Chapitre 2 · Des plaques qui avancent de quelques centimètres par an
Les séismes
Un puzzle sur la carte
Regardez une carte et remarquez comme la côte de l’Amérique du Sud s’emboîte dans celle de l’Afrique comme deux pièces d’un puzzle. En 1912, le scientifique allemand Alfred Wegener a dit que ce n’est pas un hasard : les continents étaient autrefois réunis et ont dérivé. Il a cité des roches qui se correspondent et les mêmes fossiles des deux côtés de l’océan. Le supercontinent unique s’appelle la Pangée. Il s’est formé il y a environ 335 millions d’années et a commencé à se disloquer il y a environ 175 millions d’années, mais les dates sont approximatives. La plupart des scientifiques ont douté de Wegener parce qu’il ne pouvait pas expliquer ce qui poussait les continents. Dans l’image, les terres se rejoignent en glissant.
Aussi vite qu’un ongle
La réponse est arrivée dans les années 1960 avec la tectonique des plaques. La coquille extérieure de la Terre, épaisse d’environ 100 km, est découpée en sept ou huit grandes plaques et de nombreuses plus petites qui flottent sur une roche chaude plus molle. Elles se déplacent de 2 à 10 centimètres par an, à peu près la vitesse à laquelle poussent vos ongles. Cela semble dérisoire, mais prenez 4 cm par an pendant 100 millions d’années : 4 cm fois 100 millions font 4 000 kilomètres, la largeur d’un océan. Les plaques s’écartent, glissent l’une contre l’autre ou se heurtent, et les endroits où elles se rencontrent ont le plus de séismes et de volcans.
Bloquée, puis libérée
Là où deux plaques se touchent, le frottement peut les bloquer pendant des décennies tandis que la roche se courbe comme un ressort tendu. Quand la contrainte dépasse le frottement, la faille glisse et la roche reprend sa forme. C’est l’idée du rebond élastique, formulée après le séisme de San Francisco de 1906. Le point souterrain où il commence est le foyer, et le point situé juste au-dessus, à la surface, est l’épicentre. Dans l’image, les deux côtés de la faille se secouent l’un contre l’autre et des anneaux d’ondes se propagent.
P, S et le sismographe
Un séisme envoie deux sortes d’ondes. Les ondes P sont rapides, voyagent à environ 6 km/s dans la croûte et poussent et tirent la roche. Les ondes S sont plus lentes, à environ 3,5 km/s, et la secouent d’un côté à l’autre. Un sismographe enregistre les deux, car il suspend une lourde masse qui reste immobile pendant que le sol bouge. L’écart de temps entre P et S donne la distance : environ 8 km pour chaque seconde d’écart. Exemple résolu : si S arrive 10 secondes après P, le séisme est à environ 80 km. Trois stations tracent trois cercles, et les cercles se croisent à l’épicentre. Essayez l’écart S-P dans le bac à sable.
Un pas de 32
L’échelle de magnitude est logarithmique. Chaque pas entier signifie un mouvement du sol environ 10 fois plus grand et environ 32 fois plus d’énergie, parce que 10 puissance 1,5 vaut 31,6. Exemple résolu : un séisme de magnitude 7 libère environ 32 fois 32, soit à peu près 1 000 fois, l’énergie d’un séisme de magnitude 5. Le plus grand séisme jamais mesuré a eu lieu près de Valdivia, au Chili, le 22 mai 1960, avec une magnitude de 9,5. Celui de 2011 au large du Japon était d’environ 9,1. Choisissez une magnitude dans le bac à sable et comparez-la avec l’échelle d’un pas.
Une vague qui traverse un océan
Quand un séisme soulève ou abaisse le fond marin, l’eau au-dessus bouge aussi, et un tsunami naît. En eau profonde, sa vitesse est la racine carrée de g fois la profondeur. Pour un océan de 4 000 mètres de profondeur, c’est la racine carrée de 9,8 fois 4 000, soit environ 200 m/s ou 700 km/h, aussi vite qu’un avion de ligne. En pleine mer, la vague fait moins d’un mètre de haut et ne grandit que près de la côte. Le conseil officiel est simple : si le sol tremble fortement près de la côte, gagnez tout de suite les hauteurs sans attendre une sirène. À l’intérieur des terres, les autorités conseillent de se baisser, de se couvrir et de s’accrocher jusqu’à la fin de la secousse.
Des bâtiments qui plient
La plupart des morts d’un séisme viennent de l’effondrement de bâtiments, pas d’un sol qui s’ouvre. Les ingénieurs conçoivent donc des structures qui oscillent au lieu de se rompre. Ils ajoutent des contreventements en croix d’acier, posent tout le bâtiment sur des appuis en caoutchouc et en acier qui laissent le sol bouger en dessous, ou installent un pendule géant à l’intérieur. La tour Taipei 101 a, dans ses étages supérieurs, une bille amortisseuse de 660 tonnes qui oscille à contre-sens des mouvements de la tour. Personne ne peut prédire l’heure exacte d’un séisme. Certains pays ont toutefois des systèmes d’alerte précoce qui donnent de quelques secondes à quelques dizaines de secondes avant l’arrivée de la forte secousse.
En chiffres
- 9,5
- plus grand séisme enregistré, Chili 1960
- × 32
- d’énergie en plus à chaque pas entier de magnitude
- ≈ 8 km
- distance pour chaque seconde d’écart S-P