​La sismotectonique : trois disciplines en une

Pour comprendre globalement comment se produit un séisme, la sismotectonique concentre trois domaines scientifiques différents et complémentaires : la tectonique (cartographie des failles actives), la géodésie (science qui mesure et représente la surface terrestre), la sismologie (enregistrement et analyse des vibrations du sol). La géodésie comprend la géodésie globale, qui s’occupe de la détermination de la forme et des dimensions de la Terre, et la géodésie régionale, dont l’un des buts principaux est l’établissement de cartes topographiques à l’échelle d’un pays ou d’une région. La sismologie a permis de mieux comprendre comment fonctionne notre planète et plusieurs découvertes essentielles ont été faites grâce à la tomographie sismique.

Ces multiples études ont permis de définir les différentes couches qui constituent le cœur de notre planète :

• l’écorce ou croûte, fine et rocheuse, est épaisse de 30 à 70 km (sous les continents) à 5 km (sous les océans). La discontinuité de Mohorovicic, ou Moho, la sépare du manteau ;
• le manteau, très épais (2 900 km), est constitué de roches solides avec une zone au comportement plastique située entre 150 et 650 km de profondeur et appelée l’asthénosphère ;
• du manteau jusqu’à 5 100 km, le noyau, formé de fer et de nickel ;
• le noyau interne, ou graine, de 2 440 km de diamètre, subit des pressions telles qu’il ne peut fondre.

C’est l’analyse des enregistrements des sismographes qui a permis de renouveler le modèle de la Terre au cours du XX^e siècle. Les ondes étudiées dans la tomographie sismique sont les ondes de volume qui parcourent le globe terrestre dans toutes les directions (les ondes de surface ne se propagent que dans la croûte et ne donnent aucune information sur les couches profondes).

Pour s’y retrouver, toutes ces ondes ont été désignées par des lettres différentes, combinées au fur et à mesure de leur trajet. Ainsi, une onde PKP sera une onde P qui ressort en surface après avoir traversé le noyau externe liquide (trajet : manteau/noyau externe/manteau).

La propagation des ondes

  Les différentes couches de la Terre.

Simulation : de la faille à la structure

La simulation numérique permet de vérifier et de valider complètement la compréhension des phénomènes sismiques. Elle s’appuie sur la description de la rupture de faille et sur une bonne connaissance des milieux de propagation. Pour la première fois, un calcul complet intégrant les effets de rupture de la faille, de propagation des ondes et même de résonance des bâtiments a pu être réalisé fin 2007 sur le supercalculateur Tera-10 du CEA. La zone dans laquelle ont pu être simulés ces effets avait 10 km de côté et comportait une vallée sédimentaire et une description précise de la topographie des couches de terrain. De plus, une zone dont les propriétés mécaniques étaient particulières a aussi pu être mise en mouvement, sollicitée par le passage des ondes sismiques. La simulation rend compte de l’ensemble de ces phénomènes.

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