Introduction

Problématique :

• Comment peut-on évaluer les dégâts causés par les séismes ?
• Quelle est l’importance de l’enregistrement des ondes sismiques ?
• Quelle est la structure du globe terrestre ?
• Comment les séismes sont-ils répartis à la surface de la Terre, et quelle relation cela a-t-il avec la tectonique des plaques ?

Manifestations et enregistrement des séismes

Questions :

1. Définissez le séisme et donnez son synonyme.
2. Relevez du texte les indices qui montrent que le séisme d’Al-Hoceïma a été un événement terrible.
3. Relevez du texte les caractéristiques du séisme d’Al-Hoceïma.

Réponses :

1. Le séisme est un phénomène géologique interne au cours duquel la Terre est secouée pendant quelques secondes. On l’appelle aussi tremblement de terre.
2. Le séisme d’Al-Hoceïma est terrible car il a tué 268 personnes, blessé 926 personnes et effondré 2 539 maisons, et cela en seulement 3 secondes.
3. Le séisme d’Al-Hoceïma avait comme caractéristiques : une intensité de 6,5 degrés sur l’échelle de Richter et un foyer superficiel.

Conclusion 1 : Le séisme est une catastrophe naturelle brusque qui cause des dégâts matériels et humains.

Questions :

1. Comment varie l’intensité du séisme du degré I au degré XII ?
2. Trouvez l’intensité du séisme d’Al-Hoceïma selon l’échelle de Mercalli à l’aide des images de l’activité 1.
3. L’échelle M.S.K. est-elle précise ? Justifiez votre réponse.
4. Proposez une échelle plus précise que l’échelle M.S.K.

Réponses :

1. On constate une augmentation de l’intensité du séisme quand on passe du degré I au degré XII.
2. Selon les images, l’intensité du séisme d’Al-Hoceïma est de IX degrés sur l’échelle M.S.K.
3. L’échelle M.S.K. n’est pas précise car elle se base sur l’observation des dégâts matériels et non sur un appareil de mesure.
4. On propose comme outil précis l’échelle de Richter.

Questions :

1. Complétez le document [3], en déterminant les types d’ondes sismiques enregistrées sur le sismogramme.
2. Déterminez la succession chronologique des ondes sismiques.
3. Par quoi peut-on expliquer la différence du temps d’enregistrement des ondes sismiques sachant qu’elles ont le même point et le même temps de départ ?
4. Comparez l’échelle M.S.K. et l’échelle de Richter du point de vue : nombre de degrés, outil de mesure de l’intensité du séisme et exactitude (précision).

Réponses :

1. [1] : calme sismique, [2] : ondes primaires P, [3] : ondes secondaires S, [4] : ondes longues L.
2. Les ondes P arrivent les premières, suivies des ondes S, puis les ondes L arrivent les dernières.
3. Cette différence s’explique par la différence de vitesse de propagation : les ondes P sont les plus rapides, les ondes S ont une vitesse moyenne et les ondes L sont les plus lentes.
4. Comparaison entre l’échelle M.S.K. et l’échelle de Richter :

Remarque : L’échelle de Richter peut être reliée à l’échelle de Mercalli (M.S.K.) par la formule suivante :

M = 1 + (2 × I) / 3

Avec :
• M : Magnitude du séisme dans l’échelle de Richter
• I : Intensité du séisme dans l’échelle M.S.K.

Remarque : L’intensité du séisme (M.S.K.) est liée aux dégâts causés en surface, alors que la magnitude (Richter) exprime l’énergie libérée par le séisme lui-même.

Questions :

1. Indiquez le temps de décalage horaire de l’arrivée des ondes sismiques [P] et [S].
2. À quoi correspond le temps mis par les ondes [P] pour atteindre la station d’enregistrement ?
3. Comment expliquez-vous le temps mis entre l’arrivée des ondes [P] et [S] bien qu’elles partent toutes les deux du même point : le foyer (F) ?
4. Calculez la vitesse de propagation des ondes [P] sachant que la distance séparant la station d’enregistrement du foyer sismique est de 700 km.
5. À l’aide de l’échelle M.S.K. et de la relation M = 1 + (2 × I) / 3, décrivez les dégâts recensés au niveau de l’épicentre.

Réponses :

1. Le temps de décalage des ondes [S] par rapport aux ondes [P] est de 45 secondes.
2. Le temps mis par les ondes [P] pour atteindre la station correspond à la distance parcourue entre le foyer (origine des ondes) et la station (emplacement du sismographe).
3. Le décalage de temps entre l’arrivée des ondes [P] et [S] est lié à la différence de vitesse de propagation.
4. La vitesse de propagation des ondes [P] :
   On applique la relation v = d / t avec v = vitesse, d = distance, t = temps.
   d = 700 km et t = 30 s, donc : v = 700 / 30 ≈ 23,33 km/s
5. On applique la relation : M = 1 + (2 × I) / 3 avec M = 6.
   I = 3(M − 1) / 2 = 3(6 − 1) / 2 = 7,5.
   Les vibrations sont compatibles avec celles provoquées par le passage d’un gros camion (degré VII-VIII).

Questions :

1. Déterminez la zone qui a connu la plus forte intensité sismique. Comment l’appelle-t-on ?
2. Que représentent les éléments [M] ?
3. Déterminez l’origine des ondes sismiques. Qu’appelle-t-on cette zone ?
4. Comparez la distance entre le point F et les points 1, 2 et 3, puis concluez pourquoi l’épicentre a connu la plus grande intensité du séisme.
5. Déduisez la cause du séisme.

Réponses :

1. La zone qui a connu la plus forte intensité sismique est la zone [1], elle s’appelle épicentre.
2. Les éléments [M] représentent les ondes sismiques.
3. Les ondes sismiques ont pour origine une zone du sous-sol appelée foyer [F] (ou hypocentre).
4. La distance entre le foyer et le point 1 est inférieure à la distance entre le foyer et les points 2 et 3. C’est pourquoi l’intensité du séisme est plus grande au point 1 situé à l’épicentre [E].
5. La cause du séisme est une fracture (faille) des roches en profondeur ; celle-ci donne naissance aux ondes sismiques qui se propagent dans toutes les directions.

L’importance des ondes sismiques dans la détermination de la structure interne de la Terre

Question : Résumez sous forme d’un tableau les caractéristiques des ondes P, S et L (mode de propagation, vitesse de propagation et état physique du milieu de propagation).

Questions :

1. Analysez la courbe du graphique.
2. Relevez à partir des documents proposés les profondeurs correspondant aux variations brusques des vitesses des ondes [P].
3. Proposez une hypothèse permettant d’expliquer ces variations brusques.

Réponses :

1. La vitesse des ondes [P] augmente progressivement entre 0 et 30 km, puis augmente brusquement à 30 km de profondeur, se stabilise relativement entre 30 et 100 km, puis diminue légèrement de 100 à 150 km.
2. Les profondeurs correspondant aux variations brusques des vitesses des ondes [P] : ~30 km ; ~100 km puis ~150 km.
3. Il est probable que la variation brusque de vitesse des ondes [P] et [S] soit due aux changements de nature et de densité des roches en profondeur.

Relation entre les séismes et la tectonique des plaques

Questions :

1. Que représente la zone A ?
2. Concluez sur le type de mouvement entre les deux plaques (Afrique, Amérique du Sud).
3. Donnez les noms des éléments 1, 2, 3 et 4.
4. Déterminez l’origine des séismes au niveau de la zone A.

Réponses :

1. La zone A est la dorsale médio-océanique.
2. Mouvement de divergence (éloignement).
3. [1] : croûte océanique, [2] : manteau supérieur, [3] : asthénosphère, [4] : lithosphère.
4. L’origine des séismes dans les dorsales médio-océaniques est liée aux failles issues des mouvements de divergence.

Questions :

1. Décrivez la répartition des foyers des séismes au niveau de la ligne côtière Ouest de l’Amérique du Sud.
2. Que devient la lithosphère au niveau de la zone C ?
3. Qu’appelle-t-on ce phénomène ? Quelle est son origine ? Quelles sont ses conséquences ?
4. Déduisez de ce qui précède la relation entre les séismes et la tectonique des plaques au niveau des zones de subduction.

Réponses :

1. Les séismes sont répartis tout au long de la côte Ouest de l’Amérique du Sud.
2. La lithosphère océanique disparaît au niveau de la zone C.
3. C’est le phénomène de subduction. Son origine est liée aux forces de convergence et ses conséquences sont les séismes selon le plan de Benioff.
4. Les mouvements de convergence des plaques dans les zones de subduction exercent des forces sur les roches, ce qui aboutit à des ruptures (failles) et à la formation de foyers sismiques où naissent les ondes sismiques qui se propagent dans toutes les directions.