CHAPITRE III

ÉPICENTRE ET FOYER

S030IAIRB : Le foyer n'est généralement pas un point. — Recherche de l'épicentre. — Impossibilité d'utiliser la direction du mouvement séismiqne. — Homoséistes ou Coséistes. — Méthode de von Lasaulx. — Isoséistes et aire pléistoséiste. — Recherche de l'accident géologique à rôle séismogénique. — Pendage d'une faille. — Massifs qui font ombre et régions qui font pont. — Tremblements de terre jumeaux et de relais ou sympathiques, et dédoublement des isoséistes.

Recherche du foyer. — Lignes focales de Harboe. — Conceptions nouvelles de Hobbs. — Méthode de Malletpar l'observation des crevasses des mura. — Indicatrice de Dutton. — Hodographe hyperbolique de von Seebach et concholdale de A. Schmidt. — Objections aux profondeurs exagérées obtenues. — Calculs de KOvesligethy et méthode d'Omori.

La détermination du foyer ou hypocentre d'un tremblement de terre et de son épicentre, c'est-à-dire du point où la verticale du foyer perce la surface terrestre, est un des problèmes capitaux de la séismologie, car de sa solution dépendront les considérations géologiques à faire intervenir relativement à la genèse du phénomène.

Malheureusement, il s'en faut de beaucoup que Ton soit arrivé à une méthode sûre ; mais peut-être que cette difficulté est insurmontable en ce sens que Ton cherche par la géométrie, ou par le calcul, un point d'où l'on suppose émané le mouvement séismique, alors qu'en réalité il s'agit d'une ligHC, d'une surface, voire même d'un volume de dimensions non négligeables. Dans bien des cas, par exemple, on est fondé à penser qu'un séisme est causé par un glissement le long d'une faille ; alors l'origine est une vaste surface verticale ou plus ou moins inclinée sur l'horizon, et dont tous les points ont été en même temps le siège d'un brusque déplacement, ordinairement limité à un seul des deux compartiments de l'écorce terrestre que sépare la faille. Il n'y a pas de foyer, à proprement parler, ni par conséquent d'épicentre. Bien des accidents de ce genre présentent, en effet, des surfaces polies et brillantes, les miroirs des mineurs, explicables seulement par d'énei^iques frottements dus très vraisemblablement à des tremblements de terre soit au moment même de la formation des accidents eux-mêmes, soit ultérieurement, lors de mouvements subséquents. Comment ne voit-on pas, dans le

cas d'un séisme de plissement, que soit par une décompression momentanée, soit lorsque tout le massif cédera sous l'effort, ce sera un solide considérable tout entier qui sera le foyer, parce que tous ses points auront été mis simultanément en mouvement? Et le phénomène pourra prendre des proportions gigantesques. Au grand tremblement de terre de TAssam du 12 juin 1897, il semble bien que toute cette vaste province ait été ébranlée et déplacée en bloc ; du moins la surface épicentrale était extrêmement étendue ; elle formait un immense triangle curviligne dont la base, de plus de 340 kilomètres, s'étendait en direction W.N.W.-E.S.E. de Rangpur jusqu'au-delà de Sylhet, et dont la hauteur, de 160 kilomètres, franchissant le Brahmapoutre, atteignait au moins le pied de l'Himalaya oriental. Et sur quelle profondeur? On l'ignore absolument.

C'est Neumayr * qui, le premier, a démontré la fausseté de la conception qui faisait considérer comme un point l'origine d'un tremblement de terre et avait conduit Mallet, ainsi qu'après lui beaucoup de séismologues, à établir des méthodes soi-disant exactes et rationnelles pour la détermination du foyer. Que dans beaucoup de cas, et tout particulièrement pour les séismes intenses et de grande aire d'action, l'origine soit un plus ou moins vas te compartiment de l'écorce terrestre déplacé tout entier, cela parait résulter de la discussion des temps auxquels ces ébranlements semblent avoir été observés. Nous disons semblent, parce que, dans les cas les plus favorables, la simultanéité sur une grande aire épicentrale n'est guère approchée à plus d'une minute près, tant les observations de temps sont sujettes à des causes d'erreur, même dans les pays les mieux outillés en chemins de fer et en bureaux télégraphiques. On verra que la vitesse de propagation des tremblements de terre atteint plusieurs kilomètres par seconde. L'approximation du temps à une minute près permet donc de croire dans cette limite à la simultanéité de l'ébranlement si l'on s'en tient aux plus basses évaluations, car au bout de 60 secondes la perturbation séismique n'aura pas eu le temps de sortir de l'aire épicentrale lorsqu'elle est aussi étendue qu'on la rencontre dans les grands tremblements déterre. Cinq grands séismes ont été étudiés dans ce sens, et on a conclu qu'ils avaient simultanément ébranlé leurs surfaces épicentrales : ce sont ceux d'Owen's Valley (Sierra Nevada, Californie)* du 26 mars 1872, du Pendjab du 2 mars 1878', des Grisons

t Erdgeêckiehte (Leipzig, 1886, I, p. 303).

s J. D. Whitney. The Owen's yalley earthquake of march 26 ^^ 1872 (Overland MonlfUy, Aug.-Sept. 1872, p. 273).

8 A. B. Wynne. Notes on the earthquake in the Pundjab of march 2»* 1878 {Joum: As. Soe. ofBengal, 1879, XLVHI, G, p. 131. Calcutta).

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du 4 juillet 1880' d'Agram du 9 novembre de la même année*, et de l'Allemagne du Sud-Ouest du 22 janvier 1896*.

Enfin la différence de temps observée au tremblement de terre delà Méditerranée orientale du 24 juillet 1870, tant à Naples au séismographe de Patmieri qu'à Athènes à la pendule astronomique de J. Scbmidt*, a été assez faible pour faire émettre par ce dernier l'opinion que si le phénomène n'avait pas été à peu près simultané par< tout, il en serait résulté pour la vitesse de propagation une valeur tout à fait inadmissible.

La simultanéité du choc sur de grandes étendues avait été énoncée aussi parSolaro ', mais au moyen d'arguments plutôt théoriques qu'expérimentaux, ce qui leur enlevait beaucoup de leur valeur.

- Isoséisles du tremblemeDt de terre du 31 août 1S96 dans le Honshu septenlnonal (d'aprts Yamasaki).

Certains tremblements de terre apportent pour ainsi dire en euxmêmes la démonstration qu'une portion de I écorce terrestre a été

1 A. Heim. Die tehifeisei-iiehen Erdbeben vom Soettnber bit Endt 1SS0 nach den von EnUebatcommitiion getammelUn Btrichlen (Elern, 18S1).

* Wihoer. Dts Erdbebeu voa Agram am9. November ISSO [Silivngtbti: d. k. Ak d. WiU; Mal. nal. vin. Cl., 1883, LXXXVIII, I, Wien).

> G«riand. D«s sQdwestdeutsche Erdbeben Tom 23. Januar 1896 {Zeitichr. d. Cet. /. Krdtunde lU B>r/m, 1896, XXX, p. IS).

*Studien aber VtUkant and Erdbeben (LeJpiig, 1886. [, p. 110).

> Eisai sur renchataement des phéaomines méUoroloKiques (C. A. Ac. Se. 1S78, LXXV, p. 173S).

déplacée en bloc, donc simultanément sur toute son étendue, ce qui revient à nier l'existence d'un foyer. Après celui de TAssam dont on a parlé plus haut, et pour lequel cette conclusion n'est que plausible, il faut citer celui du 31 août 1896 dans le Honshu septentrional (Japon)*. Ici, l'on a vu l'aire épicentrale comprise de chaque côté de la chaîne du Mahiru-Yama, entre deux longues failles parallèles entre elles, ouvertes au moment du séisme. Il y a évidence que le massif terrestre qu'elles délimitent s'est dépleicé en bloc et d'un seul coup.

C'est h tort que l'on considérerait comme une nouveauté simplement hardie la négation de l'ancienne notion de Tépicentre. Elle a pour elle la haute autorité de Suess, qui s'en est exprimé clairement dans une préface à un ouvrage récent de Hobbs, et dans des lettres particulières insérées dans ce travail remarquable au point de vue de la direction qu'il tend à imprimer aux études séismologiques. L'illustre géologue autrichien écrit : « Le temps oîi il suffisait de dessiner de grandes lignes elliptiques, ou circulaires, sur la surface du pays et de chercher la profondeur d'un centre par le moyen de la pente d'émergence sur des murs rompus, est heureusement passé. »

Dans ces conditions, il serait plutôt étonnant que les méthodes géométriques, ou de calcul, aient pu aboutir à des résultats dignes de confiance, puisqu'elles s'appliquent à la détermination d'un épicentre^ ou d'un foyer, sans existence réelle. Les mêmes circonstances défavorables se reproduisent vraisemblablement pour la plupart des tremblements de terre d'origine tectonique, et il semble ne plus guère rester pour ces méthodes que le domaine bien restreint, et relativement peu intéressant, des chocs volcaniques, et des séismes d'effondrement par dissolution de couches profondes, pour lesquels le foyer conserve un sens en raison de ses faibles dimensions.

Avec ces restrictions, il ne sera pas inutile cependant d'exposer au moins succinctement les méthodes de recherche de l'épicentre, ou de l'hypocentre, en donnant à ces mots une signification suffisamment large, vague même. C'est qu'elles occupent encore dans la littérature séismologique une place tellement considérable qu'on ne saurait actuellement se résoudre à les exclure définitivement. On aura fréquemment loccasion de voir, dans cet ouvrage, la fausseté de cette notion d'un centre d'ébranlement suffire à expliquer bien des contradictions ou des difficultés relatives à l'interprétation des observations. Il faudra toutefois, dans beaucoup de cas, considérer le centre

1 Yamasaki. Das grosse japanische Erdbeben in nordlichen Honshu am 31. August 1896 [Petermann's geogr, MUt., 1900, p. 249).

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d'un tremblement de terre comme représentant une approximation, ou une simplification très utile et commode, dont il serait souvent difficile de se passer.

L'épicentre est le point de la surface terrestre d'où semble émaner le tremblement de terre pour tous les points de la surface ébranlée. Il estnaturellemcnt situé sur la verticale du centre réel d'ébranlement, ou hypocentre, car c'est le point qui est le plus rapproché de celui-ci, et que, par conséquent, les ondes séismiques atteindront le premier, quelle que soit d'ailleurs la loi qui en régit la propagation. Une exacte détermination des temps auxquels le phénomène a été observé en différents points suffirait donc, théoriquement, à faire facilement connaître l'épicentre ; malheureusement, il ne faut guère songer à un tel procédé, car même dans les pays les plus avancés, les horloges des gares ou des bureaux télégraphiques sont rarement réglées avec assez de soin pour que l'on puisse utiliser directement les données horaires qu'elles fournissent.

La recherche de l'épicentre doit naturellement précéder celle de l'hypocentre.

De la simple définition de ce point, d'où semble s'irradier en tous sens le mouvement séismique à la surface terrestre, résulte que si Ton déterminait la direction du mouvement observé en un certain nombre de localités tout autour de lui, leur rencontre donnerait le point cherché, ou mieux encore, ces lignes envelopperaient une surface plus ou moins étendue, qui limiterait ainsi, sur la carte, le bloc terrestre [mis en mouvement par le phénomène géologique. Mais d'iabord, c'est faire une hypothèse gratuite que de supposer que le mouvement superficiel apparent se propage en ligne droite, l'extrême hétérogénéité des couches terrestres s'y oppose, et c'est là une objection qui ne parait pas avoir été jamais formulée, en dépit de sa gravité. A cela s'ajoute une autre difficulté, tout aussi peu remédiable, à savoir qu'un tremblement de terre n*apas à proprement parler de direction, cet élément n'ayant de sens qu'à un instant précis du phénomène et variant continuellement pendant toute sa durée. Il y a bien la direction de la plus grande élongation d'une particule terrestre par rapport à sa position initiale de repos, mais outre qu'elle ne peut être déterminée qu'au moyen d'appareils enregistreurs n'existant qu'en un petit nombre de localités, elle n'a, chose plus grave, aucune relation avec la ligne qui joint la localité d'observation à l'épicentre. C'est ce qu'a montré Seikei Sekiya* pour 119 séismes observés à

1 Earthqaake measurements of récent years especially relating to vertical molion {Trans. seism. soc, of, Japan^ 1888, XII, p. 83).

LA SCIENCE SÉISAIOLOGIQUE

Stabon Htrzogcnrath

Epicentre