Les ondes sismiques

Lors d'un séisme, le sol tremble en raison de l'arrivée en surface de vibrations appelées ondes sismiques. Quelques secondes avant cette arrivée, la rupture d'une faille en profondeur a libéré une importante charge d'énergie (quantifiée par la magnitude) et provoqué le déplacement brutal des roches encaissantes de quelques centimètres voire de plusieurs mètres pour les séismes de magnitude 8-9. Cet ébranlement se propage ensuite de proche en proche dans tout le volume de la Terre à une vitesse de quelques kilomètres par seconde.

Pour mieux comprendre le phénomène de propagation des ondes sismiques, il est possible de faire le parallèle avec les ondes produites par un jet de pierre qui perturbe la surface d'une eau calme et crée des vaguelettes qui rayonnent de loin en loin. L'impact du caillou modélise le choc de la rupture de la faille, les vagues représentent les ondes sismiques et le volume d'eau, les roches encaissantes. Si un bouchon est placé à la surface de l'eau, on observera alors son léger déplacement puis un retour rapide à sa position initiale, alors que le front de l’onde occupe des cercles concentriques de plus en plus grands. Les ondes sismiques adoptent un comportement similaire.

Un séisme produit des ondes de volume(ondes P et S) qui traversent l'intérieur de la Terre dans toutes les directions :

• les ondes P ou primaires sont les plus rapides (vitesse=6 km par seconde près de la surface). Elles déplacent la matière en la comprimant et la dilatant comme un ressort que l'on serre et desserre entre ses doigts
• les ondes S ou secondaires (9 km/s) déplacent la matière perpendiculairement au front de l'onde, un peu comme les ondulations latérales d'un serpent qui avance.

Les ondes de volume atteignent la surface de la terre après quelques secondes de propagation. Comme il leur est impossible de franchir la surface terrestre pour se propager dans l'air, elles ralentissent, tournent, puis continuent leur propagation en longeant la surface de la terre : elles deviennent des ondes de surface (ondes L pour Love et R pour Rayleigh). Les ondes dites de surface se propagent moins vite que les ondes de volume mais leur amplitude est plus grande.

Les témoins ayant vécu un tremblement de terre mentionnent souvent avoir été secoués dans plusieurs sens : un mouvement de haut en bas et un mouvement latéral.

Des caméras de surveillance ayant filmé des bureaux pendant le séisme du Vanuatu du 10 août 2010 (M=7.5) permettent de bien visualiser le passage successif des différents trains d'ondes.

Voir la vidéo sur youtube