1. Introduction 2. Localiser un séisme 3. Déterminer la force d un séisme 4. Caractériser le mécanisme de rupture d un séisme

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1 Partie II Les paramètres des séismes Séisme: libération d énergie destructrice à partir de la magnitude 5 Prévision sismique: déterminer l aléa sismique Étude du mécanisme de rupture de la faille 1. Introduction 2. Localiser un séisme 3. Déterminer la force d un séisme 4. Caractériser le mécanisme de rupture d un séisme

2 Le tremblement de Terre? T1 T2 T3 2 Millions de séismes chaque année - Passage des ondes dans le sous-sol - origine du tremblement Déplacement de 2 blocs séparés par 1 faille préexistante a. b. Dans un premier temps mouvement le long de la faille qui déforment les blocs sans les casser δ δ Rupture: contraintes accumulées dépassent le seuil de résistance des zones les plus faible de la faille c. d. δ δ Longueur de la rupture Géométrie de faille: b. Faille décrochante (δ souvent égal à 90 ) c. Faille normale (souvent 45 < δ < 90 ) d. Faille inverse (souvent 0 < δ < 45 )

3 Localiser un séisme Localisation d un séisme en utilisant la différence entre le temps d arrivée des ondes P et S

4 Localisation et temps origine d un séisme Donnée utilisée: temps d arrivée des ondes aux stations Méthode utilisée: la triangulation épicentre h x hypocentre D latitude longitude profondeur t p = t 0 + D V p, 1 t s = t 0 + D V s, 2 station 3 inconnus: latitude, longitude et profondeur résistance des zones les plus faible de la faille 3 temps d arrivée nécessaire Distance: 1+2 = t s t p = D( 1 V s 1 V p ) Profondeur: = D = k(t s t p ) avec k = V p = 8,4 1 on applique Pythagore h = D 2 x 2 Temps: 1 = D = V p t p V p t 0 Vp Vs = t 0 = t p D V p

5 Mesurer la taille d un séisme Définition de la taille d un séisme très différentes: L intensité: mesure des effets du séismes sur les hommes, les paysages et les constructions La magnitude: mesure faite à partir du sismogramme (amplitude, coda) Le moment sismique: mesure faite à partir de la géométrie de la faille

6 L intensité: mesure des dégâts fait par un séisme méthode utilisée: enquête macrosismique sur les réactions humaines, dégâts causés aux constructions,... Évaluation subjective du mouvement du sous-sol Échelle variant de 1 à 12, établissement de courbes d isoséiste. Intensité les + fortes indique approximativement la position de la faille Intensité Observations Détails I Secousse non ressentie enregistrer par des instruments II Secousse peu ressentie perception par personnes au repos et aux étages III Secousse ressentie balancement d objet suspendus IV Secousse très ressentie tremblements d objets, perception dans et hors des maisons V Secousse forte réveil des dormeurs, chute d objets, fissures légères dans les plâtres VI Légers dommages fissures dans les murs, frayeur de nombreuses personnes VII Dégâts larges lézardes dans les murs, chutes de cheminées VIII Dégâts massifs les habitations les + vulnérables sont détruites IX Destructions nombreuses constructions détruites, chute des monuments et de colonnes X Destruction générale constructions de bonne qualité détruites (non parasismiques) XI Catastrophe toutes les constructions sont détruites (ponts,barrages, canalisations) XII Changement de paysage énormes crevasses dans le sol vallées barrées,...

7 L intensité: Cartes Macrosismiques Figure 2: courbes d isoséistes du séisme de Lambesc 11/06/1909 Figure 1: courbes d isoséistes du séisme de Lorient 30/09/2002

8 Magnitude: mesure quantitative de la force d un séisme Définie en 1935 par Richter dans une tentative de rendre objective la mesure d un séisme Donnée utilisée: les paramètres exploitables à partir d un sismogramme Méthode utilisée: plusieurs définitions existent! M S et m b : magnitude calculé à partir de l amplitude des ondes de surface et de volume M = log A/T + q(, h) + a avec: A, Amplitude du mouvement du sol ( de l ordre de 10 9 m.) T, Période de l onde considérée. q, Fonction corrigeant de l atténuation, dépend de la distance ( ) et de la profondeur du séisme (h). M d : magnitude de durée utilise la coda (durée) du signal avec: t m, durée du signal. M d = a + b log t m + c log t 2 m + d a, b, c, d, facteurs empiriques adaptés à chaque région. M l : magnitude locale

9 Moment sismique et plan de faille Donnée utilisée: les paramètres de la faille M o : moment sismique calculé à partir du déplacement, D et de la surface de la faille, S plan de rupture D S M o = µsd (N.m) avec: µ, coefficient de rigidité en (N.m 2 ) Pour la croûte, µ c = M w : magnitude d énergie, quand M S ne convient plus M W = 2 3 log M o 6 longueur de la faille active (km) Déplacement (m) Magnitude (M W ) Durée de la rupture (s)

10 Mécanisme de rupture d un séisme Mécanisme au foyer: décrit la géométrie du plan de faille et la direction de déplacement Donnée utilisé: la polarité des ondes (sens du mouvement du sol) lue sur les sismogrammes description des zones de dilatation et compression Modèle théorique: double couple pour une source écoutée de très loin(télésismique) Relation entre plan faille et mécanisme au foyer

11 Modèle de rupture: théorie du double couple compression extension plan de faille plan auxilliare plan de faille La source est assimilée à un point ne rend pas compte de la réalité sur le plan de faille mais suffisamment précis pour simuler le rayonnement sismique loin de la source Quand glissement sur faille, celle-ci tend à tourner dans le sens du glissement réaction élastique du milieu qui résiste à la rotation en fournissant une rotation égale mais de sens opposé à la celle de la faille principale Deux couples en action: l un provenant de la faille, l autre du milieu Le milieu extérieur subit des déformations soit en dilatation soit en compression ce sont ces déformations qui sont observées aux station sismologiques après transport de ce mouvement par les ondes sismiques

12 Diagramme de rayonnement et polarité diagramme de rayonnement pour un double couple et spécifique à l onde considérée (P ou S) Polarité: sens du mouvement de l onde à la station EN COMPRESSION: sens du mouvement en poussée (polarité dite positive, notée +, vers le haut sur sismogramme) EN DILATATION: sens du mouvement en retrait ( polarité dite négative, noté -, vers le bas sur sismogramme) Diagramme de rayonnement: observé et théorique les polarités s organisent en quadrants positif et négatif à partir desquels on ajuste la position des plan nodaux

13 Relation entre rai et diagramme de rayonnement Sphère focale: sphère arbitraire qui relie le sens du mouvement porté par un rai au diagramme de rayonnement par son angle d incidence - dépend de l azimut et de la distance épicentrale Projection stéréographique: peu commode de travailler sur demi-sphère,on projette sur plan horizontal passant par le point central de la sphère - Projection de Schmidt: préserve les angles des plans ou des lignes projetées angle d incidence d un rai sur la sphère focale positionné sur le canevas avec le sens du mouvement

14 Faille et mécanisme au foyer I mécanisme au foyer différent selon les mécanisme de rupture de faille: 3 grandes familles - Faille décrochante (strike-slip) - Faille normale (reverse fault) - Faille inverse (thrust fault) 2 plans nodaux: plan de faille + plan auxilliaire Sépare les parties compressives (noires) et les parties en dilatation (blanches)

15 Faille et mécanisme au foyer II

16 Accès aux données sur internet : site de l organisme NEIC : page d information générale site de l organisme international site du réseau mondial francais site du réseau mondial américain