Tèrratrem

Un tèrratrem (var. seïsme, sisme, tèrratremol, tèrratrémol, tremblament de terra es un fenomèn caracterizat per una gangassada dau sòu que resulta de la liberacion sobda d'energia acumulada dins lei ròcas en causa dei constrenchas geologicas. Aquela liberacion a generalament luòc lòng d'una falha mai de tèrratrems pòdon tanben èsser la consequéncia de l'activitat volcanica ò deis activitats umanas.

Fotografia dei roïnas de Port-au-Prince après un tèrratrem en 2010.

La màger part dei tèrratrems enregistrats cada annada se debanan au limit entre doas placas tectonicas. Liats au movement dei placas, aquelei tèrratrems pòdon causar de destruccions importantas ai construccions umanas. Lei pus violents son considerats coma de catastròfas naturalas grèvas, susceptibles de causar la mòrt de desenaus de miliers de personas siá en causa de l'afondrament dei bastiments siá en causa de fenomèns engendrats per lei seïsmes (tsunami, incendi, epidemias...). Per prevenir aqueu perilh, foguèt fondada la sismologia qu'es la sciéncia qu'estúdia lei causas e lo foncionament dei tèrratrems. Pasmens, en causa de la complexitat de la crosta terrèstra, es a l'ora d'ara impossible de preveire un seïsme. En revènge, es possible de definir un nivèu de risc a partir d'analisis estatisticas e de preparar lei construccions a resistir ai seïsmes.

Istòria

De la Preïstòria a la fondacion de la sismologia

Fotografia d'una replica dau sismoscòpi de Zhang Heng.

Tre la Preïstòria, de traças dins de vestigis de construccion mòstran una presa en còmpte de la question dei tèrratrems per lei premierei civilizacions umanas. Per exemple, de reparacions son visiblas sus d'edificis bastits per la civilizacion andina de Caral (sègles XXX-XVIII avC). Puei, durant l'Antiquitat, de racòntes permèton tanben de mesurar l'impacte dei seïsmes sus lei societats. Per exemple, en 464 avC, un tèrratrem violent destruguèt una partida d'Esparta e entraïnèt una revòuta deis Ilotes, una populacion grèga asservida.

Divèrsei teorias ancianas assaiant d'explicar lo fenomèn son conegudas. Per lei Chinés, lei tèrratrems èran causats per de perturbacions dau ying e dau yang associadas au maucontentament dau Cèu (generalament en causa d'actes marrits de l'emperaire). En Grècia, foguèron prepausadas divèrseis explicacions basadas sus la preséncia d'aiga dins la crosta terrèstra. :

• per Anaximèn (vèrs 585-525 avC), la causa dei seïsmes èra la casuda de tròç de Tèrra dins de baumas gigantas creadas per l'assecament progressiu de la Tèrra.
• Anaxagores (vèrs 500-428 avC) suggeriguèt que l'origina dei seïsmes foguèsse l'intrada d'un excès d'aiga dins la crosta.
• per Democrit (vèrs 460-370 avC), lei tèrratrems èran causats per de mecanismes liats a la saturacion de la Tèrra per l'aiga.
• Aristòtel (384-322 avC) desvolopèt una teoria basada sus l'instabilitat de la vapor d'aiga engendrada per l'assecament de la Tèrra umida per lo raionament solar.

Per facilitar l'organizacion dei secors, lo sabent e ministre chinés Zhang Heng (78-139 apC) inventèt un sismoscòpi. L'instrument permetiá d'indicar la direccion d'un seïsme. Aquela invencion permetèt de detectar un tèrratrem en 138 dins la region de Gansu. Durant l'Edat Mejana, d'autrei modèls de sismoscòpi foguèron concebuts mai, en causa d'una precision pus febla, aguèron mens de succès.

Lei premierei descubèrtas scientificas

Carta de la sismicitat mondiala realizada en 1858 per Robert Mallet.

Lo tèrratrem que destruguèt Lisbona en 1755 (50 000 a 70 000 mòrts) suscitèt un interès per la geologia e la sismologia en Euròpa. Aquò permetèt de progrès experimentaus amb l'estudi de la propagacion d'ondas sismicas articifialas per l'Irlandés Robert Mallet (1810-1881). En 1857, esplechèt sei trabalhs per dessenhar lei premierei cartas de la sismicitat dei regions mediterranèas. Un an pus tard, dreicèt la premiera carta de la sismicitat mondiala. Enfin, en 1862, poguèt estimar la prefondor dau ponch d'origina dau tèrratrem de Nàpols de 1857 entre 12 e 15 km.

Una autra figura importanta d'aqueu periòde de la recèrca sus lei tèrratrems foguèt l'astronòm alemand Ernst von Rebeur-Paschwitz (1861-1895) que calculèt la velocitat de desplaçament deis ondas sismicas d'un tèrratrem japonés en 1889 (7 km/s). En parallèl, foguèron menats de trabalhs de recensaments dei seïsmes majors per lei Francés Alexis Perrey (1807-1882) e Fernand de Montessus de Ballore (1851-1927). Puei, lei diferents tipes d'ondas sismicas foguèron identificats per lo geològ britanic Richard Dixon Oldham (1858-1936).

Lei teorias modèrnas

Lo ròtle dei falhas geologicas dins lei tèrratrems foguèt compres a la fin dau sègle XIX amb l'observacion de desplaçaments bruscs lòng de falhas durant de seïsmes violents. Pasmens, la fònt d'energia a l'origina d'aqueu fenomèn demorèt desconeguda fins a la publicacion en 1915 de la teoria de la deriva dei continents d'Alfred Wegener (1880-1930). De mai, l'idèa de Wegener foguèt lentament acceptada per la comunautat scientifica.

La premiera teoria permetent de modelizar d'un biais eficaç lo desplaçament de doas placas lòng d'una falha foguèt prepausada en 1910 per lo geològ estatsunidenc Harry Fielding Reid (1859-1944). Dicha teoria dau rebomb elastic, es basada sus l'existéncia de constrenchas mecanicas que deforman la crosta terrèstra. Permèton lo desplaçament dei blòts que constituïsson la crosta. Pasmens, aqueu movement es blocat durant lei periòdes entre dos tèrratrems. Dins aquela situacion, lei ròcas son pauc a pauc deformadas e acumulan lentament d'energia. Quand la resisténcia maximala es agantada, la liberacion brutala dei blòts entraïna aquela de l'energia estocada. Aquel eveniment correspond au seïsme. Puei, après quauquei replicas, lo desplaçament dei dos blòts es tornarmai arrestat e un cicle novèu comença.

La teoria de Reid foguèt completada mai d'un còp durant lo sègle XX per i integrar leis avançadas de la geologia (acceptacion de la tectonica dei placas, melhorament dei conoissenças sus la friccion entre doas placas, deformacion asismica...). Dins aquò, en despiech de progrès importants dins lo corrent deis ans 1960-1970, a encara quauquei problemas per descriure certaneis aspèctes dei fenomèns sismics coma lei recurréncias sismicas fòrça irregularas observadas dins plusors regions.

Descripcion

Originas

Tèrratrem tectonic

Limit entre doas placas importantas, la falha de San Andreas es una region de tèrratrems tectonics violents.

Article detalhat: Tectonica dei placas.

Lei tèrratrems tectonics son lei seïsmes pus frequents e pus devastators. An generalament luòc au limit entre doas placas en causa dau desplaçament de dos blòts rocassós. Localizat lòng d'una ò de plusors falhas, aqueu movement es blocat durant lei periòdes intersismics. Durant aqueu periòde, lei constrenchas exercidas per lei movements que tòcan la crosta terrèstra entraïnan la deformacion elastica dei ròcas. L'energia acumulada es brutalament liberada per lo tèrratrem que correspond au desplaçament dei dos blòts inicialament blocats.

La màger part dei tèrratrems tectonics es enregistrada dins lei zònas de subduccion. D'efiech, aquelei regions son caracterizadas per l'enfonsament d'una placa dins lei jaç superiors dau mantèu. Aquò engendra de seïsmes nombrós, prefonds (fins a 650 km) e de còps violents. Au contrari, lei zònas de divergéncia son lo luòc de tèrratrems mens nombrós (5% dei seïsmes anuaus), pauc prefonds (0 a 10 km) e d'una intensitat generalament febla. Enfin, 15% dei seïsmes observats cada an se debanan lòng de falhas de desacrocatge, una zòna caracterizada per lo colissatge de doas placas. Aquelei tèrratrems an normalament una prefondor intermediària (0 a 20 km) e pòdon èsser relativament destructors.

Tèrratrem volcanic

Article detalhat: Volcan.

Lei tèrratrems volcanics son la consequéncia de l'acumulacion de magma dins la chambra volcanica. D'efiech, una concentracion importanta de magma entraïna de rompeduras dins lei ròcas comprimidas que pòdon èsser detectadas per de sismomètres. Aquelei seïsmes son generalament febles e lor observacion permet de seguir l'activitat d'un volcan.

Tèrratrem polar

Article detalhat: Calòta polara.

Lei tèrratrems polars son una consequéncia dau movement dei glaciers. Aquelei glaç an una certana elasticitat que li permèton d'avançar sus de terrens mai ò mens valonats. Lei rompeduras d'aquelei jaç engendran de seïsmes, sovent sasoniers, susceptibles d'èsser enregistrats per de sismomètres. Aqueu fenomèn permet d'estudiar l'evolucion dei glaciers polars.

Tèrratrem artificiau

Lei tèrratrems artificiaus an una intensitat febla a intermediària e son la consequéncia de modificacions de la crosta terrèstra realizadas per l'èsser uman (explosion sosterranha, esplecha miniera, pompatge de jaç d'aiga prefonds...). Aquelei seïsmes son venguts pus frequents dempuei leis ans 1970 en causa de la multiplicacion dei foratges.

Caracteristicas principalas

Ondas sismicas

Esquèma simplificat d'un tèrratrem d'origina tectonica

Article detalhat: Onda sismica.

Au moment de la relaxacion brutala dei constrenchas de la crosta terrèstra, son definits l'ipocentre (ponch centrau dau tèrratrem) e l'epicentre (ponch de la superficia situat a la verticala de l'ipocentre). Lo premier ponch es lo fogau dau seïsme. Lo segond permet de definir la distància pus corta que permet ais ondas sismicas d'arribar a la superficia. Es donc generalament l'endrech pus tocat per l'energia liberada. Plusors tipes principaus d'ondas sismicas pòdon èsser engendradas :

• leis ondas P (ò ondas primàrias) se desplaçan per dilatacion e compression successivas segon una direccion parallèla a la propagacion de l'onda. Rapidas (6 km/s a la superficia), son lei premiereis ondas sismicas enregistradas per un sismomètre.
• leis ondas S (ò ondas segondàrias) son caracterizadas per de vibracions perpendicularas au sens de propagacion de l'onda. Pus lentas que leis ondas P amb una velocitat mejana de 4,06 km/s, aparéisson pus tardivament sus lei sismomètres.

Leis ondas pus destructritz son generalament leis ondas de superficia que son constituïts de dos ensembles d'ondas. Lo premier es dich ondas de Love. Fòrça similar ais ondas S, entraïnan de movement de cisalhament que causan de destruccions importantas ai construccions. Lo segond es forat per leis ondas de Rayleigh qu'engendran de movements complèxs, orizontaus e verticaus, que son similars a aquelei presents dins una èrsa.

Magnitud d'un tèrratrem

Article detalhat: Magnitud d'un tèrratremol.

La magnitud es la grandor utilizada per mesurar la poissança d'un tèrratrem. Introducha en 1935 per lo sismològ Charles Francis Richter (1900-1985), se calcula a partir dei diferents tipes d'ondas sismicas en tenent còmpte de la distància a l'epicentre, de la prefondor de l'ipocentre, de la frequéncia deis ondas, dau tipe de sismograf utilizat... La magnitud es una foncion continua logaritmica. Ansin, la magnitud aumenta d'una unitat quand l'amplitud deis ondas sismicas es multiplicada per un factor 10.

La magnitud, sovent dicha magnitud sus l'escala de Richter, es generalament calculada a partir de l'amplitud ò de la durada dau sinhau enregistrada sus un sismograf. Plusors valors pòdon èsser calculdas coma la magnitud locala M_L, la magnitud de durada M_D, la magnitud deis ondas de superficia M_S ò de la magnitud de volum M_B. Pasmens, la fisabilitat d'aquelei grandors es febla dins lo cas de seïsmes violents. Lei sismològs preferisson donc desenant utilizar la magnitud de moment M_W qu'es dirèctament liada a l'energia liberada. De lèis d'escala permèton d'establir de liames entre la magnitud M_W, la geometria de la falha, la resisténcia dei ròcas e lo movement cosismic.

Intensitat d'un tèrratrem

L'intensitat d'un tèrratrem caracteriza la severitat de la gangassada sismica au sòu. Es basada sus l'observacion deis efiechs e dei consequéncias dau seïsme sus d'indicators comuns dins un endrech donat (generalament una comuna). Lei sistèmas pus utilizats son leis escalas Rossi-Forel, Medvedev-Sponheuer-Karnik (dicha « escala MSK », Mercalli, Shindo e macrosismica europèa.

Lei relacions entre magnitud e intensitat son complèxas. D'un biais generau, l'intensitat demenís quand aumenta la distància entre lo luòc d'observacion e l'epicentre. Pasmens, aquò es pas una règla absoluda car lei consequéncias visiblas dau seïsme son sovent afectadas per lei proprietats dei ròcas (atenuacion mai ò mens fòrtas deis ondas) ò per lei particularitats geologicas (ecò sismic, amplificacion locala per un jaç de sediments...).

A títol d'exemple, l'escala MSK es una escala d'intensitat de 12 gras fòrça utilizada en Euròpa :

Gras	Degalhs observats
I	Lei vibracions son unicament enregistradas per lei sismomètres pus sensibles.
II	Gangassadas a pena perceptiblas per quauquei personas au repaus.
III	Vibracions similaras a aqueleis engendradas per lo passatge d'un pichon camion.
IV	Vibracions similaras a aqueleis engendradas per lo passatge d'un gròs camion.
V	Tèrratrem sentit en plen aire ; revelh dei dormeires.
VI	Desplaçament dei mòbles.
VII	Aparicion de quauquei fendasclas dins lei bastiments.
VIII	Afondrament dei chaminèias
IX	Afondrament d'ostaus e rompedura dei canalizacions sosterranhas.
X	Destruccion dei pònts e dei levadas ; torsion dei ralhs de camin de fèrre.
XI	Destruccion dei construccions pus solidas ; avalancaments importants.
XII	Destruccion dei vilas ; cambiaments importants de la topografia.

Consequéncias

Lei tèrratrems pus violents pòdon entraïnar de destruccions e de transformacions topograficas importantas. Son ansin a l'origina de catastròfas naturalas grèvas, susceptiblas d'entraïnar l'afondrament de construccions e de catastròfas suplementàrias coma de tsunamis, d'avalancas, d'incendis, de pollucions ò d'epidemias. Ansin, lei seïsmes fan istoricament partida dei calamitats naturalas pus grèvas. Per exemple, durant lo sègle XX, i aguèt au mens 22 tèrratrems que causèron la mòrt d'au mens 15 000 personas (amb un maximom de 240 000 en 1976 durant lo tèrratrem de Tangshan). De mai, en despiech dei progrès tecnics, l'aumentacion de la demografia dins plusors regions sismicas es a l'origina d'una aumentacion dau nombre de tèrratrems murtriers. En particular, durant lo periòde 2000-2012, i aguèt 7 tèrratrems majors que causèron au totau la mòrt d'au mens 700 000 personas.

• 
  Construccions destruchas en Turquia en 1999.
• 
  Fotografia de l'arribada dau tsunami engendrat per lo tèrratrem de Sumatra en 2004.
• 
  Pònt destruch per un tèrratrem en China en 2008.
• 
  Camp de refugiats dins lei roïnas d'un quartier de Port-au-Prince après lo tèrratrem de 2010.
• 
  Incendi dins lo pòrt japonés de Sendai après lo tèrratrem de 2011.

Metòdes de deteccion e de prediccion

Enregistrament dei tèrratrems

L'enregistrament dei tèrratrems dins leis archius istorics es una maniera anciana de gardar una traça dei catastròfas e d'establir una carta dau risc sismic. De mai, aquò permet d'aver una idèa de l'intensitat maximala dei seïsmes susceptibles de tocar una region donada. Aquelei donadas son generalament utilizadas per definir lei nòrmas de seguretat en matèria de construccion d'abitacions e d'infrastructuras ò per fixar lei scenaris dei catastròfas possiblas dins lo quadre de plans d'organizacion dei secors.

Metòdes de deteccion

Fotografia d'un sismograf de la segonda mitat dau sègle XX.

La deteccion e la localizacion dei tèrratrems son asseguradas per un ret mondiau d'estacions sismicas. Aqueleis installacions son equipadas de plusors sismomètres permetent de mesurar e d'enregistrar lei deformacions dau sòu. Pasmens, aquò implica la preséncia de dos ò tres tipes de captors, de sistèmas d'estocatge e de transmission de donadas, d'un relòtge permetent de definir un temps de referéncia e de mejans destinats a mantenir l'alimentacion electrica de l'installacion.

La localizacion d'un tèrratrem es realizada a partir d'una triangulacion dei donadas recebudas per leis estacions sismicas. En causa de la velocitat deis ondas sismicas (6 km/s per lei pus rapidas), aquò permet una deteccion rapida dei catastròfas naturalas. Leis organizacions pus avançadas son tanben capablas d'emetre una alèrta regardant lo risc de formacion d'un tsunami.

Metòdes de prediccion

Modelizacion de la falha de San Andreas en 2014 amb la probabilitat d'entraïnament d'un tèrratrem de magnitud superiora ò egala a 6,7 per lo periòde 2014-2044.

Lei metòdes de prediccion son basats sus de tecnicas que permèton d'establir la localizacion, l'intensitat e la data d'un seïsme. Pasmens, en causa dei limits dei conoissenças sus la crosta terrèstra, lei previsions sismicas son fòrça imprecisas e son sovent l'objècte de polemicas. A l'ora d'ara, existís tres ensembles de metòdes de prediccion :

• lei previsions de tèrme lòng son realizadas a partir d'una analisi estatistica de l'activitat dei falhas e sus de modèls deterministas ò probabilistas dei cicles sismics. Son utilizadas per la definicion dei nòrmas de construccion e pòdon de còps, dins lei regions pus estudiadas coma Califòrnia e Japon, predire un tèrratrem important.
• lei prediccions de tèrme mejan son encara en cors de desvolopament car necessitan la mesa en plaça de modèls capables de ben representar una zòna geologica donada.
• lei previsions de tèrme cort son un domeni mau segur car necessitan l'observacion e la comprenença de fenomèns precursors que son mau coneguts ò pauc fisables. Ansin, en 2021, i aviá ges de metòde per anonciar l'entraïnament d'un seïsme imminent.

Prevencion dei riscs

Fotografia d'una fondacion parasismica modèrna.

Article detalhat: Engèni parasismic.

En causa de l'impossibilitat de preveire un tèrratrem, la prevencion dei riscs sismics es basada sus l'anticipacion de la catastròfa. Son premier aspècte es donc de detectar lei regions menaçadas per de seïsmes grèus e de determinar lor intensitat possibla. Aquò permet de preparar l'organizacion dei secors e de determinar de règlas de construccion destinadas a limitar ò a empedir l'afondrament deis edificis e deis infrastructuras. L'entraïnament de la populacion es tanben conselhat dins lei zònas pus menaçadas coma Japon.

L'engèni parasismic es una disciplina fòrça importanta de la prevencion dei riscs sismics. Estúdia lo comportament deis estructuras e leis interaccions entre lei diferenteis interaccions que lian plusors construccions durant un tèrratrem. L'objectiu es de concebre e d'entretenir d'edificis capables de resistir a de gangassadas fòrça violentas. Per exemple, en 2011, la vila de Tòquio resistiguèt ben a un tèrratrem de magnitud 9 sus l'escala de Richter. Aquò mòstra l'importància de la generalizacion dei construccions parasismicas dins lei regions menaçadas car un tèrratrem ben mens fòrt (estimat a 7,1) aviá tuat mai de 6 500 personas dins la meteissa vila en 1855.

Lo risc sismic en Occitània

Carta sismica d'Occitània.

Occitània es pas una region presentant un risc important de tèrratrem major. Pasmens, en causa de sa proximitat amb lo limit dei placas eurasiatica e africana, lei regions aupencas e pirenencas presentan un risc mejan ò moderat. Quauquei seïsmes d'intensitat mejana i son enregistrats cada an. Pasmens, entraïnan pas de degalhs importants. Lei tèrratrems causant la mòrt de personas son raras (2 a 4 cada sègle). Lei dos darriers tèrratrems importants son aquelei de Lambesc (1909) e d'Areta (1967). En particular, aqueu de 1909 tuèt 46 abitants e destruguèt 2 000 construccions.

Tèrratrems extraterrèstres

Dempuei lo començament de l'exploracion espaciala, plusors activitats sismicas son estadas descubèrtas sus d'objèctes dau Sistèma Solar. Lei dos cas pus coneguts son la Luna e Mart onte de sismomètres foguèron installats. Dins lo premier, permetèron d'identificar una activitat relativament importanta amb de seïsmes causats per leis efiechs de marèia, leis impactes d'objèctes celèsts e leis efiechs de liberacion de constrenchas termicas. Existís tanben un quatren tipe de seïsmes lunars, prefonds e relativament poderós (magnitud de 5,5), que son origina es desconeguda. Sus Mart, lei seïsmes mesurats son fòrça febles (magnituds de 1,3 a 3,7) e sei causas son pas encara totalament clars mai un estudi publicada en 2021 poguèt liar tres eveniments ai movements d'una falha normala.

D'autreis objèctes tellurics son sospichats d'aver una activitat sismica en causa de la preséncia de falhas, d'un volcanisme actiu ò d'elements que suggerisson l'existéncia d'una activitat tectonica. En particular, es lo cas de Mercuri, de Vènus, de Pluton e de la màger part dei gròs satellits naturaus dau Sistèma Solar. De mai, de menas de seïsmes son tanben presents a la superficia dau Soleu e son estudiats per una disciplina dicha eliosismologia.

Annèxs

Liames intèrnes

• Bradiseïsme.
• Elisismologia.
• Engèni parasismic.
• Falha.
• Geologia.
• Incendi.
• Lista de tèrratrems istorics.
• Magnitud d'un tèrratremol.
• Onda sismica.
• Richter (escala de).
• Sismologia.
• Sismomètre.
• Tectonica dei placas.
• Teoria dau rebomb elastic.
• Tsunami.

Liames extèrnes

• [Euro-Mediterranean Seismological Centre, http://www.emsc-csem.org]

Bibliografia

• (en) International Commission on Earthquake Forecasting for Civil Protection, "Operational Earthquake Forecasting: State of Knowledge and Guidelines for Utilization", Annals of Geophysics, 2011, 54 (4): 315–391.
• (fr) Pascal Bernard, Pourquoi la terre tremble, Belin, 2017.
• (fr) Victor Davidovici, La construction en zone sismique, 1999.
• (en) Hiroo Kanamori, "Earthquake Prediction: An Overview", International Handbook of Earthquake and Engineering Seismology, International Geophysics, 2003, 616 : 1205–1216.
• (fr) Charles Pomerol, Yves Lagabrielle, Maurice Renard e Stéphane Guillot, Éléments de géologie, Dunod, 2011.
• (fr) Grégory Quenet, Les tremblements de terre en France aux XVIIe et XVIIIe siècles. La naissance d'un risque, Champ Vallon, 2005.