Les séismes, des phénomènes soudains

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Chapitre
1
Les séismes, des
phénomènes soudains
Les options pédagogiques du chapitre
Ce chapitre poursuit l’étude de l’activité géologique de la Terre ini-
tiée en classe de 5e. Il permet de découvrir de manière concrète les
phénomènes sismiques, mécanismes à relier à l’activité interne de la
Terre.
Il est important de définir en premier lieu les séismes, ces derniers
ne correspondant pas à une connaissance exigible à l’école primaire,
mais à un support optionnel d’investigation scientifique (cycle 3). De
nombreux élèves ne définissent en effet les séismes que de façon
explicative. Les causes évoquées sont souvent inexactes, comme des
phénomènes liés au “noyau” de la Terre, à sa chaleur interne ou au
déplacement des continents... La définition d’un séisme est ici établie
par l’observation des manifestations sismiques en surface.
Ce chapitre permettra ensuite de découvrir l’origine d’un séisme,
c’est-à-dire de relier l’existence des séismes à celle des failles, ces der-
nières étant jusqu’alors considérées comme la conséquence et non la
cause d’un séisme.
Enfin, la notion d’ondes sismiques, induites au niveau du foyer, est
abordée avec l’analogie des ondes vibratoires au sein d’un liquide et
leur enregistrement au niveau du globe. Elles doivent être présentées
comme responsables des dégâts d’un séisme.

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Chapitre 1Chapitre
Les activités du chapitre
Les manifestations des séismes
(Réponses aux questions pour résoudre le problème
1. Un séisme provoque des dégâts matériels (immeubles détruits à Arette, tours d’habitations
effondrées au Pakistan) et des décès (1 seul pour le séisme d’Arette, 30 000 pour le séisme
pakistanais).
2. Les dégâts matériels et humains sont les points communs des deux séismes présentés. Par contre, le
séisme pakistanais a une magnitude plus élevée et on dénombre des dégâts dans plusieurs
pays, contrairement à celui d’Arette.
3. On observe un déplacement vertical pour le terrain américain, alors que le déplacement est horizon-
tal pour le terrain japonais.
4. La présence d’une faille favorise la survenue des séismes à Nojima.
5. La voie ferrée est déformée. Cette déformation est expliquée par le déplacement des roches
au niveau de la faille présente à cet endroit.
6. Les manifestations géologiques qui caractérisent un séisme sont les failles et les déformations des
terrains.
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Les séismes provoquent des dégâts matériels et humains. Ils sont reliés à des déformations des
paysages : les failles.
Activité 1
Les options pédagogiques de l’activité
Cette activité permet de définir un séisme par ses diverses manifes-
tations en surface.
La première partie propose la comparaison de deux séismes surve-
nus respectivement en France (doc. 1) et au Pakistan (doc. 2 et 3). À tra-
vers ces exemples, les dégâts matériels et humains apparaissent
comme les principales conséquences d’un séisme. La mention de la
magnitude, vocabulaire souvent connu par les élèves, permet de com-
parer la puissance des séismes présentés, mais ne constitue pas une
connaissance exigible.
La seconde partie de cette activité présente les failles comme des
manifestations liées aux séismes qui affectent les paysages en surface
(doc. 4 à 6). Contrairement aux dégâts matériels et humains, la notion
de faille ne doit pas être présentée comme une conséquence d’un séis-
me. En effet, il est essentiel que l’élève comprenne que les régions pré-
sentant des failles (préexistantes aux séismes) sont également les
régions les plus sismiques.
Cette activité développe essentiellement la compétence « s’infor-
mer » à partir des différents supports présentés. La mise en relation
entre un séisme et la présence d’une faille fait quant à elle appel aux
compétences de raisonnement.

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Les séismes, des phénomènes soudains
Les mécanismes à l’origine d’un séisme
(Réponses aux questions pour résoudre le problème
1. Au cours de ce séisme, la faille anatolienne a été touchée une nouvelle fois. Les terrains situés de
part et d’autre de la faille ont coulissé l’un par rapport à l’autre, ce qui a provoqué un décalage de
4 m sur une distance de 110 km.
2. Avant le séisme, le sous-sol d’Izmit subit des contraintes fortes (couleur rouge). Après le séisme,
les contraintes ont diminué (couleur violette).
3. Les roches ont accumulé de l’énergie fournie par l’exercice de forces ou contraintes. Quand
les contraintes se relâchent, les roches libèrent l’énergie accumulée.
4. Au niveau d’une faille, l’accumulation d’énergie par les roches s’explique par l’augmentation
des contraintes au niveau des aspérités.
5. Au foyer, les roches cassent brutalement, ce qui engendre la création d’ondes sismiques.
6. Les ondes sismiques sont des vibrations de la matière capables de se propager dans toutes les
directions depuis leur lieu de naissance, le foyer.
7. Des contraintes s’exercent sur les roches, celles-ci accumulent ainsi de l’énergie. La rupture brutale des
roches libère l’énergie accumulée qui provoque le déplacement des deux blocs au niveau d’une faille.
Au niveau du foyer, lieu de la rupture en profondeur, naissent des ondes sismiques qui se propagent
et sont responsables des dégâts en surface.
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Une faille est à l’origine d’un séisme. Sous l’effet de contraintes fortes, ses roches accumulent de
l’énergie et finissent par rompre. Cette rupture brutale engendre des vibrations qui sont
responsables des dégâts observés en surfac e
Activité 2
Les options pédagogiques de l’activité
Cette activité pose le problème de l’origine d’un séisme. Il est évi-
dent que la tectonique des plaques, évoquée par de nombreux élèves,
n’est pas la notion à construire ici. Il s’agit plutôt de rechercher une
« cause locale et directe », c’est-à-dire la relation entre la présence
d’une faille et la survenue d’un séisme, relation déjà abordée dans
l’activité 1.
La partie A permet l’introduction de la notion de contrainte (doc. 2)
ou force, notion abstraite qui doit être reliée à la notion d’accumulation
d’énergie au niveau des roches (doc. 1), phénomène abordé par les
élèves en classe de 5e( fonctionnement de l’organisme).
L’origine d’un séisme ne doit plus être reliée à la création d’une nou-
velle faille, comme le demandait l’ancien programme, mais aux
contraintes qui s’exercent en profondeur sur les roches d’une faille pré-
existante.
Dans la partie B, une série de trois illustrations présente la chrono-
logie d’un séisme et récapitule les différentes étapes du mécanisme,
depuis l’existence de contraintes en profondeur jusqu’à la propagation
des ondes sismiques (doc. 3 à 5). Les notions de foyer, d’onde sismique
et d’épicentre (bien que ne constituant pas une connaissance exigible)
sont introduites ici. La notion d’onde sismique est abordée par analo-
gie avec les ondes se propageant dans un liquide.
La compétence privilégiée dans cette activité reste la lecture de
cartes (doc. 2), compétence exploitée par la rubrique « je m’informe »,
qui guide l’élève pas à pas dans l’analyse des documents.

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Chapitre 1
L’enregistrement d’un séisme
(Réponses aux questions pour résoudre le problème
1. Lors d’un séisme, seul le socle du sismographe, relié au sol, bouge. Le stylet permet ainsi de tracer
les vibrations sur le papier.
2. Un sismomètre, véritable capteur numérique, permet d’enregistrer des vibrations nommées ondes
sismiques.
3. Selon leur distance croissante à l’épicentre, les stations sont classées ainsi : La Réunion
(RER), l’Australie (CAN) et Saint-Sauveur (SSB).
4. L’heure exacte du séisme de Sumatra est : 00h58min50s.
L’heure d’arrivée des ondes P dans chacune des trois stations est :
- 01h02min08s pour la station RER (heure du séisme + 200s (= 3min20s))
- 01h04min08s pour la station CAN (heure du séisme + 320s (= 5min20s))
- 01h07min50s pour la station SSB (heure du séisme + 480s (= 8min))
Remarque : les heures d’arrivée peuvent être données par les élèves à la minute près, c’est-à-dire de
manière approximative comme précisé dans la question.
5. Selon la station, les ondes ne parcourent pas la même distance depuis l’épicentre du séisme, d’où le
décalage entre les différentes heures d’arrivée.
6. Le réseau Géoscope permet d’enregistrer des ondes sismiques n’importe où sur le globe. Les stations
sismiques peuvent communiquer entre elles, ce qui permet une meilleure étude d’un séisme.
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Un séisme peut être enregistré à plusieurs endroits du globe car les ondes sismiques
sont capables de se déplacer et peuvent être enregistrées grâce à un réseau de stations
sismiques réparties sur l’ensemble du globe.
Activité 3
Les options pédagogiques de l’activité
L’origine d’un séisme établie, il reste à comprendre comment des
ondes sismiques peuvent être enregistrées, mais surtout comment elles
peuvent l’être à différents endroits du globe pour un même séisme.
L’objectif de la première partie est de montrer que les ondes sis-
miques sont enregistrables grâce à un matériel adapté. Nous mettons
ainsi en parallèle le principe du sismographe (doc. 1) et la modélisation
numérique par un dispositif EXAO (doc. 2 et 3), technique déjà connue
par les élèves depuis la classe de 5e.
L’enregistrement d’un même séisme en différents endroits du globe
est étudié dans une seconde partie grâce à l’étude du réseau mondial
français Géoscope (doc. 4).
Nous mettons ici l’accent sur les compétences « communiquer à
l’écrit » et « s’informer à partir d’une carte » grâce aux deux rubriques
présentes « je communique » et « je m’informe ».

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Les séismes, des phénomènes soudains
Corrigé des exercices
Teste tes connaissances
a) Un sismogramme est un enregistrement d’ondes sismiques obtenu à partir d’un sismomètre.
b) Les contraintes qui s’exercent sur les roches provoquent une rupture au niveau d’une faille à l’origi-
ne des ondes sismiques.
c) Les ondes sismiques qui se propagent lors d’un séisme provoquent des dégâts en surface.
a) Les séismes se manifestent en surface par des dégâts matériels et humains.
b) On peut enregistrer un séisme dans plusieurs stations sismiques car les ondes sismiques sont
capables de se propager, et parce qu’il existe un réseau mondial de stations d’enregistrement.
c) Les ondes sismiques naissent au niveau du foyer, lieu de rupture brutale des roches en profondeur.
Le mot caché est : « foyer ». Les termes de la grille sont :
a) faille
b) sismogramme
c) paysage
d) onde
e) contrainte
Découvre avec l’informatique
a) Un stylet associé à une masse inerte est relié à un socle directement posé sur le sol. Lors d’un
séisme, seul le socle « vibre ». Le stylet peut ainsi inscrire le tracé des ondes sismiques sur le papier.
b) La puissance ou magnitude de chaque séisme est différente. On a pu ainsi les définir comme séisme
mineur, modéré ou fort.
c) L’heure d’arrivée des ondes premières est 04h09min21s pour le séisme de Berne (mineur),
12h20min52s pour le séisme du Vanuatu (modéré), 05h09min58s pour le séisme de Xinjang (fort).
Applique tes connaissances
a) À Médéa, l’intensité est estimée à VI : légers dommages; parfois fissures dans les murs; frayeur de
nombreuses personnes.
À Theniet, l’intensité est estimée à VII : dégâts; larges lézardes dans les murs de nombreuses
habitations; chute des cheminées.
À Aïn Delfa, l’intensité est estimée à VIII : dégâts massifs; les habitations les plus vulnérables sont
détruites; presque toutes subissent des dégâts importants.
b)
c) L’épicentre de ce séisme est Chlef car c’est la ville où l’intensité du séisme est la plus forte (IX).
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