Dictionnaire des termes de sismologie

A

Accélération de la pesanteur

Accélération due à la force gravitationnelle d’attraction terrestre. Elle est généralement appelée g et vaut 9,8m.s-2.

Accéléromètre

Sismomètre qui mesure l’accélération du sol en fonction du temps. Il a généralement une plus grande dynamique et une plus petite sensibilité qu’un vélocimètre, et est destiné à enregistrer les mouvements forts.Aire macrosismique

Zone géographique dans laquelle l’intensité du séisme est supérieure ou égale à une valeur donnée (exemple : l’aire macrosismique d’intensité IV est la zone où l’intensité observée est supérieure ou égale à IV).

Aléa sismique

L’aléa sismique en un lieu donné correspond à l’estimation des secousses que l’on peut y subir, leur ampleur, ainsi que leurs périodes de retour (période de temps entre deux gros séismes, dite aussi période de récurrence).
L’estimation de ces secousses se base sur tous les séismes possibles dans la région considérée, et pas sur un séisme unique. Dans certains cas, on souhaite connaître la valeur maximale de l’accélération du sol. On extrait alors, parmi les séismes considérés possibles, celui qui génèrera la valeur la plus forte au site étudié. Cette approche est appelée déterministe. Mais cette valeur peut être identique dans deux sites, alors que pour un site cette secousse aura lieu fréquemment (tous les 10 ans) et que pour l’autre elle sera rare (tous les 1000 ans). On peut alors estimer la probabilité de la secousse, qui permet de prendre en compte cette fréquence, on parle alors d’approche probabiliste. Plus précisément, on estime la probabilité que le mouvement du sol atteigne ou dépasse une certaine valeur (Intensité, PGA, PGV, PSA, etc.) au cours d’une période de référence. En France, pour définir le zonage sismique règlementaire, on a calculé la valeur des secousses qui ont une probabilité de 10% d’être dépassées dans les 50 prochaines années (50 ans étant considéré comme la durée de vie moyenne d’un bâtiment).
Pour l’évaluation de l’aléa en un endroit, il est nécessaire de : 1) connaître tous les séismes possibles (localisation, magnitude, fréquence de chaque séisme), 2) déterminer l’atténuation des ondes entre les séismes et le site étudié, 3) intégrer les « effets de site » potentiels (correspondant en général à une amplification locale du mouvement du sol due à la présence de topographie ou d’un bassin sédimentaire), 4) calculer les paramètres de la secousse et leur fréquence au site. Ne connaissant pas parfaitement tous ces paramètres, on parle « d’évaluation » ou « d’estimation » de l’aléa sismique et non pas de « détermination » de l’aléa sismique.
La carte de l’aléa sismique de la France est le résultat de l’évaluation de l’aléa et sert de base à la réglementation établissant les mesures de protection adaptées, notamment les normes de construction des bâtiments.

Pour en savoir plus : http://www.planseisme.fr/L-alea-sismique,1408.html

Amplitude (des ondes)

Hauteur maximale de la crête d’une onde, du niveau moyen (zéro) à son pic, respectivement à son creux. Lorsqu’elle est mesurée de crête à crête, on parle d’amplitude “crête à crête”.

Asismique (région)

Région presque exempte de séismes.

B

Bulletin

Compilation des paramètres d’un ensemble de séismes. Pour chaque séisme, le bulletin contient, outre les paramètres de base (sa localisation, une ou plusieurs magnitudes et incertitudes associées), toutes les données paramétriques des différentes stations ayant enregistré l’événement (principalement le nom des phases, les heures d’arrivée des phases à la station, et parfois les amplitudes et périodes des ondes). Le bulletin peut contenir plusieurs origines pour chaque séisme. On parle alors de bulletin multi-origines.

C

Carte géographique

Fond cartographique ou satellite.

Carte thématique

Carte représentant un thème particulier (exemple : carte géologique, carte du zonage sismique règlementaire, carte des failles, etc).

Catalogue

Compilation des paramètres d’un ensemble de séismes. Pour chaque séisme, les paramètres généralement reportés sont : sa localisation (temps origine, latitude, longitude, profondeur), une ou plusieurs magnitude(s) et les incertitudes associées. Il résulte de l’extraction, dans le bulletin, des localisations identifiées comme préférentielles (les meilleures à un instant donné).

E

Échelle de Richter

Échelle de magnitude locale de référence, élaborée par Charles Francis Richter en 1935.

Épicentre (ou épicentre microsismique ou épicentre réel)

Point à la surface de la terre situé à la verticale du foyer du séisme (point d’initiation du séisme, appelé hypocentre).

Épicentre macrosismique

Lieu de plus forte intensité ressentie. Il peut être différent de l’épicentre microsismique car les effets de surface comme la présence d’alluvions ou le relief peuvent amplifier les ondes sismiques localement.

Essaim de séismes

Série de séismes se produisant dans une zone restreinte sur une période allant de plusieurs semaines à plusieurs mois, sans séquence claire de choc principal suivi de répliques.

Evènement anthropique

Evènement généré par l’activité humaine (tir de carrière, explosion, …)

Evènement sismique

Terme général utilisé pour décrire un évènement localisé générant des ondes sismiques (séisme, tir de carrière, explosion, etc)

F

Faille sismique

Une faille est une surface de rupture entre deux blocs de roches, sur laquelle peuvent se produire des mouvements, de façon rapide sous la forme de séisme ou de façon continue et lente sans générer de mouvements sismiques. Une faille peut avoir des tailles très différentes allant de quelques cm à plus centaines de kilomètres.

On classe les failles en 3 grandes catégories :

  • les failles normales : ce sont des failles inclinées dont le bloc du dessus se déplace vers le bas par rapport au bloc du dessous. Ces failles sont caractéristiques des régions en extension (dorsales océaniques, rifts continentaux comme le rift Est  Africain) ;
  • les failles inverses : ce sont des failles inclinées dont le bloc du dessus se déplace vers le haut par rapport au bloc du dessous. Ces failles sont caractéristiques des régions en compression (collision continentale (jeune chaîne de montagne, zone de subduction, etc) comme par exemple la faille de Sumatra.
  • les failles décrochantes : ce sont des failles purement verticales dont les deux blocs coulissent horizontalement l’un par rapport à l’autre. Si on se place sur un des blocs et qu’on regarde l’autre bloc, ce dernier se déplace soit vers la gauche soit vers la droite. On parle respectivement de failles décrochantes senestres ou dextres. Parmi les failles décrochantes connues, on trouve la faille de San Andreas et la faille nord anatolienne.

Il existe évidemment des failles qui sont des combinaisons de ces différentes catégories, avec une composante en décrochement et une composante en faille normale ou inverse.

Foyer

Voir hypocentre

H

Hypocentre

L’hypocentre (également appelé foyer) est le point en profondeur où commence la rupture qui provoque le séisme. Le point en surface qui se situe à la verticale de l’hypocentre s’appelle l’épicentre.

 

I

Intensité (d’un séisme)

L’intensité caractérise la sévérité de la secousse au sol. Elle est estimée en un lieu à partir des effets produits par le séisme, qu’ils soient seulement observés ou ressentis par l’homme (réveil, chute d’objet, fissures…) ou qu’ils aient causé des dégâts plus ou moins importants aux constructions selon leur vulnérabilité (capacité à résister au secousses sismiques). On parle alors d’effets macrosismiques. Ces effets dépendent de la nature des sols, de la profondeur du séisme et des types de constructions. Elle décroît généralement lorsqu’on s’éloigne de l’épicentre du séisme mais varie aussi selon la structure géologique du sous-sol.

L’échelle utilisée actuellement en Europe pour mesurer l’intensité des séismes est l’EMS-98 (European Macroseismic Scale 1998). Elle comprend douze degrés notés généralement en chiffres romains de I à XII. Le degré I correspond aux secousses les plus faibles, non ressenties, tandis que le degré XII exprime une destruction totale du paysage.

Le nombre de victimes n’est pas pris en compte dans ces évaluations car il dépend non seulement de l’intensité, mais aussi du type local de construction, de la densité de population et de l’heure de l’occurrence du séisme.

La méthode utilisée pour estimer l’intensité varie d’un pays à l’autre. En France, par exemple, la valeur du degré d’intensité en chaque lieu est établie à partir des témoignages des habitants des régions touchées par le séisme => renvoyer vers partie témoignages.

On établit généralement, après les séismes importants, une carte d’intensités (shakemap) sur laquelle on reporte les courbes d’égales intensité qu’on appelle isoséistes. Le centre de la zone de plus forte intensité est l’épicentre macrosismique. Il peut être différent de l’épicentre réel.

Quelques précisions :

  • A l’inverse de la magnitude qui se calcule, l’intensité d’un séisme ne peut donner lieu qu’à une estimation.
  • La magnitude est une valeur associée uniquement au séisme tandis que l’intensité est également dépendante du lieu d’observation.
  • Il n’existe pas de véritable relation entre magnitude et intensité. Ainsi, deux séismes de même magnitude peuvent donner en surface des intensités différentes, de même que deux séismes de même intensité peuvent avoir des magnitudes différentes.

Isoséiste

Ligne sur une carte délimitant les zones d’égales intensités pour un séisme particulier.

 

L

Localisation (d’un séisme)

La localisation d’un séisme correspond à la date/heure (généralement indiquée en heure UTC) à laquelle a eu lieu l’évènement, sa position spatiale (latitude, longitude, et profondeur), ainsi que les incertitudes associées.

Cette localisation peut être complétée par des informations telles que: le gap azimutal (Angle maximal entre deux stations adjacentes (en degrés) par rapport à l’épicentre du séisme), le nombre de stations ayant enregistré le séisme ou le nombre de phases sismiques ayant été utilisées pour localiser l’événement sismique. Les localisations des séismes ayant un gap azimutal dépassant 180 degrés présentent généralement de grandes incertitudes.

M

Magnitude (d’un séisme)

La magnitude est une valeur traduisant la quantité d’énergie libérée lors d’un séisme sous forme d’onde sismique. Elle est calculée, soit à partir de l’amplitude du signal enregistré par un sismomètre, soit à partir de la durée du signal lue sur le sismogramme, soit à partir de l’analyse mathématique d’une partie du signal.

La magnitude n’est pas une échelle en degrés mais une fonction continue qui peut être négative ou positive et qui, en principe, n’a pas de limite. En réalité, sa valeur minimale est liée à la sensibilité des sismomètres. Actuellement un sismomètre très sensible peut enregistrer une magnitude de l’ordre de -2, équivalente à l’énergie dégagée par la chute d’une brique d’un kilo sur le sol depuis une hauteur d’un mètre. Sa valeur maximale est liée à la limite de résistance de la croûte terrestre aux contraintes créées par le déplacement des plaques tectoniques, mais aussi à la longueur maximale d’une faille susceptible de se fracturer d’un seul coup. Les séismes de magnitude supérieure à 9 sont très rares et la magnitude 10 semble être une limite raisonnable compte tenu de la solidité des roches et de la fragmentation des failles.

Il existe différentes échelles de magnitude, la plus connue étant celle de Richter. Les échelles de magnitude sont logarithmiques, c’est-à-dire qu’un séisme de magnitude 5 génère un mouvement du sol dix fois plus grand qu’un séisme de magnitude 4, et l’énergie libérée est environ trente fois plus grande. Un séisme de magnitude 5 correspond à peu près à l’énergie dégagée par la bombe nucléaire qui détruisit Hiroshima.

Les différentes échelles de magnitude :

  • Magnitude Mb : Magnitude d’ondes de volume, calculée à partir de l’amplitude et de la période des ondes de volume primaires (ondes P).
  • Magnitude locale (Ml) : utilisée pour des séismes proches, dits séismes locaux. Elle est définie à partir de l’amplitude maximale des ondes S modulée par la distance épicentrale. Elle est toujours moyennée sur plusieurs stations en tenant compte des corrections locales. Elle est principalement utilisée pour déterminer la magnitude des évènements locaux ou régionaux (distance séisme-station inférieure à ~1000km).
  • Magnitude MLv : Magnitude locale calculée sur la composante verticale du sismogramme. Cette magnitude se détermine d’une façon équivalente à la magnitude Locale, c’est-à-dire à partir de l’amplitude maximale des ondes modulée par la distance épicentrale. C’est celle qui est utilisée sur ce site.
  • Magnitude de durée (Md) : utilisée pour des séismes proches. Elle est définie à partir de la durée du signal.
  • Magnitude des ondes de surface (Ms) : utilisée pour les séismes lointains, dits téléséismes, dont la profondeur est inférieure à 80km. Elle se calcule à partir de l’amplitude des ondes de surface (ondes de Rayleigh) ayant des périodes généralement autour de 20 secondes.
  • Magnitude des ondes de volume (Mb) : définie pour tous les téléséismes et en particulier pour les séismes profonds, car ceux-ci génèrent difficilement des ondes de surface. Elle est calculée à partir de l’amplitude de l’onde P qui arrive au début du sismogramme.
  • Magnitude de moment ou de Kanamori (Mw) : mieux adaptée aux très gros séismes. Elle est calculée à partir d’un modèle physique de source sismique et est reliée au moment sismique (défini par la rigidité du milieu, le déplacement moyen sur la faille, et la surface de celle-ci).

Le calcul de la magnitude d’un séisme peut nécessiter plusieurs corrections tenant compte du type de sismomètre utilisé, de la distance entre le séisme et la station d’enregistrement, de la profondeur du séisme, de la nature du sous-sol où se trouve la station d’enregistrement… Les corrections permettent de calculer partout dans le monde la même magnitude pour un même séisme.

Quelques précisions :

  • La magnitude est une valeur associée uniquement au séisme tandis que l’intensité est dépendante du lieu d’observation,
  • il n’existe pas de véritable relation entre magnitude et intensité. Ainsi, deux séismes de même magnitude peuvent donner en surface des intensités différentes. De même, deux séismes de même intensité en un lieu peuvent avoir des magnitudes différentes.

Mécanisme au foyer

Un mécanisme au foyer est une représentation géométrique permettant de décrire l’orientation de la faille à l’origine d’un séisme et la direction de son glissement. Il est calculé à partir des signaux enregistrés aux stations sismologiques, soit par une modélisation de la forme complète du signal, soit à partir des polarités des ondes P (direction du premier mouvement sur un sismogramme : soit vers le haut (compression) soit vers le bas (dilatation)) et/ou S enregistrées aux stations. L’amplitude du mouvement n’est par caractérisée par le mécanisme au foyer.

Moment sismique (Mo)

Le moment sismique est une caractérisation de l’énergie sismique libérée par le séisme sous forme d’onde sismique. Il est proportionnel à la surface de la faille rompue, à son glissement moyen, et à la rigidité des roches. On peut déduire la magnitude à partir du moment sismique.

O

Onde sismique

Terme général pour désigner les ondes élastiques générées généralement par un séisme, une explosion, ou toute autre source sismique. Il existe différents types d’ondes :

Ondes de volume

Ondes sismiques qui se propagent à l’intérieur de la Terre. Leur vitesse de propagation dépend des matériaux traversés et augmente généralement avec la profondeur. Il existe deux principaux types d’ondes de volume : les ondes P et les ondes S.

  • Onde P : Onde sismique primaire (ou onde de compression) qui correspond à une succession de compressions et de dilatations du milieu. C’est l’onde sismique la plus rapide, et par conséquent toujours la première à arriver aux stations sismiques.
  • Onde S : Onde sismique secondaire (ou onde de cisaillement) qui consiste en des vibrations perpendiculaires à leur direction de propagation. Elle se propage plus lentement que l’onde primaire P.

Ondes de surface

Ondes sismiques qui se propagent le long de la surface de la Terre. Elles sont plus lentes que les ondes de volume, mais leur amplitude est généralement plus élevée. On distingue les ondes de Love et les ondes de Rayleigh.

  • Ondes de Love : Ondes de surface générant des mouvements horizontaux parallèles à la surface de la Terre. Elles sont plus lentes que les ondes S mais plus rapides que les ondes de Rayleigh.
  • Ondes de Rayleigh : Ondes de surface qui génèrent des mouvements elliptiques. Les amplitudes des ondes de Rayleigh sont souvent plus grandes que celles des autres ondes sismiques, ce qui est la cause des dommages les plus importants.

P

Période (des ondes)

Durée d’une oscillation (donnée en secondes) d’une onde. La période d’une onde est l’inverse de sa fréquence.

PGA (Peak Ground Acceleration)

Accélération maximale du sol en cm/s2. Elle est parfois indiquée en pourcentage de la gravité (g = 9,81 m.s-2).

C’est souvent l’accélération horizontale du sol qui est indiquée, car la plus nocive pour une construction. L’accélération du sol peut varier significativement sur de courtes distances, par exemple à cause de changement local de la nature du sous-sol. Les valeurs peuvent être représentées sur une carte d’accélération maximale (ShakeMap en PGA).

PGV (Peak Ground Velocity)

La PGV est la vitesse maximale du sol en cm/s. Elle est mesurée par des stations sismologiques.

C’est souvent la vitesse horizontale du sol qui est indiquée, car la plus nocive pour une construction. De même que pour l’accélération, la nature géologique du sol a une influence sur la vitesse. Les valeurs de PGV peuvent être représentées sur une carte (ShakeMap en PGV).

Plan de faille

Surface le long de laquelle se produit le glissement lors d’un séisme ; elle est souvent considérée comme une surface plane.

Précurseur (séisme)

Petit séisme précédant le séisme principal dans une série d’événements localisés dans la même région. Tous les chocs principaux n’ont pas de séismes précurseurs.

Précurseurs (signaux)

Ensemble d’observations anormales faites juste avant un séisme.

PSA (Peak Response Spectral Amplitude)

La PSA est l’amplitude maximale du spectre de réponse, calculée à plusieurs périodes, généralement 0,3 secondes, 1 seconde et 3 secondes. Les réponses spectrales sont calculées comme la réponse au mouvement du sol d’un oscillateur amorti (5% d’amortissement en général) avec un degré de liberté.

C’est souvent l’amplitude du spectre de réponse de la composante horizontale qui est indiquée. Ce spectre de réponse est utile pour l’ingénierie des bâtiments, afin de concevoir des bâtiments parasismiques mais aussi pour déterminer les effets potentiels sur certains types de bâtiments et structures. Les valeurs de PSA peuvent être représentées sur une carte (ShakeMap en PSA).

R

Réplique

Séisme ayant lieu après un séisme de plus forte magnitude (appelé choc principal) dans une séquence de séismes se produisant dans la même région. Les répliques sont généralement plus petites que le choc principal et peuvent être observées sur une période de plusieurs semaines, mois ou années, selon la magnitude du choc principal.

Risque sismique

Le risque sismique désigne les conséquences potentielles d’un séisme d’une certaine ampleur ayant une certaine probabilité de se produire en un lieu donné. Il résulte de la combinaison entre l’aléa sismique, la valeur et la concentration des biens et des personnes, et la vulnérabilité des infrastructures en ce point.

Définir le risque sismique nécessite donc d’évaluer l’aléa sismique, de déterminer les enjeux soumis à l’aléa et enfin de caractériser la vulnérabilité, qui dépend des caractéristiques géologiques de la région, de la préparation des populations et de la qualité des infrastructures.

En fonction des situations géodynamiques, sociales et économiques, le risque sismique est très variable d’une région à une autre. Dans les régions les plus exposées à l’aléa sismique, la réduction du risque passe notamment par l’information des populations et la construction de bâtiments aux normes parasismiques.

En savoir plus : http://www.planseisme.fr/-Hall-principal-Du-seisme-au-risque-sismique-.html

S

Séisme / tremblement de terre

Un séisme est la rupture soudaine de la croûte terrestre permettant de relâcher les contraintes accumulées. Quand les contraintes accumulées dans la zone de la faille atteignent une valeur critique que les roches ne peuvent plus supporter, il y a rupture, et il en résulte un glissement le long d’une faille qui génère des ondes sismiques se propageant à l’intérieur de la terre.

On distingue trois types de séismes en fonction de la distance au site d’observation :

  • Séisme local : Séisme situé à une distance inférieure à environ 100 km du site d’observation.
  • Séisme régional : Séisme situé à une distance comprise entre environ 100 km et 2000 km du site d’observation.
  • Téléséisme : Séisme situé à une distance supérieure à environ 2000 km du site d’observation.

Les termes “séisme” et “tremblement de terre” sont très similaires même si le premier est plutôt utilisé pour définir la cause et le second la conséquence.

Séisme lent

Identifiés au début des années 2000, les séismes lents ont depuis été observés sur de nombreuses failles à travers le monde . Bien qu’ils aient toutes les caractéristiques d’un séisme, ces événements ne génèrent pas de tremblements de terre car le glissement sur la faille se produit en plusieurs semaines, au lieu de quelques secondes pour les séismes classiques.

Shakemap

Une ShakeMap est une représentation spatiale de l’importance du mouvement du sol généré par un séisme. La secousse peut être caractérisée par différents paramètres : intensités macrosismiques, PGA, PGV ou PSA.

Un séisme génère des niveaux différents de secousse en fonction des caractéristiques du séisme, de sa profondeur, de la distance au séisme et de la complexité de la propagation des ondes sismiques depuis le séisme (complexité qui peut être liée à la structure de la croûte terrestre, à la topographie, à la présence d’un bassin sédimentaire, etc). Les niveaux de secousse peuvent fortement varier, même sur de faibles distances.

La ShakeMap est issue d’un calcul prenant en compte, au minimum, la localisation du séisme, sa magnitude et un modèle d’atténuation avec la distance (atténuation de l’Intensité, PGA, PGV, PSA). Elle peut être très fortement améliorée en intégrant les observations du mouvement du sol mesurées lors du séisme dans les stations sismologiques (PGA, PGV, PSA) et estimées dans les communes (Intensités macrosismiques) ainsi que par la prise en compte des effets de site. L’intégration de données d’intensités macrosismiques présente l’avantage d’intégrer dans le calcul un nombre significatif de points d’observations.

Une ShakeMap peut être réalisée dans les minutes qui suivent un séisme. C’est donc une aide à la gestion de crise après un séisme de forte magnitude car elle montre les zones particulièrement touchées par la secousse. Sur le plus long terme, elle permet aussi aux chercheurs de mieux comprendre le comportement d’une région soumise à un séisme et sert aux études d’aléa sismique.

Voir aussi : Intensité, PGA, PGV, PSA

Sismicité

La sismicité est la distribution des séismes en termes de temps, d’espace et de magnitude. La sismicité peut être d’origine humaine (anthropique) ou naturelle.

SI-Hex – Sismicité instrumentale de l’Hexagone

Acronyme du projet – Sismicité Instrumentale de l’Hexagone – dédié à la création d’un catalogue de référence de la sismicité de la France métropolitaine sur la période 1962-2009.

Sismologie

La sismologie est la science qui étudie les séismes naturels ou artificiels, et plus généralement la propagation des ondes sismiques à l’intérieur de la Terre.

Sismomètre

Un sismomètre est un Instrument utilisé pour enregistrer les séismes ou tout autre mouvement de sol. Les instruments modernes permettent de mesurer des mouvements du sol inférieur au micromètre.

Un sismomètre fonctionne sur le principe du pendule inertiel, soit une masse attachée par un ressort à un support. Il mesure le mouvement relatif entre le sol et la masse. Lorsque le sol bouge, le support suit parfaitement le mouvement du sol, alors que la masse tend à rester immobile du fait de son inertie. Le pendule doit être amorti pour ne pas osciller continuellement et ainsi reconstituer le plus fidèlement possible le mouvement du sol.

Sismogramme

Un sismogramme est un enregistrement par un sismomètre des mouvements du sol au cours du temps lors d’un séisme, ou de tout autre évènement qui génère des mouvements du sol. En plus des séismes que l’on peut mesurer même à très grande distance, le sismomètre enregistre également tout ce qui génère des vibrations dans le sol (explosions, passage de véhicules, etc).

Généralement, trois enregistrements (un suivant la direction verticale et deux dans le plan horizontal) sont effectués afin de reconstituer le mouvement complet du sol. Les sismogrammes font apparaître une succession d’arrivées d’ondes, dont les ondes de volume qui se propagent à l’intérieur de la Terre, et les ondes de surface guidées le long de la surface. L’analyse de ces enregistrements permet d’obtenir des informations sur la source du séisme (localisation, magnitude, type de rupture sur une faille) et sur les milieux traversés par les ondes permettant ainsi de sonder l’intérieur de la Terre.

T

Tremblement de terre

Voir Séisme

V

Vélocimètre

Sismomètre qui mesure la vitesse de déplacement du sol en fonction du temps. Il permet de mesurer des mouvements du sol inférieur au micromètre (un millième de millimètre)