Introduction
Les mouvements du sol, qu'ils soient d'origine naturelle (séismes, vagues, vent, éruptions volcaniques) ou artificielle (tirs de carrière, trains, circulation routière, explosions), génèrent des ondes sismiques. Cet article se propose d'explorer la définition des séismes, en particulier ceux liés aux tirs de carrière, d'évaluer les risques associés, et de distinguer les causes naturelles des causes artificielles des secousses sismiques.
Définition des Séismes et Tirs de Carrière
Un séisme est une libération brutale d'énergie accumulée par les lents mouvements des plaques tectoniques, se manifestant par un déplacement le long d'une faille. Cette rupture se produit le plus souvent vers 10 ou 15 km de profondeur, mais elle peut atteindre la surface du sol pour les gros séismes. Les ondes sismiques émises sont conditionnées par l’orientation de ces failles, produisant ainsi, à distances égales, des amplitudes différentes en fonction de l’orientation de la station par rapport à la faille.
Les tirs de carrière, quant à eux, sont des événements artificiels qui se produisent à la surface du globe (ou pas très loin). Ils génèrent également des ondes sismiques, mais d’amplitudes et de fréquences différentes en fonction de l’énergie de l’événement, de sa distance et de sa nature. Pour les explosions, la magnitude est traduite en énergie ramenée en tonnes de TNT (explosif).
Distinction entre Séismes Naturels et Artificiels
La distinction entre séismes naturels et artificiels repose sur plusieurs critères. Les événements artificiels comme les tirs de carrière se produisent à la surface du globe (ou pas très loin), tandis que les séismes peuvent être beaucoup plus profonds. On distingue usuellement :
- Les séismes peu profonds, dits de surface, qui se situent entre 0 et 60 km.
- Les séismes intermédiaires qui se produisent entre 60 et 300 km.
- Les séismes profonds qui se localisent entre 300 et 700 km.
De plus, l'analyse des ondes sismiques, la localisation de l’événement et sa magnitude permettent aux analystes d’en déterminer la nature. Par exemple, une explosion produit de l’énergie pendant un temps très bref, rayonnée dans toutes les directions, contrairement à un séisme qui libère de l'énergie de manière plus directionnelle. Bien qu’une éruption de type phréato-magnétique comme celle du mont Saint Helens (État de Washington) de 1980 ait pu être enregistrée par des appareils distants de plusieurs centaines de kilomètres.
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Risques Associés aux Séismes
Les séismes peuvent engendrer des dégâts considérables, allant de la chute de cheminées à la destruction totale des constructions et au bouleversement des paysages. Pour décrire les dégâts d’un séisme, on utilise des échelles dites d’intensité, comme l’échelle de Mercalli ou l’échelle MSK. Pour une intensité égale à I, le séisme n’est pas ressenti. À VI, les cheminées des habitations tombent. À partir de IX, les dégâts sont très importants ; ce fut le cas lors du séisme de Kobé au Japon, en janvier 1995. À XI, la ruine est quasi totale, à XII toutes les constructions sont détruites et les paysages sont complètement bouleversés.
Les zones les plus à risque sont situées près des failles actives, notamment dans la ceinture de feu du Pacifique ou zone circum-pacifique. Les séismes se produisent le plus souvent dans une zone de l'ordre de 10 à 20 km d'extension.
Un séisme majeur (de magnitude 7) peut faire des dégâts considérables, même dans des régions considérées comme ayant une sismicité faible, comme la France métropolitaine.
Magnitude et Énergie des Séismes
La magnitude mesure l’énergie dégagée lors d’un séisme ou d’une explosion. L’échelle de Richter, la plus connue et la plus utilisée, indique la magnitude à partir de la mesure de l’amplitude du mouvement du sol, déterminée d’après l’enregistrement obtenu sur un sismomètre d’un type particulier (Wood-Anderson) à 100 kilomètres de l’épicentre. L'échelle de Richter est une échelle logarithmique: les ondes sismiques d’un séisme de magnitude 6 ont une amplitude dix fois plus grande que celles d’un séisme de magnitude 5 et un séisme de magnitude 6 libère environ trente fois plus d’énergie.
Contrairement à une idée reçue, l’échelle est ouverte et sans limite supérieure. Toutefois, les séismes de magnitude 9 sont exceptionnels, le plus fort jamais mesuré a atteint la valeur de 9,5 et s’est déclenché le 22 mai 1960 au Chili.
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Prévision des Séismes
Malgré les recherches menées sur les séismes de manière plus générale permettant de progresser dans ce domaine, il n’existe pas, au point des méthodes permettant de prévoir les séismes. La prévision des séismes est un domaine d'espoirs et d'échecs. Il est difficile de savoir à l'avance où ils se produiront. La durée généralement trop courte sur un site donné rend la tâche ardue. Il est difficile de répondre à la question de savoir si un séisme est susceptible de se produire dans une région dans les décennies à venir.
Cependant, des études basées sur l'occurrence de séismes anciens et l'identification de failles actives permettent d'estimer la probabilité de survenue d'un séisme dans un futur proche.
Mesures de Prévention et de Protection
Bien qu'il soit impossible de prévoir les séismes, des mesures de prévention et de protection peuvent être mises en place pour réduire les risques. Ces mesures comprennent :
- L'élaboration et la diffusion de documents sur les règles de constructions parasismiques pour améliorer les codes de construction parasismiques.
- La mise en place d'un système de communication et d'organisation de secours d'urgence.
- L'éducation du public au risque sismique.
Le Rôle de la Sismologie
La sismologie joue un rôle crucial dans la surveillance et l'étude des séismes. L’Institut de physique du globe de Strasbourg possède des données instrumentales et des intensités pour la France, l’Afrique du Nord et quelques pays étrangers depuis le début du XXe siècle. Au Département analyse, surveillance, environnement du CEA (Dase), la base de données remonte aux années 1960. Elle s’enrichit de 200 000 mesures par an, correspondant à environ 7 000 événements, dont 3 500 sont situés en France et en Europe proche, recueillies par le réseau de 40 capteurs répartis sur le territoire français. En croisant les données historiques comme les écrits et les témoignages, les scientifiques peuvent identifier des séismes bien plus anciens.
L'analyse des signaux sismiques permet de déterminer l'origine, la localisation et la magnitude des séismes. L’objectif prioritaire est d’alerter les autorités locales et la population le plus rapidement possible. En cas d’événement suffisamment fort, un analyste d’astreinte est automatiquement appelé et apporte son expertise pour affiner ou valider ces résultats, puis prévenir les autorités. Toutes ces analyses sont ensuite archivées dans des bases de données qui sont essentielles pour enrichir notre connaissance en sismologie et pour étudier l’aléa sismique.
La reconnaissance du type d’ondes ne suffit pas à localiser l’événement. Il est aussi nécessaire d’identifier le trajet parcouru par l’onde entre l’épicentre et la station. La structure interne de la Terre est répartie en plusieurs enveloppes successives, dont les principales sont la croûte terrestre, le manteau et le noyau. Au début de l’histoire de la sismologie, pour repérer ces couches, les sismologues ont utilisé les ondes sismiques et une loi : un changement rapide et brutal des caractéristiques d’une onde sismique est un indice fort indiquant qu’il y a changement de milieu, donc de couche. Cette méthode a permis de déterminer l’état de la matière à des profondeurs que l’homme ne peut atteindre, le plus profond sondage géologique étant à ce jour de 12 km. Chaque couche a ainsi pu être modélisée en termes de vitesse et d’atténuation des ondes sismiques et participe ainsi à une représentation de la Terre qui est intégrée aux méthodes de localisation. Toutes les stations de mesures sont dotées d’une référence horaire GPS qui permet de dater avec une grande précision les signaux transmis aux analystes.
Sismicité en France
L’activité sismique française la plus forte se situe en Guadeloupe et en Martinique. En France métropolitaine, elle n’est pas aussi importante que dans d’autres régions du globe, comme le Japon, la Californie, la Grèce, la Turquie… C’est une région à sismicité faible. Cependant, les risques restent présents : le séisme de Lambesc (Provence) en 1909 a détruit plusieurs villages et a fait 40 morts. D’autres séismes importants ont eu lieu : Arette (Pyrénées-Atlantiques) en 1967, Oléron (Charente-Maritime) en 1972, Bonneville (Haute-Savoie) en 1994, Rambervilliers (Vosges) en 2003 ou encore Lourdes (Hautes-Pyrénées) en 2006.
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