Séismes dans une montagne de données
Les sismologues sont d’assidus collecteurs de données: à l’aide de leurs réseaux de sismomètres, ils enregistrent dans le monde entier les mouvements du sol des séismes et rassemblent ainsi de gigantesques montagnes de données. Le Service Sismologique Suisse utilise à lui seul deux à trois téraoctets par an pour copier des informations relatives aux secousses enregistrées. Cela correspond à plus de 3000 gigaoctets.
Davantage de sismomètres, davantage de séismes
Plus le réseau est dense et meilleurs sont les appareils de mesure, plus il est possible d’enregistrer de manière fiable des séismes de faible intensité. Le Service Sismologique Suisse enregistre chaque jour plusieurs tremblements de terre trop faibles pour pouvoir être ressentis. On trouve une aussi bonne ou une meilleure qualité d’enregistrement dans les régions très actives sur le plan sismique comme la Californie ou le Japon. Aujourd’hui encore, des séismes se produisant au fond des mers qui seraient assez puissants pour provoquer des dégâts légers en dessous d’une ville passent inaperçus.
Si l’on pouvait répartir suffisamment de sismomètres sur toute la surface du globe afin d’enregistrer partout les séismes de magnitude égale ou supérieure à 2, on parviendrait au chiffre de 1,5 million de tremblements de terre par an; il s’en produit en moyenne un toutes les 20 secondes. Si on voulait enregistrer tous ces séismes de manière fiable, il faudrait pour chacun d’entre eux au minimum quatre stations placées suffisamment près.
Dès que les stations sismiques sont en mesure d’enregistrer les mouvements du sol provoqués par un séisme, les formes d’onde enregistrées permettent de déterminer le lieu et la magnitude du séisme. Tous les séismes enregistrés sont documentés dans des catalogues de tremblements de terre locaux, régionaux ou mondiaux. Ces derniers sont constitués de listes dans lesquelles sont consignés l’heure, le lieu et la magnitude de tous les séismes enregistrés (cf. ECOS-09).
En Suisse et dans les régions limitrophes, le Service Sismologique enregistre près de 100 séismes d’une magnitude supérieure ou égale à 2 (perceptibles dans les environs immédiats) chaque année; en Californie, on en compte plus de 5000. Notre pays compte en réalité un nombre plus élevé de séismes; ils sont cependant trop faibles pour pouvoir être détectés par le réseau sismique. Seuls des réseaux locaux extrêmement sensibles installés par exemple dans le cadre de projets industriels sont en mesure de localiser et d’enregistrer la rupture de failles de très petite taille.
Le principe de base est le suivant: pour chaque séisme de magnitude 7 observé se produisent dix séismes de magnitude 6, cent de magnitude 5 ou mille de magnitude 4. Le nombre de séismes diminue donc d’un facteur 10 par unité de magnitude. Ce principe de base vaut quel que soit le nombre total de tremblements de terre. Le tableau illustre le nombre de séisme d’une magnitude donnée se produisant par an sur toute la surface du globe.
Le diagramme de fréquence et de magnitude indique la fréquence annuelle moyenne de survenue de séismes de différentes magnitudes en Suisse ces 700 dernières années. Les séismes ne se produisant pas à intervalles réguliers et les années indiquées n’indiquant que des valeurs statistiques moyennes, les sismologues parlent de probabilité d'occurrence: la probabilité qu’un tremblement de terre de magnitude 6 se produise cette année en Suisse est de un pour cent.
Sont représentés tous les séismes enregistrés depuis 1990 en Suisse, en Californie et au Japon. Pour le Japon, on distingue entre deux types de séismes: les ruptures de la croûte terrestre (jusqu’à 30 km de profondeur sous la partie Nord de Honshu) et les séismes le long de la plaque plongeante (de subduction). Les tremblements de terre les plus puissants au monde se produisent en général le long des zones de subduction; c’est le cas pour le séisme du Tohoku de magnitude 9 qui s’est produit en 2011. Alors qu’en Suisse, aucun tremblement de terre majeur ne s’est produit ces 20 dernières années, les séismes ont été plus fréquents dans les autres régions du monde.
La taille de la Suisse ne joue en l’occurrence aucun rôle: en effet, on observe également une grande différence par unité de surface. Le facteur principal expliquant l’existence de différents niveaux de sismicité est le taux de déformation: plus le sol se déplace sous un pays, plus le taux de déformation est élevé et plus le nombre de séismes augmente dans cette région.
La taille des séismes est habituellement traduite en magnitude. Mais que signifient ces chiffres?
Le tremblement de terre qui s’est produit en 2012 près de Zoug a duré entre 3 et 4 secondes, sa surface de rupture était de 1 km2, ce qui correspond à un décalage de la taille d’une pièce de deux francs.
La magnitude mesure l’énergie libérée par un tremblement de terre. Un accroissement de magnitude d’une unité correspond à une multiplication par 30 de l’énergie. L’énergie libérée par le séisme du Tohoku (M9.0) est donc égale à environ 1000 fois celle libérée par le séisme de Haïti (M7.1). Regardez sur la vidéo l’augmentation exponentielle de l’énergie libérée.
