Explication : Comment se produisent les tremblements de terre ? | Science et technologie

Un tremblement de terre, dans les termes les plus simples, c’est quand la terre tremble.

Saviez-vous qu’il y a des centaines de tremblements de terre chaque jour, pas toujours assez forts pour que nous les remarquions ? Ensuite, il y en a d’énormes qui causent d’énormes dégâts et des pertes de vie. Ces événements terrifiants soulèvent de nombreuses questions ; voici quelques réponses.

À qui est la « faute » lorsqu’un tremblement de terre se produit ?

La surface de la Terre est constituée de kilomètres de roche dure divisée en un puzzle de pièces mobiles appelées plaques tectoniques, qui reposent sur une mer de roche chaude et liquide qui roule en refroidissant, poussant les plaques autour. Les tremblements de terre et les volcans se produisent à la surface où ils se rencontrent.

Les plaques sont techniquement toujours en mouvement mais sont généralement verrouillées ensemble, créant une contrainte jusqu’à ce que quelque chose de souterrain se casse, les libérant pour glisser le long de lignes connues de roches fracturées appelées failles, qui peuvent s’étendre sur des kilomètres.

Lorsque la pression se relâche soudainement et que la plaque bouge, l’énergie explose dans la roche environnante.

Comment connaître la force d’un tremblement de terre ?

Les scientifiques utilisent des sismographes, qui étaient autrefois des aiguilles mobiles qui enregistrent les secousses du sol, mais maintenant l’équipement est entièrement numérique. Il existe un réseau mondial de ceux-ci, ainsi que des réseaux locaux et régionaux, et une grande partie des données est open source et automatiquement connectée. En combinant au moins trois mesures, les systèmes peuvent cartographier avec précision l’emplacement, la durée et la taille d’un tremblement de terre. Enfin, il existe quelques mesures différentes des tremblements de terre, mais la magnitude la plus largement utilisée fait référence à la taille globale, et chaque pas est 10 fois supérieur au pas ci-dessous.

En plus des sismomètres, les géologues et les sismologues disposent d’une variété d’outils pour collecter des données sur les mouvements de la croûte terrestre. Des capteurs connectés au GPS sont placés à proximité de sites sismiquement actifs pour mesurer les mouvements à la surface. Les photos satellite prises avant et après un événement peuvent être comparées pixel par pixel. Un radar satellitaire appelé InSAR est l’un des outils les plus importants pour détecter comment la surface de la Terre change : il réfléchit les faisceaux d’ondes radio de l’orbite sur des balayages de la Terre, et un processus appelé interférométrie enregistre les changements de hauteur de surface avec une précision millimétrique. Le satellite passe deux fois pour voir ce qui a changé au sol. Des techniques d’apprentissage automatique sont également testées sur de grands ensembles de données pour trouver des signaux plus rapidement que les humains.

Un séisme peut-il en provoquer un autre ?

Bien que les tremblements de terre soient connus pour déclencher d’autres tremblements de terre, la façon dont cela se produit fait l’objet de discussions acharnées entre scientifiques. Les tremblements de terre exposent deux paradoxes sur la façon dont les humains comprennent le monde naturel : ils se produisent sur des périodes plus longues que l’expérience humaine et se produisent à des profondeurs bien au-delà de la capacité des gens à observer directement.

Les scientifiques gèrent cela en créant des modèles et en calculant des probabilités. Après un tremblement de terre, les scientifiques examinent les données pour mieux comprendre ce qui pourrait se passer ensuite. “Nous devons mettre un stéthoscope” sur la Terre, a déclaré Harold Tobin, professeur de sciences de la Terre à l’Université de Washington, “pour déterminer ce qui se passe là-bas.

« L’idée générale de la cause [of earthquakes] étant donné que l’accumulation de tension existe depuis longtemps », a expliqué Tim Wright du Centre d’observation et de modélisation des tremblements de terre, des volcans et de la tectonique (COMET) basé au Royaume-Uni, « mais ce n’est qu’au cours des 20 dernières années que nous avons eu la technologie pour mesurer cela en utilisant les informations satellitaires.

Comment savons-nous si un tremblement de terre se prépare ?

On demande tout le temps aux scientifiques s’il est possible de prévoir un tremblement de terre. “Nous sommes loin d’avoir une prévision à court terme”, a déclaré Wright. Le United States Geological Survey, qui documente les événements sismiques mondiaux, maintient une page web consacrée à démystifier les mythes de prédiction.

Après un grand tremblement de terre, il y a une énorme quantité de données à collecter et à déchiffrer, et certaines d’entre elles sont immédiatement utiles. “Nous pouvons faire des calculs sur les endroits qui sont plus ou moins susceptibles d’avoir des tremblements de terre à la suite de [another]”, a déclaré Wright.

Il attend les données InSAR d’un satellite européen qui effectuera son premier passage au-dessus du sud de la Turquie depuis qu’une série de tremblements de terre de forte magnitude a frappé le 6 février. Son équipe, et d’autres, utilisent ces outils pour mesurer la façon dont la tension s’accumule sur des failles connues. Ils peuvent modéliser la quantité totale d’énergie qui pourrait finir par être libérée lors d’un tremblement de terre dans une zone spécifique, et la vitesse à laquelle elle sera libérée, avec une précision considérable.

“Mais nous ne savons tout simplement pas quand” cela arrivera, a-t-il dit. “Nous ne savons pas s’il pourrait s’agir d’un seul tremblement de terre de magnitude 8 ou de dix tremblements de terre de magnitude 7”.

Dans les zones qui en sont équipées, des alertes précoces peuvent être diffusées quelques secondes avant que les secousses ne frappent, pour ralentir les trains ou ouvrir les portes de secours.

La science peut sûrement comprendre cela?

Un laboratoire unique dans le nord de l’État de New York simule des tremblements de terre toute l’année. Le Laboratoire d’ingénierie structurelle et de simulation de tremblement de terre (SEESL) de l’Université de Buffalo New York dispose de deux tables vibrantes géantes de 7 × 7 mètres (23 × 23 pieds), chacune équipée pour contenir de petits bâtiments, des morceaux de ponts ou d’autres unités d’infrastructure. Michel Bruneau de SEESL a déclaré : « Il est possible de construire des structures qui peuvent survivre à cela », se référant à un tremblement de terre de magnitude 7,8.

“Vous pouvez concevoir la structure de telle sorte que les dégâts soient contenus, afin que les occupants puissent s’échapper”, même pour les bâtiments construits en béton armé, un matériau utilisé dans le monde entier, a-t-il ajouté.

Les ingénieurs peuvent concevoir des points de défaillance dans la structure en les éloignant des colonnes qui maintiennent le bâtiment et en les plaçant dans des zones moins critiques. La prochaine étape, a déclaré Bruneau, est “l’idée de la résilience sismique” – des bâtiments qui se rétablissent. Au laboratoire, ils développent des technologies pour les structures avec des pièces remplaçables qui concentrent les dommages, se cassent et sont ensuite remplacées rapidement, en maintenant la fonctionnalité du bâtiment ou du pont.

Judith Hubbard est professeure adjointe invitée à la Cornell Earth and Atmospheric Sciences school, et elle étudie les failles du monde entier. “L’objectif est de déterminer quelles parties de la faille ont glissé et de combien”, a-t-elle déclaré, car cela aidera à modéliser s’il pourrait y avoir un déclenchement sur une autre partie de la faille lorsque la contrainte est déplacée vers la position vulnérable suivante.

La modélisation d’un défaut nécessite autant d’informations que possible, sur une période de temps aussi longue que possible. L’appariement des sols et la datation au radiocarbone de la région relèvent du domaine de la paléosismologie, cartographiant des événements anciens qui informent les futurs. Même les enregistrements chimiques des récifs coralliens aux limites des plaques aident à compléter l’histoire.

“Ce qui est diaboliquement difficile, c’est que le [stress] le temps d’accumulation est si long – des décennies, des millénaires et [earthquake] la libération est de 30 secondes ou d’une ou deux minutes, la différence entre ces échelles de temps est si grande », a déclaré Tobin de l’Université de Washington. “Quelqu’un pourrait dire que [a] défaut n’a pas eu un grand tremblement de terre en 100 ans. Moi, en tant que géologue, je dirais que nous savons que cette période est normale.

« Cela ne dit pas que la faute est en retard ; il dit qu’il a les conditions appropriées pour générer un tremblement de terre.