la graine qui semblent avoir les propriétés de l'état liquide.

On suppose dans les schémas, que les couches sont séparées par des surfaces de discontinuité nettes; ainsi lorsqu'une onde sismique arrive sur une discontinuité ou à la surface terrestre, il s'y produit tous les phénomènes de la physique relatifs à la propagation : réflexion, réfraction, diffraction, absorption, échange d'une onde de structure P et vice versa.

Chacun des phénomènes donnent naissance, à partir des ondes P et S, à quelques 80 ondes que l'on peut enregistrer sur les séismographes, et l'on conçoit facilement que le travail de dépouillement soit souvent complexe.

Les retombées des mesures et études

Industriellement, la sismologie est un puissant moyen de prospection minière et pétrolifère : on étudie dans ce cas la nature du sol à faible profondeur par enregistrements de tirs de faible charge d'explosif.

En recherche pure, on exploite beaucoup actuellement (en 1968) les explosions atomiques souterraines et les importants tirs d'explosifs. Ceci dans le but de déterminer la profondeur de la discontinuité de Mohorovicièc, discontinuité qui sépare le manteau de la croûte terrestre.

Dans les pays à forte séismicité (Japon par exemple), les sismologues participent activement à la prospection contre les séismes; ils ont édicté, avec les architectes, des règles de construction aséismiques : règles basées sur l'étude minutieuse des dégâts entraînés lors des grandes catastrophes.

La station de sismologie à Port aux Français

La sismologie de PAF, qui comprend une station longue période et une station courte période, soit six sismographes, est considérablement gênée par l'agitation micro séismique, véritable "halètement du sol", qui provoque en permanence de très petits mouvements prenant parfois une certaine ampleur.

Elle est due, soit à des causes naturelles : déferlement des vagues sur la côte, action de vents violents sur les reliefs du sol, soit à des causes artificielles : trafic routier, promiscuité d'une ville. En mer, les rapides variations barométriques donnent naissance sur le fond marin à des ondes superficielles, phénomène curieux, qui provoque une forte agitation micro séismique.

Trouver une solution pour annuler cette gênante agitation des enregistrements, en posant des filtres convenables, en installant des réseaux de sismographes, tel est le but actuellement recherché à Kerguelen.