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Fig. 12. — Diagramme du cyclone du 16 novembre 1891 à Manille obtenu avec un microsismographe Bertelli (d'après Saderra y Maso).
des tremblements de terre nés à la station même
ou en son voisinage immédiat. Les résultats qui vont être exposés dérivent uniquement de nombreuses comparaisons des sismogrammes enregistrés en même temps que la terre tremblait au même instant en des lieux plus ou moins éloignés de la station. Cette étude préliminaire n’a donc pu aboutir que grâce à un développement suffisant du réseau des observatoires sismologiques à la surface du globe.
Nous partirons logiquement du sismogramme complet et nous exposerons comment il se simplifie progressivement avec la diminution de la distance à l’origine du tremblement de terre.
Les divers éléments d'un sismogramme se pré-
sentent, cest-à-dire s’enregistrent dans l'ordre suivant :
Fig, 13, — Une tempête microsismique à Tokyo les 18 et 19 novembre 1900 (d'après Omori).
è — z 1° De petits frémissements de très rapide période et de très faible amplitude. C'est la première phase.
SISMGLOGIE MODERNE. 4
2° D'autres frémissements de période un peu plus grande que celle des précédents. Ils se superposent à des ondes de période plus longue que la leur. La durée de cette seconde phase est généralement un peu inférieure à celle de la première.
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Fig. 14. — Schéma d’un télésismogramme normal.
Les vibrations de la première et de la seconde phase constituent les frémissements préliminaires, la « préphase » ou la phase initiale. Ce sont mouvements insensibles à l’homme sauf peut-être dans le cas de personnes très impressionnables. La question s’est posée de savoir si les animaux ne les perçoivent pas. La durée de la préphase diminue nettement avec la distance. |
3° La phase principale. Elle se compose de trois parties bien distinctes : de très longues ondes; des ondes lentes avec maximum; des groupes d'ondes lentes.
Les longues ondes ont une grande période, mais une faible amplitude.
Les ondes lentes, parmi lesquelles se produit le maximum d'amplitude, ont une moindre période
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que les précédentes; elles correspondent au véritable tremblement de terre, et souvent alors les aiguilles sortent du tambour enregistreur si l’intensité du séisme est notable au lieu d’observation.
Les groupes d'ondes lentes suivent, nettement séparés entre eux par des intervalles de temps à peu près égaux, et sont de durées sensiblement égales aussi; l'amplitude diminue progressivement dans le même groupe de son commencement à sa fin et aussi d'un groupe au suivant. Parfois les. groupes se succèdent sans interruption bien marquée.
Cette triple division est susceptible de varier dans une certaine mesure, et d'ailleurs cette description générale doit être considérée comme un simple schéma.
&o La queue du sismogramme ou phase finale.
La phase finale dure d'autant plus longtemps qu'il s’agit d'un tremblement de terre d'origine plus éloignée et de plus violente intensité. Sa durée peut atteindre plusieurs heures et toutes choses égales d'ailleurs elle augmente avec la sensibilité de l'appareil. Sa terminaison est généralement très difficile à discerner, plus encore que le commencement de la préphase. On notera donc ce fait intéressant que la masse terrestre, une fois mise en mouvement par un tremblement de terre de certaine intensité, ne revient au repos que longtemps
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après l’ébranlement initial, si bien que certains sismographes très sensibles, comme celui de Wiechert, de 17 tonnes, accusent pour ainsi dire de perpétuelles vibrationssismiques du globe terrestre.
Cette description générale, maintenant classique et bien connue, s’applique aux sismogrammes de tremblements de terre dont la distance de l'origine à la station est comprise entre000et10000 kilomètres,c'est-àdire d'origine qua-
| lifiée de très éloi- Fig. 15.— Sismogrammes comparés de ma- - bu £ croséismes locaux, voisins, ou de téléséismes. gnee. La période
des frémissements
est de 5 à 12”, celle des longues ondes de 40 à 70” et celle des ondes lentes de 30”. |
Au delà de cette distance pour les tremblements
de terre dits antipodiques, c'est-à-dire ceux dont
l’origine est au delà du grand cercle terrestre qui
a pour pôle l'observatoire, l'amplitude maxima se
produit pendant la phase des longues ondes dont
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la période est de 70”, celles des ondes lentes étant
seulement de 20 à 30”.
Pour les tremblements de terre simplement éloignés de 1 000 à 5 000 kilomètres, les premiers
minute —
Fig. 16. — Diagramme de la composante N.-$S. du tremblement de terre de Mongolie du 9 juillet 1895; plus de 5 000 km. (d’après Angenheister). frémissements sont encore bien distincts, mais les seconds se superposent aux longues ondes dont la période tombe à 40”, celle des ondes lentes étant de 15 à 20”.
Dans les sismogrammes des tremblements de terre peu éloignés, de 500 à 1 000 kilomètres, tous les frémissements prennent une période de 1 à 6”, ceux de la seconde phase toujours superposés aux ondes longues dont la période se réduit à 10”. Celle des ondes lentes est moindre encore et c’est
parmi elles que se produit toujours l'amplitude maxiIma.
Les tremblements de terre régionaux, ou voisins, correspondent à une distance inférieure à 500 kilomètres; les frémissements préliminaires ne se distinguent plus entre eux, et la quatrième phase est très peu développée.
Dans les sismogrammes de secousses locales, dont l’épicentre ou foyer est à l'observatoire même ou dans son voisinage immédiat, les diverses ondes n'ont plus le temps de se séparer entre elles et on ne distingue plus que la phase principale dont la période très rapide est souvent comprise entre le dixième et le centième de seconde, l’amplitude maxima se présentant brusquement dès le début, au moins dans beaucoup de cas.
Il s'agit maintenant d'interpréter ces diverses phases relativement à la nature même du mouvement sismique en sen tenant uniquement aux faits d'observation vraiment indiscutables, car dans le détail il y a de nombreux points à élucider encore, et même l'accord n'est pas fait entre les sismologues sur des points importants, presque de principe.
Lorsque, il y a plus d'un demi-siècle, Wertheim étudiait l’élasticité des corps, il découvrit qu'un choc y développe deux sortes d'ondes longitudinales et transversales, dépendant uniquement, quant à leurs vitesses et à la forme de leurs sur-
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RAPAUTIE
Sismologie moderne.
faces d'ondes, des propriétés physiques et de l’état moléculaire du corps, et telles que la vitesse de propagation des premières devait être le double de celle des secondes. L’exiguité des dimensions
Fig. 18. — Sismogramme du tremblement de terre de Tokyo du 20 juin 1894.
des corps dont on peut disposer dans un laboratoire est trop grande pour que les expériences puissent vérifier ces résultats dans des conditions à l'abri de toute discussion et de toute critique et, en fait, cette affirmation resta plutôt à l’état de loi théorique. Mais précisément ce même physicien a nettement prévu que, plus tard, et en raison même des dimensions du globe terrestre, les tremblements de terre permettraient de vérifier ces déduc-
5 À LA SISMOLOGIE MODERNE
tions, ce qui est justement arrivé, comme on va le voir. De son côté, Cauchy, par des considérations de pure analyse mathématique, concluait que le rapport des deux vitesses devait être celui de la racine carrée de trois à l'unité, nombre qui d’ailleurs ne diffère du rapport de Wertheim que de 13,5 p. 100. C'est là un point de très grande importance, puisqu'il permet de concilier pratiquement deux théories mathématiques différentes.
Plus tard, Lord Rayleigh démontra que, dans de semblables circonstances, il se formait à la surface du corps d'autres ondes, transversales, et dans la production desquelles, outre les propriétés physiques du corps, intervenait la gravité. Pour ce motif on les a nommées gravitationnelles. Elles sont toutes différentes des ondes visibles ou gravifiques dont on a parlé antérieurement.
Dès lors se produisirent de nombreuses et vives discussions entre les sismologues, les uns tenant
pour les ondes profondes, longitudinales et trans-.
versales de Wertheim, les autres pour les ondes superficielles transversales de Lord Rayleigh. Les observations sismographiques sont venues en ces dernières années mettre tout le monde d'accord en vérifiant la coexistence des trois sortes d'ondes et très récemment, par une analyse mathématique unique, Lamb vient de confirmer ce résultat expérimental.
À l’occasion d’un tremblement de terre observé
héermnes date
en diverses stations sismographiques, même dans le cas où son foyer serait inconnu, c'est-à-dire si l’on n'en est informé que par les appareils, la comparaison des divers sismogrammes obtenus permet de calculer les différences de temps auxquels sont parvenus en deux stations les mêmes éléments du mouvement, quel que soit d’ailleurs le chemin réellement parcouru depuis le foyer jusqu'à chacune d'elles. Ces vitesses ne sont pas constantes et paraissent varier tant avec la distance qu'avec la. constitution géologique des pays ébranlés et la nature des roches traversées pendant la propagation. L'interposition des masses océaniques les diminue; celle de roches anciennes généralement plus compactes et élastiques que les roches modernes, géologiquement parlant s'entend, les augmente. Mais, dans un même cas, il se trouve que la vitesse de propagation des premiers frémissements est à peu près le double de celle des seconds, c'est-à-dire qu'elles sont dans un rapport voisin de celui annoncé par Wertheim et par Cauchy. Il est donc rationnel d'admettre que les premiers et les seconds frémissements sont respectivement les ondes longitudinales et transversales de ces deux physiciens, tandis que la phase principale correspond aux ondes superficielles ou gravitationnelles de Lord Rayleigh.
Cette déduction est de la plus haute importance; elle est d’une lumineuse clarté, mais, il faut bien
