SEISMES ET MODIFICATIONS DU PAYSAGE

Chapitre 5 : SEISMES ET MODIFICATIONS DU PAYSAGE Montage vidéo du séisme de Sendai, Japon, 11 mars 2011. Les manifestations de ce séisme ont été : - une forte secousse, - une courte durée (ici 2 min), - des dégâts, - des victimes. Dans ce cas précis, le séisme a eu pour conséquence un tsunami (= raz de marée) qui a amplifié les dégâts et le nombre de victimes. Exemples d autres séismes : activité B2i. Bilan : Un séisme, ou tremblement de terre, se caractérise par événements : - des secousses du sol sur une courte durée, - des dégâts, - des victimes. Les séismes peuvent avoir comme conséquence des incendies dus aux courts-circuits électriques ou des tsunamis. Fait nouveau : Tous les séismes ne provoquent pas les mêmes dégâts : ils n ont pas tous la même intensité. On cherche à déterminer l intensité d un séisme. on utilise l Echelle Macrosismique Européenne établie en 1998 (EMS-98) : cette échelle fait le lien entre les dégâts constatés sur le paysage ou les constructions humaines, et l intensité du séisme. Nous allons prendre l exemple du séisme qui s est produit à Bam, en Iran, le 26 décembre 2003. Après avoir observé les dégâts et interrogé les témoins, les géologues déterminent, à partir de l échelle EMS-98, l intensité du séisme en différents lieux. 1

Info du prof : cet exercice est l exercice type que je peux vous demander, vous devez être capables : - de déterminer l intensité d un séisme ressenti dans une ville, - d indiquer les dégâts subis par la ville en lisant l échelle EMS-98 (qui vous sera fournie en contrôle), - de déterminer l intensité maximale d un séisme. 1. I. Déterminer l intensité du séisme ressenti dans les villes de Bam et de Abaragh. - localiser sur la carte ces deux villes, - déterminer l intensité du séisme ressenti dans ces deux villes. L intensité du séisme ressenti dans la ville de Bam a été de IX sur l échelle EMS-98 (on le lit sur la carte). L intensité du séisme ressenti dans la ville de Abaragh a été de V sur l échelle EMS-98 (on le lit sur la carte). Info du prof : n oubliez pas de toujours préciser le degré de l intensité en chiffre romain, ainsi que l échelle utilisée (ici EMS-98)! 2. I. Indiquer les dégâts subis par ces deux villes. - utiliser l échelle EMS-98 et les informations fournies par la carte, - rédiger votre réponse en quelques lignes. Les dégâts subis par la ville de Bam sont : - de nombreuses constructions peu solides s écroulent, - les bâtiments bien construits présentent des dégâts très importants : défaillances sérieuses des murs et effondrement structural partiel Les dégâts subis par la ville de Abaragh sont : - les bâtiments tremblent dans leur ensemble, - les objets suspendus se balancent fortement, - les petits objets sont déplacés, - les portes et fenêtres claquent. 2

3. I. Déterminer l intensité maximale du séisme. - rechercher sur la carte le degré d intensité maximal de ce séisme, - utiliser le tableau pour déterminer les dégâts associés à ce degré d intensité, - colorier cette zone en rouge sur la carte. L intensité maximale de ce séisme est de degré IX sur l échelle EMS-98 : c est la région de Bam. La zone où l intensité du séisme est maximale est appelée l épicentre du séisme. Echelle macroscopique européenne : EMS-98 Intensité EMS Définition Description des effets typiques observés (résumé) I Non ressenti Non ressenti. II III IV V VI VII VIII IX X XI XII Rarement ressenti Faible Largement observé Fort Dégâts légers Dégâts Dégâts importants Destructions Destructions importantes Catastrophe Catastrophe généralisée Ressenti uniquement par quelques personnes au repos dans une position favorable, à l'intérieur des bâtiments. Ressenti à l'intérieur des habitations par quelques personnes. Les personnes au repos ressentent une vibration ou un léger tremblement. Ressenti à l'intérieur des habitations par de nombreuses personnes, à l'extérieur par un petit nombre. Quelques personnes sont réveillées. Les fenêtres, les portes et la vaisselle vibrent. Ressenti à l'intérieur des habitations par la plupart, à l'extérieur par quelques personnes. De nombreux dormeurs se réveillent. Quelques personnes sont effrayées. Les bâtiments tremblent dans leur ensemble. Les objets suspendus se balancent fortement. Les petits objets sont déplacés. Les portes et les fenêtres s'ouvrent ou se ferment. De nombreuses personnes sont effrayées et se précipitent dehors. Chute d'objets. De nombreuses maisons subissent des dégâts non structuraux comme de très fines fissures et des chutes de petits morceaux de plâtre. La plupart des personnes sont effrayées et se précipitent dehors. Les meubles se déplacent et beaucoup d'objets tombent des étagères. De nombreuses maisons ordinaires bien construites subissent des dégâts modérés : petites fissures dans les murs, chutes de plâtres, chute de parties de cheminées ; des bâtiments plus anciens peuvent présenter de larges fissures dans les murs et la défaillance des cloisons de remplissage. De nombreuses personnes éprouvent des difficultés à rester debout. Beaucoup de maisons ont de larges fissures dans les murs. Quelques bâtiments ordinaires bien construits présentent des défaillances sérieuses des murs, tandis que des structures anciennes peu solides peuvent s'écrouler. Panique générale. De nombreuses constructions peu solides s'écroulent. Même des bâtiments bien construits présentent des dégâts très importants : défaillances sérieuses des murs et effondrement structural partiel. De nombreux bâtiments bien construits s'effondrent. La plupart des bâtiments bien construits s'effondrent, même ceux ayant une bonne conception parasismique sont détruits. Pratiquement tous les bâtiments sont détruits. 3

INTENSITE Echelle EMS-98 4 Observations MAGNITUDE Echelle de Richter I La secousse n est pas perçue par les personnes, même dans l environnement le plus favorable. Pas d effets, pas de dommages. 1.5 II Les vibrations ne sont ressenties que par quelques individus au repos (<1%) dans leur habitation, plus particulièrement dans les étages supérieurs des bâtiments. Pas d effets, pas de dommages. L intensité de la secousse n est ressentie que par quelques personnes à 2.5 III l intérieur des constructions. Léger balancement des objets suspendus. Pas de dommages. IV Le séisme est ressenti à l intérieur des constructions par quelques personnes, mais très peu le perçoivent à l extérieur. Certains dormeurs sont réveillés. Le niveau des vibrations n est pas effrayant et reste modéré. Les fenêtres, les portes, et les assiettes tremblent. Les objets suspendus se balancent. Les meubles légers tremblent visiblement dans certain cas. Quelques craquements du bois. Pas de dommages. Le séisme est ressenti à l intérieur des constructions par la plupart et par quelques personnes à l extérieur. Certaines personnes sont effrayées et partent 3.5 V en courant. De nombreux dormeurs s éveillent. Les observateurs ressentent une forte vibration ou roulement de tout l édifice, de la pièce ou des meubles. Les objets suspendus sont animés d un large balancement. Les assiettes et les verres s entrechoquent. Les objets en position instable tombent. Les portes et les fenêtres battent avec violence ou claquent. Dans quelques cas les vitres se cassent. Les liquides oscillent et peuvent déborder des réservoirs pleins. Peu de dommages non structurels aux bâtiments en maçonnerie. VI Le séisme est ressenti par la plupart des personnes à l intérieur et par beaucoup à l extérieur. Certaines personnes perdent leur équilibre. De nombreuses personnes sont effrayées et se précipitent vers l extérieur. Les objets de petite taille tombent et les meubles peuvent se déplacer. Quelques exemples de bris d assiettes et de verres. Les animaux domestiques peuvent 4.5 être effrayés. Légers dommages non structurels sur la plupart des constructions ordinaires : fissurations fines des plâtres ; chutes de petits débris de plâtre. VII La plupart des personnes sont effrayées et se précipitent dehors. Beaucoup ont du mal à tenir debout, en particulier dans les étages supérieurs. Le mobilier est renversé est les objets suspendus tombent en grand nombre. L eau gicle hors des réservoirs, des bidons et des piscines. Beaucoup de bâtiments ordinaires sont modérément endommagés : petites fissures dans les murs, chutes de 5.5 plâtres, de parties de cheminées. Les bâtiments les plus vieux peuvent montrer de larges fissures dans les murs et les murs de remplissage peuvent être détruits. VIII Beaucoup de personnes ont du mal à rester debout, même au dehors. Dans certains cas, le mobilier se renverse. Des objets tels que les télévisions, les ordinateurs, etc. peuvent tomber sur le sol. Les stèles funéraires peuvent être déplacées, déformées ou retournées. Des ondulations peuvent être observées sur les sols très mous. De nombreuses constructions subissent des dommages : 6.0 chutes de cheminées, lézardes larges et profondes dans les murs. Quelques bâtiments ordinaires bien construits montrent des destructions sérieuses dans les murs, cependant que des structures plus anciennes et légères peuvent s effondrer. IX Panique générale, les personnes peuvent être précipitées avec force sur le sol. Les monuments et les statues se déplacent ou tournent sur eux-mêmes. Des ondulations sont observées sur les sols mous. Beaucoup de bâtiments légers s effondrent en partie, quelques-uns entièrement. Même les bâtiments 7.0 ordinaires bien construits montrent de très lourds dommages : destructions sévères dans les murs ou destruction structurelle partielle. X Beaucoup de bâtiments ordinaires bien construits s effondrent. XI La plupart des bâtiments ordinaires bien construits s effondrent, même certains parmi ceux de bonne conception parasismique. 8.0 XII Pratiquement toutes les structures au-dessus et au-dessous du sol sont 8.5

gravement endommagées ou détruites. Les effets ont atteint le maximum de ce qui est imaginable. Bilan : L intensité d un séisme se mesure grâce à l échelle EMS-98 : elle définit l intensité du séisme en fonction de l importance des dégâts. Cette échelle comprend 12 degrés, numérotés en chiffres romains (de I à XII). La magnitude d un séisme se mesure avec l échelle de Richter : elle définit la quantité d énergie libérée au moment du séisme. Elle comprend 9 degrés, numérotés en chiffres arabes (de 1 à 9). On parle de l échelle ouverte de Richter car on pense qu un jour un séisme de magnitude supérieure à 9 pourrait se produire. Epicentre : c est l endroit à la surface du globe où l intensité du séisme est maximale. Voici une carte des séismes enregistrés dans notre région depuis plusieurs siècles. Info du prof : Chaque point représente un séisme, les dates correspondent à la date du séisme. Les traits noirs représentent les failles présentent dans la région. On remarque sur cette carte que tous les séismes se situent sur des failles. Quelle relation existe-t-il entre les failles et les séismes? On peut supposer que : - Soit les failles sont à l origine des séismes, - Soit ce sont les séismes qui sont à l origine des failles. 5

I. L origine d un séisme. A. Relation entre faille et séismes. Voici une carte de 3 régions du globe où ont été enregistrés des séismes. Los Angeles, USA Spitak, Arménie Dates des séismes ressentis à Los Angeles : - 1887-1994 Dates des séismes ressentis à Spitak : - 1953-1977 - 1988 El Asnam, Algérie Dates des séismes ressentis à El Asnam: - 1537-1742 - 1980 Pour chacune de ces villes, on remarque qu il n y a qu une seule faille et que plusieurs séismes ont été enregistrés au niveau de cette faille. Si les séismes étaient à l origine des failles, il y aurait, pour chacune de ces villes, autant de failles que de séismes, or ce n est pas le cas. On peut donc en conclure que c est la faille qui est à l origine du séisme. Bilan : Lorsque les roches cassent, l énergie accumulée qui est libérée provoque un tremblement de terre ou séisme. Dans la plupart des cas, les failles continuent de jouer et peuvent de nouveau se décaler, entraînant un nouveau séisme. 6

Rappels : Les roches sont organisées en strates : elles sont disposées horizontalement dans le paysage. Strate : c est un ensemble de roches identiques qui forme une bande dans le paysage. Fait nouveau : Figure 1 : Strates plissées. Figure 2 : Cassure de roches (= faille). Dans certains cas, les strates peuvent être déformées, voire même décalées par des cassures. Dans ce cas précis, on parle de faille. Faille : c est une cassure de terrain avec décalage des parties séparées. Quelle relation existe-t-il entre les strates et leurs déformations? On peut supposer que des forces s exercent sur les roches jusqu à ce qu elles cassent. B. L importance des forces qui s exercent sur les roches. On peut donc prévoir de former des failles en appliquant des forces sur les strates. Objectif : On cherche à montrer que des failles peuvent se former lorsqu on applique des forces de compression à des strates. tu disposes du matériel suivant : - Boîte avec piston, - Tamiseur, - Bacs avec de la farine de couleur différente. 1. Ra. Imagine le protocole expérimental à suivre pour démontrer que des failles se forment lorsqu on applique des forces de compression à des strates. - utilise le matériel fourni, - explique la manipulation à réaliser avec ce matériel en décrivant : o l expérience témoin, o l expérience test, - indique les résultats que tu attends. Expérience témoin : Réaliser deux couches de farine de couleurs différentes l une sur l autre dans la boîte à piston. Tamiser chacune des couches. On obtient ainsi une représentation des strates avant qu elles ne soient déformées. 7

Expérience test : Suivre la même procédure que pour l expérience témoin. Compresser le piston. Résultats attendus : Les couches de farines doivent casser et une faille doit apparaître. 2. Re. Réalise le protocole expérimental. 3. C. Schématise les résultats obtenus. - représente l expérience témoin, - représente l expérience test : o indique par des flèches le sens des forces de compression appliquées aux strates, o représente la faille, o indique les mots «strate» et «faille» sur ton schéma. - donne un titre à chacun de tes schémas. Strate Faille Forces de compression Expérience témoin Expérience test On peut également appliquer des forces d étirement aux strates pour obtenir une faille : Strate Faille Forces d étirement Expérience témoin Expérience test Bilan : Sous l action de forces (= contraintes) de compression ou d étirement, lorsque les contraintes deviennent supérieures à la résistance des roches, les strates peuvent se rompre et des failles se forment. 8