Tremblement de Terre (séisme)?

Les Tremblements de Terre
Catastrophe naturelle ! Problème de Société
LES TREMBLEMENTS DE TERRE et
LE RISQUE SISMIQUE EN PROVENCE:
étude de la faille de la Trevaresse responsable
du séisme de 1909
En relation avec:
Olivier Bellier
-La tectonique des plaques
-Les failles
CEREGE, Université Paul Cézanne Aix-Marseille
Pour plus d’info. :
http://www.futura--sciences.com - dossier: Qu’esthttp://www.futura
Qu’est-ce qui fait trembler la Terre?
Séismes et Tectonique des Plaques
Qu’est--ce qu’un séisme?
Qu’est
Un séisme = propagation d’une rupture le long d’une faille
Moteur:: Convexion en profondeur
Moteur
Processus:: plaques lithosphériques (100
Processus
km) rigides se déplacent => Contraintes
90% de l’énergie sismique libérée au niveau des frontières de plaques
Tremblement de Terre (séisme)?
Au fait :
- Qu’est ce qu’un faille ?
- Qu’est que la tectonique ?
DEFINITIONS DU PETIT ROBERT
SEISME ET TREMBLEMENT DE TERRE :
Différents types de failles
En fonction des forces produites par le déplacement des plaques
tectoniques on va produire différents types de failles
ENSEMBLE DES PHENOMENES … CATASTROPHIQUES… LIES
A LA DEFORMATION DE L'ECORCE TERRESTRE
S é i sme Ù Te c t o ni q u e
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
Exemple – la faille de San Andréas est Exemple –
une faille décrochante
une faille décrochante
1
Aléa (risque) sismique et notion d’échelle
« Échelle temporelle »
CYCLE SISMIQUE
1- Accumulation de contrainte (b)
2- S é isme : Rupture et propagation (c)
Le cycle sismique
Cycle sismique
Echelle spatiale
Enérgie des séismes (intensité et magnitude) ->
paramètre prédominant : Surface de la Rupture …
longueur de la faille réactivée
1- Inter
Inter--sismique (b):
accumulation de contrainte
& déformation élastique
(>100--1000 ans)
(>100
2 – Co
Co--sismique (c): libération
de contrainte & initiation /
propagation de la rupture
(seconde - minute)
=> Répétitivité
Prévision / Prévention
Notion d’échelles: Conclusions
En absence de prévision => nécessité de prévention
Là où la Terre a tremblée,
tremblée, elle tremblera
de nouveau…
Séisme d ’Izmit
1999, M=7.8
Reconnaissance / information / protection
Séisme de
Lambesc
1909, M=6
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
Là où un « Gros »
séisme s’est produit,
produit, un
« Gros » séisme pourra se
reproduire...
reproduire
...
Cycle sismique (recurrence/magnitude max.)
Informations fournies par :
« Les séismes du présent et du passé »
sismicité intrumentale, historique et paléosismicité
Aléa sismique : Où? Quand? Comment?
COMPORTEMENT DES FAILLES "LENTES" ???
Les « outils » :
Aléa sismique - les « outils »
du cycle sismique …. à la tectonique des
plaques
* Séismologie
Outils/échelle
Echelles Temporelles
g
Sismologie
Seconde/minute
Géodésie
1 à 100 ans
Géologie
1000 à 1 Million ans
* Géodésie
* Tectonique
Géomorphologie
Géophysqique
Stade
Cycle Sismique / Tectonique
Co-sismique
q – p
propagation
p g
rupture
p
et mécanisme
Cycle sismique : de la rupture (déf.
Cosismique) au cycle
(intersismique)
N cycles / tecto. des plaques
Histoire sismique - échelles temporelles complémentaires
Séismicité instrum. 102 ans, Séismicité historique 103 ans, paléosismologie 104 ans
2
ALEA SISMIQUE EN DOMAINE CONVERGENT
Convergence AfriqueAfrique-Europe / séismicité
Méditerranée occidentale
Chardon, 2005, d’après Rebaï et al., 1992
5-6 mm/an
La Recherche, 1995
APPLICATION AU SEISME FRANCAIS
LE PLUS DESTRUCTEUR DU 20ème SIECLE
• Domaine intracontinental => domaine en collision
• Convergence Afrique / Europe occidentale : 55-6 mm/an
=> Accommodée entre le Nord du Maghreb et le Sud de l’Espagne
La Collision en France
Les séismes en France
Mythe ou Risque réel ?
La France domaine à sismicité modérée mais non négligeable!
Les Alpes
St Cannat
Les Pyrénées
Mattauer, 1985
Le séisme de Lambesc (11 Juin 1909, M= 6) - 46 morts, 300 victimes
Séismicité de la France
Instrumentale
&
La séismicité en Provence ?
Historique
SE de la France - avant
avant--pays de 2 chaînes de montagnes « jeunes » (Pyrénées
et Alpes) et du Massif Central
Failles (déformations) et séismes :
« anguille sous roche »
Champs de déformation actuel du SE de la France
Où sont les failles? Quelles sont les vitesses des failles (&récurrence)?
3
LA TECTONIQUE
Aléa sismique en Provence : Reliefs & failles
Les séismes et les failles
Guelluck
Aléa sismique en Provence : Reliefs & failles
1- La Faille de la Moyenne
Durance (FMD)
Andréani,, 2005
Andréani
(Morpho)Tectonique:
localisation des failles rapides – facile!
Active sur 3
échelles d ’observation
- séismicité
éi i ité iinstrumentale
t
t l ((+/(+//-100 ans))
-séismicité historique(+/historique(+/-1000 ans)
- paléosismicité (+/
(+/--10.000 ans)
Faille majeure (70
(70-- 80 km)
Séisme max. potentiel : M > 6
2- Le séisme Provençal de 1909 (M(M- 6)
- Réactivation de la Faille de la Trévaresse
- Propagation vers le Sud du front de déformation « alpine »
Localisation de la déformation - Tectonique
Relief : érosion / tectonique
Problème : l’érosion!
Localiser les failles!
Dans le Quaternaire, le terrain :
dur, dur…
Godard, 2007
4
Corrélation observables de surface et structure
profonde
Localiser : géométrie 3D
Combiner les méthodes
- Terrain: géomorphologie et tectonique
-Géophysique (profonde et surface)
- Imagerie « Haute résolution » (image / MNT)
Prospection géophysique de subsub-surface
Le radar
L ’électrique
Segmentation et Magnitude
Cartographie de la
Faille de la
Moyenne Durance
Localisation
1- Trace de F.: mouvement fort
2- Segmentation : Mw max
Cushing, Bellier, 2003
Segmentation de la Faille de la Moyenne Durance
- 10 segments -
Quantifier: vitesse de déplacement des failles
Longueur des segments max.
= 17 km
M
Magnitude
it d
= +/
+/-- 6.3
63
Marqueurs géomorphologiques
décalés et datés : vitesse (V=d/t)
Longueur totale de la faille
= 80 km
Magnitude Max. = +/
+/-- 7?
5
Quantifier : vitesse de déplacement long terme
- intégrée sur environ 15 Ma -
Séismicité instrumentale ::Localisation 3D de la microsismicté
1999-2004
Réseau sismique IRSN (triangles) – Cushing et al., G.J. Int. 2008
(base Burdigalien : 20 Ma, mais inversion tectonique : 15 Ma)
Séismes dans
Vitesse de 0.1 mm/an - significative des taux de déformation actuels?
le socle ?
Sismicité associée à la FMD
La géodésie
GPS – S
RENAG
L
1- majoritairement dans la couverture
sédimentaire
-> Thin-skin tectonics (<8 km)
2- mais sismicité crustale existe
Pas de séisme associée à la Faille de la
Trevaresse (1909?)
Vitesse de déplacement
Mesure géodésique : GPS permanent
Propagation vers le sud du front de déformation alpine ?
Relation Faille Moyenne Durance & Faille d’Aix
?
Mesure sur 7 ans : vitesse très faible : -0,06 +/- 0,01 mm/an
Investigation géophysique: résistivité électrique & H/V
(collaboration CEREGE, IRSN, CEA)
Comparable aux vitesses déterminées à l’échelle « géologique » ~< 0.1 mm/an
Guignard, Bellier, Chardon, 2005
6
Prospection tomographie électrique
Propagation vers le sud du front de déformation alpine
(en cours CEREGE, IRSN, CEA)
Faille Moyenne Durance & Faille d ’Aix =>
Un marqueur, limite marin
marin-continental du canyon messinien,
(<5.3 Ma) affecté par zone de faille
Transfert de la déformation sur les failles EE-W à vergence Sud
Le chaînon de la Trevaresse : source du séisme de 1909?
(Chardon & Bellier
Bellier,, 2002; Chardon et al., 2005)
Vitesse de déplacement intégrée sur 5 Ma
•vertical : 150 m => 0,03 mm/a
• horizontal (max.) : +/+/- 0,1 mm/a
Le séisme de Lambesc (11 Juin 1909, M= 6) - 46 morts, 300 victimes
Sismicité historique:
Isoséistes du séisme de
Lambesc (1909)
Guignard, Bellier
Bellier,, Chardon, 2005
1909 = Costes / Trevaresse ?
Intensité = « effets » ressentis
et produits en surface
≠
Magnitude = énergie
du séisme (ondes)
Lambert, Levret...
Les effets des tremblements de Terre
- Rupture : mécanisme de la « source »
- Propagation des ondes sismiques
- Effets de site (accélération)
Les effets des tremblements de Terre :
Effets de site (accélérations)
Nature géologique (Roche/sédiment) - Relief (Cuvette/falaise) - « eau »
Effet du relief
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Séisme de Lambesc (1909)
Faille de la Trevaresse « source » du 1909
La paléosismologie :
Comprendre à l’échelle de la faille : cycle sismique?
Topographie : le chaînon de la Trevaresse
Segmentation : 2 segments majeurs
Chardon et al., 2005
Lmax (ouest): 10 km
=> Mw : 5.7
5.7--6,0
Lmax (est) : 8 km
=> Mw : 5.6
5.6--5.8
L (total) : 14
14--18 km
=> Mw : 5.7
5.7--6.3
/ Mw 1909 : 6.0
Séisme de Lambesc (1909)
Propagation de la déformation…
Géométrie 3D
Paléosismologie
Faille enracinée mais pas de rupture de
surface associée à l’escarpement majeur
(Chardon & Hermitte
Hermitte,, 2003)
… sur faille « aveugle » ?
Analyse de la topographie (profils topo. Perpendicullaires à faille)
8
Paléosismologie
Faille de l’Ermitage
• Nombre d’événements : au plus 10
• Magnitudes : 6,2 – 6,3
Paléosismologie :
Vitesse de déplacement
=> Au plus10 événements (< 300 ka)
Vitesse déplacement (8(8-17m)
300 ka : 0.045 +/
+/-- 0.015 mm/an
DECALAGE DU CÔNE
Récurrence « raisonnable » (M: +/+/- 6)
(>> 1000 ans) : 40004000-10000 ans)
ans)
Décalage vertical post-cône : 8 – 17 m
Âge du cône : 100 – 300 ka
=> Vitesse : 0,05 – 0,3 mm/an
Comprendre à l’échelle des plaques!
Conclusion : Tremblement de Terre en France?
Sismicité instrumentale
/
Champs de contrainte régional
DEFINITIONS DU PETIT ROBERT
SEISME ET TREMBLEMENT DE TERRE :
ENSEMBLE DES PHENOMENES … CATASTROPHIQUES… LIES
A LA DEFORMATION DE L'ECORCE TERRESTRE
1- Influence directe de la
convergence
Afrique -Europe: peu probable !
S é i sme Ù Te c t o ni q u e
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
-Un peu simpliste – marche au 11°° ordre pour majorité (?) des failles rapides
- Comportement des failles lentes – comportement sismogénique (2
(2°° ordre) dont
compréhension nécessité une surveillance haute résolution et multimulti-échelle
2- Découplage socle / couverture - croûte / manteau?
Baroux, Béthoux, Bellier, 2001
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Prévention : tenir compte du risque sismique
Les effets des tremblements de Terre
Effets directs!
DOMMAGES (RISQUE) =
Les ruptures de surface
ALEA x VULNERABILITE
(mouvements forts
forts))
Propagation des ondes
(accélération
accélération))
Destructions habitations et
pôles économiques - pertes
en vies humaines
Risque = effets des séismes
Les effets des tremblements de Terre :
Effets Induits - incendie, tsunami, liquéfaction...
Le risque sismique
San Fransisco 1906
si la faille
est grande
Incendies
Tsunami - Raz de marée
Liquéfaction
à quelle distance
de la faille on se
trouve…
ET SURTOUT :
ma maison estelle bien
construite ???
et les effets
de site alors ?
(((Quelle période
de retour…)))
Comprendre la Terre
Prévision / Prévention
Absence Prévision / Prévention
Reconnaissance / information/ PROTECTION!
Séisme d ’El Asnam
(Oct. 1980 - M=7.3)
Octobre 1990 !
Un challenge! La prévision sismique...
Pour plus d’info. :
http://www.futura--sciences.com - dossier: Qu’esthttp://www.futura
Qu’est-ce qui fait trembler la Terre?
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