Historique succinct des théories séismologiques

Les tremblements de terre^ ou les séismes {séismos; ébranlement) , relèvent en général de causes géologiques plus ou moins profondes, dont le mystère se manifestait encore il y a une trentaine d'années par l'exagération même du nombre des théories et des hypothèses arbitraires que l'imagination faisait éclore à chaque catastrophe. On peut dire que depuis l'antiquité et le moyen âge jusqu'au dernier tiers du xix* siècle aucun progrès sérieux ne s'était produit dans cette brandie des connaissances humaines, dont l'importance se mesure cependant par le nombre des victimes et la grandeur des dommages qui, chaque année, forment le triste bilan du terrible phénomène séismique. C'était le chaos, la confusion ; des lois empiriques, basées sur des statistiques locales et restreintes, quand elles n'étaient pas le simple fruit de la fantaisie scientifique, mettaient les séismes en relation avec les plus disparates manifestations des forces qu'étudie une science moderne, la Géophysique, science de ce qu'on pourrait appeler la Vie du globe : la nuit et le jour, ou la rotation de la Terre ; les saisons, ou le mouvement de la Terre autour du Soleil ; les phases et les distances apogées ou périgées de la Lune, ou son mouvement autour de la Terre et du Soleil; les pluies d'étoiles filantes et les chutes d'aérolithes ; les variations de la température et de la pression atmosphériques, etc. On pourrait presque indéfiniment allonger cette liste de relations astronomiques et météorologiques.

Toutes ces théories, exposées par Gunthcr ^ et plus spécialement

* Handbuch der Geophysik (I. p. 437, Stuttgart. 1897).

Db Hotrrisioi. — Tremblements de terre. 1

GÉOGRAPHIE SÉISMOLOGIQUE

pour ce 'qui concerne Tantiqui té classique par Otto^, péchaient par la

base>.çlles cherchaient les causes des mouvements de Técorce ter-

re^hfe'hors de cette écorce même, en un mot hors du milieu où ils se

ptH}diiisent, erreur capitale qui régnait en maîtresse dans toutes les

''études relatives aux tremblements de terre : sa disparition fera la

.•.'*•., gloire des séismologues modernes, lorsque plus tard on aura peine

►;•'.•* à comprendre combien de temps et d'efforts il aura fallu pour arriver

\ ' à ridée simple de faire des secousses du sol un phénoml;ne purement

géologique et de toutes les époques.

Ce n'est pas, cependant, que certains esprits, plus avisés et plus clairvoyants, n'aient jamais entrevu la bonne voie : au-dessous de la surface terrestre, non au-dessus. Les anciens Japonais croyaient aux soulèvements d'un gigantesque animal vivant sous terre, et divers peuples de l'Orient ont partagé de semblables opinions ou superstitions ; les cyclopes ou autres géants n'ont-ils pas joué un rôle sismogénique dans l'antiquité classique? Des philosophes comme Aristote' mettaient en avant le mouvement de l'air dans les entrailles de la Terre et les chocs qui en résultaient, pensaient-ils, contre les piliers, soutiens de l'écorce solide. A cette cause, Lucrèce ' ajoute les éruptions volcaniques et des éboulements souterrains. Il est permis de penser que l'intervention, dont parle Sénèque*, d'un 5jotritus doit être identifiée avec celle de la vapeur d'eau, ce qui nous rapprocherait sensiblement de plusieurs conceptions très modernes, celles de Daubrée*, de Stanislas Meunier' et de Gerland^ action de la vapeur d'eau surchauffée au contact des masses internes à haute température et explosions gazeuses à la surface limite du magma interne.

Ainsi donc, dès l'antiquité, de bons esprits cherchaient l'origine des tremblements de terre là seulement où logiquement on pouvait espérer la rencontrer, mais sans que leurs opinions isolées aient joui d'une vogue plus durable que les autres, tellement que Galilée ", dans

* Ânschanungcn der Gricchen und ROmer ûber Erdbeben nnd Vulkanismns [Programm d. deulschen K. K. Staats-RecUschule in BudweiSt 1903).

' Meleorologia, lib. II, cap. 6.

■ De nalura rerum, lib. VI, vers 534 et suiv.

* Nat. quœst., lib. VI, cap. 21.

* Les régions invisibles du globe et les espaces célestes [Bibl. scient, intern., 1898. p. 105, Paris).

* Théorie nouvelle des tremblements de terre {Mém, Soc, 9C. nat. de Saône-ei-Loiref VI, 107, 1887).

^ Das sûdwestdeatsche Erdbeben vom 22. Jannar 1896 {Verfiandl. d. Ges. f. Brdkunde zu Berlin, XXXI. 129).

* Opère di Galileo Galilei, éd. Alberi. XIV. Florence. 1856.

une liste de questions à Tordre du jour de son temps, se posait la suivante sans la résoudre : Se la cagione de* tremuoti si deve siimare essesopra o sotto de la terra ? Plus tard, les théories chimiques, voire même électriques et magnétiques, qui d'ailleurs sont loin d'être complètement abandonnées encore, virent le jour à mesure que la science s'appropriait de nouveaux ordi*es de phénomènes, de sorte qu*on peut dire que chacun de ces progrès successifs a enrichi la séismologie d'une conception nouvelle, mais aussi éphémère que ses devancières. Comme le but ici poursuivi n'est pas de faire l'histoire de ces diverses théories, on se contentera de ces quelques détails destinés seulement à faire comprendre combien le problème séismologique a tenu de place dans les préoccupations des savants de toutes les époques. C'était inévitable devant les ruines accumulées de tout temps.

Il faut arriver au xix* siècle pour voir la géologie suffisamment développée revendiquer hautement les tremblements de terre comme lui appartenant en propre. Actuellement, on ne voit dans ces phénomènes que des incidents qui préparent, accompagnent ou suivent les grandes vicissitudes de la vie du globe, c'est-à-dire les phases successives par lesquelles a passé et passe constamment Técorce terrestre, et dont nous ne percevons jamais qu'un état momentané et passager, devant le lent cinématographe du perpétuel devenir géologique de la planète.

Déjà C.-F. Naumann* avait divisé les tremblements de terre en plutoniques et volcaniques, classification longtemps et assez généralement acceptée, malgré l'opposition que lui fit de Humboldt avec toute l'autorité qui s'est toujours attachée à son fameux Cosmos*. Mais cette division apparut bientôt comme insuffisante, et surtout vague en ce qui concerne les secousses plutoniques, et l'on peut dire que c'est à Hœmes' que revient l'honneur d'avoir donné droit de cité à la nomenclature actuellement adoptée par tout le monde : tremblements de terre volcaniques, d'éboulement et tectoniques, suivant qu'ils sont en relation avec les volcans, avec les ruptures d'équilibre qui doivent se produire à la suite des phénomènes de dissolution dans l'intérieur des couches sédimentaires, ou

* Lehrhuch der Geognosie, I, 281. Leipzig, 1850.

* Traduction de Faye et Galuski. IV, p. 202, Paris, 1859. Cf. J. Dûck. Die Stcllung Alexander von Uumboidts zur Lehrc von den Erdbeben {Die Erdbebenwarie, III. 59, Laibach, 1903).

* Die Erdbebentheorie Budolph Falbs und ihre wissenschdflliche Grundlage kritisch erôrlerl (p. 118, Wien, 1881).

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avec les dislocations qui ont façonné l'ossature terrestre, ou mieux son toit {Tectonikè, art du charpentier).

Depuis cette époque mémorable pour la séismologie, puisqu'elle date son entrée dans une voie féconde, et même auparavant, bien des séismologues et des géologues ont cherché, pour un grand nombre de tremblements de terre, à déterminer dans les régions ébranlées quels accidents tectoniques en peuvent avec plus ou moins de vraisemblance être rendus responsables. Cette étude ne donne pas toujours de résultat bien probant, soit qu'il y ait à choisir arbitrairement entre plusieurs phénomènes géologiques, soit même qu'il ne s'en manifeste pas d'apparent à la surface. En tout cas, aucune loi générale ne s'est encore dégagée de ces recherches, et on ne s'explique guère jusqu'à présent comment, par exemple, des failles analogues et de même âge peuvent ici conserver un reste de mobilité, se traduisant par des secousses du sol, et là se montrer en parfait repos.

Entre temps, et à mesure que l'influence de la géologie se faisait sentir, la séismologie avait suivi le courant de la science moderne et éprouvé l'impérieux besoin de se soumettre aux méthodes de mesure. A la suite des Italiens surtout, d'innombrables instruments ont été inventés, séismoscopes et séismographes, pour signaler et enregistrer les tremblements de terre, ces derniers appareils permettant de mesurer toutes les circonstances du mouvement. En 1898, Ehlert* pouvait en classer plus de 200, et en donner la théorie sommaire. Ce nombre n'a cessé de s'augmenter. Pour leur invention et leur usage, on fait appel aux plus délicates théories de la physique mathématique et de la mécanique rationnelle et moléculaire. Des observatoires spéciaux se sont créés dans beaucoup de pays, et couvrent maintenant, malgré de regrettables et trop nombreuses lacunes encore, presque toute la terre d'un réseau tel que l'on observe non seulement les secousses séismiques du voisinage, mais même celles qui se produisent aux plus grandes distances, tant est grande la sensibilité des appareils modernes, dont les organes se mettent en mouvement sous l'action des plus infimes vibrations de Técorce terrestre. Malheureusement, dans un certain sens du moins, ces brillantes études ont fait oublier le but, et les hautes questions mécaniques ont tellement accaparé l'attention des savants, et même des associations séismologiques, privées ou officielles, que Ton est arrivé à négliger le problème fondamental, à savoir la cause même

* Zusammenstellung, Erlâuterung und kritische Beurlheilung der wichtigsten Seismometer mit besondere Beinicksichtigung ihrer praklischer Verwendbarkeit (Beitrâge zur Geophysik, 111. 350. Leipzig, 1898).

des mouvements de la surface terrestre, pour s'en tenir aux particularités de ses vibrations et de ses ondulations. Qu'importe de signaler à Rome un tremblement de terre de Tokyo, et inversement, de savoir avec quelle vitesse il s'est propagé, de décider même que ses vibrations ont suivi l'écorce terrestre ou la corde intérieure qui joint ces deux villes, si l'on ignore pourquoi il tremble constamment en Italie et au Japon, mais presque jamais en Sardaigne et en Corée?

L'extrême sensibilité des séismographes, que décèle l'allusion précédemment faite à la possibilité d'observations aussi lointaines, n'a pas été sans un très grave inconvénient : elle a introduit une complication à laquelle on était tout d'abord loin de s'attendre, ces appareils enregistrant toutes sortes de mouvements qui n'ont rien à faire avec les tremblements de terre : effets sur l'écorce terrestre des variations de la pression et de la température atmosphériques, des attractions lunaire et solaire, des marées, des accumulations de neiges et de glaces sur les calottes polaires, du vent, des phénomènes mêmes de l'activité humaine. C'est ainsi que, pour en citer un exemple récent et bien frappant, les instruments de la station séismologique de Leipzig notaient depuis longtemps des vibrations, très faibles d'ailleurs, mais d'origine tout à fait mystérieuse, d'après leur allure ti*ès particulière ; or on vient de découvrir * qu'elles résultaient simplement des sonneries des cloches d'églises. Ce n'est pas que cette introduction d'éléments étrangers aux mouvements d'ori-» gine purement tellurique n'ait son intérêt et son utilité, puisqu'Omôri* est parti de là pour étudier l'état d'usure des ponts métalliques des chemins de fer, Belar ' celui des voies ferrées, et Napier Dennison * pour prédire le temps, dernière application dont l'imprévu n'exclut pas une parfaite réalité, dans certaines circonstances favorables telles qu'elles se présentent à Victoria de Vancouver. Mais on est là dans le domaine des applications et non de la véritable séismologie.

Tous ces mouvements, d'origine tellurique ou non, sont enregistrés par les séismographes et confondus sous le nom de microséismesy celui de macroséismes étant réservé aux secousses sensibles à

* Etzold. Ueber die Âufzcichnung der infolge des L&utens der Rirchcnglocken zu Leipzig erzeugten Bodenschwingangen (Ber. d. mal, phys. Kl. d. Kôn, sûclis. Ges. d, Wiss. zu Leipzig. Silz. vom 14 nov. 1904, p. 304).

* Note on the vibration of railway-bridge piors (Publ. of Ihe earlhquake inv. comm. in foreign language, Tokyo, 1903, n« 12, p. 39).

* Ueber Verwendung von Erdbebenmosser bel Eisenbahnbrûcken (Die Erdbebenwarle^ I, N'2. Laibach ,1901).

* The seismograph as a sensitive baromeler [QuarL journ, of Ihe Roy. Met. Soc, XXVII, N« 120, 1901).

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l'homme, ainsi réduit au rôle de séismoscope, et c'est à ces derniers seulement, ceux d'origine terrestre bien incontestable, qu'on donne en propre le nom de tremblements de terre. Ce compromis nécessaire avec la réalité des choses ne présente, d'ailleurs, aucun inconvénient dans la recherche que nous poursuivons ici, ^elle de la répartition des tremblements de terre à la surface du globe et celle des lois d'ordre géologique qui doivent en découler, — cela tout à fait indépendamment de l'autre branche si importante et si intéressante de la séismologie, où l'on étudie pour lui-même le mouvement séismique vibratoire et ondulatoire.

8. — La répartition géographique des régions & tremblements de terre. Intensité des séismes et mesure de la séismicité.

Du fait même que les tremblements de terre prennent naissance au sein même de Técorce terrestre, la recherche de leurs causes géologiques suppose la connaissance de la manière, certainement non arbitraire, dont ils se distribuent à la surface des différents pays, et du globe. On pourra donc leur trouver des relations avec les phénomènes qui ont donné lieu à la structure des contrées où ils sévissent, puis, s'élevant à de plus amples généralisations, les mettre en parallèle avec les grandes vicissitudes de l'écorce terrestre tout entière. C'est exactement de la même façon que les météorologistes se sont progressivement élevés de l'étude des climats régionaux à celle des grands mouvements généraux de l'atmosphère. Inversement, en ce qui concerne la séismologie, si l'on parvient à mettre, d'une manière concordante sur toute la terre, les séismes en relation avec les mêmes phénomènes géologiques, cet accord dûment constaté montrera définitivement que les tremblements de terre constituent des épisodes réguliers et normaux dans la vie du globe terrestre, en un mot des phénomènes purement géologiques.

La question ainsi posée, il devenait absolument nécessaire de connaître tout d'abord, et d'une manière approfondie, la répartition des régions à tremblements de terre à la surface du globe, problème préliminaire qui ne pouvait être utilement abordé qu'à notre époque, où les explorations géographiques ont amené à connaître suffisamment en détail toutes les contrées, même celles qui naguère étaient encore presque complètement inconnues. En même temps, le progrès des études géologiques a marché du même pas, surtout en conséquence de l'immense développement atteint par la construction des voies fer-

rées dans tous les pays du monde, et d'une âpre poursuite des métaux précieux dans les contrées les moins accessibles. Ainsi donc, seule la mise en valeur du domaine imparti à Thomme a permis, à ce moment précis du commencement du xx^ siècle, d'aborder rationnellement le problème séismico-géologique.

En ce qui concerne les tremblements de terre, les grands catalogues généraux des Mallet *, Perrey*, Fuchs', O'Reilly*, Budolph\ donnent le moyen de rechercher comment ils se distribuent, au moins pour les pays d'ancienne civilisation et de longue culture scientiQque, et moins exactement, mais d'une manière suffisamment approchée toutefois, pour les autres. Non seulement beaucoup de périodiques ont des annexes séismologiques générales* ou régionales, ainsi qu'on le verra lors de la description des différents pays, relatant le plus grand nombre des macroséismes observés» mais encore il s'en est fondé de spéciaux \ s'étendantà toute la terre. Enfin beaucoup d'États se sont donné des organisations systématiques, ne laissant échapper pour ainsi dire aucune secousse de leur sol plus ou moins souvent ébranlé. Par suite de circonstances fort heureuses, plusieurs États qui comptent parmi les plus tard venus à la civilisation, et sont dénués de tout passé scientifique, se sont si bien mis à la besogne que l'absence de documents anciens y a été vite et largement compensée. De la sorte, il s'est établi un commencement d'équilibre entre nos connaissances séismologiques relatives à Tancien monde et celles que l'on possède maintenant sur les régions les plus exotiques. Assurément, il reste encore bien des lacunes à combler, des doutes à éclaircir, mais, tels qu'ils sont, les renseignements actuels sont suffisants pour que l'on en puisse tirer des vues d'ensemble et des lois générales.

* The eftrthquake Catalogne of ihe British AssodaUon [Trans. of the Br, Au. /*. the adv. of. se, 1852 to 1858).

* Catalogues annuels 1844-1872 (Mém. de l'Ac. roy. de Belgique).

* Statistik der Erdbeben von 1865-1883 {Sitzungsberichle d. K. K. Ak. d. TVm., XCri, I. Abth., Wien, 1886).

* Alphabetical Catalogue of the earthquakee recorded as having occurred in Europe and adjacent countries (Trans. of the roy. Jrish Ac, XXVllI, Art. XXII. Dublin, 1886).

* Ueber submarine Erdbeben und Eniptionen {Beitrdge zur Geophyaik, Bd. I. 133, 1887. — Bd. n, 537, 1895. — Bd. III, 273, 1898).

* C. Détaille. Statistique des tremblements de terre, 1883-1888 {V Astronomie). — De Montessus de Ballore (Ciel et Terre, Bruxelles, 1903...).

"* A. Belar. Mittheilungen der Erdbebenwarte an d. K. K. Staats-Oborrealschule in LAibach (t900). Neueste Erdbeben-Nachrichten {Die Erdbebenwarte, Laibach, 1901).

G. Gerland, und Br. Weigand. Monatsbericht d. K. Haupstation f. Erdbebenforschung zu Strassburg in E. (Juli. 1900...).

R. Scfafltt. Mittheilungen d. HorizontcUpendel Station Hamburg (October 1900...).

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Cette masse de documents a permis de récoler un nombre d'observations de tremblements de terre assez grand — actuellement plus de 170 000 — pour qu'une description séismique de l'univers ne présente plus que des lacunes sans importance, et n'attende que les améliorations correspondant au progrès futur de la civilisation sur toute la surface de la terre. En un mot, le problème est devenu abordable.

Du même coup il était devenu possible, au moyen de ces matériaux considérables, de réfuter par la statistique les nombreuses lois empiriques énoncées sur les relations entre les tremblements de terre et les phénomènes naturels les plus hétéroclites, lois qui, basées sur des observations en nombre ti*ès insuffisant, étaient le plus souvent contradictoires de pays à pays, ce qui en prouvait le peu de valeur. Il est entendu qu'il faut faire exception en faveur d'une importante catégorie de mouvements pseudo-séismiques enregistrés par les appareils séismographiques et qui, ne provenant pas de véritables tremblements de terre, peuvent, dès lors, relever de phénomènes extérieurs à la planète, et dont on ne saurait nier l'action sur l'écorce terrestre ; ceux-ci peuvent obéir à des lois de périodicité.

Il s'agit de voir maintenant comment a été conduite la mise en oeuvre de ce vaste catalogue, en vue de la description séismique de l'univers.

Tout d'abord, il nous avait paru désirable, nécessaire même, d'introduire un élément de mesure, une appréciation numérique de l'instabilité relative des diverses régions du globe. C'est ainsi que nous avons été amené, il y a longtemps déjà, à définir la séismicité d'un pays petit ou grand.

Il est évident a priori que l'importance des tremblements de terre résulte, pour une contrée donnée, de deux éléments : leur fréquence annuelle moyenne et l'intensité qu'ils y atteignent. Le premier facteur est facile à obtenir ; il suffit que des observateurs s'attachent pendant un certain nombre d'années à recueillir et à discuter les secousses sensibles à l'homme. Ce résultat a été obtenu pour un très grand nombre de régions, et il s'en ajoute chaque année de nouvelles, sous l'impulsion qu'ont fait naître dans le monde entier les deux conférences séismologiques internationales de Strasbourg en 1901 et 1903. L'expérience montre qu'il faut, pour compter sur une approximation suffisante, posséder au moins 50 années d'observations, ce qui n'a encore heu actuellement que pour Zante et certaines des îles des Indes néerlandaises. C'est que le phénomène séismique est extrêmement irrégulier dans son allure. On rencontre

des pays où les secousses se font sentir assez régulièrement, mais d'autres aussi où elles présentent des maximums de fréquence, des paroxysmes, que séparent de plus ou moins longs intervalles de repos. Ce dernier cas se présente souvent à la suite des grands tremblements de terre, accompagnés parfois de nombreuses secousses prémonitoires et consécutives. 11 faut donc de longues, très longues périodes pour éliminer leur influence sur la moyenne vraie.

L'intensité est un élément beaucoup plus difficile à apprécier numériquement d'une manière rationnelle ; on peut même dire qu'on n'y est pas encore parvenu, tant s'en faut. On a bien des échelles, mais elles sont toutes fort arbitraires. La plus communément employée est celle dite de Rossi-Forel, basée sur les effets des tremblements de terre sur les sens de l'homme et les éléments de ses habitations. On comprend de suite que les constructions, leurs matériaux, et la nature du sol sur lequel elles sont établies, introduisent de pays à pays des différences qui faussent toute comparaison. Quoi qu'il en soit, voici cette échelle avec tous ses défauts constitutifs :

Intensités (de I à X).

Microséismes :

L Mouvement non noté par tous les appareils de systèmes différents. Senti par quelques observateurs exercés.

Macroséismes :

IL Tous les instruments sont actionnés. Le mouvement est constaté par un petit nombre d'observateurs au repos.

IIL Ébranlement senti par un grand nombre de personnes au repos. La durée et la direction sont discernables.

IV. Ébranlement perçu par des personnes en état d'activité. Mouvement d'objets mobiles, portes et fenêtres; craquement des planchers.

V. Ressenti par tout le monde. Mouvement d'objets importants, meubles, lits. Les sonnettes sont actionnées.

VI. Réveil général des dormeurs. Oscillations des lustres, arrêt des pendules et horloges, mouvement sensible des arbres. Quelques personnes effrayées s'enfuient hors des habitations.

VII. Objets mobiles renversés, chute du mortier et des plâtres des toits et des murs, arrêt des horloges publiques, effroi général.