D1 Sismologie

Topique

La sismologie est la principale méthode de diagnostic pour étudier l'intérieur de la Terre. Elle utilise l'enregistrement des ondes élastiques générées par les séismes, ou même par des sources artificielles telles que des explosions contrôlées ou des camions vibrants, pour déduire la structure interne de la planète et les paramètres de la source à l'origine de chaque séisme. Les réseaux sismographiques internationaux et régionaux enregistrent en continu les mouvements du sol grâce à des sismomètres à large bande, permettant la détection de séismes dont la magnitude varie de très faible à 9,5, voire plus, partout sur la planète.

Les ondes sismiques générées par un séisme se divisent en deux grandes catégories : les ondes de volume, qui se propagent à l'intérieur de la Terre, et les ondes de surface, qui se propagent uniquement à sa surface. Parmi les ondes de volume, les ondes de compression se propagent plus rapidement, à des vitesses comprises entre 6 et 8 kilomètres par seconde dans la croûte terrestre et jusqu'à 13,7 kilomètres par seconde dans le manteau inférieur, tandis que les ondes de cisaillement se propagent plus lentement, à des vitesses comprises entre 3,5 et 4,5 kilomètres par seconde. Parmi les ondes de surface, un type se propage horizontalement, tandis que l'autre décrit une ellipse rétrograde.

La différence entre les temps d'arrivée des ondes de cisaillement et des ondes de compression à une même station constitue le fondement historique de la sismologie pour localiser précisément un séisme. Le rapport entre la vitesse des ondes de compression et celle des ondes de cisaillement dépend d'une propriété élastique de la roche, et ce rapport est fortement modifié par la présence de fluides : une roche saturée de fluides présente un rapport de vitesse considérablement plus élevé que la même roche sèche.

Le tenseur des moments sismiques est la description la plus complète de la source d'un séisme : une matrice symétrique à trois lignes et trois colonnes, qui caractérise l'ensemble des forces équivalentes à l'origine du séisme. Lorsque la source d'un séisme est un cisaillement pur, sans variation de volume associée, la somme des éléments diagonaux de cette matrice est nulle, une configuration que les sismologues appellent un double couple. En décomposant mathématiquement le tenseur des moments sismiques, il est possible d'extraire les plans nodaux de la faille rompue, l'axe de compression de la roche pendant le séisme et l'axe d'étirement de cette roche. Ces trois éléments définissent ensemble le mécanisme focal du séisme.

On s'attend à ce que le mécanisme focal d'un séisme reflète la cinématique tectonique de la région où il s'est produit : les séismes de subduction produisent des mécanismes focaux de faille inverse, les séismes survenant dans des zones d'extension produisent des mécanismes focaux de faille normale et les séismes se produisant le long d'une limite de plaque transformante produisent des mécanismes focaux de décrochement. Ceci établit le lien entre l'enregistrement des ondes élastiques qui a servi de point de départ à cette description et la structure interne du séisme lui-même, que cet enregistrement permet de reconstituer.

ID:1306