Les séismes et leur impact sur l’environnement
- Le déplacement des plaques tectoniques |
- Les différents types de séisme : tectoniques, volcaniques, artificiels, d'effondrement.
Pour commencer, nous allons ici-même vous présenter, les causes principales des séismes sur Terre !
A/ Le déplacement des plaques tectoniques
L'écorce terrestre n'est pas homogène, elle est constituée de plaques qui flottent à la surface et qui dérivent en se frottant les unes contre les autres. Le moteur qui est à l'origine de ces mouvements est le phénomène de convection qui se produit à l'intérieur du manteau terrestre. L'intérieur de la Terre est composé de roches faiblement radioactives dont la désintégration produit de la chaleur. La matière devient donc chaude, et se met à monter vers la surface sous l'effet de la poussée d'Archimède. Plus la chaleur augmente, plus la densité diminue, ce qui entraîne la montée de la matière. Une fois refroidie en surface, la matière replonge vers les profondeurs. Plus la température diminue, plus la densité augmente et donc la matière redescend. Le système s'organise de telle façon que des zone stables apparaissent : à certains endroits la matière monte, ce sont les dorsales, à d'autres endroits elle redescend, ce sont les zones de subduction. En surface, la matière est simplement translatée des dorsales vers les subductions. Sous l'effet du refroidissement, cette matière devient cassante, c'est à dire qu'elle constitue des grandes plaques d'une certaine épaisseur (entre 10 et 100 km). C'est ce mouvement, appelé tectonique des plaques, qui donne lieu à la dérive des continents.
A cause de leur mouvement, les plaques se frottent les unes aux autres ou se tamponnent les unes contre les autres Les chocs des plaques les unes contre les autres sont l'origine des tremblements de Terre, des séismes. Une des conséquences très importante de ce qui précède est que ces séismes ne se produisent pas n'importe où mais uniquement le long des frontières entre les plaques. C'est d'ailleurs comme cela que l'on définit la notion de plaques : ce sont les zones entourées de séismes. On voit très bien que les séismes se positionnent sur des lignes qui entourent de grandes surfaces non-sismiques : les plaques. Les plus gros séismes ont lieu en général là où les plaques sont les plus rapides.
Parfois, les forces sont tellement importantes que les plaques normalement à peu près rigides se déforment. C'est ce qui se passe lors de la collision entre deux plaques continentales par exemple. C’est ce phénomène qui est à l'origine de la création des chaines de montagnes comme les Alpes ou l'Himalaya. Les séismes ont donc lieu sur des failles, le glissement sur celles ci, apparemment continu sur les temps géologiques, s'effectuant par une succession de séismes. Il existe différents types de failles : plan de rupture qui divise un volume rocheux en deux compartiments et le long duquel les deux compartiments ont glissé l'un par rapport à l'autre.
Le glissement sur ce plan de faille se traduit par un écartement des deux compartiments, et par l'abaissement du bloc supérieur par rapport au bloc inférieur. Ce mouvement relatif accommode un allongement horizontal.
Le glissement sur ce plan se traduit par le rapprochement des deux compartiments et par le soulèvement du compartiment supérieur par rapport au compartiment inférieur. Ce mouvement relatif accommode un raccourcissement horizontal. La spécificité des failles inverses est qu'elles provoquent une superposition anormale et un redoublement des couches sédimentaires.
B/ Les différents types de séisme
1) Les séismes tectoniques
Les séismes tectoniques sont les plus fréquents et les plus dévastateurs. De plus, pour l'instant, il est impossible de les prévoir. Au mieux, on peut savoir où ils auront lieu. Mais, en revanche, on ne sait pas quand. Ils ont lieu le long des frontières de la douzaine de plaques tectoniques dont est constituée la croûte terrestre.
On peut sous-classer les séismes tectoniques en trois grands groupes selon les différents types de frontières de plaques :
- Premièrement, il y a les dorsales médio-océaniques (lieu d’expansion des fonds marins). Les séismes qui y ont lieu, sont d’intensité modérée et leur foyer est superficiel (leur profondeur ne dépasse pas les 100km). Ces séismes dissipent environ cinq pour cent de l’énergie sismique de la Terre. Ils ne sont jamais dévastateurs et que rarement ressentis par la population. Leur non-violence s’explique très simplement. Comme ils ont lieu dans des lieux d’écartement de plaques, la quantité d’énergie accumulée avant la rupture ne peut être que faible, contrairement aux zones de compressions.
- Deuxièmement, il y a les grandes failles de décrochement. Ce sont deux plaques qui glissent l’une contre l’autre en sens inverse. Comme par exemple, la faille de San Andreas aux Etats-Unis. Les séismes qu’il y a aux abords de ces failles sont le plus souvent violents et dévastateurs. La profondeur de leur foyer est plus importante, ce sont des séismes intermédiaires. En règle générale, leur foyer se situe entre 100 et 300 kilomètres de profondeur. Sur ces failles environ 15% de l’énergie sismique terrestre se dissipe.
- Et troisièmement, il y a les séismes des zones de subduction (une plaque qui glisse sous une autre) qui sont principalement situés sur la "ceinture de feu". Cette dernière fait plus de 38500km de long (le tour du Pacifique). Les séismes de ces zones ont un foyer profond (entre 300 et 645 kilomètres) et il représente 50% des séismes destructeurs de la Terre, ce sont des séismes très violents. Le plus violent a été celui de 1964 en Alaska. Il avait une magnitude de 9,2 sur l’échelle de Richter. En résumé, quelle que soit leur origine, les séismes tectoniques se produisent lorsque deux plaques tectoniques essaient de glisser l'une sur l'autre, mais qu’elles n’y arrivent pas. La pression augmente pendant plusieurs dizaines voir centaines d’année et le jour où elle est trop forte, les deux plaques glissent brusquement à une vitesse d’environ 4 km/seconde, c’est le tremblement de terre. Les répliques, s’il y en a, sont soit juste des réajustements de la faille, soit d’autres petites failles qui craquent. L’activité sismique de la région se calme seulement lorsqu’un nouvel équilibre est trouvé.
2) Les séismes volcaniques
Les séismes volcaniques se manifestent avant, pendant et après les éruptions. Ils ont l’avantage de prévenir les éruptions. Par exemple en mai 1980, les semaines qui précédaient l’éruption du mont St-Helens, ville de l’état de Washington ont été marquées de nombreux séismes. Ces séismes trouvent leur origine dans le déplacement de magma. Le plus souvent, ils ont lieu lorsque le magma s’accumule dans les chambres magmatiques. La pression augmente, lorsqu’elle est trop élevée, des fissures se créent dans la roche déjà comprimée. Ces fissures engendrent des microséismes qui ont comme effet de soulever le sommet du volcan et d’incliner ses flancs. Ces séismes sont indépendants du mouvement des plaques tectoniques et ne sont pas très violents.
3) Les séismes artificiels
On peut distinguer deux différentes sortes de séismes provoqués par l’homme:
- Premièrement, il y a les involontaires qui sont liés à des activités telle que l’extraction ou l’injection de fluide comme le pétrole ou le gaz dans le sous-sol, l’exploitation de mines ou de carrières, l’affaissement des mines, la mise en eau d’un barrage ou encore une explosion nucléaire. Ces activités peuvent en effet provoquer des séismes, même si la plus part d’entre eux ne dépasse pas une magnitude de 4. Sauf quelques essais nucléaires dont les plus violents ont atteint une magnitude de 6.
- Deuxièmement, il y a les séismes qui sont provoqués volontairement par l’homme. En effet, l’étude des ondes sismiques est très importante pour connaître la structure du sous-sol. C’est grâce à elle que l'on a pu connaître la structure interne du globe. Celle-ci est composée de 4 milieux différents : la croûte terrestre, le manteau, le noyau externe et le noyau interne.
Les ondes sismiques artificielles sont aussi énormément utilisées pour rechercher de nouveaux puits de pétrole et de nouvelles réserves de gaz.
En résumé, l’homme utilise les ondes sismiques pour sonder le sol, là ou les forages sont inaccessibles, trop longs ou trop coûteux.
4) Les séismes d'effondrement
Ces séismes sont très rares, ils se produisent lors de l’effondrement du plafond ou d’un mur d’une cavité souterraine. Leur puissance est très faible en comparaison à d’autres séismes tels que les tectoniques. Ce type de séisme peut se produire sur toute la surface du globe.
| Description | Magnitude | Effets | Fréquence |
|---|---|---|---|
| Micro | < 2,0 | Micro tremblement de terre, non ressenti. | 8000 par jour |
| Très mineur | 2,0 - 2,9 | Généralement non ressenti mais détecté/enregistré. | 1000 par jour |
| Mineur | 3,0 - 3,9 | Souvent ressenti mais causant rarement des dommages. | 49000 par an |
| Léger | 4,0 - 4,9 | Secousses notables d'objets à l'intérieur des maisons, bruits d'entrechoquement. Dommages importants peu communs. | 6200 par an |
| Modéré | 5,0 - 5,9 | Peut causer des dommages majeurs à des édifices mal conçus dans des zones restreintes. Cause de légers dommages aux édifices bien construits. | 800 par an |
| Fort | 6,0 - 6,9 | Peut être destructeur dans des zones allant jusqu'à 180 kilomètres à la ronde si elles sont peuplées. | 120 par an |
| Majeur | 7,0 - 7,9 | Peut provoquer des dommages sévères dans des zones plus vastes. | 18 par an |
| Important | 8,0 - 8,9 | Peut causer des dommages sérieux dans des zones à des centaines de kilomètres à la ronde. | 1 par an |
| Exceptionnel | > 9,0 | Dévaste des zones de plusieurs milliers de kilomètres à la ronde. | 1 tous les 20 ans |