Les propriétés des ondes sismiques
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- Savoir définir un séisme.
- Connaitre les différents types d'ondes sismiques et savoir les caractériser.
- Un séisme libère de l'énergie, transmise sous forme d'ondes sismiques qui se propagent dans toutes les directions.
- Il existe trois formes d'ondes sismiques :
- Les ondes P (ondes de compression) qui provoquent un changement de volume avec des mouvements avant-arrière. Ce sont les plus rapides, elles se propagent dans les solides, les liquides et les gaz.
- Les ondes S (ondes de cisaillement) qui provoquent un changement de forme avec des mouvements perpendiculaires. Elles sont moins rapides que les ondes P et ne se propagent que dans les solides.
- Les ondes L (ondes de surface) qui se propagent à la surface du globe et dans la croûte. Ce sont elles qui provoquent les dégâts liés aux séismes. Elles sont les moins rapides mais ont la plus grande amplitude.
- Les ondes P et S peuvent être réfléchies et réfractées par les discontinuités dans la Terre. Les ondes S sont stoppées à la limite entre le noyau et le manteau, ce qui indique que le noyau externe est liquide.
Les séismes libèrent de
l'énergie stockée dans les roches avec
le temps. Cette énergie est transmise à
partir du foyer (zone de libération de
l'énergie provoquant le tremblement) sous la forme
d'ondes (ou vibrations) qui se propagent dans toutes les
directions : les ondes sismiques.
Ces trains d’ondes se propagent à partir du
foyer à des vitesses variables selon les
propriétés des milieux traversés. On
enregistre ces vibrations à la surface du globe
grâce à des sismographes, d’abord
à l’épicentre (point à
la surface du globe à l’aplomb du foyer du
séisme) puis partout sur le globe.
On obtient des sismogrammes comme ci-dessous :
Il existe deux grands domaines de propagation des ondes :
- les ondes de fond qui se propagent à
l'intérieur de la Terre et peuvent être
enregistrées en plusieurs points du globe.
On distinguera 2 grands types : les ondes de cisaillement, ou ondes S, et les ondes de compression, ou ondes P ;
- les ondes de surface (ondes L) qui se propagent à la surface du globe et dans la croûte terrestre ; elles provoquent tous les dégâts liés aux tremblements de terre.
Elles déforment les roches par changement de
volume et consistent en des vibrations qui
alternent compression et
décompression. Elles se déplacent
donc en créant des zones de dilatation
(zones de décompression) et des zones de
compression. Les particules se déplacent
alors selon un mouvement avant-arrière dans
la direction de la propagation de l'onde (elles ont
un mouvement parallèle à la direction de
l'onde).
Ce sont les ondes les plus rapides (6 km/s en
moyenne) ; elles se propagent dans les solides,
les fluides, les gaz, et même
l'atmosphère. Elles sont par conséquent
les premières à être
enregistrées par un sismographe après un
tremblement de terre, d'où leur appellation
également d'ondes primaires.
Elles déforment les roches par changement de
forme. Ce sont des ondes transversales qui
ne sont transmises que par les solides (car les
gaz et les liquides n'ont pas
l'élasticité pour reprendre leur forme
originelle) : elles consistent en des
mouvements perpendiculaires à la direction de
propagation des ondes.
La vitesse de propagation des ondes S dans la
croûte terrestre est d'environ 3,5 km/s :
elles sont donc enregistrées après les
ondes P (d'où leur appellation d'ondes
secondaires).
Ce sont les plus dévastatrices. Elles se
propagent à la surface du globe et dans
la croûte et provoquent tous les
dégâts liés aux tremblements de
terre.
Elles sont moins rapides que les ondes P et les
ondes S, mais sont de plus grande amplitude. Les
ondes de surface sont analogues aux vagues de
l'océan. Ce sont les dernières ondes
à être détectées par un
sismographe.
Les ondes sismiques de fond se comportent comme des
ondes de lumière et de son : elles
peuvent être transmises et aussi
réfléchies et
réfractées.
Les ondes sont réfléchies par des
discontinuités dans la Terre, tandis que la
réfraction implique un changement de
vitesse d'une onde et de sa direction. Si la Terre
possédait une composition homogène et si la
densité augmentait de façon progressive
avec la profondeur, alors les ondes auraient une
trajectoire courbe et une vitesse croissante (la vitesse
de propagation des ondes est proportionnelle à la
densité du matériel dans lequel elles se
propagent) ; alors qu'en fait, elles sont
réfléchies et réfractées par
des zones de changement brusque de densité, comme
la limite entre le manteau et le noyau.
Ainsi, l'augmentation progressive de la vitesse des
ondes P et S dans le manteau indique une hausse de la
densité du matériel à mesure
qu'on s'enfonce vers le centre de la Terre, mais la
propagation des ondes S stoppe brusquement à la
limite entre le noyau et le manteau : cela
indique que le noyau externe est liquide.
C’est donc l’analyse des sismogrammes
qui a permis de mettre en évidence les
différentes discontinuités de la structure
interne du globe et la présence
d’éléments liquides dans le noyau
externe.
L’étude de la répartition des
séismes permet également de mettre en
évidence les mouvements des plaques,
surtout au niveau des zones de subduction (le profil
sismique de ces zones sera caractéristique).
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