Pourquoi la terre tremble : plaques en mouvement, failles bloquées et claquement du sol
Les séismes sont causés par un glissement brusque de la roche le long d’une faille, le plus souvent là où deux plaques tectoniques de la Terre se rencontrent. Les plaques avancent de quelques centimètres par an, le frottement bloque leurs bords et la roche se plie comme un ressort tendu jusqu’à ce que la tension dépasse sa résistance ; elle saute alors dans une nouvelle position et émet des ondes sismiques. La plupart des séismes se produisent aux limites des plaques, et moins de 10 % à l’intérieur.
Ce guide suit un séisme du début à la fin : la poussée lente qui charge une faille, l’instant où elle glisse, les ondes qui partent en tous sens et les échelles qui permettent de dire quelle était sa taille. Il se termine par la courte liste de ce que conseillent les services officiels, comme l’USGS et Ready.gov, quand le sol tremble. C’est une information générale, pas un plan pour votre maison ; dans votre région, suivez les consignes de votre service d’urgence local.
Idées essentielles
- Un séisme, c’est la roche qui casse le long d’une faille : les plaques bougent de 2 à 10 cm par an, les bords se bloquent, la tension monte et la faille glisse quand elle dépasse la résistance de la roche.
- La plupart des séismes ont lieu là où les plaques se rencontrent (zones d’expansion, failles transformantes et zones de subduction) ; moins de 10 % ont lieu à l’intérieur des plaques.
- Les ondes P arrivent en premier, puis les ondes S ; chaque seconde d’écart représente environ 8 km de distance.
- Chaque palier entier de magnitude signifie un mouvement du sol environ 10 fois plus grand et environ 32 fois plus d’énergie ; le plus fort jamais enregistré, de magnitude 9,5, a eu lieu au Chili en 1960.
- On ne peut pas prévoir les séismes ; le conseil officiel est de se baisser, se couvrir et se tenir jusqu’à la fin des secousses.
La réponse courte : une roche qui plie, puis qui casse
L’enveloppe externe de la Terre n’est pas d’un seul bloc. Elle est fissurée en plaques qui reposent sur une roche plus chaude et plus molle et se déplacent de 2 à 10 centimètres par an, à peu près la vitesse de pousse des ongles. Là où deux plaques se touchent, le frottement peut les retenir pendant des décennies tandis que la roche, de part et d’autre, se plie lentement. L’USGS le décrit ainsi : la croûte peut d’abord se plier puis, quand la tension dépasse la résistance des roches, se rompre et « claquer » vers une nouvelle position.
Cette rupture est une faille qui glisse, et l’idée qui l’explique s’appelle le rebond élastique, formulée par les scientifiques après le séisme de San Francisco de 1906. Pensez à une règle en plastique qu’on plie : rien ne semble se passer, puis elle casse et la règle vibre. Le point souterrain où commence le glissement est le foyer, et le point de la surface juste au-dessus est l’épicentre. Quand la roche casse, des vibrations, les ondes sismiques, se propagent à travers la Terre.
On classe les failles selon leur mouvement. Dans une faille normale, la roche est étirée et le bloc supérieur descend. Dans une faille inverse (chevauchement), la roche est comprimée et le bloc supérieur monte. Dans une faille décrochante, les deux blocs glissent latéralement l’un contre l’autre. Les éruptions volcaniques et les explosions peuvent aussi secouer le sol, mais l’USGS note que la plupart des séismes destructeurs proviennent du glissement de la croûte le long de failles.
Où ont lieu les séismes, et pourquoi là ?
La plupart des séismes se produisent aux bords des plaques, et les endroits où ils frappent aident les scientifiques à tracer ces limites. L’USGS en distingue trois sortes. Dans les zones d’expansion, comme la dorsale médio-atlantique, la roche en fusion monte et écarte les plaques d’environ 2,5 cm par an ; les séismes y sont peu profonds. Aux failles transformantes, les plaques coulissent l’une contre l’autre, comme le long de la faille de San Andreas, en Californie, longue d’environ 1 300 km, où la plaque pacifique se déplace par rapport à la plaque nord-américaine d’environ 5 cm par an. Dans les zones de subduction, une plaque plonge sous une autre.
Les zones de subduction produisent les séismes les plus profonds et souvent les plus puissants. Au large de l’Amérique du Sud, la plaque de Nazca s’enfonce sous le continent le long de la fosse Pérou-Chili, et l’USGS cite parmi les conséquences des séismes forts et destructeurs, ainsi que le soulèvement des Andes. Quand deux continents se heurtent, comme l’Inde et l’Asie, aucun ne s’enfonce ; la croûte se plisse vers le haut, et c’est ainsi que l’Himalaya s’est élevé.
Tous les séismes ne se produisent pas sur une limite. Selon l’USGS, moins de 10 % surviennent à l’intérieur des plaques, dans d’anciennes zones de faiblesse. Les séismes de New Madrid de 1811 et 1812, au centre des États-Unis, et celui de Charleston en 1886 ont eu lieu à l’intérieur de la plaque nord-américaine, loin de son bord.
Quelle profondeur, quelle vitesse, quelle taille : ondes et magnitude
On classe les séismes par profondeur. L’USGS appelle superficiels ceux dont le foyer se situe entre la surface et environ 70 km, intermédiaires ceux de 70 à 300 km, et profonds les plus enfouis, qui peuvent dépasser 700 km. Même ceux-là naissent dans une mince couche d’une planète dont le centre est à environ 6 370 km.
Un séisme émet deux sortes d’ondes de volume. Les ondes P compriment et étirent la roche, voyagent à environ 6 km/s dans la croûte et arrivent en premier. Les ondes S la secouent d’un côté à l’autre, voyagent à environ 3,5 km/s et arrivent plus tard. Les ondes de surface arrivent en dernier et font le plus souvent le plus de dégâts. Un sismographe les enregistre toutes, et l’écart entre P et S donne la distance : environ 8 km par seconde. Si l’onde S arrive 10 secondes après l’onde P, l’épicentre est à environ 80 km ; trois stations tracent trois cercles, et l’épicentre est là où ils se croisent.
La magnitude dit quelle était la taille du séisme à sa source, et l’échelle est logarithmique. L’USGS explique qu’une magnitude 7 signifie un mouvement du sol 10 fois plus grand qu’une magnitude 6, et chaque palier entier libère environ 32 fois plus d’énergie (10 puissance 1,5). Une magnitude 7 libère donc environ 1 000 fois l’énergie d’une magnitude 5. Le plus grand séisme jamais enregistré, de magnitude 9,5, a eu lieu au large du sud du Chili le 22 mai 1960. L’intensité est une autre mesure : l’échelle de Mercalli modifiée, de I à XII, décrit la force avec laquelle les secousses ont été ressenties et les dégâts causés en un lieu donné.
Peut-on prévoir un séisme, et que faire ?
Non. Les scientifiques savent quelles failles sont actives et où des séismes forts sont probables dans les décennies à venir, mais personne ne peut dire l’heure, le lieu et la taille exacts du prochain. Certains pays disposent de systèmes d’alerte précoce qui détectent les premières ondes P et envoient une alerte quelques secondes, parfois quelques dizaines de secondes, avant l’arrivée des secousses les plus fortes. Ready.gov conseille de s’inscrire aux alertes sismiques là où elles existent.
Le conseil officiel aux États-Unis est le même partout et il est bref. Mettez-vous à quatre pattes, couvrez-vous la tête et la nuque d’un bras et d’une main (et glissez-vous sous une table solide s’il y en a une tout près), et tenez-vous jusqu’à la fin des secousses. À l’intérieur, restez à l’intérieur, ne courez pas dehors et évitez les encadrements de porte. Au lit, tournez-vous face contre le matelas et protégez-vous la tête et la nuque avec un oreiller. En voiture, rangez-vous, arrêtez-vous et serrez le frein à main. Dehors, allez dans un espace dégagé, loin des bâtiments, des arbres, des lampadaires et des lignes électriques.
La plupart des morts d’un séisme viennent de l’effondrement des bâtiments : la meilleure préparation se fait donc à l’avance. Fixez les meubles lourds et les objets qui pourraient tomber, ayez un plan de communication familial et un kit de provisions, et renseignez-vous sur ce que recommandent vos autorités locales. Quand les secousses cessent, attendez-vous à des répliques et soyez prêt à vous baisser, vous couvrir et vous tenir de nouveau ; méfiez-vous des bâtiments endommagés, des fuites de gaz et d’eau et des fils électriques tombés. Près de la côte, de fortes secousses peuvent aussi être le signal pour gagner les hauteurs.
Comment le VJOURNAL SMART BOOK le montre
Le chapitre « Les séismes » du SMART BOOK gratuit « Tout sur tout », tome II, sur VITON13 SCHOOL raconte la même histoire en cinq courts moments : le puzzle des continents de Wegener, les plaques qui avancent à la vitesse des ongles, une faille qui se bloque puis glisse, l’échelle de magnitude, les tsunamis et les bâtiments qui plient. À côté du texte, une image 3D vivante où les deux côtés d’une faille se secouent l’un contre l’autre et où des anneaux d’ondes s’étendent.
Sous l’image se trouve un bac à sable où l’on peut fixer l’écart entre les ondes S et P et lire la distance, ou choisir une magnitude et la comparer à l’échelle. Le chapitre se termine par trois faits et un quiz de trois questions, et chaque chiffre provient des sources citées plus bas.
En mots simples
Pliez lentement une règle en plastique. Pendant un moment, il ne se passe rien, sinon qu’elle se tend de plus en plus. Puis elle casse, rebondit et vibre. Une faille est une fissure de la Terre qui fait la même chose : les plaques continuent de pousser, la roche continue de plier, et le claquement, qui voyage sous forme d’ondes, c’est le séisme.
À vous de jouer
Ouvrez le chapitre « Les séismes » du SMART BOOK « Tout sur tout », tome II, réglez dans le bac à sable l’écart entre les ondes S et P sur 10 secondes et lisez la distance jusqu’à l’épicentre.
Résultat attendu
Environ 80 km (à peu près 8 km par seconde d’écart).
Vérifiez votre réponse: Un sismographe enregistre l’onde S 25 secondes après l’onde P. À quelle distance environ se trouve l’épicentre ?
À environ 200 km : 25 secondes multipliées par environ 8 km par seconde.
Questions et réponses
Qu’est-ce qui cause la plupart des séismes ?
La plupart sont causés par un glissement brusque le long d’une faille, quand la tension accumulée par le lent mouvement des plaques tectoniques dépasse ce que la roche peut supporter. La roche saute dans une nouvelle position et libère l’énergie sous forme d’ondes sismiques.
Les scientifiques peuvent-ils prévoir les séismes ?
Non. Ils peuvent dire où des séismes forts sont probables dans les décennies à venir, mais pas l’heure, le lieu et la taille exacts du prochain. Les systèmes d’alerte précoce ne donnent que quelques secondes ou dizaines de secondes de préavis une fois le séisme déclenché.
Pourquoi certains endroits ont-ils autant de séismes ?
Ils se trouvent sur des limites de plaques ou près d’elles, comme la faille de San Andreas en Californie ou la zone de subduction le long des côtes du Chili et du Pérou. Moins de 10 % des séismes ont lieu à l’intérieur des plaques.
Quelle est la différence entre magnitude et intensité ?
La magnitude mesure la taille du séisme à sa source, sur une échelle logarithmique. L’intensité, sur l’échelle de Mercalli modifiée de I à XII, décrit la force avec laquelle les secousses ont été ressenties et les dégâts causés en un lieu donné.
Quelle est la différence entre le foyer et l’épicentre ?
Le foyer est le point souterrain où la roche glisse pour la première fois. L’épicentre est le point de la surface situé juste au-dessus.
Que faire pendant un séisme ?
Mettez-vous à quatre pattes, couvrez-vous la tête et la nuque et tenez-vous jusqu’à la fin des secousses. Ready.gov conseille, à l’intérieur, de rester sur place en évitant les encadrements de porte ; en voiture, de se ranger et de s’arrêter ; et dehors, de s’éloigner des bâtiments, des arbres et des lignes électriques.
Les séismes viennent de plaques qui avancent de quelques centimètres par an, se bloquent sur des failles puis glissent ; chaque palier de magnitude représente environ 32 fois plus d’énergie, et le conseil officiel pendant les secousses est de se baisser, se couvrir et se tenir. Pour régler vous-même l’écart S–P et voir la distance apparaître, ouvrez le chapitre gratuit « Les séismes » du VJOURNAL SMART BOOK.
Sources et lectures
- USGS: Earthquakes, how earthquakes happen (General Interest Publication) ↗Sources consultées:
- USGS: Earthquakes, where earthquakes occur ↗Sources consultées:
- USGS: Earthquakes, measuring earthquakes ↗Sources consultées:
- USGS: This Dynamic Earth, understanding plate motions ↗Sources consultées:
- Ready.gov: Earthquakes (what to do before, during and after) ↗Sources consultées: