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La géodésie, un outil pertinent pour comprendre les failles et leurs tremblements de terre

Dossier - Qu'est-ce qui fait trembler la terre ?
DossierClassé sous :géologie , Incontournables , faille

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Dans ce dossier, Olivier Bellier traite des tremblements de terre. Il évoque le « moteur » des tremblements de terre (ou séismes) et leur lien avec la tectonique des plaques, modèle qui aujourd’hui explique l’ensemble de la dynamique et de la vie interne de la Terre. Puis il aborde les différents « outils » qui permettent d’étudier les séismes et les failles qui les génèrent. Après avoir évoqué la prise en compte du risque sismique en traitant rapidement les notions de prévision et de prévention, il évoque la « vie sismique » de la France, pour finalement focaliser la fin de ce dossier sur la sismicité de la Provence, domaine à sismicité relativement élevée eut égard à la sismicité modérée de la France.

  
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La géodésie est une sciences très ancienne qui a pour objectif de mesurer les forme et dimension de la Terre. Trois siècles avant J.-C., un géomètre Grec, Eratosthène, avait déjà déterminé le rayon et la circonférence de la terre avec une relative précision, en se basant sur la longueur des stades égyptiens (mesure fréquemment utilisée à l'époque !).

La géodésie permet en outre de positionner un point en trois dimensions à la surface du globe. L'aventure spatiale va alors révolutionner cette science. En effet depuis l'avènement  de la géodésie spatiale (c'est-à-dire des instruments embarqués dans des satellites), cette science a subit une véritable révolution en permettant une amélioration considérable dans la mesure et donc dans la position de points à la surface de la terre. Un des instruments particulièrement utilisé aujourd'hui en géosciences est le GPS (Global Poisitionning System).

Le système GPS est basé sur un ensemble de satellites en orbite autour de la terre (à gauche) qui envoient en continu des signaux vers le Terre. Au sol des capteurs constitués d'une antenne et d'un récepteur enregistrent les signaux envoyés par les satellites (à droite). Le traitement de ces données permet de localiser avec précision les points où se situent les capteurs - A lire le dossier : "Topographie : découvrir le fonctionnement du GPS"

Ce système est constitué de plusieurs satellites en orbites autour de la terre qui envoient des signaux en continu vers la Terre. Les récepteurs localisés au sol réceptionnent alors ces signaux, ce qui permet (moyennant quelques calculs savants !) de localiser ce dernier avec une précision millimétrique à centimétrique. Si l'on mesure deux points de part et d'autre d'une faille à deux périodes différentes, on peut alors déterminer le déplacement de ces deux points au cours du temps. On peut en déduire avec précision la vitesse de déplacement de ces deux points l'un part rapport à l'autre et donc la vitesse de déplacement relatif des deux blocs de part et d'autre de la faille, c'est-à-dire la vitesse de la faille. A condition bien sûre que cette faille soit assez rapide, c'est-à-dire qu'elle ait une vitesse minimale de plusieurs millimètres par an. Avec une grande quantité de points, on peut alors suivre en continue le champ de déplacement à proximité et loin de la faille, et en déduire le comportement de la déformation entre deux tremblements de terre, mais aussi pendant un événement sismique.

Ainsi, nous avons considérablement amélioré notre connaissance du comportement sismogénique des failles sismiques, c'est-à-dire le comportement de la faille entre deux séismes, quand elle « se charge » en contraintes (période inter-sismique), ou pendant le séisme (stade co-sismique) c'est-à-dire quand elle libère les contraintes accumulées au cours du temps. Ce cycle de chargement/déchargement, s'appelle le cycle sismique, il implique une relative régularité dans l'occurrence des séismes sur une faille donnée. Cette « répétitivité » des tremblements de terre constitue la récurrence sismique qui est un des paramètres primordiaux à définir pour appréhender l'aléa et donc le risque sismique. Toutefois, en France les vitesses des failles étant très faibles (inférieure au millimètre par an), la géodésie reste aujourd'hui un outil inadapté pour y appréhender de manière significative l'aléa sismiqueAussi, nous développerons ci-dessous essentiellement les approches géologique et sismologique de l'étude des failles pouvant générer des séismes (dites failles actives).