PHÉNOMÈNES SISMIQUES

activité connus actuellement, sans préjudice des volcans sous-marins, dont les éruptions sont recouvertes par la masse des eaux océaniques.

Indépendamment de ces cratères actifs, d'autres endroits de la Terre démontrent par d'autres phénomènes l'existence de l'activité intérieure :

ce sont les geysers, les solfatares, les sources thermales.

L'énergie interne ne manque donc pas de moyens de se manifester à nous.

Mais elle n'emploie pas toujours pour cela la manière éruptive : souvent elle se manifeste simplement par des ébranlements de l'écorce terrestre, ébran!ements, les uns faibles, les autres violents, qui constituent les phénomènes sismiques.

Phot. Rudaux.

Une SOURCE THERMALE (Vichy).

259. Les phénomènes sismiques. — On désigne sous ce nom, d'une façon générale, tous les mouvements spasmodiques auxquels est soumise l'écorce terrestre, toutes les « secousses » qui l'ébranlent ou la font trembler.

Quand les secousses sont très importantes et détruisent ou agitent les édifices, ce sont des {remblements de terre; quand au contraire ce sont des secousses très faibles et qui ne sont perceptibles qu'à des instruments spéciaux appelés sismographes, ce sont des microséismes; mais les uns et les autres sont des manifestations de mémeordre et proviennent dela mêémeorigine.

Il y a plus d’une raison à l'instabilité de l'écorce qui recou\re la Terre : nous en \errons plus loin de périodiques, qui produisent les « marées terrestres ». Mais la cause des mouvements brusques qu'elle subit réside dans le noyau central.

Ce magma igné, en eflet, se refroidit sans cesse, et, par suite, se contracte. À force de se contracter, il laisse une région vide entre sa couche supérieure et la couche inférieure de l'écorce : il arrive donc un moment où ceile-ci, n'étant plus soutenue par dessous, fléchira en s’aflaissant sur elle-même, et ce fléchissement causera une secousse plus ou moins importante autour du centre de fléchissement.

En outre, lorsque se produisent des éruptions volcaniques, elles déversent sur l'extérieur de la croûte terrestre une quantité de matières empruntées au noyau central : ces matières, en partant, y forment un vide, en même temps que leur déversement par le volcan constitue une surcharge de l'écorce, précisément au-dessus du vide précité On conçoit donc que l'écorce fléchisse, là aussi, et que ce fléchissement lui imprime des vibrations, des secousses plus ou moins intenses.

Enfin, des courants de convection, dont nous trou\erons la cause en étudiant les courants électriques engendrés par l'influence du Soleil, peuvent brasser la partie supérieure du noyau fondu, y faire naître des sortes de vagues ou d'ondulationsquise propagent à sa surface et viennent heurter, au cours de leur propagation, les proportions de l'écorce qui font saillie au-dessus d'elle : ces chocs, fréquemment répétés, se traduisent alors par dessecoussescommuniquées à l'écorce elle-même.

On voit, d'après tout cela, que la croûte terrestre ne peut avoir, au cours du temps, un seul instant de tranquillité.

L'étude des phénomènessismiques est capitale, tant au point de vue de la sécurité des

Maison COUPÉE EN DEUX par un tremblement de terre (Rognes.

Phot. Au. Robin Colonnes du temple de Sélinonte renversées par une SECOUSSE HORIZONTALE.

habitants de la Terre qu'au point de vue de la science même de celle-ci : elle constitue la sismologie, et l'intérèt général qu'elle présente a amené la création d’une Association sismologique internationale, dont le but est de coordonner et de discuter toutes les observations sismographiques faites à la surface de la Terre.

En général, on diviseles secousses sismiques en trois catégories :

Les secousses verticales; ce sont celles qui, lorsqu'elles sont très violentes, font sauter les édifices en les projetant verticalement, comme le ferait l'explosion d’une mine:

Les secousses horizontales: ce sont celles qui déplacent ou déforment latéralement les obiets qui reposent sur le sol;

Enfin les secousses ondulatoires, qui sont les plus redoutables, et qui se propagent à la surface du sol comme les ondulations de la mer se propagent à sa surface. Au passage des « ondes sismiques », la surface terrestre est crevassée, abimce, les édifices sont renversés et des villes entières peuvent être détruites, comme ç'a été le cas pour Valparaiso (1906), pour San Francisco (1906) et pour Messine (1908), où le tremblement de terre a détruit plus de cent mille vies humaines.

De tels ébranlements de l'écorce partent d’un point qui est le centre de la secousse : ce point est presque toujours situé audessous de la surface du sol: il y est même placé quelquefois assez profondément, et on peut déterminer sa position par l'orientation même des crevasses qui se sont produites autour de lui et qui viennent alfleurer jusqu'à la surface (/ig. 169). La projection du centre sur le sol s'appelle l'épicentre. La profondeur à laquelle se trouve le centre varie entre 5 et 20 kilomètres, et la vitesse avec laquelle l'ébranlement se propage à la surface du sol varie entre 150 et S0U0 mctres par seconde.

260, Les microséismes.

— Ce sont là les grandes secousses, les « tremble terre » propre mentdits,quipeuventdeve

nir de graves catastrophes.

ments de

Mais à coté de ces grandes

SCCOLISSCS, il venade plus

faibles et d'ailleurs de beau

Phot, De Rambaud,

Décalage d'une ogive par une SECOUSSE Coup plus lréquentes, ac

VERTICALE (Lisbonne, 1755), cusces par les seuls appa

NS

Les ruines de MESSINE, à la suite d'une SECOUSSE ONDULATOIRE (25 décembre 1908).

Ruines de San Francisco, à la suite de SECOUSSES ONDULATOIRES (18 avril 1906)

reils de précision appelés sismographes et dont nous parlerons tout à l'heure :

graphes en enregistrent Ies manifestations d'une maniere pour ainsi dire permanente montre bien l'état d'agitation perpétuelle où se trouve notre écorce terrestre.

Quand on étudie avec soin les dates auxquelles se produisent ces séismes,"il semble qu'ils soient amplifiés, aggravés par les

ce sont les microséismes. Le fait que les sismo-

grandes baisses du baromètre, par les grandes dépressions atmosphériques. Cela peut d'ailleurs se comprendre assez aisément, si l'on réfléchit qu'une baisse barométrique d'un centimètre produit une surpression intérieure de 130 kilogrammes par mètre carré : par conséquent, elle occasionne une pression, dirigée de dedans en dehors, de 130 millions de kilogrammes par kilomètre carré. Cela explique en partie la coïncidence entre les grandes dépressions et l'importance des séismes, par la diminution de charge qu'a à supporter l'écorce de la part de l'atmosphère. Les

phénomènes sismi- &

ques paraissent plus OA nombreux en hiver " ou qu'en été. Mais c'est È

Tres

surtout au voisina,

des équinoxes qu'ils LS : | se produisent de pré | lérence, et tous les \ savants ont fait la an Re {A constatation qu'à l'é- ; ! PR UNE \ > i l SA \ poque de léruption | | WF de la montagne Pelée, À À Foyer ‘ . \ :

en 1902, éruption qui futaccompagnéed un FIG, 169 Principe de la détermination tremblement de terre de l'ÉPICENTRE et du Foyer (ou cent

262 CES

ortant et d'un raz de marée, le Soleil, la Lune et la Terre it en ligne droite.

tt dès lors on peut légitimement se demander si, sous l'influence des attractions, tantôt concordantes, tantôt contrales deux astres voisins, il ne se produirait pas, sur les ieures encore fluides du noyau central, de véries intérieures, qui y déplaceraient une « onde », comme cela se produit à la surface libre de l'Océan : on comprendrait alors aisément pourquoi les séismes sont plus fréquents et plus forts aux équinoxes, puisqu'à ces époques les attractions luni-solaires sont plus considérables ; la marée interne serait alors plus puissante, et son onde, plus importante aussi, produirait des chocs plus violents sur les saillies internes.

Sans doute est-ce dans cette direction que les physiciens doivent poursuivre leurs études en vue d'arriver à résoudre cet important problème de la prévision des tremblements de terre. On ne pourra obtenir ce résultat qu'à la condition expresse de connaitre exactement les lois, encore mystérieuses, qui règlent les mouvements de la partie fluide qui forme les couches supérieures du noyau interne du globe.

Déjà on a cru reconnaitre une coïncidence remarquable entre la périodicité undécennale des taches solaires, celle des tempêtes magnétiques, celle des aurores polaires et celle des années où le nombre des séismes est maximum.

Ainsi ce serait le Soleil, le centre denotre système planétaire, qui, par l’action de son rayonnement ou par l'attraction de sa masse combinée à celle de la Lune, serait la cause, sinon déterminante, du moins modificatrice des phénomènes internes qui se traduisent par les frémissements de l'écorce.

Le lecteur comprendra encore mieux ce rôle ue et nouveau du Soleil quand il aura lu le chapitre consacré à l’électricité et au magnétisme de la Terre.

tables mart

261. Les sismographes. — Il nous reste à donner le principe des instruments destinés à révéler et à enregistrer les séismes, même les plus faibles, qui agitent l'écorce terrestre.

Ces instruments sont les sismographes, et ils sont tous basés sur le principe de l'inertie, c'est-à-dire sur la noninstantanéité avec laquelle une masse mobile suit une impulsion donnée à un corps en relation avec elle.

On sait que sur ce principe sont basées une foule d'expériences curieuses et mème paradoxales ; par exemple, le fait de tirer brusquement une feuille de papier sur laquelle repose un verre plein sans renverser ce verre; le fait pour un homme couché et portant une enclume sur son ventre de ne pas ressentir le choc d'un marteau qui lafrappe.

Un sismographe consiste essentiellement en une masse suspendue aussi délicatement que possible à un support qui est, lui, aussi massif que possible et qui est bien en cohésion avec le sol. Dans ces conditions, si le sol subit un mouvement, il entraîne le support, mais, à cause de la delicatesse de sa suspension, la masse n'obéit qu’au bout d'un certain temps, en vertu de son inertie.

Le plus simple des appareils sismographiques est, en principe, une boule pesante, portant à sa partie inférieure un style pouvant tracer un trait sur une feuille de papier, et suspendue par un fil fin à un support massif (/ig. 170) : dès que le sol subit un mouvement horizontal, la boule reste un instant «en retard » sur le mouvement, tandis que le papier, fixé au support, le suit : le style trace donc sur le papier des traits plus ou moins compliqués qui sont l'enregistrement de la secousse.

Mais un appareil aussi simple ne suffirait pas à l'étude détaillée des séismes, étant donné qu'il faut connaître l'heure de leur production et la direction suivant laquelle ils se propageaient vers l'instrument. On a construit, à cet effet, des sismographes différents, suivant qu'ils sont destinés à accuser les séismes verticaux ou horizontaux.

Pour les séismes verticaux, le « principe » est représenté par

la figure 171, où l'on voit une masse M, suspendue à un ressort à boudin, portée par un solide support S duquel fait partie un cylindre C recouvert de papier et tournant uniformément sous l'action d'un mouvement d'horlogerie bien réglé. Un style est fixé à la masse et vient appuyer contre la surface du papier. Si

F1G. 170. — Principe d:s SISSMOGRAPHES.

MICROSEISMES ET LES SISMOGR

APETES

l'écorce terrestre est en repos, comme celui-ci tourne uniformément, le style trace un trait horizontal sur sa surface; mais s'il survient une secousse verticale, la masse reste en arrière du mouvement que le support suit, au contraire; et la ligne tracée sur le cylindre sera ondulée plus ou moins, suivant l'intensité du séisme. Comme le papier tournant a son mouve-

F1G. 171. Princire du sismographe pour SECOUSSES VER- TICALES.

Principe du sismographe pour l'indication et l'enregistrement $raphique des SECOUSSES HORIZONTALES.

ment réglé par une horloge, le commencement des ondulations sur le graphique indique l'heure d'arrivée du séisme.

Pour les séismes horizontaux (/ig. 112), on suspend la masse sensible M au bout d'un levier horizontal suspendu à deux fils dont les points d'attache au support S, a et b, sont presquesur la même verticale. Cette masse M est considérable : elle atteint quelques centaines de kilogrammes, et mème, dans certains appareils, plusieurs milliers.

Dans ces conditions, le levier À B prend une position d’équilibre, mais que le moindre déplacement horizontal lui fait quitter. Un style est placé sur la masse M et vient tracer un trait continu sur le cylindre tournant C. Si donc un séisme se produit dans la direction perpendiculaire à celle du levier, la masse M reste un instant en arrière du mouvement auquel obéissent au contraire le support et le cylindre, et, au lieu d'un trait continu, le style trace sur le cylindre un trait ondulé dont la place des ondulations indique l'heure du phénomène.

En réalité, on emploie deux sismographes analogues (/fig.173) dont les leviers sont dirigés suivant deux directions perpendiculaires : par exemple celle du méridien et celle du parallèle. Si donc un séisme arrive dans une direction oblique sur les deux, il agira partiellement sur chacun des sismographes et y enregis- M trera une courbe dont les dentelures auront une importance proportionnelle à la composante du séisme suivant la direction de l'instrument. En comparant les intensités des deux sismographes, on pourra doncconnaitre la direction d'où venait la secousse qui a été ainsi enregistrée. En pratique, le plus souvent, ce ne sont pas des s{yles qui frottent sur des papiers, mais des rayons lumineux qui, réfléchis sur des miroirs portés par les masses mobiles, viennent tracer un point sur un film photographique extrémement sensible entrainé par le mouvement d'horlogerie. De la sorte, on évite les frottements des styles sur le papier et on augmente la sensibilité des appareils. Les tracés inscrits, soit par des styles, soit par des impressions photographiques, sur les cylindres enregistreurs des sismographes s'appellent des sismogrammes.

D'une façon générale, les sismogrammes présentent l'aspect donné par la figure 174. Les oscillations s'enregistrent sous forme de dents qui brisent la continuité du irait tracé par le style à l'état normal, et l'examen de ces dents montre trois phases principales dans la production du phénomène.

C'est d'abord la phase initiale, au commencement de laquelle le pendule exécute une série de petites oscillations, égales en amplitude, et qu'on appelle les frémissements préliminaires. Ils sont marqués sur la figure entre les points A et A’: puis viennent les seconds frémissements, de A’à B, dont l'amplitude est un peu plus grande.

FIG. 173 — COMBINAISON de deux sismographes horizontaux placés a ANGLE DROIT.

PROPAGATION DES SÉISMES 263

Ensuite commence la phase principale, qui, le plus souvent, débute par les oscillations les plus grandes, tant comme amplitude que comme durée: ces oscillations sont marquées de

nn" I] | | il pt tié—— à à à a

FIG. 174. — ASPECT type d'un SISMOGRAMME

B en C, et leur ensemble se subdivise souvent en plusieurs groupes que l'on voit distinctement sur la figure.

Enfin vient la phase finale, caractérisée par une diminution presque totale de l'amplitude, suivie de derniers frémissements formant un groupe ultime de dents, que l’on voit entre C et D. Après quoi le sismographe revient au repos et le style trace de nouveau, sur son cylindre, un trait continu et régulier.

Quand un tremblement de terre se produit en un point, le

vSs/eron e Digne

Draguignan: ÿ

Carte des courbes ISOSÉISTES du tremblement de terre du 11 juin 1909.

phénomène se propage dans le pays environnant, avec une intensité qui diminue avec la distance au centre d'ébranlement.

Si l’on réunit, sur une carte de la région, par un trait continu, tous les points où l’on a observé la mème intensité, on obtient des courbes appelées isoséisles, et qui présentent un aspect concentrique, autour d'une région centrale où l'intensité est maxima. Cette région est l'épicentre dutremblement de terre.

Cet épicentre n'est pas le centre d'ébranlement : il n’en est que la projection à la surface du sol. Le centre réel est situé sous le sol, à des distances qui varient entre 5 et 20 kilomètres de la surface. C’est là qu'est le foyer.

LES Et cases it

Un SISMOGRAPHE horizontal.

(Observatoire des PP. Jésuites, à Grenade. Poids : 305 kilos.)

La détermination du foyer est toujours entachée d'incertitude : on l'estime le plus souvent par l'allure que présente l’inclinaison des crevasses formées dans le sol superficiel, et que l’on admet ètre causées par l’arrivée d'ondes sphériques ayant leur centre d'émission au foyer. La figure montre alors comment on peut estimer, approximativement, la position de ce foyer souterrain.

Pour évaluer l'intensité des tremblements de terre, on se sert, presque partout, de l'échelle Rossi-Forel, que nous donnons ici.

INTENSITÉES CARACTÈRES ESSENTIELS

Mouvement noté uniquement par les sismo-

graphes.

Mouvement constaté par un petit nombre d'observateurs au repos.

Mouvement constaté par beaucoup d'observa- 3. teurs au repos. La durée et la direction sont discernables.

Ebranlement perçu par des personnes en état 4. d'activité. Mouvements de porteset de fenêtres, craquements des planchers.

Ressenti par tous. Mouvements de meubles et de lits.

et

Réveil des dormeurs. Oscillations des lustres, 6. arrêt des pendules. Quelques personnes, effrayées, s'enfuient hors de leurs maisons.

Objets mobiles renversés. Chute du platre et du T mortier des toitures et des murailles Efiroi général.

Chute des cheminées. Crevasses dans les murs.