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Fig. 128. — Une tempête microséis inique à Tokyo, les 18-19 novembre 1900

(d'après Omôri}.

mier lieu, non seulement à cause de leur plus grande importance en raison des plus nombreuses recherches qu'elles ont suscitées, mais aussi parce que leur attribution à la séismologie ne souffre aucune difficulté, ce qui n'est pas le cas des pulsations, ainsi qu'on le verra plus loin.

Les oscillations pulsatoires sont caractérisées par leur symétrie par rapport à la position d'équilibre du pendule, c'est-à-dire que ce sont de véritables oscillations, ou vibrations. Elles se présentent en séries de groupes successifs de plusieurs vibrations, dans chacun desquels l'amplitude croît, puis décroit graduellement, et que séparent des intervalles sensiblement égaux pendant une même bourrasque ou tempête microséismique. La durée de l'intervalle parait

38t LA SCIENCE SÊISMOLOGIQUE

indi-'pendante de l'amplitude particulière à chaque cas, et le tout peut durer plusieurs heures, voire même des jours.

Ou commencera par donner les principaux renseignements numériques que l'on possède actuellement sur les éléments mt-caniques des mouvements tromo métriques dus surtout îi Omôri'.

L'amplitude n'a pas dépassé 1""",6 & Tokyo de juillet 1898 à décembre 1899.

Quelle que soit l'amplitude, la période reste généralement constante pendant plusieurs heures; d'une bourrasque microséismiquc à une autre, elle varie de 3", 4 à 8".

En supposant que la vitesse de translation â la surface terrestre

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Fig. 129. — Fréquence relative des dilTiireotcs voleurs des périodes de» oscillnlions pulsatoires à Tokyo (d'après OmOrij.

est la même que celle du mouvement séismique ordinaire, c'est-àdire 3km. 3, Omùri a déduit les longueurs d'ondes de 11 km. 2 et de 26 km, 4 pour les oscillations pulsatoires dont les périodes sont 3", 4 et 8",0 respectivement.

Les observations microséismiques poursuivies en 1905 à Potsdam par Hecker* l'ont conduit à distinguer quatre sortes de mouvements du sol ; de très courtes vibrations de 4" de période au plus, d'autres dont la période est respectivement de 7 et de 30" environ, enfin de très lentes oscillations dont la période est de une ou même plusieurs minutes. Il est bien probable qu'il s'agit là de mouvements de l'écorcc terrestre différant complètement de nature et d'origine, de sorte que faute de les avoir assez nettement séparés pour les rapprocher d'autres phénomènes, les différents séismologues qui s'en sont occupés sont arrivés à des conclusions inconciliables. Au contraire, àl'observatoire de Potsdam on a pu entrevoir à leur égard quelques

■ ReRults or Ihc horiiiontal pendutum observittJoDs <it carlhqnates, f July IHUK b December 1899, Tokyo {Pubt. of the earlliq. invesl. Comm. in foi: lang., 1901. n" 5,.

< tjeism orne tri snbe BeobachCungea in Potsdam in der Zeit vom 1. Januar bis 31. Deiember 1905 \Veriiff'. il. Knijl. preus»hcken geodàl. Insl., Neue Folge. 1906, n' 2!) BerliDJ.

LES MICROSÉISMES 385

résultats qui, sans doute, se préciseront davantage d'année en année. Ceux sur lesquels on peut compter le plus dès maintenant sont les suivants, et paraissent pouvoir expliquer les contradictions exposées précédemment.

Les mouvements à très courtes périodes, que seuls les appareils Wiechert manifestent régulièrement, sont en relation évidente avec les heures du jour et diminuent beaucoup pendant la nuit; ils semblent dériver de l'activité humaine journalière et des travaux industriels. On peut admettre que les vibrations d'une période de. 7" présentent quelque relation avec le vent et que celles plus lentes, d'une période de 30" correspondent au frottement des masses d'air atmosphérique contre le sol ; ce sont celles, qui promettent le plus sûrement des relations météorologiques définies et indéniables, lorsque Ton aura pu coordonner les observations des diverses stations. Les mouvements dont la période atteint une ou plusieurs minutes sont assez rares et restent encore mystérieux quant à leur origine.

La façon dont les groupes d'oscillations se succèdent à intervalles réguliers fait supposer a priori que leur origine tient à quelque phénomène présentant un caractère analogue. On est ainsi amené à songer aux phénomènes météorologiques dont l'allure est la même, vent et variations barométriques. C'est là du reste un résultat obtenu seulement aposteriori en réalité, par la confrontation effective de la production des uns et des autres. Il est d'ailleurs facile de prévoir que l'agitation tromométrique ne peut provenir d'une cause purement séismique, c'est-à-dire géologique ou tectonique, puisque des stations situées comme Lemberg et Shide (ile de Wight) dans des régions l'une aséismique, l'autre à peine pénéséismique, accusent une fréquence aussi grande des oscillations pulsatoires que les observatoires de régions hautement instables comme l'Italie, le Japon et les Philippines. Ainsi se trouve réfutée de fait l'opinion trop exclusive de De Rossi*, que l'agitation tromométrique est un mouvement d'origine séismique endogène. Il croyait, en effet, qu'à Rocca di Papa, le pendule se mouvait toujours perpendiculairement à l'axe de la fracture volcanique qu'il supposait se diriger de là vers la mer par Albano. et dont les lèvres, s'abaissant et se relevant, donnaient lieu à l'agitation pendulaire; d'après lui, les variations barométriques pouvaient, toutefois^ ne pas être étrangères à ce processus géologico-séismique, à la conception duquel il avait été amené par les observations de Bertelli qui, admettant une influence

' BolL del vulcanismo ilaliano (1874, I, p. o3). Dk Montbssus. — I^ Science séismologiqiie. 25

barométrique, niait celle du vent et de la température. Pour ce dernier aussi, Tagitation pendulaire restait incontestablement d origine tellurique, précédait, accompagnait ou suivait toute dépression barométrique; il donnait le nom de baro-séismique à la bourrasque tromom étriqué correspondante, réservant celui de volcano-séismique à celles qui se produisaient aux périodes de haute pression. Dans ces deux dénominations se reflétait l'opinion alors courante des séismologues italiens, adeptes de la Ueteorologia endogena de De Rossi, d'après laquelle une cause très générale de mouvements de Técorce terrestre réside dans l'action directe de la pression atmosphérique sur les vapeurs et les gaz inclus dans le magma interne plus ou moins visqueux. Bertelli se trouvait ainsi en opposition formelle avec Palmieri*, qui, de ses observations au Vésuve, tenait pour une origine tout à fait exogène et niait l'exactitude du parallélisme de la répartition mensuelle des microséismes de Bologne, Florence et Livourno avec celui de la variation barométrique.

La question de l'origine exogène, ou endogène, des microséismes sera résolue plus loin, en faveur de la première hypothèse, par l'étude de leurs relations avec les circonstances météorologiques extérieures à la station; mais, dès à présent, on peut invoquer dans ce sens un argument très probant, ce semble, et qui démontre au moins que ce sont des mouvements tout à fait superficiels du sol En effet. De Rossi a constaté qu'à Rocca di Papa, à 18 mètres au -dessous de la surface, ces mouvements ne conservent qu'à peine la moitié de leur intensité, et semblable observation a été faite à Potsdam par Hecker*, à 23 mètres de profondeur, dans un sol sablonneux. L'inverse devrait évidemment se produire s'il s'agissait de perturbations telluriques, ou séismiques, d'origine tectonique profonde. Quant avoir dans cette augmentation d'énergie de bas en haut une conséquence du manque de soutien et de cohésion des dernières couches, à la surface de séparation avec l'atmosphère, c'est-à-dire de la plus grande facilité qu'auraient les particules terrestres à y vibrer, en un mot songer ici aux vibrations marginales superficielles, cela parait bien difficile pour d'aussi faibles mouvements. Comme les efforts tectoniques sont vraisemblablement négligeables à la surface même des couches terrestres, une origine exogène des microséismes paraît a priori bien plus probable.

G. H. Darwin' a montré qu'en supposant à l'écorce terrestre une

1 // sismoQfafo poriaiile (Napoli, 1874).

* Untersuchung von Horizonlalpendelapparaten [Zeitschrift filr Instrumenlenkunde^ 1899, p. 268. Berlin).

3 On variations in the vertical due to the elasticity of Ihe earth's surface [Phil, mag., 1882, p. 409. London).

LES MICROSEISMES 387

rigidité égale à celle du verre, un gradient barométrique de 50 ™/™ par 1 500 milles, ce qui se présente souvent, produira à la surface terrestre une déflexion de 90 "/", et, par suite, un mouvement ondulatoire, puisque les dépressions se meuvent assez rapidement à la sur-

face de la terre. Ces chiffres correspondent à une pente de ^ ^

D'un autre côté, Milne* fait justement observer que les variations de hauteur mercurielle se produisent par à-coups. Dans un cas, extrême il est vrai, il a pu constater des fluctuations de 3 à 5 dixièmes de pouce avec une période de 1 à 3". Cela s'accorde assez bien avec la manière d'être de l'agitation pendulaire. Dès lors, en abaissant à un tiers la valeur admise plus haut pour la rigidité de Técorce terrestre, ce qui la rapprocherait sensiblement de celle des roches communes, la déflexion aurait une valeur encore beaucoup plus élevée, et ainsi s'établit la possibilité théorique de la production des oscillations pulsatoires sous l'action des changements de pression barométrique. Pendant 20 années consécutives, de 1882 à 1901, l'observatoire météorologique des Pères Jésuites de Manille^ s'est très attentivement occupé des relations entre les mouvements microséismiques et les circonstances météorologiques concomitantes de l'archipel des Philippines, et c'est la seule série d'observations continues et dirigées dans ce sens qui ait été publiée, du moins à notre connaissance; elle est donc très intéressante à compulser, et il est regrettable que, depuis la substitution du Weather Bureau, Tattention des observateurs se soit, à l'exemple des stations séismologiques, surtout appliquée à la confrontation des microséismes avec les tremblements de terre, en abandonnant presque complètement la voie qui aurait pu donner de si utiles renseignements sur l'origine des premiers, problème non encore complètement résolu, il s'en faut de beaucoup. En ce qui concerne le baromètre, il semble que, de cette longue série d'observations, se soit dégagée une certaine proportionnalité entre l'activité microséismique enregistrée à l'appareil Bertelli, d'une part, et le gradient barométrique, ainsi que l'agitation des mers environnantes, d'autre part, dernière observation beaucoup plus accentuée pour la Mer de Chine que pour le Pacifique, en raison du plus grand voisinage de celle-là. L'absence d'amortissement dans les appareils employés à Manille a fait émettre les doutes les plus graves contre

1 Earth pulsations in relation to certain natural phenomena and physical investigations [Seismological jouim. of Japan, 1887, I, p. 87).

2 Observatorio meteorolôgico de Manila, bajo la direcciôn de los Padres Jesuitas. Dolelin mensual. Revis ta seismica.

les observations faites depuis si longtemps dans cette ville; c'est une objection qu'on ne pouvait passer sous silence. Quoi qu'il en soit, cela confirmerait la réalité d'une influence déjà signalée à Hendaye par d*Abbadie, mais que Prost* ne paraît pas avoir reconnue à Nice pendant ses observations faites de 1860 à 1873 sur les faibles oscillations, d'apparence spontanée, des cristaux d'un grand lustre. On ne saurait non plus oublier que, d'après Mazelle*, cette relation avec les mouvements de la mer est fort peu marquée à Trieste.

Milne* ne nie pas qu'un fort gradient barométrique ne soit favorable à l'apparition des oscillations pulsatoires, mais revenant plus tard sur la question *, et tout en maintenant cette assertion, il n'y voit plus, après un examen approfondi et de nouvelles observations, qu'un résultat de l'action du vent sur le sol. L'influence barométrique ne serait plus alors qu'indirecte, parce qu'elle donne lieu au vent, ce qui s'accorde bien aussi avec les constatations négatives de Schwab * à Kremsmiinster, en 1899, et de Mazelle. Ces résultats paraissent ainsi de moins en moins en faveur des observations italiennes, malgré la très ingénieuse explication qu'en a donnée Lâska *.

Làska fait tout d'abord observer combien la constitution géologique du sol de la station doit avoir d'influence sur la manifestation du phénomène, dont l'allure générale diffère, en eflct, complètement à Wilhelmshaven, Potsdam et Orotava (Ténériffe), d'après les observations de von Rebeur-Paschwitz' : il s'accorde ainsi, pour souligner la grande importance du facteur géologique, avec l'opinion anciennement énoncée par Bertelli que, dans une même localité, les pulsations pendulaires s'efl^ectuent dans des directions en dépendance de celles des vallées et des collines du voisinage. Au début de ses observations sur les microséismes, à Lemberg, Làska s'est aperçu que les fortes dépressions barométriques régnant sur la Scandinavie méridionale et la Finlande influent beaucoup plus sur

* Frémissement du sol à Xice Jounial du Ciel, Paris, 1874, n« 190-191, p. 233).

2 Die microsismische Pendelunruhe und ihr Zusammenhang mit Wind und Luftdruck [Mitth. d. Erdbebencomm. d. k. Ak, d. Wiss. in Wien, N. F., 1903, XV).

3 Earth Tremors {Trans. seism. soc. of Japon, 1883, VU, part I).

* Earth Tremors in Central Japan (/rf., 1887, XI).

5 Bericht ùber Erdbcbenbeobachtungen in Rremsmûnster [Mitth. d. Erdbehen Comm. d. k. Ak. d. Wiss. in Wien, 1900, XV).

6 tJeber die Pendelunruhe (C. R. de la première conférence séismologique internationale de Strasbourg, Beilage 1, p. 209. Leipzig, 1902).

" Das Horizontal pendel und seine Anwendung zur Beobachtung der absoluten und rclativen Rîchtungsânderungen der Lothlinic (Sova Acla d. kais. Leop.-Karol. Ak. d. Nalurforscher, Halle, 1894, LX, p. lo3 .

LES MICIIOSÉISMES

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le phénomène que celles des autres régions de FEurope. D'un autre» côté, ses pendules montraient des différences très marquées relativement à leur sensibilité, lors d une même bourrasque microséismique. C'est dire qu'un pendule doit posséder une certaine période propre et déterminée d'oscillation pour être en quelque sorte accordé avec les oscillations du substratum particulier à la station, de façon à pouvoir les enregistrer. Les deux périodes doivent être à peu près commensurables entre elles. Et il faut qu'il en soit de même pour que les ébranlements du sol, séismiques ou non, se transmettent facilement de l'une à l'autre de deux couches terrestres contiguës. Ceci posé, les dépressions barométriques de la Scandinavie et de la Finlande régnent sur un vaste territoire formé de couches primaires qui constituent la plate-forme russe et se prolongent vers le S. E. bien au delà de Lemberg, dans la Russie méridionale, où on les voit affleurer dans les vallées du Dnieper et de ses affluents. Dès que le gradient est un peu élevé et que ces dépressions se meuvent sur leurs trajectoires habituelle II et 111 de Van Bebber*, elles mettent en état de vibration la masse du grès rouge dévonien, et les pendules de Lemberg y répondent, s'ils sont accordés avec sa période. C'est pour cela que cette agitation se fait surtout observer en hiver, époque à laquelle les dépressions suivent de préférence ces trajectoires II et III, tandis qu'elles en parcourent d'autres l'été, et comme elles régnent alors sur des formations géologiques différentes, leurs mouvements se transmettant mal à la plate-forme russe, les pendules restent au repos. Il faut reconnaître d'ailleurs que Lâska fait toutes les réserves nécessaires à cette ingénieuse explication; elle ne peut, du reste, avoir qu'une valeur locale, et c'est ainsi qu'à Trieste, par suite de l'existence d'autres trajectoires, les périodes d'agitation auraient, d'après Mazelle, plus de chances de correspondre à des dépressions du S., du S. W ou de l'W., sans que cet observateur ait osé préciser davantage cette vague relation.

En 1895, Giinther émettait cette opinion que les relations directes entre l'agitation pendulaire et les fluctuations de la pression atmosphérique ne pouvaient être considérées comme parfaitement établies, et qu'il faut attendre, pour se prononcer, de bien plus longues séries d'observations qui devront sefaire simultanément dans plusieurs stations, ainsi qu'Ehlert* en a exprimé la nécessité à l'occasion, il est vrai, d'une autre partie du problème microséismique, à

1 Die Wettervorhet*sage (Stuttgart, 1891).

2 Horizontalpendelbeobachtungen im Meridian zu Strassburg in Elsass. Vora Winter J89o bis 1. April-1896 {Deilràfje zur Geophj/sik, 1899, IV, p. 68).

LES MICROSÉISMES

savoir la répartition saisonnière des pulsations ; mais sa remarque reste tout aussi vraie ici.

L'action de la pression barométrique sur le sol reste donc douteuse, en tant qu'elle le fasse s'élever ou s'abaisser élastiquement sur de grandes surfaces correspondant aux aires de haute et de basse pression; mais elle produit indirectement le vent, c'est-à-dire un transport des masses atmosphériques des aires de haute pression vers celles de basse pression. Le vent possède une énergie mécanique considérable; il agit par bouffées rapides qui peuvent mettre le sol en état de rapides vibrations suivant les uns, ou agir, suivant les autres, par l'intense frottement sur le sol de ces masses d'air en mouvement. On n'est pas encore d'accord sur le choix à faire entre ces deux modes d'action théoriquement possibles. Quoi qu'il en soit, cette influence microséismogénique du vent est beaucoup mieux prouvée que celle des changements de pression, malgré les difficultés qu'elle soulève cependant encore elle-même.

La production du vent reconnaît comme principal facteur le gradient barométrique; il n'est donc pas étonnant que la raideur de celui-ci ait été très généralement signalée comme favorable à l'agitation microséismique, et on ne trouve d'opposition à l'influence du vent qu'au début des observations de Bertelli et aussi de la part de MelziS qui s'appuyait cependant sur 700 observations anémométriques. Cette apparente contradiction vient de ce qu'il s'agissait de vents locaux, et toutes les recherches actuelles tendent à montrer que la relation anémométrique est, dans ce cas, beaucoup moins nettement accentuée que pour les vents généraux soufflant à quelque dis-

TABLEAU LVIl

Relation entre le vent et les microséismes à Tokyo

(d'après Milne).

Circonstances relatives du vent et des microséismes

à Tokyo

Nombre

de cas

observés

Pas de vent et pas de frissonnements du sol ... .

Pas de vent et frissonnements du sol

Vent et pas de frissonnements du sol

Vent et frissonnements du sol

Vent local à Tokyo et pas de frissonnements du sol. Vent local à Tokyo et frissonnements du sol ... .

Sulla relàzione dei moti tromometrici a la velocità del vente {Alti d. Pontif. Ace» d^i Nitovi Lincei^ 21 Marzo 1873}.

Silî LA SCIEXCK SÉISMOLOGIQLE

Innco de la slalion. La distinction entre les effets des vents locaux et génf^raus a ôté nettement étabiîc pour Manille de 1882 à 1901, et par Milne, qui a donn*5 le tableau précédent (LVIl] de ses observations à Tokyo du i" janvier 1885 au 15 mai 1886. D'après ces chiffres, on peut dire que la relation entre l'agitation pendulaire et le vent lointain ou général est vraio dans 87 p. % des cas et l'absence de relation par vent local exacte pour 86 p. 7i>- " va sans dire que ces chiffres ne représentent que l'ordre de grandeur des probabilités, et que leur égalité est ici toute fortuite. Il n'en reste pas moins que les cas (2) et (3) du tableau sont difficilement explicables et donnent à penser que bien d'autres facteurs, encore mal définis, doivent intervenir dans la production des oscillations pulsatoires. On ne saurait donc, san^s risquer de s'avancer plus que ne le permettent les observations, préciser davantage que ne l'a fait Milne, pour qui