CHAPITRE I

Sommaire. Échelles d'intensité et leur usage. — Échelles conventionnelles d'Egen, de De Rossi-Forel, de Mercalli. — Évaluation mécanique de l'intensité d'un tremblement de terre par le travail développé : échelle de Bassani. — Accélération maximum : échelle d'Omori. — Renversement et fracturement d'un corps. — Calculs d'Holden. — Echelle absolue de Cancani. — Table de comparaison des diverses échelles. — Durée des tremblements de terre.

L'intensité des tremblements de terre est, au point de vue pratique tout au moins, Télément fondamental à considérer, car c'est de sa valeur habituelle, ou moyenne, plus ou moins grande, que se mesure dans chaque pays, ou dans les diverses localités d'une même contrée, le danger que ces phénomènes font courir à Thomme ou à ses constructions et que s'établit aussi le degré d'attention qu'ils y méritent. Il y a donc grand intérêt à savoir la mesurer d'une manière non seulement rationnelle, mais applicable en tous lieux, de façon à permettre des comparaisons justifiées. De nombreuses échelles d'intensité sont ou ont été employées, empiriques et conventionnelles pour la plupart, de sorte que la nécessité d'obéir à des conditions rationnelles se fait sentir d'autant plus impérieusement que, dans d'innombrables relations de tremblements de terre, on rencontre de vagues qualificatifs : faible, fort, violent, etc., dépendant surtout de circonstances contingentes et locales, et de la plus ou moins grande familiarité de l'observateur avec les ébranlements séismiques; c'est ainsi qu'un Italien, ou un Japonais, traiteraient sans doute de modérée une secousse capable d'effrayer beaucoup un habitant de la France ou de la Russie. Aussi les catalogues séismiques deviennent bien souvent inutilisables, si l'on veut se rendre un compte exact de

l'instabilité véritable d'un pays, ou la comparer à celle d'autres contrées, lorsqu'ils se bornent à ces simples indications, sans détailler davantage les effets de chaque tremblement de terre. La lecture des documents séismologiques exige aussi la connaissance des échelles employées par les différents auteurs.

Les séismes se divisent, au point de vue de l'intensité, en macroséismes et en microséismes. Les premiers sont sensibles à l'homme et se laissent observer sur une surface plus ou moins étendue, de quelques dizaines de kilomètres carres à plusieurs dizaines et centaines de mille. Les seconds, au contraire, ne nous sont connus que par le moyen des instruments séismographiques et n'impressionnent pas nos sens. Un macroséisme n'est plus sensible au delà de certaines limites, ou frontières, bien définies, mais en dehors desquelles il met en mouvement les appareils jusqu'à une distance plus ou moins considérable. Si cette distance dépasse deux mille kilomètres, comptée de l'origine du macroséisme ou tremblement de terre ordinaire, on donne le nom de télé séisme au mouvement des appareils, et un grand nombre d'entre eux ébranlent toute la surface du globe, puisqu'ils se font enregistrer par tous les appareils des stations disséminées jusqu'aux antipodes de l'origine. Ainsi, pour tout tremblement de terre, l'aire macroséismique est entourée d'une aire microséismique qui embrasse le reste de la surface terrestre, du moins pour des ébranlements originels suffisamment intenses et des appareils assez délicats. Les plus violents des macroséismes s'appellent mégaséismes.

La distinction pratique entre les macroséismes et les microséismes est parfois très difficile à faire et, en tout cas, les limites des deux aires peuvent être à peu près indéterminées. C'est pour cela que dans les catalogues récents on voit le doute planer sur la nature de quelques séismes, à ce point de vue spécial. Le grand tremblement de terre de Kangra (Pendjab) du 4 avril 1905 a donné lieu, à cet égard, à d'intéressantes observations *. Malgré sa violence, il ne peut être question d'étendre à l'Europe occidentale son aire macroséismique; cependant à Laibach et à Londres, à 6000 et à 7000 kilomètres de distance, deux observateurs signalèrent, pour des temps qui plus tard se vérifièrent identiques à celui de la catastrophe, des cliquetis anormaux d'objets mal équilibrés, et l'on ne peut guère échapper à la conclusion qu'ils avaient été produits par les ébranlements correspondants du sol propagés à cette énorme distance. De la même

1 Belar, Fernbeben [Die Erdbebenwarfe, 1906, VIU, p. 201).

façon Ton rapporte une observation de Gœthe, alors en Allemagne, et qui aurait perçu le grand tremblement de terre des Calabres de 1783, dont la nouvelle ne lui parvint que beaucoup plus tard. Enfin, le9 juillet 1905, les séismographes signalèrent un grand tremblement de terre, de foyer inconnu, car il ne fut rapporté nulle part; les appareils de Laibach indiquaient une distance de 7000 à 8000 kilomètres et il semble qu'il ait été observé à Stettin. Ce sont là, il est vrai, des cas isolés, mais qui prouvent bien Ténormité des surfaces ébranlées par les grands tremblements de terre et qui montrent que macroséismes et microséismes sont, au moins dans la plupart des cas, des phénomènes identiques sauf en ce qui concerne leur intensité.

L'étude des tremblements de terre à distance, au moyen des diagrammes que leurs ondes devenues insensibles font tracer aux séismographes, n'a pris une forme pratique et définitive que depuis peu d'années. Mais si les recherches avaient été plus tôt dirigées dans ce sens, il y aurait longtemps qu'on aurait pu suivre cette voie, depuis devenue si féconde. A bien des reprises, des astronomes ou des géodésiens avaient surpris dans leurs appareils, et surtout dans leurs délicats niveaux, des mouvements anormaux, qu'il leur était, à la vérité, venu à l'idée d'attribuer à des ébranlements du sol, mais sans qu'ils aient eu l'occasion de les mettre en correspondance formelle avec des tremblements de terre connus. Le 10 mai 1877 seulement, Magnus Nyrén vit à Pulkowa un niveau exécuter des oscillations d'une amplitude de l'',5 à 2" et d'une période de 20" environ ; c'était l'écho du désastre d'Iquique, et l'origine séismique de ces mouvements fut reconnue. Dès lors, les téléséismes étaient découverts, mais sans que l'on songeât A les utiliser directement pour l'étude des tremblements de terre, comme on le fait maintenant avec tant de succès. On s'est mis alors à rechercher dans les archives des observatoires astronomiques les cas de ce genre, et l'on a pu établir un nombre assez considérable de ces coïncidences. Mais c'est seulement lors du tremblement de terre de l'Assam du 12 juin 1897, que l'on démontra que les grands ébranlements se propagent à toutes les distances, en un mot mettent en mouvement toute la surface terrestre sous la forme d'ondes microséismiques.

La distinction entre les macroséismes et les microséismes est artificielle en ce sens qu'elle dépend de l'acuité individuelle des sens des différents observateurs. Aussi les limites de l'aire de perception d'un tremblement de terre sont difficiles à préciser exactement, et dans la définition des plus faibles degrés de Téchelle des

intensités a-t-on dû faire état du nombre des observateurs qui sentent les secousses, indépendamment même des circonstances plus ou moins favorables dans lesquelles ils se trouvent pour les percevoir. Dans les pays instables, certaines personnes attentives et bien entraînées sont souvent seules à signaler ces secousses sans qu'il y ait lieu, pour cela, de mettre en doute leur assertion. Il faut cependant noter qu'au début des observations systématiques dans un pays, le premier enthousiasme suffit à faire signaler des ébranlements qui n'ont rien de réel, et Ton s'en aperçoit vite les années suivantes. Quoi qu'il en soit, il est intéressant de chercher à se rendre compte approximativement de la valeur numérique des éléments mesurables d'un tremblement de terre au-dessous de laquelle il devient microséisme. Seul, à notre connaissance, Marchand' a fait des expériences à ce sujet. Elles ont consisté à produire des trépidations dans une construction reposant à la fois sur un mur et sur une forte poutre, et surmontée d'une terrasse. La chute d'une masse lourde sur la terrasse faisait vibrer toute la construction, dans l'intérieur de laquelle se trouvait un observateur, placé immédiatement au-dessus de la poutre, qui notait simplement des sensations (de manière à les comparer à celles que produisent les séismes très faibles) ; un autre observateur placé au-dessous de la construction observait directement lamplitude des vibrations de la grosse poutre, à l'aide d'une échelle divisée en demi-millimètres appuyée sur le sol et placée dans le champ d'un microscope, échelle devant laquelle une règle, fixée à la poutre, déplaçait un fil très fin. L'amplitude minimum des vibrations verticales que tout le monde perçoit, au repos et sans être préalablement averti par un bruit, est comprise entre 0 m/m 13, et 0 m/m 20. C'est la limite inférieure de rintensité des tremblements de terre qui peuvent être sentis par plusieurs personnes sans qu'il y ait bruit. La population delacontrée agitée peut percevoir des trépidations inférieures à 0 m/m 05, si les observateurs sont immobiles, assis ou couchés, au début du mouvement et si celui-ci dure quelques secondes.

En séismologie, le principal usage des échelles d'intensité consiste à tracer sur la carte du pays ébranlé par un tremblement de terre des courbes, appelées isoséistes, séparant entre elles les zones où il a été ressenti suivant les divers degrés successifs. Les particularités de ses courbes donnent de nombreux et utiles renseignements relatifs à l'influence des terrains traversés sur la propagation

f Observations séismiques faites h Tobscrvatoire du Pic-du-Midi, de 1896 & 1902 [Ann. Bureau central météoroL de France^ 1902, p. 131, Paris).

du mouvement séismique ; elles circonscrivent sur la carte d'une façon assez nette la position de Yépicentre^ où la verticale de Vhypocentre, ou foyer du séisme, perce la surface terrestre et d'où le mouvement semble émaner ; cet épicentre est nécessairement compris dans Tintérieur de Tisoséiste du degré le plus élevé, en un mot dans Taire mêsoséiste, ou pléistoséisle; enfin cette même isoséiste délimite étroitement la surface sous laquelle doit être recherché Taccident géologique, siège ou cause du tremblement de terre lui-même. On voit ainsi de suite l'importance considérable qui s'attache à une bonne échelle des intensités séismiques.

Dès le tremblement de terre des Fouilles du 30 juillet 1627, les Italiens * avaient eu l'idée de porter sur les cartes des signes divers pour y représenter l'intensité de l'ébranlement aux différents lieux. Les isoséistes étaient implicitement trouvées, mais il a fallu en attendre bien longtemps l'usage courant; leur découverte, comme beaucoup d autres, était prématurée.

La plus ancienne échelle des intensités a été établie par Egen ^ à l'occasion du tremblement de terre du 23 février 1828 des provinces rhénanes, Westphalie, Hollande, Belgique et Nord de la France, dont Taire pléisloséiste, irrégulièrement ovale, était limitée à Bruxelles, Louvain, Saint-Trond, Glabbeek, Maestricht, Liège, Huy, Namur et Waterloo, ce qui en laisse supposer le foyer quelque part dans la région houillère wallonne, d'autant plus qu'au fond des mines ou entendit un très fort roulement. Pour définir les zones où le séisme fut ressenti avec la même intensité, Egen établit six degrés dont la définition rappelle singulièrement, 50 ans à l'avance, celles des sept premiers degrés de Téchclle De Rossi-Forel, presque universellement employée depuis 1883. A ce titre, elle mérite donc d'être reproduite :