CHAPITRE I

DE8GRIFTIOM DES TRBHBI.EHEMTS DE TERRE

DéRnitloii des trenibleaieiiUi de terre 9 NaUure des seeonsses. — On donne le nom de tremblements de terre à des ébranlements du sol produisant , dans les contrées qu'ils traversent, des effets d'une intensité très variable, depuis un frémissement à peine perceptible jusqu'à des bouleversements effroyables. Les plus grandes catastrophes de ce genre que l'histoire de l'Europe ait enregistrées sont celles de 526, où 120000 personnes, suivant les uns, 200000 suivant les autres, périrent sur le littoral méditerranéen par suite d'Un seul tremblement de terre (1), et de 1695, où un phénomène de cette nature, sun^enu en Sicile, coûta la vie à plus de 60000 habitants. Le tremblement de terre qui détruisit Lisbonne, en 1755, fit 50000 victimes. Quant à rAmérique, on sait à combien de reprises le Pérou et le Chili ont été visités par ces redoutables cataclysmes.

Les effets mécaniques des tremblements de terre peuvent être de trois sortes : il y a d'abord les commotions ou secousses verticales^ où le choc se produit de bas en haut ; ensuite les secousses horizontales^ avec choc latéral ; enfin les mouvements ondulatoires^ pendant lesquels le sol oscille coitime une mer houleuse. Il y a souvent combinaison d'une secousse au centre et d'une ondulation sur les bords de la surface ébranlée : de plus, la rencontre de mouvements ondulatoires partis de centres différents peut donner lieu à des effets particulièrement désastreux, qu'on serait tenté, mais à tort, de rapportera des mouvements tourbillonnants.

L'amplitude des secousses verticales, à la surface du sol, peut être considérable. En 1857, au Chili, sur le fort San Carlos, un mât enfoncé de 10 mètres en

(i) Heim. Association scientifique de France^ loût 1880* — R. Fuchs, les Volcans et les tremble^ rnents de terre ^ Paris, 1878*

terre et assujetti par des tiges de fer, fut \iolemment projeté en l'air. A Riobamba, en 1797, les cadavres de plusieurs habitants furent lancés de l'autre côté de la rivière, sur une colline haute de plus de cent mètres. En Calabre, en 1785, on vit des maisons sauter comme si elles avaient été projetées par l'explosion d une mine; les sommets de quelques montagnes s'effondrèrent et le relief du sol fut notablement modifié.

Les mouvements ondulatoires sont les plus fréquents. Dans le Iremblement dont il vient d'être question, en Calabre, des arbres s'inclinèrent jusqu'à toucher le sol avec leurs branches. En 1811, dans le Missouri, Bringier put voir les arbres se pencher, puis se redresser sur le passage de Tonde et parfois demeurer enchevêtrés les uns dans lef autres. La direction de la propagation dans les forêts se reconnaissait aisément au craquement des branches brisées.

En 1878, à Battang, en Chine, le sol était agité comme une mer battue par l'ouragan et l'on dit qu'en 1812 le sol de Caracas ressemblait à un liquide en ébuUitiou.

B«rée des seeonsses. — Quelle que soit d'ailleurs la nature d'un tremblement de terre, il peut être unique ou composé de plusieure chocs successifs, ou encore affecter la forme d'un frémissement prolongé. Il y a des secousses qui ne durent qu'une fraction de seconde; quelques-unes, se succédant rapidement, suffisent néanmoins pour produire de grands ravages. D'autres fois, les mouvements du sol se font sentir pendant des mois et même des années. Ainsi dans la vallée de Viège, en Valais, une première secousse eut lieu le l*' juillet 1855 ; son intensité fut considérable et on en ressentit le contre-coup dans toute la Suisse et même jusqu'à Paris (1). A partir de ce moment, pendant quatre mois de suite, des commotions plus faibles se succédèrent en grand nombre dans la même vallée, après quoi elles s'espacèrent et le phénomène avait entièrement cessé en 1857. En 1856, il y eut à Honduras 108 secousses dans une seule semaine, et aux îles Sandwich, en 1868, un même tremblement de terre dura plusieurs mois de suite, donnant jusqu'à 2000 secousses dans le seul mois de mars. On remarque que la plus forte secousse est rarement la première de la série et qu'elle n'en est jamais la dernière.

Efiète de dislocation du sol. — De tels mouvements produisent dans le sol des crevasses dont les unes restent béantes, tandis que les autres se referment immédiatement, après avoir englouti ce qui se trouvait à la surface. En 1783, dans les Calabres, à la base occidentale de la chaîne granitique de la péninsule, le sol s'était lézardé sur plus de 50 kilomètres et, dans quelques endroits, la fente avait plusieurs mètres de largeur. A Cergulli, on observait une crevasse de 2 kilomètres de longueur, avec 10 mètres de largeur et 40 mètres de hauteur. En tout cas, le moindre effet des secousses est de détruire ou de lézarder les maisons et les édifices. On remarque seulement que les murs parallèles à l'onde, c'est-à-dire se présentant de front à l'attaque, sont beaucoup plus souvent renver- (1) Heim, loc, cit.

DE LAPPARBRT, TRAITÉ Dl OÉOLOOII. 52

DYNAMIQUE LNTERNE.

ses que ceux dont la direction est perpendiculaire, ce qui se comprend de reste. Quelques tremblements de terre produisent, dans la surface du globe, des modifications durables. Nous avons déjà parlé des effondrements qui ont marqué les cataclysmes de la Galabre. En 1819, près du golfe de Cutcb, dans le delta de rindus, un district tout entier, celui du Grand Runn, s^enfonça dans la mer, donnant naissance à un golfe de 5 mètres de profondeur sur plusieurs milliers de kilomètres carrés; par contre, il se forma en même temps, en travers d'une ancienne bouche de llndus, une digue dite Ullah-Bund ou digue des dieux, sorte de terrasse de 5 mètres de hauteur sur plusieurs kilomètres de large. En janvier 1855, le port de Nipon, au Japon, fut soulevé au point de n*étre plus utilisable et, après le tremblement de terre du 24 mai 1750, le port de la Conception, au Chili, fut mis à sec ; sur toute la côte on trouvait, à 1™,20 au-dessus de la mer, des bancs d'huîtres et autres coquilles marines.

Tout le monde a entendu parler des colonnes du temple de Sérapis, près de Pouzzoles, dont les fûts ont dû être immergés d*au moins 6'",50, à en juger par la hauteur qu'atteignent, au-dessus de leurs bases, les trous de pholades et autres animaux perforants qu*on y observe. Ce temple, élevé par Marc-Aurèle, s'est vraisemblablement affaissé en 1198, lors de l'éruption de la Solfatare et son émersion a probablement coïncidé avec l'éruption du Monte Nuovo, en 1538. De la sorte^ les mollusques lithophages auraient eu 540 ans a« moins pour marquer ces colonnes, sur trois mètres de hauteur, de leurs incisions caractéristiques (fig. 105) « Notons cependant que quelques observateurs, en particulier M. K. Fuchs (1), contestent qu'aucun soulèvement subit du sol ait jamais été la conséquence immédiate d'un tremblement de terre. En revanche il y a eu de nombreux cas d'affaissement.

Effets accessoires des tremblemeiits de terre. — Les effets accessoires des tremblements de terre consistent en bruits souterrains, comparés tantôt au roulement du tonnerre, tantôt à un grincement ou au cliquetis de la ferraille; -souvent aussi il se produit des dégagements de gaz et de vapeurs, parfois môme des flammes. Il arrive également que des brouillards subits, des coups de vent ou des orages accompagnent ces phénomènes.

En outre, les tremblements de terre, en dérangeant l'équilibre des couches meubles et celui des nappes d'eau souterraines, donnent souvent lieu à de véritables éruptions de boue, quelquefois de sable, qui font naître dans le sol voisin des effondrements en forme d'entonnoirs. H. Oldham attribue la même origine aux éruptions d'eau qui ont eu lieu lors du tremblement de terre de Cachar; ce seraient simplement des projections violentes de nappes souterraines» chassées à (1) Fuchs, op. cii,, p. 140.

Fig. 103. — Colonnes dn temple de Sérapis.

travers les fissures du sol et il n*y aurait aucune analogie à établir entre ces éruptions et celles des volcans de boue.

M. Hervè-Hangon (1) a constaté qu'en 1861 et 1862 chacune des secousses ressenties dans TEurope occidentale s'était traduite par une augmentation dans la proportion des sédiments que contenait Teau du puits artésien de Passy. Le 14 novembre 1861, Jour d'un grand tremblement de terre en Suisse, les troubles du puits de Passy s'élevèrent soudain de 62 grammes par mètre cube à 147 grammes, pour redescendre le jour suivant à 91. H. J. François a également constaté Tinfluence, la plupart du temps passagère, des tremblements de terre sur les sources thermales des Pyrénées. 11 y a cependant des sources dont la température peut être affectée d'une manière permanente par un phénomène de ce genre. Ainsi Ton admet que les sources de Louèche ont gagné 7 degrés et une notable augmentation de débit depuis le tremblement de terre qui a dévasté la vallée du Rhône en 1855 (2).

Éten^ae embrassée par le phénomène. — Rien n'est plus variable que rétendue embrassée par un môme tremblement de terre. Il en est, comme celui de Lisbonne en 1755, dont les effets se sont fait sentir sur une superficie d'au moins trois millions de kilomètres carrés. En 1856, tous les pays riverains dela Méditerranée ont été secoués depuis la Syrie jusqu'à la Corse et, le 16 novembre 1827, toutes les localités situées entre Bogota et Popayan, sur une longueur de 1500 kilomètres, furent détruites de la même manière. En fait d'exemples apposes, on peut citer une secousse qui, en mars 1879, jeta hors de leurs lits ks habitants de Linthal (Claris), s'étendit à peine vers l'est jusqu'à la Reussef ne fut pas ressentie dans la direction du sud ni dans celle du nord.

Ces secousses locales doivent être, en général, distinguées avec soin des tremblements de terre proprement dits. 11 en est beaucoup qui peuvent résulter de phénomènes d'ordre secondaire, tels que l'effondrement de cavités dans un teri*ain contenant des matières solubles, que les eaux d'infiltration entraînent pea k peu, amenant à la longue des ruptures d'équilibre. Telle aurait été, selon M. de Tribolet, la cause des secousses ressenties en mai 1876 dans le canton de Neuchâtel et remarquables à la fois par leur localisation et par la diversité de leurs directions. De pareils phénomènes, en dépit de leur apparence, appartiennent en réalité au jeu de la dynamique externe et il importe de n'en tenir aucun compte dans la rédaction des statistiques destinées à mettre en évidenee les conditions propres aux vrais tremblements de terre.

Hode de propagation. — Le mode de propagation des secousses n*est pas partout le même; l'ébranlement peut être linéaire^ ou central.

Un ébranlement linéaire, dit encore longitudinal^ est celui qui se pnqwge suivant une direction unique, en n'affectant de part et d'autre qu'une bande étroite ou zone d'ébranlement. On observe qu'en pareil cas les secousse» suivent le pied*

(1) E. Reclus, le$ Continente, p. 739, f2) K. Fuchs, op. cit., p. 128

d*une chaîne de montagnes ou longent une côte maritime. Ainsi les tremblements de terre de l'Amérique du Sud ont ordinairement leurs effets limités à la zone comprise entre le littoral du Pacifique et la Cordillère des Andes; ou bien encore ils se concentrent sur la côte septentrionale de la Nouvelle-Grenade et du Venezuela.

Un ébranlement central se propage, dans toutes les directions à la fois, autour d*un centre à partir duquel Tintensité des secousses va en diminuant. Hais il peut se manifester à la fois plusieurs centres d'ébranlement distincts et en outre on peut voir, comme en Galabre, un centre se déplacer "suivant une direction déterminée. C'est à la catégorie centrale que paraissent avoir appartenu le tremblement de terre de Lisbonne en 1755, et ceux des Pays-Bas en 1828 et des provinces Rhénanes en 1 846.

Enfin on a quelquefois observé un troisième mode d'ébranlement, dit transver' sa/, dans lequel les secousses se font sentir simultanément sur une même ligne droite, qui marque Taxe de Tébranlement. Tels auraient été les tremblements de terre de 1811 et 1812 dans le bassin du Mississipi, et de 1843 à la Guadeloupe.

Oades •éismlqaes. Iie«r ▼itcsse. — Un tremblement de terre, à quelque catégorie qu'il appartienne, se résout en un mouvement qui doit se propager à travers l'écorce terrestre suivant les lois ordinaires de Tébranlement des solides. A un certain moment, tous les points de Técorce qui sont atteints en même temps par cet ébranlement sont distribués sur une surface d'onde à laquelle on donne habituellement le nom d'onde séismique. 11 est intéressant de connaître la vitesse de propagation de cette onde; on la conclut du temps qui s'écoule entre les apparitions du phénomène en deux points dont la distance est connue. Voici quelques chiffres obtenus de cette manière:

Vitesse par seconde Tremblement de terre de Lisbonne en

Tremblement de terre de TAUemagne du

Nord en 1843. 1* vers l'ouest 500*

» 2» vers l'est 885"

Tremblement de terre des provinces Rbénanes en 1846 470-

Vitcsse par second!»

Tremblement de terre de TAUemagne

centraleen 1872 742-

Tremblement de terre de la Pointe à

Pitre en 1843 1*^5-

Tremblement de terre du Pérou en 1808 i3l-.:i0

La diversité de ces chiffres n'a rien qui doive étonner, si l'on réfléchit que la nature et le mode de succession des terrains successivement affectés par l'ébranlement ne peuvent manquer d'influer sur sa vitesse de propagation.

Quand la nature des terrains traversés varie beaucoup, il est impossible que la vitesse soit la même dans toutes les directions. D^ailleurs, à la rencontre des fissures du sol,^ l'ébranlement doit tendre à se dissiper en s'affaiblissanU Ainsi mille causes viennent compliquer le phénomène de la propagation des ébranlements, et il n'est pas étonnant que, môme avec un centre unique d'impulsion, les homoséistesj c'est-à-dire les courbes successives d'intersection de la surface de l'onde avec celle du sol, ne soient ni circulaires ni semblables enti'e elles.

¥ag«e« 4e «Muasiadon. — 11 est intéressant de comparer les vitesses qui viennent d'être indiquées avec celles qu'on observe quand un tremblement de terre se propage à travers une grande masse d'eau. En pareil cas, il se produit une onde de translation qui, sans élever d'une manière sensible le niveau de l'Océan, occasionne à sa surface, sur les navires qu'elle rencontre, des secousses très sensibles et se traduit, sur les rivages, par ces terribles ras de marée dont les effets destructeurs ne sont que trop connus. D'ordinaire la mer commence par se retirer en laissant apparaître les bas-fonds, tandis qu'elle met à sec les ports t't les baies. Ce recul dure de 5 à 35 minutes; quelquefois même il se maintient pendant 24 heures. En 1690, au tremblement de terre de Pisco, on vit la mer se retirer à 15 kilomètres pour ne revenir qu'au bout de trois heures. Le retour a lieu sous la forme d une onde de 10, 20, parfois même 27 mètres de hauteur, se précipitant sur le rivage, où elle renverse tout. C'est par une vague de ce genre que le port du Callao fut entièrement détruit au dix-huitième siècle ; des navires furent jetés par-dessus les murs et lancés dans Tintérieur des terres jusqu'à plus de 4 kilomètres du rivage et à 16 mètres au-dessus du niveau moyen de la mer.

Un tremblement de terre extrêmement violent s'étant fait sentir en avril 1868 à Arica, sur la côte du Pérou, il en résulta une vague de translation qui, pari!Ourant toute la largeur de l'océan Pacifique, atteignit en deux jours la côte d'Australie et se fit même sentir jusqu'au Japon. En notant les heures d*an*ivéo de l'onde en différents points du Pacifique, H. de Ilochstetter (1) a calculé qu'elle s'était déplacée avec une vitesse comprise entre un minimum de 146'»,50 par seconde et un maximum de 216 mètres, le maximum correspondant à la partie de l'Océan la plus profonde; car, d'après une formule donnée par Lagrange, la vitesse d'une onde d'ébranlement transmise par l'eau est proportionnelle à la racine carrée de la profondeur de la nappe ébranlée. Ces chiffres son! plus faibles que ceux de la propagation dans le sol, ce qui concorde bien avec ce que l'on sait du son, dont la transmission se fait mieux par la terre que par l'air.

U est à remarquer que la vitesse de propagation pour l'onde séismique marine est exactement la même que pour la marée (t2). Ainsi le flot lunaire met 16 heures pour arriver d'Ârica aux iles Samoa; or la vague de translation de 1868 a employé 16 heures 2 minutes pour le même trajet. De même, elle a parcouru en 12 heures 57 minutes la distance qui sépare Arica des îles Sandwich et que la marée met 13 heures à franchir.

La vague de translation déterminée, en 1854, par le tremblement de terre de Simoda, au Japon, était parvenue en douze heures sur les côtes de la Californie, ayant cheminé avec une vitesse moyenne de 185 mètres à la seconde.

Inflaenee des terrains snr 1a propaifatlon du moBTemeiit. — Les effets mécaniques d'un tremblement de terre dépendent nécessairement, comme sa vitesse de propagation, de la constitution des terrains que traverse l'ébranlement.

(1) K. K. Akadem, der Wissenschaften, Vienne, août 1868

(2) K. Fuchs, op. cit., 133.

Un premier fait très général est que les secousses sont beaucoup plua vivement ressenties à la surface que dans la profondeur. 11 est arrivé plus d^une fois qu*un tremblement de terre demeurât inaperçu dans les puits de mines ou les tunnels alors qu*il avait été très remarqué au dehors; ainsi en 1823, à Fahluu, en Suéde, et en 1828 dans les provinces Rhénanes. De même, en 1872, le district minier de Lone Fine (Californie), ayant été agité par un violent tremblement de terre qui détruisit la plupart des maisons et pendant lequel on compta plus de cent secousses, les ouvriers qui travaillaient à ce moment dans les mines ne s'aperçurent de rien (1).

On a quelquefois tenté d'expliquer ce fait en disant que les couches internes du globe étaient moins élastiques à cause de la pression qu elles supportent; mais la raison du phénomène est très simple et du même ordre que celle qui détermine la transmission de Tébranlement dans une série de billes de billaixi contiguês, dont la dernière seule est mise en mouvement par un choc survenu à l'autre extrémité. Les couches superficielles de Técorce, qui n'ont à supporter que le poids de l'atmosphère, font l'office de la bille extrême et c'est ainsi que, d'après Darwin, dans le tremblement du 20 février 1835, au Chili, une roche compacte avait sa surface seule réduite en fragments comme si on l'avait fait sauter à la mine.

En général, le principal danger parait exister à la jonction de deux couches de natures très distinctes et spécialement quand des assises, relativement meubles, reposent sur un massif compact de grande épaisseur. Par exemple, en 1783, les parties basses de Messine, bâties sur une alluvion marine, furent beaucoup plus maltraitées que les parties hautes, installées sur un sol granitique. De même, en Calabre, les localités situées sur la chaîne de granité d'Aspromonte souffrirent peu, malgré ime oscillation verticale très marquée, tandis qu'il y eut, dans la plaine formée de grès grossier, d'argile et de cailloux, de grands ravages, surtout à la jonction de cette plaine avec le massif granitique. En 1735, à Lisbonne, les maisons bâties sur le calcaire à hippurites et sur le basalte restèrent debout quand celles qui avaient leurs fondements dans les assises tertiaires meubles étaient réduites en ruine. Enfm M. D. Forbes (2) a constaté que, lors du tremblement de terre de Mendoza, en 1861, la plaine alluviale, puissante de 9 à 13 mètres, était fissurée ou par endroits disloquée, tandis qu'on n'observait pas de crevasses dans le roc solide sous-jacent.

Les 74 tremblements de terre catalogués par M. Fuchs (3), de 1865 à 1873, dans la région des Alpes allemandes, se sont presque tous fait sentir dans les chaînes latérales du nord et du sud, composées de terrains secondaires, tandis que la région centrale, où dominent les formations anciennes, en était à peu près exempte.

(1) K. Fuchs, op. cit., p. M5.

(2) Geolog. Society of London, 10 avril 1872.

(3) K. Fuchs, op, cit., p. 117.

C'est évidemment à la môme cause que doivent être attribuées les projections verticales dont il a déjà été question, ainsi que les secousses et quelquefois les avaries éprouvées par des navires lors du passage d'une onde séismique qui no semblait pas se traduire à la surface de l'Océan.

En résumé, les effets mécaniques de nipture produits par les tremblements de terre ne sont que la traduction extérieure d'un mouvement d'ensemble qui, dans la profondeur, affecte un tout autre caractère. Ces ruptures ne se manifestent que quand la masse du terrain est relativement libre dam une direction et incomplètement jointe aux massifs sous-jacents ou adjacents. Ainsi, lors du tremblement de terre de Cachar, dans l'Inde, en 1869, MM. Oldham et R. Mallet constatèrent que les crevasses du sol s'étaient produites parallèlement aux rives escarpées de la rivière et à peu de distance de ces rives, comme un effet du vide de la vallée au moment où l'onde élastique du choc atteignait la limite du massif solide.

D'ailleurs il est des terrains qui, par leur nature, se prêtent très mal à la transmission des ondes séismiques. De ce nombre sont les couches épaisse» d'aliuvions ou d'éboulis, où la propagation du mouvement est aussi difficile que celle du son à travers la sciure de bois.* Aussi, lors même que ces couches arrivent à la surface, il suffît qu'elles aient une grande puissance, comme c'est le cas dans les plaines de l'Allemagne du Nord, à Berlin, Breslau, etc., pour que les tremblements de terre y soient aussi rares que faibles et ne produisent à la surface du sol aucun effet visible. Une statistique dressée par H. Kluge établit que, de 1850 à 1857, aucun mouvement séismique n'a été ressenti ni en Allemagne au voisinage de la Baltique, ni dans les steppes de Russie, les llanos et les pampas de l'Amérique du Sud, ni enfin dans les prairies de l'Arkansas. Or la plupart de ces régions se distinguent par la grande épaisseur qu'y a^ectent les formations d'alluvion.

En outre, les fentes et mieux encore les cavernes existant dans le sol opposent un obstacle à la propagation des mouvements séismiques. Humboldt signale ce fait qu'à Saint-Domingue les habitants sont arrivés d'eux-mêmes à l'idée d'assurer la stabilité de leurs demeures en creusant, dans le voisinage, des excavations profondes.

AetioM des monUifl^es. — Les montagnes peuvent exercer une influence analogue, en opposant un obstacle à la propagation des ondes. L'expérience a prouvé que les tremblements de terre nés sur la côte occidentale de l'Amérique du Sud franchissent rarement la chaîne des Andes. De même, la ligne côtière du Venezuela paraît empêcher la transmission des ondes séismiques vers le sud. Ou reste, Palassou avait déjà remarqué que, dans le voisinage des Pyrénées, les tremblements de terre suivent ordinairement la direction de la chaîne et sont plus fréquents sur le versant espagnol que sur le versant français. De tels faits ne sauraient surprendre, l'axe d'une chaîne de montagnes bien définie étant, en général, constitué par un massif d'ancienne consolidation, qu'une onde d'ébranlement suit beaucoup plus facilement qu'elle ne le franchit.

Toutefois il y a des cas où la différence observée entre les mouvements séismiques, de part et d'autre d'une chaîne, serait attribuée à tort à Tinfluence du massif montagneux. En effet, supposons, avec M. R. Mallet (1), qu'un ébranlement se produise en o (fig. i04), au-dessous de la chaîne des Andes. L'onde séismique

Fig. lOi. — Propagation des ondes séismiques dans rAmérique du Sud. 1. Pacifique. — 2. Chaîne des Andes. — 3. Atlantique. — o. Centre d'ébm^lement.

occidentale arrivera rapidement en a sur la côte, et son énergie se dissipant de suite dans l'atmosphère, les mouvements du sol y seront violents. Au contraire. Tonde orientale, obligée d'ébranler successivement tout le massif continental bc, pourra n'y déterminer que de faibles mouvements oscillatoires. La montagne interviendra donc dans le phénomène, non par sa masse, mais par la relation, assez étroite, comme nous le verrons plus loin, qui existe entre sa position et celle du siège des ébranlements intérieurs.