RECHERCHE DES CAUSES DES TBEHBLEHEHTI DE TERRE

Ét«de des secousses. Séismographes. — Pour arriver à des conclurions sérieuses relativement aux causes probables des tremblements de terre, il con vient de donner à l'observation de ces phénomènes toute la précision et la généralité nécessaires. Or les secousses étant la forme la plus habituelle sous laquelle*^ ** "e ils se manifestent, il est indispensable d'avoir des appareils qui permettent d'ap précier exactement les diverses circonstances de la production des chocs.

Les instruments à l'aide desquels on détermine la direction et l'intensité de secousses portent le nom de séismoyraphes ou séismomètres. Les uns exigent l'i lervention fréquente d'un observateur pour constater les résultats produits ; le autres sont des appareils enregistreurs.

Parmi les premiers, l'un des plus anciens est le séismomètre de Cacciatore consistant en une cuve à mercure dont le liquide peut se déverser, au raoindi choc, dans des godets auxquels aboutissent des rainures pratiquées suivant le principales directions de l'espace. Le poids du mercure écoulé sert de mesure l'intensité des secousses. On peut encore employer un pendule, libre d'oseille dans toutes les directions et dont la pointe entre légèrement dans une couch de sable fin, étalée sur le fond d'un vase, concentrique à la sphère d'oscillation du pendule. Dès qu'un choc se produit, la pointe trace, dans le sable, un sillon d'amplitude variable, dans la direction même du mouvement. Enfin M. Robert

(1) British Association, 4lh Report, 1858, p. C8.

Budge, de Vatparaiso, a imaginé de se servir d'un pendule vertical renversé (fig. 105) composé d'un disque lenticulaire A, dont la tige b c est une lame flexible portant en d une crémaillère. Un arrêt r entre par sa pointe dans les dents de cette crémaillère. Si une secousse tend à amener le pendule en A, r arrêt r retombe en r' et maintient la tige jusqu'à ce que l'observateur vienne la relever. Deux pendules de ce genre, situés dans deux plans verticaux rectangulaires, peuvent faire connaître par une construction géométrique le sens de la propagation du mouvement.

Quant aux appareils enregistreurs, ils sont fondés soit Figà ^"JSïSf* sur le déplacement d'un corps solide, soit sur celui d'un corps liquide. Ceux qu'emploie M. Palmieri et dont les uns sont disposés en vue. des secousses verticales et les autres en vue des secousses horizontales, ont pour principe l'interruption qui se produit dans la marche d'une horloge, lorsque, <â la suite d'une secousse, une tige métallique convenablement disposée vient toucher la surface du mercure contenu dans un tube et ferme ainsi le circuit *i°un courant électrique.

Nous n'insisterons pas davantage sur ces appareils ; disons seulement que leur

m sage révèle qu'en dehors des mouvements dont nos sens suffisent à nous avertir,

1 ~écorce terrestre est presque constamment agitée par des frémissements d'une

suplitude variable; les uns sont des tremblements de terre directs, mais de

£* ible intensité, tandis que les autres sont la répercussion de mouvements plus

^amergiques, survenus à de grandes distances.

Détermination du foyer de l'ébranlement. Méthodes fondées sur l'obser- ^«mtlon de l'intensité et de In direction des secousses. — La première ques- * îon à résoudre, dans l'étude d'un tremblement de terre, est la détermination du ^iège initial de l'ébranlement superficiel, c'est-à-dire du point de la surface à Partir duquel les secousses se sont propagées dans tous les sens. Plusieurs méthodes peuvent être employées à la recherche de ce point de départ, qu'on appelle **Ussi le foyer apparent du tremblement (4).

Ia première est fondée sur la mesure de l'intensité des secousses, qui est évi- ^^niment plus forte dans le voisinage du foyer que partout ailleurs. A supposer M^i'on manque pour cette mesure d'instruments spécialement appropriés, on y Peu t suppléer, à un certain degré , par l'observation des effets mécaniques du Péniblement de terre, en notant, par exemple, la zone où les murs ont été renversés ou lézardés, puis celle où il y a eu seulement déplacement des meubles,. eufin celle où les secousses ont été simplement perçues sans entraîner aucun dégât. ^fcs diverses zones formeront, autour du foyer superficiel, des enceintes plus ou moins concentriques. Le plus souvent l'observation montrera que le foyer, au lieu d'être un point unique, est une ligne ou plutôt une surface de quelque amplitude.

(1) Ileim, Association scientifique de France, août 1880.

En outre, l'expérience prouve que les zones successives sont fort loin d'avoir une forme semblable et une amplitude égale, comme on a pu s'en assurer lors du tremblement de la vallée de Yiège en 1855.

A la considération de l'intensité des secousses, on peut substituer celle de leur direction ; en effet les lignes de propagation divergeant dans tous les sens autour du foyer, il suffit de connaître quelques-unes de ces lignes pour pouvoir déterminer leur point de convergence. Hais cette mesure est d une application fort délicate et il arrive souvent que la direction observée dans les habitations est le résultat d'une déviation que subit la direction vraie par suite de l'orientation des murailles. En outre, si l'on peut bien déterminer l'angle que forme l'azimut de la secousse avec la méridienne, il est très difficile de préciser le sens dans lequel le mouvement a eu lieu et de dire, par exemple, si c'est de l'est à l'ouest ou inversement.

La direction des secousses peut être déterminée assez exactement par un procédé que le hasard a fait connaître à H. Moesta (1) lors du tremblement de terre qui, le 20 mars 1861, détruisit la ville deMendoza. A ce moment, M. Moesta se trouvait à Santiago, de l'autre côté de la chaîne des Andes, travaillant au cercle méridien de l'observatoire. Voulant connaître le changement que la secousse principale avait pu produire, il entreprit une nouvelle détermination du nadir en faisant coïncider, au dessus d'un bain de mercure, la croisée des fils d'un réticule avec son image réfléchie dans le bain.

Pendant les vingt minutes qui suivirent le choc principal, toute observation lut impossible à cause de l'agitation du mercure; bientôt une image oscillante se

laissa voir et, au bout de deux heures, les vibrations de l'image du réticule se faisaient très régulièrement suivant aa et bb (Cig. 106), en donnant une résultante OR de sens constant, et dirigée justement suivant la ligne qui joint Santiago à Mendoza. Cette observation exige l'emploi d'un fort grossissement. Il faut de plus disposer le réticule de telle sorte que l'un des fils soit parallèle et l'autre perpendiculaire au méridien.

méthode fondée sur l'observation de l'heure de la première secousse en divers points. — Une autre

méthode a pour principe la constatation des points qui ont été atteints au même moment par l'onde séismique. Théoriquement, cette méthode est la meilleure, car elle revient à déterminer les intersections successives de Tonde avec la surface du sol et ces intersections concentriques doivent délimiter nettement la position et la forme du foyer. Malheureusement, en raison de la rapidité avec laquelle les secousses se propagent, non seulement il faut que leur arrivée doit notée avec soin par un observateur attentif; mais il importe que les horloges des diverses stations soient absolument concordantes; car, avec une vitesse de

(1) Neues Jahrbuch fur Minéralogie, 1876, p. 290.

Fig. 108. — Détermination de U direction des secousses.

400 mètres par seconde, une distance de 40 kilomètres, par exemple, est franchie par l'ébranlement en moins de deux minutes ; or qui peut répondre, dans les conditions habituelles de marche des horloges, que la différence entre Jes heures des stations ne dépassera pas un chiffre aussi minime?

Néanmoins, grâce à la multiplication et au perfectionnement des appareils

enregistreurs, on peut attendre, pour l'avenir, de bons résultats de cette mé-

fliode. Elle offre en outre l'avantage de pouvoir être appliquée à la recherche,

*jon plus seulement du foyer apparent, mais encore du foyer réel ou centre de

f * ébranlement (1). En effet, soit MatN (fig. 107) un arc de grand cercle pris sur la

fig. 107. — Détermination du centre d'un ébranlement séi&mique. — fi, centre; a,, épicentre.

surface terrestre. Si un ébranlement partait du centre même de la terre et qu'il lui fût possible de se propager jusqu'à la surface, il y arriverait partout au naônae moment. Si le centre initial d'impulsion était situé en À, c'est-à-dire à 11**e assez grande distance de la surface, le mouvement atteindrait celte dernière, *°*it d'abord, au point alf où Fonde sphérique ayant son centre en A vient toucher la surface du globe. Ce point at, qui, pour les observateurs placés sur la te*re, est le centre apparent de l'ébranlement, s'appellera Y épicentre. Au bout A un certain temps, d'une minute, par exemple, l'onde s'est transportée de ata'i *^*&\; au bout d'un temps double, elle est venue en a5a'5. Cela posé, il est aisé *ta voir que, dans l'hypothèse où nous nous sommes placés, c'est-à-dire en admettant que A soit assez éloigné de a,, les arcs successifs tels que a^.a^j, diffèrent beaucoup les uns des autres; le premier est incomparablement plus grand que ceux qui suivent, d'où il résulte que, dans ce cas, la vitesse de propagation, extrêmement grande au début, doit aller rapidement en diminuant.

Supposons maintenant que le centre soit en B, beaucoup plus près de la surface. L épicentre continuant à se trouver en a, et les ondes successives, après des intervalles de temps égaux, se transportant de a^'j en bjb'^bjb'sjbib'^ etc. on voit sans peine qu'il y aura beaucoup moins d'inégalité entre les arcs successifs aibj.bj^bgbt etc., et cette inégalité diminuerait encore si B se rapprochait de a4. Or, l'expérience nous apprend qu'à partir de l'épicentre, et au moins pendant quelque temps, la vitesse de propagation des tremblements de terre ne diminue qu'avec lenteur. Il est donc permis d'en conclure que le foyer réel B

(i) Pfaff, Allgemeine Géologie ah exacte Wistetischafl, i873, p. 225.

est toujours assez voisin de la surface et la comparaison des arcs successifs atbs. bsb5, etc., peut mener, si les mesures sont exactes, à la détermination de la profondeur atB.

En appliquant cette méthode à l'étude du tremblement de terre survenu en 1872 dans l'Allemagne centrale, M. de Seebach a trouvé pour le foyer réel une profondeur de 18 kilomètres. D'après M. von Lasaulx, c'est à une distance encore moindre de la surface qu'aurait dû se trouver le foyer du tremblement de terre ressenti à Herzogenrath le 22 octobre 1873.

Méthode fondée sur l'observation des crevasses. — Ces chiffres, relativement minimes, ont été confirmés par les calculs de M. R. Mallet, dont le point de départ est l'étude de la direction des crevasses, étude qui offre l'avantage

de pouvoir être faite longtemps après la production du phénomène. Soit BC

^7 S~7 V-''lc ^a Pr°duction du phénomène. Soit BC

/ ; — y h — ^"" k '^8* *^ une Por^on de l'écorce du

^' globe, que, pour plus de simplicité,

'' *' nAiic cnnnncorAiiQ n^nnurviia A** aahk

globe, que, pour plus de simplicité, nous supposerons dépourvue de courbure sensible. Un ébranlement parti du ij^* centre A déterminera des secousses donl

A les directions successives Aa,Àb,Ac, fe-

Fig. 108. — Détermination du foyer do l'ébranlement „Ant „„rtrt i„ „,„.*„„„, a* l« MAM«:AM par la diction des crevasses. ront aveC la surface de ,a P<>rtlOn

des angles de plus en plus aigus. Hai^ss les secousses, se propageant à la manière des mouvements vibratoires*. doivenun1 déterminer, suivant leur direction, un va-et-vient des molécules, parfois asse^ fort pour triompher^ de leur cohésion. Il se produit donc, dans beaucoup d* J cas, des crevasses telles que de,fg,hk, dont chacune est perpendiculaire à Ki direction de secousses qui l'a fait naître. Si donc à diverses distances d'unr épicentre constaté, on mesure la direction des crevasses et leur inclinaisons sur l'horizon, on en pourra conclure la position du foyer A.

Résultats obtenus. Leur Incertitude. — Appliquée par M. Mallet au grana*

tremblement de terre qui visita la Galabre en 1857, celte méthode a fourni u«x chiffre moyen de H kilomètres. Sans doute les nombreuses observations utilisée^-1 n'avaient pas toutes donné des résultats identiques ; mais les chiffres obtenus « avaient varié depuis un maximum de 15 kilomètres jusqu'à un minimum da» 5 kil.,5.

La plus grande profondeur que le calcul ait encore indiquée pour un centra d'ébranlement est celle de 48 kilomètres, conclue par M. Oldham (1) de l'étude du** tremblement de terre de Gachar en 1869.

Remarquons toutefois que ces nombres doivent être acceptés avec la phis grande réserve ; car les calculs à l'aide desquels on les établit supposent une simplicité de conditions qui n'est jamais réalisée. D'une part, on admet que le centre d'impulsion est unique, et, d'autre part, on raisonne comme si, à partir de

(1) R. Mallet, in Geolog. Magazine, 1877, p. 179.

CAUSES DES TREMBLEMENTS DE TERIlfc. 5(M)

l'origine, la vitesse de transmission était la môme suivant toutes les directions, ce qui ne peut pas être, cette vitesse dépendant, à un très haut degré, de la nature et de la structure des massifs de roches traversés.

C'est ainsi qu'en étudiant les circonstances des tremblements de terre survenus à Herzogenrath en 1873 et 1877, M. Hoefer (1) s'est assuré que les homo- &éi*tës étaient des courbes très sinueuses, attestant que le foyer de l'ébranlement ^tait loin d'être unique. Le siège des secousses paraissait être établi sur un système de trois fentes, dont la position et les directions probables coïncidaient 'une façon remarquable avec des failles de la surface, reconnues d'après les tploitations houillères ou soupçonnées par suite d'observations géologiques, ussi H. Hoefer pense-t-il que les chiffres donnés par M. von Lasaulx, pour le gwemblement de 1873, doivent être considérablement modifiés.

Le même auteur a constaté que le tremblement de terre qui, en 1848, se £■£. sentir en Carinthie et jusqu'à Venise, avait manifesté surtout son influence 1^ long de deux grandes lignes de failles, celle du Tagliamento et celle du Gailthal (2).

Interprétation des faits observés. — Quoi qu'il en soit, ce qu'il semble légitime de retenir des résultats de ces spéculations, c'est que la profondeur à laicguelle Y effet dynamique d'un tremblement de terre commence à se manifester toujours peu considérable, de telle sorte que le foyer des ébranlements a siège habituel dans les parties superficielles et incontestablement solides «1*1 globe.

Peut-être n'en doit on pas conclure d'une manière absolue qu'il n'y a aucune liaison de cause à effet entre le phénomène séisraique et la nappe fluide qui alimente les éruptions volcaniques. En effet, les tremblements du sol qui accom- ¥***gnent ces éruptions ont incontestablement leur siège près de la surface, et E*<*urtant ils sont bien dus aux efforts que les masses liquides et gazeuses font »ur s'échapper par une cheminée qui débouche à l'air libre. Or sans qu'il y d'évents volcaniques dans une région, il peut y avoir, dans la profondeur, ^^^ crevasses intérieures par où des laves et des vapeurs arrivent assez près de

^ surface sans pouvoir encore la percer.

Toutefois, cette réserve faite, il importe de ne pas méconnaître la grandeur

ï** 'affecte habituellement le phénomène séismique et qui contraste avec le carao

t^rte essentiellement local des paroxysmes volcaniques. Loin d'être en rapport

*v^c l'intensité des éruptions, les grands tremblements de terre paraissent, au

^ntraire, s'éloigner de préférence des districts pourvus de volcans actifs ou,

rçuand ils passent dans le voisinage, ils semblent plutôt amener une diminution

tans l'activité éruptive. Ainsi on rapporte que le tremblement de Lisbonne,

en 1755, a coïncidé avec un ralentissement marqué des éruptions au Vésuve ;

celui de la Calabre, en 1783, aurait momentanément calmé le Slromboli; enfin,

(1) Keueë Jahrbuch, 1880, I, p. 184. — Jahrbuch der k. k. geol. Rcichtanttalt. (î) Hoefer, Verhandlungen der k. k. geol, Reichtanstalt, 1880, p. 193.

SiO • DYNAMIQUE INTERNE.

d'après Humboldt, la catastrophe qui a sévi d une façon si terrible à Riobamba aurait réduit au silence le volcan de Pasto en Colombie, dont les paroxysmes, avant cette époque, se succédaient sans interruption.

D'après cela, il convient de distinguer, dans l'étude des tremblements de terre, ceux qu'on peut appeler volcaniques, dont la cause réside dans l'effort que font, pour s'échapper, les laves et les gaz d'un foyer en éruption. La cause de ces tremblements n'est pas douteuse et leur effet ne se fait jamais sentir à de grandes distances.

Mais, cette catégorie mise à part, il reste la majorité des tremblements de terre et, en particulier, tous ceux qui ont affecté une grande intensité et se sont étendus sur de vastes territoires. Ceux-là relèvent d'une cause beaucoup plus générale et qui nous sera révélée par l'étude de la répartition du phénomène dans l'espace,

Répartition géogrmpklqM tes tremblements de terre. — Pour mettre en

évidence les lois de cette répartition, M. Robert Mallet (i) a construit une carte du globe, sur laquelle les régions visitées par les tremblements de terre sont indiquées par une teinte dont l'intensité est en rapport, pour chacune d'elles, avec le nombre et la violence des mouvements séismiques observés.

Au premier abord, il semble qu'il y ait un rapport étroit entre la répartition des régions séismiques et celle des volcans actifs. Mais bientôt on s'aperçoit que la première est plus générale, ainsi que cela résulte des lois suivantes, posées par M. Mallet comme le résumé de toutes les circonstances que sa carte met en lumière :

1° Le type normal de la distribution des tremblements de terre dans l'espace est exprimé par la concentration de l'action séismique sur des bandes de terrain, dont l'amplitude transversale varie entre 5 et 15 degrés d'arc (soit à peu près de 500 à 1500 kilomètres.)

2° Ces bandes suivent le plus ordinairement les lignes de relief qui définissent et divisent les grands bassins entre lesquels se partage la surface terrestre.

3° Les lignes de relief en question étant généralement marquées par des chaînes de montagnes et jalonnées par des bouches volcaniques, c'est à ce titre qu'on peut dire que les bandes séismiques longent les chaînes de montagnes et les lignes de volcans.

4° Bien que l'influence séismique sensible soit ordinairement limitée à la largeur moyenne de la bande, certains ébranlements exceptionnels peuvent se propager beaucoup au delà.

5° La largeur d'une bande séismique dépend à la fois de l'énergie développée par l'ébranlement initial et des conditions, soit géologiques, soit topographiques, de chacun des points situés sur la bande.

6° Les surfaces sur lesquelles l'action séismique atteint son minimum et peut

(i) Earthquake Catalogue of the British Association, 4lk Report, 1858.

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