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Magnitude et intensité des séismes Lycée

Magnitude et intensité des séismes

Plusieurs paramètres caractéristiques des séismes sont intimement liés ; c’est le cas de la durée de la rupture, sa surface (c’est-à-dire la surface du coulissage le long du plan de faille), ou encore sa magnitude, paramètre intrinsèque le plus utilisé pour décrire un séisme, et qui est une mesure de sa force.

Le calcul de la magnitude est réalisé à partir des enregistrements des mouvements du sol consécutifs à ce séisme, ou sismogrammes. Pas de sismogramme, pas de magnitude ! Il existe plusieurs modes de calcul de cette grandeur, qui utilisent soit l’amplitude des signaux enregistrés (magnitude locale ou de Richter, magnitude des ondes de surface, magnitude des ondes de volume), soit leur longueur (magnitude de durée), soit l’énergie totale rayonnée (magnitude d’énergie, obtenue grâce une analyse poussée des signaux). Chacune de ces magnitudes est une quantité logarithmique : une augmentation d’une unité en magnitude correspond à une augmentation d’un facteur au moins 10 de l’amplitude des mouvements du sol. En général, l’emploi d’un certain type de magnitude est lié à la taille du séisme : les magnitudes locale et de durée sont adaptées à la mesure des « petits » séismes (jusqu’à la magnitude 5 ou 6), alors que seule la magnitude d’énergie sera apte à caractériser un très gros séisme (au-delà de 8,5). Cette embarrassante multiplicité d’échelles de magnitudes tient au fait que le mode de calcul dépend des caractéristiques de l’appareil enregistreur qui lui-même ne sera pas adapté à la mesure de n’importe quel séisme.

Échelles d’intensité

Les effets des séismes sont décrits grâce à des échelles similaires à l’échelle de Beaufort qui sert à mesurer la force du vent en mer. L’échelle actuellement utilisée officiellement en France est l’échelle EMS98 (European Macroseismic Scale), qui est dérivée de l’échelle plus ancienne MSK (Medvedev – Sponheuer – Karnik, du nom de ses initiateurs). Elle comprend 12 degrés gradués de I à XII.

L’estimation de l’intensité d’un séisme en un endroit donné se fait selon une procédure très codifiée dans laquelle entrent en ligne de compte :

  • la classification des bâtiments éventuellement endommagés suivant la qualité de leur construction et les matériaux utilisés
  • le degré d’endommagement des bâtiments (de dommages légers à destruction totale)
  • les proportions de bâtiments endommagés ou de personnes ayant ressenti le séisme
degré description
I Non ressenti
II Rarement ressenti
III Faiblement ressenti
IV Largement ressenti
V Fortement ressenti
VI Dégâts légers
VII Dégâts significatifs
VIII Dégâts importants
IX Destructions
X Destructions généralisées
XI Catastrophe
XII Changement du paysage

En théorie, et contrairement à certaines idées reçues, il n’existe pas de borne inférieure ni supérieure à la valeur de la magnitude. En pratique, comme la magnitude d’un séisme est liée à la longueur de faille qui rompt lors de ce séisme, la gamme des magnitudes sera limitée par la géométrie des frontières de plaques ; on peut envisager une rupture de quelques milliers de kilomètres au plus, ce qui correspondrait à un séisme de magnitude 10 environ (magnitude d’énergie). Le plus gros séisme enregistré (Chili, mai 1960) avait une magnitude de 9,5. La borne inférieure est imposée par la sensibilité du sismomètre ; des séismes de magnitude négative sont ainsi fréquemment détectés. La chute d’une brique d’une hauteur de 1 m pourra être assimilée à un séisme de magnitude -2 !

La magnitude d’un séisme ne doit pas être confondue avec son intensité macrosismique. Alors que la magnitude est une grandeur intrinsèque uniquement liée à la taille du séisme, l’intensité décrit localement les effets en surface, notamment les dommages aux constructions. Elle se mesure en un point précis , et se décline grâce à une échelle bornée graduée de I à XII (en chiffres romains). La distinction est fondamentale : un séisme de grande magnitude pourra avoir une intensité faible, par exemple s’il est profond ; au contraire, un séisme de magnitude relativement restreinte pourra avoir localement des effets importants en surface (phénomènes locaux d’amplification), et donc présenter localement une intensité élevée. En général, on décrit un séisme par son intensité maximale.

Attention aux confusions

M_et_I

Une confusion est souvent faite entre la magnitude et l’intensité d’un séisme.

  • La magnitude est une mesure de la taille d’un séisme, c’est-à-dire de l’énergie libérée lors de ce séisme. Elle dépend essentiellement des dimensions de la surface de rupture du séisme, et de la longueur du glissement sur le plan de faille.
  • L’intensité est une estimation des effets en surface du séisme. Sur le croquis ci-dessus, on voit bien qu’un séisme de forte magnitude (à gauche) peut commettre moins de dégâts qu’un séisme de magnitude moindre (à droite), par exemple s’il est très profond.

Une erreur fréquente

UN SÉISME DE DEGRÉ 8,2 SUR L’ÉCHELLE DE RICHTER QUI EN COMPTE 10″

  1. le degré d’un séisme n’existe pas. On parle soit de magnitude, soit d’intensité.
  2. l’échelle de Richter n’est plus valable pour les très gros séismes ; en pratique, une magnitude donnée comme supérieure à 6 par les sismologues ne peut pas être une magnitude de Richter – c’est probablement une magnitude d’ondes de volume, d’ondes de surface ou d’énergie.
  3. les échelles de magnitude ne sont pas bornées ; on peut simplement estimer que la magnitude d’énergie maximale envisageable est de l’ordre de 10. Quant à l’échelle d’intensité macrosismique, elle est, elle, bornée et graduée de I à XII.

Que faut-il dire alors ? Simplement : un séisme de magnitude 8,2.

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