Tremblement de Terre (séisme)?

1
LES TREMBLEMENTS DE TERRE et
LE RISQUE SISMIQUE EN PROVENCE:
étude de la faille de la Trevaresse responsable
du séisme de 1909
Olivier Bellier
CEREGE, Université Paul Cézanne Aix-Marseille
Pour plus d’info. : Pour plus d’info. :
http://www.futurahttp://www.futura--sciences.com sciences.com -- dossier: Qu’estdossier: Qu’est--ce qui fait trembler la Terre?ce qui fait trembler la Terre?
Les Tremblements de TerreLes Tremblements de Terre
Catastrophe naturelle ! Problème de Société
En relation avec:En relation avec:
--La tectonique des plaquesLa tectonique des plaques
--Les faillesLes failles
SéismesetTectoniqueSéismesetTectonique
desPlaquesdesPlaques
MoteurMoteur: Convexion en profondeur: Convexion en profondeur
ProcessusProcessus: plaques lithosphériques (100 : plaques lithosphériques (100
km) rigides se déplacent => Contrainteskm) rigides se déplacent => Contraintes
90%del’énergie90%del’énergie
sismiquelibéréeausismiquelibéréeau
niveaudesfrontièresniveaudesfrontières
deplaquesdeplaques
Qu’estQu’est--ce qu’un séisme?ce qu’un séisme?
Un séisme = propagation d’une rupture le long d’une failleUn séisme = propagation d’une rupture le long d’une faille
Tremblement de Terre (séisme)?Tremblement de Terre (séisme)?
DEFINITIONS DU PETIT ROBERT
SEISME ET TREMBLEMENT DE TERRE :
ENSEMBLE DES PHENOMENES … CATASTROPHIQUES… LIES
A LA DEFORMATION DE L'ECORCE TERRESTRE
Séisme Ù Tectonique
1 - « cause » : mise sous contrainte – mouvement des plaques tectoniques
2 - « déclenchement » : rupture de la croûte terrestre (rigide, froide et cassante)
3 - « déroulement » : propagation d'une rupture le long d’une faille pré-existante
Rupture = relâchement des contraintes <=> Réponse au mouvement des plaques
Différents types de faillesDifférents types de failles
En fonction des forces produites par le déplacement des plaques En fonction des forces produites par le déplacement des plaques
tectoniques on va produire différents types de failles tectoniques on va produire différents types de failles
Au fait : Au fait : -- Qu’est ce qu’un faille ?Qu’est ce qu’un faille ?
-- Qu’est que la tectonique ?Qu’est que la tectonique ?
ExempleExemple––lafailledeSanAndréasestlafailledeSanAndréasest
unefailleunefailledécrochantedécrochante

2
Aléa (risque) sismique et notion d’échelleAléa (risque) sismique et notion d’échelle
«« Échelle temporelleÉchelle temporelle »»
CYCLE SISMIQUE
1- Accumulation de contrainte (b)
2- S é isme : Rupture et propagation (c)
Le cycle sismiqueLe cycle sismique
11--InterInter--sismique (b): sismique (b):
accumulation de contrainte accumulation de contrainte
& déformation élastique& déformation élastique
Cycle sismiqueCycle sismique
&
déformation
élastique&
déformation
élastique
(>100(>100--1000 ans)1000 ans)
2 2 ––CoCo--sismique (c): libération sismique (c): libération
de contrainte & initiation / de contrainte & initiation /
propagation de la rupturepropagation de la rupture
(seconde (seconde -- minute)minute)
=> Répétitivité=> Répétitivité
Echelle spatialeEchelle spatiale
EnérgieEnérgie des séismes (intensité et magnitude) des séismes (intensité et magnitude) --> >
paramètre prédominantparamètre prédominant : Surface de la Rupture … : Surface de la Rupture …
longueur de la faillelongueur de la faille réactivéeréactivée
Notion d’échelles: ConclusionsNotion d’échelles: Conclusions
Là où la Terre Là où la Terre a trembléea tremblée, elle , elle trembleratremblera
de nouveau…de nouveau… Séisme de Séisme de
LambescLambesc
1909, M=61909, M=6
Séisme dSéisme d ’Izmit’Izmit
1999, M=7.81999, M=7.8
Là où un «Là où un « GrosGros » »
séisme séisme s’est produits’est produit, un , un
««GrosGros » séisme » séisme pourra se pourra se
reproduirereproduire......
Aléa sismique : Où? Quand? Comment?Aléa sismique : Où? Quand? Comment?
Prévision / PréventionPrévision / Prévention
En absence de prévision => nécessité de prévention
Reconnaissance / information / protection
Failles à sismicité active et modérée, objectif :
-> Évaluation de l'aléa sismique
- Localiser les déformations séismogénique
« Faille et séismes : anguille sous roche »
- Quantifier les paramètres de la déformation
Vitesses long-terme (géologie) / instantanées (géodésie)
- Comprendre le comportement sismogénique des failles
Cycle sismique (recurrence/magnitude max.)
Informations fournies par :
« Les séismes du présent et du passé »
sismicité intrumentale, historique et paléosismicité
COMPORTEMENT DES FAILLES "LENTES" ???
Aléa sismique Aléa sismique --les «les « outilsoutils »»
* Séismologie* Séismologie
* Tectonique* Tectonique
GéomorphologieGéomorphologie
GéophysqiqueGéophysqique
* Géodésie* Géodésie
Les «Les « outilsoutils » :» :
du cycle sismique …. à la tectonique des du cycle sismique …. à la tectonique des
plaquesplaques
Outils/échelle Echelles Temporelles Stade Cycle Sismique / Tectonique
Sismolo
g
ie Seconde/minute Co-sismi
q
ue
–
p
ro
p
a
g
ation ru
p
ture
g
q
ppg p
et mécanisme
Géodésie
1 à 100 ans Cycle sismique : de la rupture (déf. Cosismique) au cycle
(intersismique)
Géologie 1000 à 1 Million ans N cycles / tecto. des plaques
Histoire sismique Histoire sismique -- échelles temporelles complémentaires échelles temporelles complémentaires
Séismicité instrum. 10Séismicité instrum. 102 2 ans, Séismicité historique 10ans, Séismicité historique 103 3 ans, paléosismologie 10ans, paléosismologie 1044 ansans

3
ALEA SISMIQUE EN DOMAINE CONVERGENT
Chardon, 2005, d’après Rebaï et al., 1992
APPLICATION AU SEISME FRANCAIS
LE PLUS DESTRUCTEUR DU 20ème SIECLE
Convergence AfriqueConvergence Afrique--Europe / séismicitéEurope / séismicité
Méditerranée occidentaleMéditerranée occidentale
•• Domaine intracontinental => domaine en collision Domaine intracontinental => domaine en collision
•• Convergence Afrique / Europe occidentale : 5Convergence Afrique / Europe occidentale : 5--6 mm/an6 mm/an
=> Accommodée entre le Nord du Maghreb et le Sud de l’Espagne=> Accommodée entre le Nord du Maghreb et le Sud de l’Espagne
La Recherche, 1995La Recherche, 1995
55--6 mm/an6 mm/an
La Collision en FranceLa Collision en France
Les Alpes
Les Pyrénées
Mattauer, 1985Mattauer, 1985
Les séismes en FranceLes séismes en France
Mythe ou Risque réel ?Mythe ou Risque réel ?
La France domaine à sismicité modérée mais non négligeable!La France domaine à sismicité modérée mais non négligeable!
St St CannatCannat
Le séisme de Lambesc (11 Juin 1909, M= 6) Le séisme de Lambesc (11 Juin 1909, M= 6) -- 46 morts, 300 victimes46 morts, 300 victimes
Séismicité de la FranceSéismicité de la France
InstrumentaleInstrumentale HistoriqueHistorique
&&
Failles (déformations) et séismes : Failles (déformations) et séismes :
«« anguille sous rocheanguille sous roche »»
La séismicité en Provence ? La séismicité en Provence ?
SE de la France SE de la France --avantavant--pays de 2 chaînes de montagnes «pays de 2 chaînes de montagnes « jeunesjeunes » (Pyrénées » (Pyrénées
et Alpes) et du Massif Centralet Alpes) et du Massif Central
Champs de déformation actuel du SE de la FranceChamps de déformation actuel du SE de la France
Où sont les failles? Quelles sont les vitesses des failles (&récurrence)?Où sont les failles? Quelles sont les vitesses des failles (&récurrence)?

4
LA TECTONIQUE LA TECTONIQUE
Les séismes et les faillesLes séismes et les failles
GuelluckGuelluck
Aléa sismique en Provence : Aléa sismique en Provence : Reliefs & faillesReliefs & failles
Active sur 3 Active sur 3
échelles déchelles d ’observation’observation
éi i ité i t t l ( /éi i ité i t t l ( /
100 )100 )
11-- La Faille de la Moyenne La Faille de la Moyenne
Durance (FMD)Durance (FMD)
Aléa sismique en Provence : Aléa sismique en Provence : Reliefs & faillesReliefs & failles
AndréaniAndréani, 2005, 2005
--s
éi
sm
i
c
ité
i
ns
t
rumen
t
a
l
e
(
+
/
s
éi
sm
i
c
ité
i
ns
t
rumen
t
a
l
e
(
+
/
--
100
ans
)100
ans
)
--séismicité historique(+/séismicité historique(+/--1000 ans)1000 ans)
-- paléosismicitépaléosismicité (+/(+/--10.000 ans)10.000 ans)
Faille majeure (70Faille majeure (70-- 80 km)80 km)
Séisme max. potentiel : M > 6Séisme max. potentiel : M > 6
-- Réactivation de la Faille de la Réactivation de la Faille de la TrévaresseTrévaresse
-- Propagation vers le Sud du front de déformation «Propagation vers le Sud du front de déformation « alpinealpine »»
22-- Le séisme Provençal de 1909 (MLe séisme Provençal de 1909 (M--6)6)
(Morpho)Tectonique: (Morpho)Tectonique:
localisation des failles rapides localisation des failles rapides –– facile!facile!
Localisation de la déformation Localisation de la déformation -- TectoniqueTectonique
Localiser les failles!
Dans le Quaternaire, le terrain :
dur, dur…
Relief : érosion / tectonique
Problème : l’érosion!Problème : l’érosion!
Godard, 2007Godard, 2007

5
Localiser : géométrie 3DLocaliser : géométrie 3D
Combiner les méthodes Combiner les méthodes
-- Terrain: géomorphologie et tectoniqueTerrain: géomorphologie et tectonique
--Géophysique (profonde et surface)Géophysique (profonde et surface)
--Imagerie «Imagerie « Haute résolutionHaute résolution » (image / MNT)» (image / MNT)
Corrélation observables de surface et structure Corrélation observables de surface et structure
profondeprofonde
Prospection géophysique de subProspection géophysique de sub--surfacesurface
LL ’électrique’électrique
Le radarLe radar
Cartographie de la Cartographie de la
Faille de la Faille de la
Moyenne DuranceMoyenne Durance
Cushing, Bellier, 2003Cushing, Bellier, 2003
LocalisationLocalisation
11-- Trace de F.: mouvement fortTrace de F.: mouvement fort
22-- Segmentation : Mw maxSegmentation : Mw max
Segmentation et Magnitude Segmentation et Magnitude
Segmentation de la Faille de la Moyenne DuranceSegmentation de la Faille de la Moyenne Durance
-- 10 segments 10 segments --
Longueur des segments max.Longueur des segments max.
= 17 km= 17 km
MitdMitd
==
+/+/
6363
Longueur totale de la failleLongueur totale de la faille
= 80 km= 80 km
M
agn
it
u
d
e
M
agn
it
u
d
e
=
=
+/+/
--
6
.
36
.
3
Magnitude Max. = Magnitude Max. = +/+/--7?7?
Quantifier: vitesse de déplacement des faillesQuantifier: vitesse de déplacement des failles
Marqueurs géomorphologiques Marqueurs géomorphologiques
décalés et datés : vitesse (V=d/t)décalés et datés : vitesse (V=d/t)