EFFETS DES TREMBLEMENTS DE TERRE SUR R LE SOL ET TOPOGRAPHIE SISMIQUE

Les effets des tremblements de terre sur le sol ont de tout temps attiré l'attention; ils sont multiples et leur étude s'impose avec d'autant plus de force qu'ils constituent à la longue un puissant facteur de transformation du relief terrestre.

Le plus commun de ces effets extérieurs est la production de crevasses. En général, elles affectent de préférence les terrains meubles, sans grande consistance, surtout au voisinage des lignes le long desquelles le sol est coupé d’escarpements : bords de rivières, de canaux ou de fossés; crêtes de hauteurs plus ou moins abruptes et de falaises. Enfin elles ont une tendance à s'ouvrir en séries parallèles et rapprochées. Leur longueur dépasse rarement quelques centaines de mètres et leur largeur se mesure par décimètres. C'est très excep-

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tionnellement que leur dimension transversale a été suffisante pour leur permettre, en se refermant. d'engloutir des personnes, des têtes de bétail et à plus forte raison des habitations, dernier genre d'accident dont les relations ne sont pas toutes légendaires cependant.

Le mécanisme de la formation des crevasses du sol est assez simple. D'abord leur situation fréquente au bord d'escarpements montre que souvent elles résultent de ce que les molécules terrestres placées de la sorte ont toute liberté de se mouvoir et de se séparer de leurs voisines au moment du tremblement de terre, sans quoi le sol n'aurait pu se fendre. Il se passe là quelque chose de tout à fait analogue à cette expérience de physique élémentaire bien connue, où l’on dispose en ligne une série de billes élastiques; en frappant celle d’une extrémité, celle de l'extrémité opposée se meut seule et se sépare vivement de la série. C’est en conséquence de ce phénomène que le mouvement sismique acquiert une bien plus grande amplitude à la surface du sol qu’à une certaine profondeur même assez faible ; des expériences exécutées au Japon en plaçant un sismographe à la surface du sol et un autre en dessous au fond d’un puits ont prouvé qu une profondeur de trois à quatre mètres suffit pour réduire aux deux tiers ou aux quatre cinquièmes de sa valeur l'amplitude du mouvement sismique. On conçoit facilement la grande impor-

tance de ce fait en ce qui concerne les construc-

tions asismiques : il suffira de profondes fondations

pour diminuer dans une large mesure l'impulsion du tremblement de terre sur un édifice, surtout si on monte ses fondations sans contact avec le sol meuble environnant pour arriver jusqu'à la terre en place. Cela explique cette croyance répandue dans certaines villes exposées aux séismes que des fossés profonds y diminuent le péril sismique, et déjà les Anciens avaient connaissance du fait. C'est pour ce motif aussi que bien des tremblements de terre ne se font pas sentir dans les mines profondes, et il est arrivé parfois qu'en remontant au jour des mineurs ont trouvé leurs villages renversés sans s être doutés un instant qu'il avait tremblé violemment à la surface. |

L'inertie et les différences de phases ne laissent |

pas non plus d'intervenir dans la formation des crevasses du sol et l’on comprend bien que lies vagues gravifiques peuvent y contribuer aussi quand le sol n'est pas assez élastique pour reprendre sa forme primitive après le passage de ces ondes.

Parfois les crevasses se disposent radialement

autour d'un centre en s'ouvrant dans toutes les directions semblables à celles que produit le desséchement d’un sol argileux. Le passage d'ondes sismiques réfléchies ou interférées contre de solides massifs du voisinage s'affirme ainsi et le tremble-

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ment de terre des Calabres du 20 février 1785 en a fourni des exemples restés classiques.

La profondeur des crevasses est généralement

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Fig. 36. — Portions de sismogrammes obtenus à la surface du sol et au fond d’un puits lors du tremblement de terre de Tokyo du 18 février 1889 (d'après Seikiya).

faible et elles ne semblent affecter que les parties superficielles du terrain; elles se referment rapidement, et ne se rencontrent guère en dehors de la

région épicentrale. Phénomène secondaire, elles peuvent cependant prendre parfois une importance capitale, lorsque, disposées en lignes, elles s'étendent sur de grandes distances, des centaines de kilomètres, comme cela s’est présenté en Californie lors du tremblement de terre du 18 avril 1906. Elles courent alors en complète indépendance du relief et de la constitution du terrain, traversant plaines et coteaux, rivières et vallées, roches compactes et alluvions. Elles jalonnent dans ce cas à la surface du sol du pays ébranlé la trace d'un erand accident géologique profond, fracture ou faille, qui se sera produit au moment du tremblement de terre, ou aura été le théâtre d'un mouvement, s'il existait antérieurement. De tels événements sont de la plus grande importance relativement à la genèse des tremblements de terre, et nous aurons l’occasion d'y revenir longuement. Il suffit pour le moment de signaler la différence essentielle qui les distingue des simples crevasses.

La vue d'une carrière quelconque, ou d'un escarpement rocheux naturel, montre le nombre énorme des fractures, ou diaclases, qui découpent les roches les plus solides. Elles ne correspondent pas toutes à des failles, c'est-à-dire qu'il n y a pas toujours dénivellation relative des lèvres de la dislocation. Et si l’on ne conçoit guère comment ces ruptures violentes auraient pu se produire sans tremblements de terre, il n’en va pas ainsi quant à

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Sismolozie moderne. — PI. VII.

la dénivellation elle-même, en un mot quant à la formation d’une faille, l'observation va nous le prouver. En 1902, une très légère secousse ébranlait la mine Kaiser Wilhelm II, près de Klausthal, et immédiatement après l’on constatait dans les puits et les galeries d'exploitation la production d'une longue fissure; les deux phénomènes avaient été évidemment connexes. Puis on s’aperçut que les deux blocs terrestres, ainsi violemment séparés, glissaient l'un par rapport à l’autre; à la rupture succédait une faille, mais avec quelle lenteur : une dénivellation relative de 30 millimètres en cinq années! On voit combien il est téméraire, quand on manque de preuves de fait, d'affirmer qu'une faille de la région épicentrale d'un tremblement de terre est responsable du mouvement sismique; c'est cependant ce que l'on fait trop souvent.

Les grands tremblements de terre sont aussi accompagnés souvent de grands éboulements qui modifient la surface du sol à un haut degré, et cet effet peut atteindre des proportions gigantesques. C'est ainsi que, le 12 juin 1897, le bord abrupt du plateau de l'Assam a été littéralement précipité dans la dépression des Sylhet Streams, qui s'étale le long et au pied de son talus méridional. Alors des forêts entières descendent le long des pentes, d'énormes masses de terres et de rochers dévalent dans les plaines ou les vallées, ensevelissant habitations et villages, et les matériaux accumulés

barrent de larges vallées. Il se forme ainsi des digues temporaires qui arrêtent le cours des eaux et la finale débâcle peut causer les plus graves désastres, ainsi à Valdivia (Chili), en 1575.

La trace de ces éboulements persiste longtemps après Le tremblement de terre sous forme de pentes

dénudées, sortes de cicatrices au milieu des champs

cultivés ou des forêts. Mais ces accidents n’ont rien de forcément sismique et se produisent dans tous les pays de relief accidenté et à précipitations atmosphériques abondantes, surtout quand des couches argileuses recouvrent des pentes raides. Il est à remarquer que bien rarement l’arrivée des matières éboulées au pied des pentes a donné lieu à des tremblements de terre, et l’on peut citer des pays comme le Chili austral et la Bolivie où ces phénomènes atteignent d'énormes proportions sans le moindre ébranlement du sol. Cette observation a son importance, comme on le verra plus loin. En tout cas, les éboulements produits directement par les tremblements de terre sont préparés par l'érosion, sinon le décollement entre les couches superficielles plus ou moins meubles et les roches plus profondes n'aurait pas lieu.

Quand des couches imperméables permettent à l'eau de s’accumuler à peu de profondeur, les srands tremblements de terre sont accompagnés d'un intéressant phénomène. Des trous circulaires s'ouvrent et il en sort, parfois lancées à grande

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hauteur, des masses considérables de liquide; si, au contraire, l'eau est éjectée lentement et se

trouve en même temps mélangée de terre et de

sable, ces matières se déposent en bourrelet saillant autour de l’orilice et il en résulte de petits cratères en miniature, dont le diamètre peut

atteindre plusieurs mètres. Quand des matières

organiques souillent les eaux, il s'ensuit des odeurs caractéristiques, auxquelles on a souvent attribué une origine volcanique; l'erreur commise est évidente.

Ces craterleits, — le mot anglais est passé en sismologie, — se sont produits sur une très grande échelle en 1811 au tremblement de terre de la Swampy Country, dans la vallée centrale du Mississipi, et ils s'y sont conservés pendant de longues années sous forme de buttes, qui donnaient à la région un caractère topographique très particulier.

Des matières compactes peuvent ultérieurement remplir les craterlets et, grâce à ce phénomène de sédimentation, 1l en est qui ont été retrouvés dans des couches géologiques très anciennes, attestant ainsi que des tremblements de terre s'y produisaient dans des conditions absolument identiques à celles de nos jours.

Souvent les tremblements de terre causent des perturbations, temporaires ou de longue durée,

dans le régime des sources, thermales ou non. :

Leur débit et leur température sont modifiés; certaines disparaissent et d'autres prennent naissance. Ces effets sont si facilement explicabies, qu'il serait inutile d'y insister beaucoup; les eaux souterraines circulent le long de fissures qu'elles élargissent peu à peu par dissolution et il en résulte des vides qu'un tremblement de terre peut obstruer par éboulement, tandis que des voies nouvelles s'offrent à la circulation souterraine. Il est très douteux que ces phénomènes précèdent des séismes et par suite puissent servir à leur prévision, comme on l’a souvent avancé sans preuves; des recherches systématiques effectuées en Italie dans ce sens n ont jusqu à présent donné aucun résultat positif.

On s’est demandé si les grands tremblements de terre n'occasionnent pas des modifications impoftantes dans l’ensemble du relief de la région la plus secouée, en d’autres termes s'il n'en peut résulter parfois des changements notables dans la position relative des sommets d'une triangulation géodésique antérieure dans le sens horizontal et vertical tout à la fois. Le fait a été plusieurs fois annoncé sans observations décisives à l'appui, parce que ces mouvements étaient du même ordre de grandeur que les erreurs d'observations. Mais, dans d’autres cas, au contraire, ainsi en Californie après le désastre de 1906, des retriangulations, faites précisément dans ce but, ont démontré Ja

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mologie moderne. — PI. IX.

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réalité de ces modifications dont l'importance ne saurait échapper.

C'est dans le même ordre d'idées qu'à la suite de

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Rs Triangles géodésiques.

——, Changements de position des sommets à la retrianqulation de 1307.

Fig. 39. — Changements de position des sommets de la triangulation de Californie après le tremblement de terre de San Francisco du 18 avril 1906. Environs de Point Arena.

certains tremblements de terre on a prétendu que, par exemple, un clocher jusque-là visible d’une localité plus ou moins éloignée, ne se distinguait plus et disparaissait derrière un pli de terrain

SISMOLOGIE MODERNE. 4 1

nouvellement surélevé. Peu de ces faits ont été soumis à un examen scientifique, mais, d'après ce qui précède, leur réalité ne saurait être niée en principe et les changements de niveau constatés par les retriangulations suffisent à prouver le bien fondé de ces observations, au moins pour quelques-unes.

Il règne dans beaucoup de pays, et en particulier au Chili, cette croyance que les tremblements de terre sont accompagnés d’un soulèvement du littoral. Par une discussion très serrée des relations, d’ailleurs souvent contradictoires entre elles, Suess a montré que le fait ne saurait être considéré comme acquis, et c'est à la même conclusion qu'est arrivé le géographe Steften relativement à une affirmation de ce genre soutenue au sujet du désastre de Valparaiso du 16 août 1906. Qu'une côte se soulève ou s'affaisse lentement, le fait est certes bien démontré pour un très grand nombre de points du globe, les terrasses marines surélevées ou immergées en font foi, mais ce sont là mouvements séculaires, ou « bradysismes », qui se produisent aussi bien dans des régions stables que dans d'autres sujettes aux ébranlements sismiques, et la question est toute différente en ce qui concerne de semblables mouvements qui auraient eu brusquement lieu au moment même d'un tremblement de terre. Des nivellements de précision peuvent

seuls résoudre la question dans chaque cas particulier, et l’on sait depuis les recherches de Lallemand sur ce problème combien ces opérations sont délicates. Il est vraisemblable que les prétendues observations dont il s’agit se réduisent en réalité à des changements de niveau locaux, comme des tassements de plages meubles. Cependant des dénivellations se sont produites dans le Japon central au tremblement de terre du 28 octobre 1891.

En circulant souterrainement le long des diaclases des roches, les eaux, surtout si elles sont calcaires, élargissent progressivement leur voie en entrainant par dissolution les matières qui forment leurs parois. Ainsi se constituent des réseaux compliqués de grottes dont les voûtes peuvent s'effondrer, quand leur portée dépasse certaines limites; alors le sol s’affaisse à la surface, ou s'ouvre en puits naturels plus ou moins profonds : avens des causses. [l en résulte, si le phénomène prend une certaine ampleur, ce qu'on appelle des pays karstiques, percés partout comme de

véritables écumoires, et dont le nom, maintenant

adopté en géographie, est tiré de l'Istrie, où domine ce genre de singulier paysage. Ces

éboulements accompagnent parfois de légers

tremblements de terre, ou inversement de forts séismes les provoquent. Il devait donc en être

fait mention ici et nous aurons à y revenir.

Quand tous les changements de relief que nous venons de décrire s'accumulent dans la région épicentrale d'un grand tremblement de terre important, dénudation de pentes, barrages de

vallées, formation de marécages ou d’étangs de situation anormale, affaissements, fractures et

failles, etc., bien que, au bout de peu d'années, l'érosion ait pu en adoucir les formes et la

végétation en masquer les contours, il n’en reste pas moins un ensemble de traits permanents très

spéciaux et bien reconnaissables, auquel on peut

à bon droit appliquer le nom de topographie

sismique. Facile à détailler immédiatement après le tremblement de terre, plus tard, elle est reconnue malaisément sur le terrain. On y est cependant parvenu pour deux événements californiens de ce genre, ceux de Fort Tejon du 9 janvier 1857 et de l'Owen’s Valley du 26 mars 1872, survenus l'un et l’autre dans des régions alors inhabitées,

ce qui avait empêché toute observation immédiate. C'est dire que la topographie sismique est bien

définie pour un œil exercé et combien est profonde l’action que peut opérer un tremblement de terre sur le relief de vastes régions, surtout quand il y a eu mouvement de faille, comme dans les deux cas précédents, parce qu'alors rien ne manque au cortège des effets du séisme sur le sol. La topographie sismique est maintenant aussi bien connue que la topographie glaciaire par exemple. :

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Comme on le verra plus -loin, la connaissance des effets des tremblements de terre sur le terrain touche de très près à leurs causes; à ce titre, 1ls méritaient d’être exposés avec quelques détails.