Le blog du BECI-DZ

Les séismes

Définition :

Un séisme est un tremblement soudain plus ou moins brutal d'une partie de l'écorce terrestre. Il est le résultat de la libération d’énergie considérable accumulée par les déplacements et les frictions des différentes plaques lithosphériques (dont le volcanisme est une autre conséquence). Le "foyer" aussi appelé "hypocentre" de cette activité peut varier de la surface jusqu’à une profondeur de 700 km environ. On distingue trois classes de séismes selon la profondeur de leur foyer :

- les séismes superficiels : moins de 60 km de profondeur

- les séismes intermédiaires : entre 60 et 300 km de profondeur

- les séismes profonds : supérieurs à 300 km de profondeur

Au delà de 700 km de profondeur, on considère qu'il n'y a plus de foyer sismique.
L'épicentre est défini quant à lui comme le point de la surface du sol le plus proche du foyer. Il est défini par ses coordonnées géographiques (latitude et longitude).

Ces secousses émettent des ondes sismiques, mesurées par des sismographes et caractérisées par leur type (compression, cisaillement) et leur vitesse de propagation. Elles sont généralement classées en trois catégories :

- les ondes P : ce sont des vibrations longitudinales en compression, qui se propagent à des vitesses allant de 3,5 à 14 km/s selon la nature des roches et la profondeur.

- les ondes S : ce sont des vibrations transversales et en cisaillement perpendiculaire à la direction de propagation, environ 1,7 fois plus lentes que les ondes P.

- les ondes superficielles ou L : elles sont les moins rapides de toutes.

L'essentiel des effets des séismes provient des vibrations associées aux ondes émises. Ces vibrations sont caractérisées par leur fréquence (de 0.01 à 50Hz) et leur amplitude.

Les causes du phénomène

La théorie de la tectonique des plaques nous permet depuis plusieurs dizaine d'années d'expliquer la cause des séismes : la surface de la terre (la lithosphère) est constituée de plaques relativement rigides qui se déplacent les unes par rapport aux autres ; elles s'affrontent donc et c'est à leurs frontières que la majeure partie des tremblements de terre sont localisés. En dehors de ces zones étroites, il existe de vastes régions à l'intérieur des continents où la sismicité est diffuse. C'est le cas du domaine alpin-méditerranéen.

L'activité sismique des Alpes est donc la conséquence de la collision entre les plaques continentales Afrique et Eurasie (et la "sous plaque" Adriatique dépendante de la plaque Afrique). Ces deux grandes plaques se rapprochent actuellement à une vitesse moyenne de 1 cm/an.

Echelle de risques

L'importance d'un séisme est caractérisée par son intensité (exprimée dans l'échelle MSK) et par sa magnitude (exprimée dans l'échelle de Richter) :

L'échelle MSK (du nom de ces auteurs : Medvedev, Sponheuer, et Karnik) a été proposée en 1964 et comporte 12 degrés. Elle classe les séismes en fonction de leurs effets à un endroit donné : analyse des réactions humaines et des objets, dégâts aux bâtiments... Elle permet aussi d'établir des cartes isoséistes sur lesquelles sont repérées les zones ayant subi le même degré de destruction. De ces courbes, il est ensuite possible, selon leur forme et leur écartement, de localiser le foyer du séisme et de connaître sa profondeur. Cette échelle est donc largement subjective et ne tient pas compte des types d’ouvrages architecturaux (immeubles parasismiques). Le descriptif succinct des degrés de l'échelle MSK est le suivant (source : BRGM) :

L'échelle de Richter (la magnitude)

L'échelle la plus employée aujourd'hui pour définir l'ampleur d'un séisme est celle de Richter du nom du géophysicien américain qui a introduit la notion de magnitude en 1935. La magnitude correspond au logarithme de l'amplitude des vibrations enregistrées par un sismographe étalonné en fonction de la distance épicentrale. Lorsque la magnitude augmente d’une unité, l'énergie sismique et multipliée par 30.

Les effets de site

La propagation des ondes et la répartition spatiale des vibrations sismiques qui y sont associées sont très fortement affectées par la géologie de surface. La vitesse de propagation des ondes sismiques est relativement stable en profondeur de la croûte terrestre mais devient fortement variable à proximité immédiate de la surface, car elle est en relation directe avec la compacité des sols et des roches : la vitesse des ondes de cisaillement varie de 3 km/s dans du granite sain à 1000 m/s dans de sédiments très compactés et à moins de 50 m/s dans des vases et tourbes.

Ces modifications des caractéristiques des vibrations du sol en fonction de la géologie de surface mais aussi de la simple topographie sont couramment appelées "effets de site".

Des amplifications des vibrations peuvent se produire alors au niveau des sites défavorables : sommet de crête, rebords de plateaux et de falaises... De même, dans les vallées alluviales, les ondes subissent d'importantes réverbérations verticales entre la surface et le fond du remplissage et les interférences qui en résultent produisent des phénomènes de résonnance et d'amplification à certaines fréquences. Seule une étude détaillée (coûteuses) permet d'évaluer ces effets de site.

Les grandes vallées alpines représentent un type de configuration très particulière dont la réponse sismique a été récemment étudiée (agglomération grenobloise) par de nombreux travaux lancés grâce au soutien initial du Pôle Grenoblois d'Etude et de Recherche sur les Risques Naturels auquel se sont ajoutés des soutiens régionaux et nationaux.

Il a notamment été démontré que dans la cuvette en Y de Grenoble, la présence d'alluvions postglaciaires très épaisses et la très forte rigidité du massif encaissant font que les ondes sismiques y subissent de multiples réverbérations (entre les bords et le fond de la cuvette ainsi transformée en gigantesque "caisse de résonnance"). Il en résulte de fortes amplifications en surface et une prolongation importante. D'après les résultats des études, les vibrations dans la cuvette sont systématiquement, quelle que soit l'origine du séisme, 10 à 20 fois plus intenses que sur les massifs avoisinants.

La prévision.

Une prévision qui permettrait de connaître à l'avance la date, le lieu et la magnitude d'un séisme n'est pas actuellement possible.

- Une méthode statistique développée par les sismologues russes est basée sur le relevé de la sismicité historique d'un secteur donné et sur des calculs de probabilités suivant l'hypothèse que les futurs grands séismes de la péninsule du Kamtchatka auront lieu dans les zones de ce secteur géographique qui n'auraient pas subi de séismes depuis au moins un siècle (théorie des lacunes sismiques). Appliquée en Californie elle a donné des résultats encourageants.

- En Chine une méthode basée sur l'observation de phénomènes anormaux considérés comme précurseurs : variation du champ magnétique terrestre, anomalies dans le niveau d'eau des puits, comportement anormal des animaux, a permis de prévoir certains séismes mais reste très aléatoire (en 1976 le séisme de Tangshan de magnitude 8 provoquant plus de 600 000 morts n'a pas été prévu).

En 1982, trois scientifiques grecs ont utilisé une méthode (méthode VAN) basée sur les mesures de variations des courants électriques naturels (courant tellurique) circulant dans le sol. Cette méthode a permis de prévoir en Grèce un certain nombre de séismes. Introduite en France à l'initiative de Haroun Tazieff, et testée dans d'autres pays, elle n'y a pas à ce jour donné de résultats probants. Elle est abandonnée en France.

La prévention

Pour mettre en place une politique de prévention des catastrophes, il faut localiser et évaluer le risque.

En vue de l'application de règles de construction parasismique, un "zonage sismique" de la France a été établi en 1985 et rendu officiel sous la forme d'une liste cantonale annexée au décret n° 91-461 du 14 mai 1991 relatif à la prévention du risque sismique.

Le territoire métropolitain est divisé en quatre zones :

- 0 : sismicité négligeable

- 1 : sismicité très faible mais non négligeable

- 2 : sismicité faible

- 3 : sismicité moyenne

- 4 : sismicité forte

Les départements de la Guadeloupe et de la Martinique sont concernés par une sismicité forte, zone 3.

La carte obtenue et la signification des zones ne forment pas une carte de l'aléa sismique mais une carte traduisant la prise en compte de l'aléa sismique dans l'objectif d'une protection parasismique répondant à un souci politique et à la prise en compte des contraintes économiques.

Ainsi les termes "très faibles", "faible" ou "moyenne sismicité" n'ont pas de signification absolue, ils expriment l'importance relative accordée à la nécessité d'une protection parasismique dans ces différentes zones.

Les règles parasismiques sont obligatoires dans les zones 1a, 1b et 2. Toutefois, elles ne font pas l'objet de vérifications systématiques par les autorités, sauf dans le cas des établissements recevant du public et des immeubles de grande hauteur.

Ces règles parasismiques s'appliquent aux constructions neuves mais ne concernent pas le bâti existant. Les constructions réalisées dans le cadre d'un marché de l'Etat, les immeubles de grande hauteur, les établissements recevant du public et certains bâtiments d'habitation (collective en zone 2 et 3 et individuelle en zone 2) doivent répondre aux normes parasismiques. En dehors de ces obligations, tout maître d'ouvrage peut imposer l'application des règles parasismiques.

Il faut noter enfin que l'industrie nucléaire, les barrages et les établissements industriels ont des règles spécifiques de construction parasismique, à effet rétroactif.

Voir guide d’utilisation (à l’usage des ingénieurs) des règles parasismiques Algériennes [RPA 99-2003].