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Comment mesure-t-on les mouvements du sol ?

Dossier - Dix questions sur les séismes
DossierClassé sous :géologie , séisme , tremblement de terre

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Imprévisibles et dévastateurs, les séismes et les tsunamis figurent parmi les phénomènes naturels les plus violents. Découvrez tout des tremblements de terre, des origines à la détection en passant par les signes avant-coureurs.

  
DossiersDix questions sur les séismes
 

L'appareil qui enregistre les ondes permettant de localiser les séismes et de calculer leur magnitude s'appelle un sismographe. Les sismographes actuels, qui sont des instruments de très haute précision capables de détecter des mouvements extrêmement faibles de l'ordre de quelques microns par seconde, doivent en général être maintenus dans des conditions de température et de pression contrôlées.

Sismographe à l'observatoire Weston dans le Massachusetts, USA. © Z22 CC BY-SA 3.0

Les sismographes sont constitués, le plus souvent, d'une masse et d'un bâti lié au sol. Quand le système est soumis à une sollicitation sismique, la masse oscille suivant ses caractéristiques propres, tandis que le bâti reproduit le mouvement du sol.

Aujourd'hui, la plupart des sismographes sont électromagnétiques. Les mouvements du bâti, par rapport à l'aimant qui sert de masse, produisent des signaux qui vont être amplifiés par voie électronique et envoyés par satellite, ligne téléphonique ou radio aux réseaux de surveillance sismique.

Fonctionnement du sismographe

En cas de séisme, plusieurs séries d'ondes vont parvenir coup sur coup au sismographe. Les premières sont les ondes P, dites ondes primaires. Ce sont les plus rapides. Celles qui suivent sont les ondes S ou ondes secondaires. Plus lentes, mais beaucoup plus violentes, ce sont elles qui créent en général le plus de dégâts. Arrivent enfin les ondes dites de surface, qui se propagent le long de la surface terrestre. La vitesse à laquelle ces ondes se déplacent dépend de la nature et du type des roches traversées, mais elle varie généralement (pour les ondes P dans la croûte) de 3 à 8 km/s. En connaissant la vitesse des ondes P et S et en mesurant la différence de temps entre l'arrivée de ces deux ondes, on peut calculer la distance entre le sismographe et l'épicentre. Et donc, par triangulation avec plusieurs sismographes, le lieu du séisme.

Schéma illustrant le principe de fonctionnement d’un sismomètre. En bas, on distingue l’enregistrement d’ondes P (ondes primaires), S (ondes secondaires) et L (ondes de Love). © SVT4VR, DR

Calculer la magnitude d'un séisme

À partir de ces données, les sismologues pourront également déterminer la magnitude du séisme. Pour cela, ils vont tenir compte du type de sismographe utilisé, de la distance entre le séisme et la station d'enregistrement, de la profondeur du séisme et de la nature du sous-sol où se trouve la station d'enregistrement.

Toutes ces corrections vont permettre de dresser partout dans le monde la même carte d'identité du même séisme, avec son amplitude, sa localisation et sa magnitude. Et cela très rapidement. Quelques minutes seulement après un séisme majeur, et avant même d'en savoir plus sur ce qui s'est passé sur le terrain, les observatoires sismologiques vont être capables de donner une magnitude (ou au moins une fourchette de magnitude). Cette rapidité de diagnostic est capitale, car c'est elle qui va permettre d'évacuer très vite, surtout si un tsunami menace...