Les séismes

Observations :
Qu'observe t'on lors d'un séisme ?
Image des conséquences d’un séisme

On observe une destruction des maisons, des voies de communications. En surface on observe des fractures (failles) dont la rupture est à l'origine du séisme. Les roches se déplacent le long de cette faille verticalement ou horizontalement, sur une grande profondeur.

Document carte des isoséistes echelles MSK et Richter (176 Ko)

On observe que lors d’un séisme, une zone est très atteinte (beaucoup de dégâts, dans le document, c'est la zone marquée 10), puis plus on s’en écarte moins les dégâts sont importants. On peut donc regrouper les zones qui présentent les mêmes quantité de dégâts (comme c’est le cas sur cette carte (carte des isoséistes)). On définit ainsi différents termes. La quantité de dégâts est exprimée par l’intensité, plus l’intensité est forte , plus les dégâts sont importants, on la mesure avec l’échelle MSK.( voir échelle MSK). Sur la carte Spitak est à l'intensité 9,Kirovakan une partie à 8 et l'autre à 7.
La zone ou l’intensité est la plus forte (donc ou les dégâts sont les plus importants) est appelé épicentre.
Les scientifiques se sont aperçu que l’échelle MSK n’est pas toujours très précise pour différencier la gravité des séismes les uns par rapport aux autres, ainsi on utilise plutôt l’échelle de richter qui mesure l’énergie libérée par le séisme (magnitude) ( voir échelle de richter)
De plus, un séisme ne reste pas localisé à un endroit précis, mais il peut être ressenti jusqu'à une distance assez lointaine.

photos de déplacement des terrains
Animation flash sur les différents types de failles (auteur www.biologieenflash.net)
On observe que :
- Soit le sol se déplace verticalement, créant un décalage des terrains en hauteur.
- Soit le sol se déplace horizontalement, créant un décalage des terrains vers la gauche ou la droite( voir document suivant)

Problème : Quelle est l'origine d'un séisme ?

1- L'origine des séismes.

Hypothèses :
- La rupture des roches (création de faille).
- Le déplacement le long d'une faille.

Vérification :

Poly : déformation au niveau de la faille. (177 Ko)

On observe différentes phases lors de la création d’un séisme. D’abord les roches sont soumises a des contraintes fortes causées par les forces de déplacement (cf chapitre 3). Les roches ont tendance à se déformer (un peu comme une règle en plastique que l’on tord ). Quand les contraintes deviennent trop fortes par rapport à la résistance de la roche, cette dernière casse (comme si je continuais à tordre la règle, celle-ci casserais ), cette rupture entraîne un séisme. Au niveau de la zone de rupture que l’on appelle faille (bien visible sur la photo de déplacement des terrains), les mouvements peuvent continuer, seulement au niveau d’une faille ( qui peut atteindre 200 Km de long sur 10 Km de profondeur) les roches ne glissent pas les unes contre les autres, elles sont comme bloquées et donc au niveau de la faille elles recommencent à se déformer puis un jour à casser recréant ainsi un séisme etc.

Bien sur ,plus la quantité de roche qui se déplacent au niveau de la faille est grande, plus l’énergie pour les déplacer est importante, donc plus la magnitude est forte (je vous rappelle que la magnitude est une mesure de l’énergie libérée par le séisme …)

Conclusion : des forces s'exerçant en permanence sur les roches finissent par provoquer leur rupture soudaine. Cette rupture est marquée par la présence d'une faille à la surface de la terre.

Problème : Pourquoi la rupture des roches entraîne un tremblement de terre ?

2- Les causes du tremblement de terre.

Observation :
Poly texte témoin tremblement de terre de Mexico.
- Expliquez les mouvements observés par ce témoin.
- Formulez une hypothèse pour répondre au problème.

Hypothèses :
- La rupture des roches entraîne une vibration de la surface de la terre.

Vérifications :
Créons artificiellement un séisme.
Modélisons la surface terrestre par un aquarium rempli d'eau. Si j'applique une rupture de la surface de l'eau avec mon doigt (je modélise la rupture des roches) ; Qu'observe t'on à la surface de l'eau ?

Réponse : On observe une déformation de la surface de l'eau sous forme d'onde.

Conclusion : A partir du lieu de rupture, la déformation se propage à la surface du globe sous forme de vibrations encore appelées : ondes sismiques

Poly : Foyer et propagation des ondes sismiques.

On observe que le foyer est le lieu de rupture des roches, l’endroit ou cela casse en d’autres termes, ce foyer se trouve en profondeur, puis comme nous l’avons vu cette rupture créé des ondes sismiques qui se propage dans toutes les directions, certaines atteignent la surface créant des déformations de la surface terrestre ce qui détruit les habitations. Les premières ondes sismiques qui atteignent la surface sont les plus destructrices, car ce sont celles qui ont parcouru le moins de chemin entre le foyer et la surface. Ce premier point atteint à la surface (point à la verticale du foyer) est l’épicentre.

Conclusion : La rupture de la roche s'effectue au niveau du foyer situé en profondeur, cette rupture se propage grâce à des vibrations (ondes sismiques) à la surface du globe. Le point à la vertical du foyer s'appelle l'épicentre, c'est le premier point touché par les ondes sismiques.

3- Renseignements fournis par les sismographes.

A- Le principe du sismographe.

Poly sismographe.
- Indiquez à l'aide du texte les légendes suivantes : Masse, stylet, cylindre enregistreur ; mouvements du sol.

B- Etude d'un sismogramme.

Poly renseignements fournis par les sismogrammes.(374 Ko)
Imprimer ces 2 feuilles, essayer de faire les questions. Ce n'est pas facile.

Correction animée au format flash

Conclusion : Les sismogrammes permettent d'enregistrer les déformations de la surface du globe, et de situer avec précision l'épicentre du séisme.

4- La répartition des séismes dans le monde.

Observation carte de sismicité.(110 Ko)

Si on compare la carte de la répartion des séismes avec celle des fonds marins,(200 Ko) on observe que les séismes sont associés à 2 structures : les dorsales et les fosses.

Animation Flash superposition des cartes des fonds marins et des séismes (311 Ko)

Conclusion : Les séismes sont fabriqués au niveau de zones précises :
- Les dorsales
- Les fosses