Sismologie! Sismologie! Sismologie! Sismologie : Faille et cycle sismique! Quelle est l'origine d'un tremblement de Terre?

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1 Sismologie Sismologie Faille provoquée par le tremblement de terre des Andes Péruviennes de Sismologie Sismologie : Faille et cycle sismique dommages mineures sur un temple grec construction parasismique, Saqsaywaman, Cusco, Perou 3 4 Quelle est l'origine d'un tremblement de Terre? Episode intersismique et rupture sismique 5 6 1

2 séismes Sismologie: Termes Foyer ou hypocentre : point où se produit la rupture. Epicentre : point de la surface le plus proche du foyer. Front dʼonde : surface où les points sont affectés du même déplacement à lʼinstant t. Rais sismiques : direction de propagation de lʼénergie, perpendiculaires au front dʼonde, droites si milieu homogène. Profondeur du foyer : 50 km dans la croûte. (zones de subduction : séismes profonds 700 km) 7 8 Sismomètres Sismomètre de Zhang Heng 9 10 Ocean Bottom Seismometer Energie libérée par un séisme : magnitude Echelle relative : mesure de lʼintensité des séisme. Intensité = ampleur des dégâts et perception à un endroit donné Mercalli : 12 degrés Echelle absolue de Richter: mesure de la magnitude des séismes. Magnitude = quantité dʼénergie libérée : M = log (A/T) + F A : amplitude maximale dʼoscillation (µm), T : période (s), F : terme lié à la distance et à la profondeur du foyer. échelle ouverte 1 degré de magnitude = énergie x

3 Magnitude et grandeur caractéristiques des séismes Sismicité historique dans les Pyrénées Sismicité dans les Pyrénées de 1989 à 2003 Sismologie : Magnitude Magnitude Equivalent en TNT Exemple Chute d une pièce de monnaie sur le sol Cassure d une roche en laboratoire 1 15 kg Explosion 2 1 T Explosion d une mine T AZF 4 1 kt Petite arme nucléaire kt Energie totale d un cyclone kt Litte Boy (Fat Man : 22 kt) 5 32 kt 5.2 Séisme Annecy Epagny 15 /07/ MT Séisme de Lambesc, Provence / bombe H M T Izmit Turquie, 17/8/ GT San Francisco, GT Chili, 1960; W de Sumatra / Tsunami T Faille type San Andreas qui fait le tour de la Terre T Astéroïde de 50 km de diamètre -> Terre AZF h17 SEISME DU 26 DECEMBRE, sur l'echelle de Richter tonnes d'ammonitrates tonnes equivalent TNT Saint Paul de Fenouillet à 126 km de l'épicentre CC

4 SEISME DU 12 JANVIER 2010 Latest Earthquakes in the World - Past 8-30 days Les mécanismes au foyer : Faille normale La composante horizontale du glissement correspond à un écartement (E) qui s'accompagne de l'affaissement d'un des blocs par rapport à l'autre. Ces failles se rencontrent dans les régions étirées et amincies comme les dorsales médio-océaniques et les rifts continentaux. Les mécanismes au foyer : Faille inverse La composante horizontale du glissement correspond à un rapprochement (R) qui s'accompagne du chevauchement d'un des blocs sur l'autre. Ces failles se rencontrent dans les régions raccourcies et épaissies comme au front des chaînes de montagne Les mécanismes au foyer : Faille décrochante faille ~ verticale le long de laquelle coulissent en sens inverse deux compartiments décrochement dextre : le déplacement observé se fait vers la droite. décrochement senestre : le déplacement observé se fait vers la gauche. Escarpement de faille normale Séisme de Fuyun, Chine-Mongolie, M=8, 11 août

5 Faille décrochante Les mécanismes au foyer mécanisme au foyer permet de déterminer le type de faille à l'origine du séisme - l'orientation de cette faille, - la direction de glissement des blocs sur cette faille => nature convergente, divergente ou coulissante du mouvement associé. cas théorique d'une faille décrochante (théorie des mécanismes au foyer ) informations obtenues sur le premier mouvement reçu à la station. quadrants compressifs (en noir) et extensifs (en blanc) Sismogramme typique Les ondes sismiques : Les différents types dʼondes a) Les ondes de volume : - se propagent à lʼintérieur du globe. - vitesse augmente avec la rigidité du milieu globalement : vitesse croissante avec la profondeur Ondes P, premières, de compression, longitudinales - les plus rapides (Vp " 6 km/s dans la croûte), - se propagent dans tous les milieux, - engendrent des mouvements de compression/dilatation parallèlement à la direction de propagation : Les ondes sismiques : Les différents types dʼondes Ondes sismiques - ondes P, ondes S Ondes S, secondes, de cisaillement, transversales : - V S < V P - ne se propagent pas dans les liquides, - engendrent des mouvements perpendiculaires à la direction de propagation : b) Les ondes de surface : Arrivent en dernier. Amplitudes très élevées très destructrice onde P - v 6 km/s, arrive la première - amplitude modérée (moins perceptible que l'onde S) - mouvement vertical du sol onde S - v 3.5 km/s, arrive après l'onde P - amplitude et périodes plus grandes que celles de l'onde P - mouvement horizontal de cisaillement du sol, fortement ressenti

6 Les ondes sismiques : vitesses de propagation l'intérieur de la Terre vu par la sismologie Courbes hodochrones et zone dʼombre Séismes enregistrés dans plusieurs stations temps dʼarrivée = f(distance entre station et foyer) Courbes hodochrones : Propagation des ondes : Loi de Descartes Roches homogènes rais sismiques rectilignes Milieu hétérogène interfaces la propagation des rayons obéit aux lois de Descartes : courbes hodochrones : allure générale courbes hodochrones : interprétation Allure générale des courbes hodochrones quelle que soit la localisation du séisme : Ondes L : droite vitesse constante milieu homogène (croûte) Ondes P et S : courbes concaves vers le bas vitesse augmente avec distance milieu traversé de plus en plus rigide particularités : - pas dʼondes P entre 105 et 142, - ondes P retardées au delà de 142, - pas dʼondes S au delà de 105. Zone entre 105 et 142 = Zone dʼombre ondes P et S rencontrent discontinuité majeure ondes P retardées : interface entre milieu rigide et milieu moins rigide pas dʼondes S milieu de rigidité nulle = liquide discontinuité de Gutemberg (2900 km) entre manteau solide et noyau externe liquide discontinuité de Lehman (5100 km) entre noyau externe liquide et noyau interne solide (= graine) 35 6

7 Interface croûte / manteau Interface croûte / manteau Enregistrements plus proches du foyer : S1 S2 S3 S4 F S1, S2, S3 : - ondes P directes, - vitesse constante (croûte) " 6 km/s S4 : - ondes P plus rapides : V " 8 km/s - ondes P directes : V " 6 km/s les ondes P rapides ont été réfractées par un milieu plus rigide les ondes P rapides ont été réfractées par un milieu plus rigide discontinuité majeure à : - " 35 km sous les continents, - " 8 km sous les océans Interface croûte/ manteau = MOHO Géométrie du Moho Position globale du Moho : Données gravimétriques confirmées 39 7