DIRECTIONS

Directions comprises entre :

Nombres

d'Ishidoros

renvcniés

11 en résulte bien une direction principale ou moyenne de renversement S.W.-N.E., mais elle n'a qu'une signification d'importance secondaire, puisque Nagoya est à l'intérieur de la zone pléistoséiste, qui selon toute apparence a été tout entière ébranlée en bloc par l'action tectonique, cause du tremblement de terre.

Oldham a cherché si l'inextricable diversité, suivant laquelle des éléments des constructions ruinées sont projetés, obéit à quelque loi et il a trouvé que cette diversité est, grosso modoy d'autant plus

* Dutton. The Charleston earthquake of August 31'» 1886 (17. S. Geol. Survey, Ninth Ann. Rep,, Washington, 1889).

* Note on the great Mino-Owari earthquake of october 28* 1891 (Publ, of ihe earthquake invest, Comm, in for. lang., 1900, n» 4, p. 13. Tokyo).

grande dans une même ville qu'elle est plus rapprochée de l'épicentre. Ainsi le 12 juin 1897, à Chcrrapunji, non loin de la région épicentrale, on a pu trouver toutes les directions possibles, tandis qu'à Calcutta, à 450 kilomètres environ, elles restaient comprises dans un angle de 60 degrés. Ainsi, à mesure que le mouvement sëtsmique parcourt de plus grandes distances, les perturbations locales subies à son passage dans les couches superficielles s'atténuent progressivement, sans cependant se régulariser suffisamment pour que, par exemple, on ait pu affirmer à Calcutta que le tremblement de terre venait des collines de l'Assam.

Ainsi se sont évanouis, devant l'exocte observation des faits, les nombreux moyens que Mallet, donnant une forme plus pratique aux

Fig. iO. — JlodiU d'une partie de la trajectoire d'un point de la surface terrestre lorsdu tremblement de terre de Tokyo du 15 jauTier 1887 (d'après Seikei Sekiya).

idées énoncées dès 1760 par Mîchell ', avait étudiés pour définir la direction.

Cet échec, aussi complet qu'irrémédiable, de l'application pratique de procédés théoriquement inattaquables au point de vue mécanique doit tenir à des causes profondes et inhérentes au mouvement séis- Tiiique lui-même. Elles ne sont pas difficiles à reconnaître; il n'y a pour cela qu'à se reporter au très suggestif modèle au moyen duquel Seikei Sekiya* a reconstitué dans l'espace la trajectoire d'une particule terrestre, pendant le tremblement de terre du 15 janvier 1887 à Tokyo. Ce séisme ne peut Otre rangé parmi les désastres; il n'a été

' Conjectures concerning Ihe cause, and observations upon tbe phenomena ofearthquBkes : particularly of Ihal great earthquake of the Drst november IISÛ, which proved so fatal to tbe city of Lishon, and wliose effects were felt as far as Africa, and more or l«ss throughout aJmoat oll Europa {l'hil. Ti-ans., 1760, V, p. 566. London).

' A model showing the motion of an earth partlde durinc an earthquake {Trana. team mc. of Japon, 1887, XI, p. 175).

que sévère s et Ton ne doit pas en faire un cas particulier. Prenant à chaque instant les valeurs des trois composantes du mouvement, suivant trois axes rectan^laires, dont un vertical, que donnaient trois pendules séismographiques d'Ewing, le savant séismologue japonais a pu reconstituer dans Tespace et matérialiser au moyen d'un fil de cuivre la trajectoire réellement parcourue par un point de la surface terrestre à Tokyo. La complication en dépasse tout ce qu'on aurait pu imaginer a priori^ à tel point qu'il a fallu scinder en trois parties le modèle que l'on a pu admirer à l'Exposition Universelle de Paris en 1889. A la vérité, Fr.-E. Suess * a élevé des doutes sur l'exactitude avec laquelle le modèle de Seiket Sekiya représente le véritable mouvement de la particule terrestre au lieu d'observation; il s'appuie pour cela sur une observation de Milne qui a vu, lors du tremblement de terre du Japon central, le 28 octobre 1891, les pendules horizontaux obéir à un certain mouvement angulaire propre, ce qui ne leur permettait pas d'enregistrer sans perturbation le mouvement terrestre. Cette objection tombe du fait que le résultat de Seikei Sekiya n'est point isolé, et concorde parfaitement avec un très grand nombre de tracés séismographiques obtenus pour des tremblements de terre, même modérés, au moyen des appareils des systèmes les plus divers, par exemple celui du 1*^** mars 1882 à Tokyo. D'ailleurs, le modèle établi par Sekiya n'est qu'un schéma spéculatif, montrant seulement l'extrême complication du mouvement d'une particule terrestre. Il s'y introduit aussi, par surcroit, les mouvements propres du pendule séismographique, et cela, dans une mesure à peu près inconnue. Enfin, bien des séismologues font à l'existence de la composante verticale des objections graves, que l'on ne saurait passer sous silence ; il nous semble cependant, comme on le verra dans la deuxième partie de cet ouvrage, qu'elles ne portent guère que sur la difficulté d'observer et de mesurer l'élément vertical bien réel du mouvement séismique.

11 importe maintenant de rechercher ce que devient, dans de semblables circonstances, la notion de direction, tant au point de vue de la vraie nature de l'ébranlement séismique qu'à celui de la valeur intrinsèque des renseignements qu'on a si souvent voulu imprudemment en tirer pour la détermination, sur la carte, de l'origine d'un tremblement de terre donné. Or, si l'on fait exploser une charge de poudre ou de dynamite à quelques mètres d'un index mobile au-dessus

> Seikei Sekiya. The severe earthquake of the 15^^ january, 1887 {Trans, seism. Soc. of Japon, 1881, XI, p. 79).

* Das Erdbeben von Laibach am 14. April 1895 (Jahrbuch d. k, k. geol. ReichsanstaH, 1897, LXV[, p. 593).

d'une plaque enfumée, ou recouverte de sable très fin, on le voit se mouvoir tout d*abord dans le vertical du point d'explosion, s'éloigner de ce plan, puis s'en rapprocher un certain nombre de fois, pour bientôt prendre un mouvement oblique ou transversal, qui finit par devenir tout à fait désordonné. Le mouvement initial est donc, au début, très peu influencé ou perturbé par les ondes transverses, et cette première direction est assez bien définie pour qu'à ces très faibles distances elle puisse servir à la détermination du vertical de l'origine. Mais dès que la distance augmente, si peu que ce soit, la direction initiale devient immédiatement indistincte, et les perturbations dues aux ondes transverses la font disparaître sans retour. Le 23 avril 1891, une poudrière faisait explosion aux environs de Rome et un séismométrographe Brassart, installé sur la tour du Collège Romain, enregistra sur des plaques enfumées les deux composantes horizontales du mouvement transmis par le sol avant l'arrivée des ondes atmosphériques qui brisèrent tant de vitres dans la ville et y causèrent bien d'autres dégâts. On put*, à l'exemple de Seikei Sekiya, reconstituer la projection horizontale d'un point de la surface supérieure de la tour en question. Seule la direction initiale, presque E.-W., est bien distincte, puis, dans le diagramme obtenu. Ton reconnaît la prédominance fortement accusée de deux directions orthogonales entre elles, se rapprochant de N.E.-S.W. et de N. W.- S.E., sans compter d'autres secondaires bien moins nettement dessinées. La direction initiale de cet ébranlement artificiel n'a pas complètement disparu ; mais peu importe cette circonstance très secondaire, elle s'est par contre compliquée d'un phénomène nouveau, là présence de deux séries de mouvements perpendiculaires entre eux et comprenant l'origine dans leur angle. Gomme cet effet se retrouve généralement, plus ou moins distinct, il est vrai, dans de nombreux séismogrammes correspondant à des tremblements de terre naturels, il faut en étudier la production.

Cecchi * a montré par des expériences directes que cette remarquable disposition résulte de l'existence d'impulsions subsidiaires, successives et différentes, venant perturber le mouvement initial. Si, en effet, un pendule, oscillant dans le plan méridien, reçoit une impulsion W.-E. au moment précis où il commence une oscillation S.-N., il se mettra à décrire une série de courbes elliptiques, d'axe N.E.-S.W., s'enveloppant les unes les autres en formant une sorte

* Agamennone. La regîstrazione dei ierremoii (Uoma, 1906).

^ Sismografi a carte affuminate fisse [L'eletiricista, I, N*" 3, 4» o, Marzo, Aprile, Maggio, 1877).

LA SCIENCE SËIISMOLOGIQUB

Fig. 11, — Dia^i'aorime de l'explosion ilc la poudrière de Rome le 23 btJI 1891

(d'api'às Afoi

DIBECTION DU MOU.VE.MENT SÉISUIQLE 15

de spirale par suite de ramortissement graduel du mouvement. La direction initiale et celle de VimpnlsioD' perturbatrice sont facilement reconnaissables au début de chacune d'elles, mais ne se reproduisent plus. On obtient une figure . analogue, orientée N.W.-S.E., si l'impulsion perturbatrice, toujours W.-E., est donnée au moment où le pendule repasse par sa position d'équilibre. Que maintenant on revienne au I

premier cas par le moyen d'une impulsion W.-E., puis qu'à un moment donné on imprime une nouvelle impulsion dans le plan méridien de ^>- '^T ■^'^"':*"^''"' «""^ P''"'*"'^ '":'^'"'"}' ,, .„ , ... , Jnns le méridien, perturbé par uoe impul-

1 oscillation primitive, on ob- ^^^a perpendiculaire au moment où il comtient successivement les deux loence son oscillation (d'après Cecchi), spirales elliptiques orientées

N.E.-S.W. et N.W.-S.E. L'existence de ^

deux systèmes orthogonaux de mouvements se manifeste ici de la manière la plus nette et la plus instructive, puisqu'on a ainsi la représentation, simpliliée sans doute mais tout à fait su^estive, du dia- ■„, gramme du phénomène naturel avec ses ^

deux directions de mouvements prédominants et perpendiculaires entre eux.

Dans ces expériences , le résultat obtenu doit sa simplicité k ce que l'impul- |

sion perturbatrice a une direction en relation simple avec celle du plan d'oscillation initiale, auquel elle est perpendicu- Fig. 13. — Mouvement dimc laire, ou parallèle, et aussi à ce qu'elle pendule oscillantdansiemériest produite & un instant bien défini de n7a;srr.rpo"iirnTÎ,ï cette mémeoscillation, lorsqu'elle change libre (duprès Ceccbij. de sens ou qu'elle arrive à son milieu.

Dans toutes autres circonstances, les figures décrites seraient infiniment plus complexes, et ne seraient pas sans rappeler celles de

16 LA SCIENCE SËISUOLOGIQUE

Lissajous représentant la composition 'des mouvements optiques. Dès lors, l'assimilation de ces expériences pendulaires avec les diagrammes des ébranlements séismiques devient complète et frappante. On est ainsi amené & penser, comme on t'a simplement suggéré antérieurement, que ces deux directions prédominantes ne sont autres que les impulsions perturbatrices dont il a été question, et qu'elles correspondent respectivement aux ondes séismiques longitudinales et transversales, se propageant avec des vitesses différentes qui sont entre elles dans le rapport théorique de 2 ù 1 , ainsi que l'ont démontré Wertheim ' et tous les physiciens qui, après lui, se sont occupés de la question; ces ondes perturbent le mouvement initial avec d'autant plus de complexité qu'elles attaquent le point vibrant considéré suivant des angles sans relation définie avec la direction de son mouvement et à des moments quelconques de ses phases.

La trajectoire réelle se compliquera encore beaucoup du fait que.

le plus souvent, l'origine d'un séisme n'est pas un point, maïs bien une ligne, une surface, un volume de dimensions plus ou moins considérables, dont les différents points envoient à la particule terrestre, envisagée dans sonmouvement, des ondes longitudinales et transversales qui, perturbées elles-mêmes dans leur trajet par des réflexions et des réfractions au sein d'un milieu essentiellement hétérogène, lui arrivent dans les directions les plus diverses et à tous les moments de ses phases. Toutes les combinaisons imaginables sont possibles, et ce ne sera que dans les cas les plus simples, et pour ainsi dire exceptionnels, que resteront discernables les deux directions prédominantes et orthogonales. Ainsi des expériences de pure physique, celles deCecchi, montrent qu'un tremblement de terre ne saurait avoir de véritable direction, cela sans

Fig. 1*. — Mouvemeal d'un pendule oscillant daos le méridien sous l'impulsion d'un choc perpendiculaire, pois parrallèle à ce dernier (d'eprÈfl Cecchi),

■ Sur la propftfralion du mouvement d&ns les corps solides et dans les liquides in. Chimie et Phyt., IBÔl, XXXI, p. 19. Paris).

hypothèse aucune. Il y a ici parfait accord entre l'observation et In théorie.

La tectonique générale de la région ébranlée n'est pas sans influence sur la direction apparente observée. D'après Frilh', les directions prédominantes se divisent en deux groupes d'égale importance, parallèlement et perpendiculairement aux traits géologiques et topographiques. Ainsi le long du Jura et de la Forêt-Noire, ce

Fig. 15. — Diogramme du ireiiibU'Uient de lerre du 15 décembre 1901 dans les Philippines (d'après le l'hil. wealhfi- Bureau).

sont les directions N.-E.-S.W. et N.-S., respectivement, ou leurs perpendiculaires.

Dans la réalité, des séismogrammes effectivement enregistrés présentent souvent une grande analogie avec ceux des mouvements pendulaires artificiels des expériences de Cecchi. Parmi de nombreux exemples de ce genre, on citera celui du 15 décembre 1901,

I Die Erdbebm der ScAieeiz in Jahre 1S9i, nach den Ton der sohweiierischen Erdbeben-sommissiongesammelten Berichlen (Zurich, 1894).

7B LA SCIENCE SËISMOLOGIQUE

obtenu à Manille pour un tremblement de terre qui ébranla presque tout l'archipel des Philippines et avait son centre dans le détroit

entre Luçon et Mindoro. On y voit nettement la prédominance de deuxdirectionsN.E.-S.W. ctN.W.-S.E., ce qui laisse supposer, en

DIRECTION Df MOLVEMENT SÉISMIQUE 19

se reportant à ces expériences, qu'il y a eu des impulsions séismiqucs perturbatrices du mouvement initial dans une direction différente. Cela résulte d'un diagramme du séismographe Viccntini. Le séismogramme du tremblement de terre du 16 mars 1892, dont le centre se trouvait dans la province de Pangasinan, reproduisit aussi deux directions divergentes, faisant entre elles un angle très obtus, mais avec cette particularité que l'ellipse dont le grand axe était d'abord voisin de la direction N.W.-S.E. se déforma graduellement de telle sorte que ce même axe Hnit par se coucher sur i'autre direction voisine de N.E.-S.W., en prenant en même temps

Fig. 11. — Dia^rramine du IreniblemeDl de Icnc du 20 juillet 1R80 (III h. *0' p. m.) A Manille (d'après The America» Joui-nal of Science,.

une longueur beaucoup plus considérable. Ce trf-s curieux Iracé a été obtenu avec un séismographe Cecchi. Il est clair que cette étrange apparence d'un échevcau de fil en relief dans l'espace résulte uniquement du mouvement de translation de la plaque de l'oppareil enregistreur; sans cela, toutes les ellipses se recouvriraient.

Dans tous les cas, l'influence du mouvement propre des pendules séismographiques ressort avec toute son importance sur les tracés que l'on croyait susceptibles de donner la direction du mouvement séismique. Les appareils sont aussi incapables que nos sons, ou toute autre méthode d'obstirvation, & nous la fournir, parce qu'en réalité elle ne saurait avoir de signification réelle dans le phénomène naturel.

En ce qui concerne l'impression que les mouvements séismiqucs infligent aux sens de l'observateur et que celui-ci traduit par la di-

rection perçue en apparence, les tremblements de terre se divisent en trois catégories bien distinctes : horizontaux, ondulatoires ou oscillatoires; verticaux, sussultoires ou trépidatoires ; enfin rotatoires. Les deux premières se définissent d'elles-mêmes, mais il n'en va pas de même pour les secousses rotatoires, car si Ton a, lors des grands désastres, la perception d'ime sorte de mouvement tourbillonnaire, on se rend difficilement compte de ce que pourrait être un tel mouvement d'une portion de Técorce terrestre sans une complète dislocation de sa surface extérieure, allant même jusqu'à son entière désagrégation. En fait, on n'a jamais observé de semblables mouvements; ils résultent de ce que les sens s'affolent pour ainsi dire sous TefiTort d'impulsions se succédant très rapidement dans toutes les directions, conformément à ce qu'ont montré les diagrammes des séismes. D'ailleurs, cette notion n'a d'autre origine que le désir d'expliquer des effets de rotation imprimés à certains édicules, comme des piliers ou des colonnes, des obélisques, des monuments funéraires, etc., par les grands tremblements de terre, et Ton doit son introduction en séismologîe àSarconi*. Cet observateur crut ainsi expliquer la rotation de piliers, en forme d'obélisques, à la Chartreuse de San Bruno, par le tremblement de terre si désastreux des Calabres des 17 et 20 février 1783. L'étude de ces effets curieux et fréquents ressortit mieux à la troisième partie du présent ouvrage, et, comme on le verra, ils ne nécessitent point du tout un mouvement rotatoire; c'est donc une expression à bannir définitivement de la séismologie, car elle résulte d'une simple illusion des sens, incapables de se retrouver dans l'extrême complication des ébranlements qui viennent presque simultanément de tous les points de l'horizon. Les explications mécaniques qu'on en a données* n'ont donc plus qu'un intérêt purement historique.

Dans leurs folles divagations autour de leur position de repos, les particules terrestres s'en éloignent le plus autour d'une certaine direction, qui devient assez communément l'axe de l'ovale plus ou moins régulier enveloppant la projection horizontale de leurs trajectoires si compliquées. C'est l'élongation maximum, élément d'autant plus important à considérer dans les villes exposées aux tremblements de terre désastreux qu'il montre souvent une tendance à se répéter plusieurs fois dans le diagramme d'un même séisme. Elle

* Islôria dei fenômeni del Iremuoto avvenuto nelle Calabrie e nel Valdemone nell anno iJfiS^ posta in luce délia R. Accademia dl scienze e belle lettere di Napoli (Napoli, 1784).

' Mallet. Explication of the vorticose movement assumed to accompany earthquakes {Journ. Geol. soc, of Dublin, 1845, III, Part II, p. 138).

jovie d'ailleurs un rôle considérable dans la production des dégâts, car , plus que toute autre^ elle a une action destructive sur les murs qui, lui étant perpendiculaires, auront le plus de chance d'être renversés. Si donc il existe une direction de plus grande élongation qui se manifeste le plus fréquemment dans une localité déterminée, il y aura grand intérêt à la signaler aux architectes et aux édiles pour qu'ils orientent les longs murs des édifices publics ou privés parallèlement à elle. De cette façon, l'effort de renversement se restreindra aux murs de refend, ou des pignons, qui, mieux soutenus, pourront plus facilement résister. On se donnera ainsi une certaine espérance d'atténuer quelque peu les dommages dans l'avenir. Nous avons exécuté cette recherche pour la ville d'Orizaba*, d'après les observations de Carlos Motll*, où les directions signalées paraissent avoir été définies instrumentalement au moyen du mouvement initial ; ce serait donc la rose séismique des directions initiales. On remarquera que la direction de fréquence maximum [pointe vers le Pic volcanique d'Orizaba; c'est une indication que, sans doute, le plus grand nombre de secousses observées dans cette ville au moyen d'un séismoscope, et généralement faibles, sont d'origine volcanique.

Omori' a représenté la vraie rose de l'élongation maximum pour 208 secousses ressenties à Tokyo en 1888 et en 1889. Pour 101 d'entre elles, presque la moitié, la direction cherchée était incertaine,

Fig. 18. — Rose séismique d'Orizaba (d'après le relevé des observations de G. MotU

de 1889 à 1895).

i Sur la rose séismique d'un lieu (C. R, Ac. Se:, 1894, CXVllJ, p. 724).

s Observaciones seismicas hechas en Orizaba [Mem. Soc, cient. Antonio Alzale Mexico, 1881-1895).

' On earthqaake motion (Public, of the Earlhquake invesU Comm.f N*> 41., May 1901. En japonais).

Dr Moxtbssos. — I^ Science séismolo^ique. 6

et pour les 107 autres il a trouvé un maximum de 42 pour cent dans Tazimuth E.-W. Il a, plus tard, complété ce résultat pour 431 séismes étudiés à Tobservatoire météorologique central de Tokyo, ce qui lui a donné la rose séismique de cette ville.

Milne ^ pense que la direction du plus grand mouvement d'élonga* tion est parallèle aux horizontales des strates sous-jacentes, parce que, dans ce sens, elles cèdent plus facilement h l'impulsion séismique. Ainsi donc, c'est seulement à Télongation maximum que se réduit, en fin de compte, la notion de direction d'un tremblement de terre, élément qui, simple illusion des sens, devrait définitivement

disparaître des observations de macroséismes. La simplicité de nos conceptions à l'égard des phénomènes naturels disparaît bien vite devant leur réelle complication, et, dès que nous^les étudions d'un peu plus près, nos commodes, mais grossières approximations s'évanouissent à la lumière des observations; c'en est là un des nombreux exemples que nous fournit la séismologie moderne. En raison de la nature intime du phénomène, il faut renoncer aux espérances fondées sur les séismographes pour déterminer la direction des tremblements de terre; et l'échec irrémédiable de leur emploi a été la conclusion de A. Belar* au sujet des tremblements de terre locaux observés à Laibach, alors que l'on pouvait se croire [autorisé à penser que la proximité très grande de leur origine n'aurait pas dû laisser la direction se perdre par les perturbations infligées à distance au mouvement.

Les renseignements sur la direction sont donc à exclure des catalogues séismiques. Il est cependant à croire qu'ils continueront longtemps encore à y figurer.

> Seistnology (London, 1898. p. 93).

s Laibacher Beben (Jahresbenchte d, k, Staats-Oherreatichule in Laibach f. d, Schuljahr 1899-19Q0).

Fig. 19. — Rose séismique de Tokyo (d'après Omori).