Quoi, oui, quand, non

2011/06/01 Lakar Iraizoz, Oihane - Elhuyar Zientzia Iturria: Elhuyar aldizkaria

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Le bateau s'est arrêté dans une rue de la ville, dans la ville japonaise d'Ofunato, à cause du tsunami poursuivi par le tremblement de terre du 11 mars. Ed. : Matthew Bradley/DVID.

Une des plus grandes revendications des sismogues est de prédire quand les tremblements de terre se produiront.

Comme en poussant une pièce de domino, tous ceux qui sont à ses côtés tombent, le mouvement de la croûte terrestre qui se produit par un tremblement de terre déplace les parties de la surface adjacente. Ceux qui viennent derrière sont d'une ampleur inférieure au premier séisme et « peuvent se produire pendant plusieurs mois jusqu'à ce que tout le territoire soit restabilisé », explique Arturo Apraiz, professeur de géologie de l'UPV et expert en tectonique.

À Lorca, par exemple, 50 répliques ont été produites après le séisme majeur 5,1. Au Japon, seules les répliques de plus de 5 grandeurs de l'échelle Ritcher ont représenté plus de cinq cents, selon l'Agence de météorologie locale, jusqu'à la fin avril. Cinq d'entre elles étaient plus de 7 grandeurs et soixante-quinze de plus de 6. Tous sont considérés comme des répliques de la première.

Au-delà de son influence sur les parties suivantes de l'écorce terrestre, lors de l'assemblée annuelle de l'Association sismologique des États-Unis, en avril - c'est-à-dire immédiatement après le Japon - on a parlé de si récemment on n'a pas allumé une série de grands tremblements de terre. En fait, depuis 1900 seulement sept tremblements de terre ont été supérieurs à ceux de magnitude 8,8, dont trois ont eu lieu au cours des six dernières années: 2004 à Sumatra (Indonésie), 2010 au Chili et mars précédent au Japon.

Deux chercheurs de l'Université du Texas et du Service de géologie des États-Unis (USGS) ont posé l'hypothèse qu'en étendant l'énergie libérée lors d'un grand séisme à la surface de la Terre, d'autres grands tremblements de terre ne se produiront-ils pas dans d'autres régions du monde ? Ils ont conclu que non. Selon la revue Nature Geoscience, « les grands tremblements de terre – de magnitude 7 – ne peuvent produire que des tremblements de terre à deux mille kilomètres de distance. En particulier, l'influence peut atteindre une distance de deux ou trois fois la longueur de la zone terrestre déstabilisée par le premier tremblement de terre ».

Arista del Pacifico, zone active

Dans tous les cas, la Terre n'a pas besoin d'être à une époque de grands tremblements de terre pour qu'en Indonésie, au Chili et au Japon de grands tremblements de terre se produisent. Toutes ces régions sont elles-mêmes un territoire géologiquement très actif. Elles sont toutes situées sur les rives de l'océan Pacifique, c'est-à-dire dans l'anneau de feu. C'est le nom qu'il reçoit du fait que dans ce tour du Pacifique se produit la plus grande activité volcanique et sismique de la Terre.

Sur toute la rive de l'océan Pacifique, les plaques tectoniques s'approchent. D'une part, la plaque du Pacifique qui sous-tend la majeure partie de l'océan Pacifique forme les zones de subduction (intrusion), avec des plaques d'Australie-Inde, Philippines, Eurasie et Amérique du Nord. Le Japon, en particulier, est parmi les trois derniers. Aux extrémités occidentales de l'océan Pacifique, les plaques Cocos et Nazca forment des zones de subduction avec des plaques continentales à bord océanique, c'est-à-dire des plaques des Caraïbes et d'Amérique du Sud.

Dans tous les cas, puisque l'une des plaques est sous-continentale et l'autre est sous-continentale, et les sous-continentaux sont huit fois plus épais que les sous-marins, ce sont les océaniques qui pénètrent sous les continentaux. C'est un mouvement dans lequel les plaques avancent rarement et un énorme frottement se produit sur les bords. Mais en n'interrompant pas le mouvement des plaques, la tension s'accumule. Comme avec une gomme élastique, la tension ne peut pas être accumulée illimitée. Et puis, les crak, des fractures se produisent et, par là, un tremblement de terre, puisque toute l'énergie accumulée est instantanément libérée.

« Le temps qui peut durer jusqu'à ce que l'énergie soit relâchée et la quantité de tension qu'elle peut accumuler dépend, entre autres, du type de matériau que l'écorce a dans la zone et du nombre de défauts qu'elle a – explique Apraiz. C'est-à-dire qu'il dépend de la rigidité du corps qui se brise: en général, plus il y a de rigidité et moins de fractures dans le corps, plus la tension s'accumule et donc plus de tremblements de terre. Mais la surface terrestre est très hétérogène, il est donc difficile de savoir combien de tensions il est capable d'accumuler".

Véhicules d'urgence traversant Sukuiso. Ed. : Dylan Mc Cord/Marine américaine.

Au Japon, à l'occasion du tremblement de terre de 9e ampleur, la tension accumulée pendant des années et des années a provoqué le déplacement de l'île vers l'est de deux mètres et demi. C'est ce qu'a annoncé le satellite Envisat de l'ESA. « Comme l'énergie s'est soudain libérée, tout s'est soudainement déplacé. Il pourrait arriver qu'au lieu d'un tremblement de terre de 9e grandeur, des milliers de tremblements de terre de 6e grandeur se produisaient et qu'on aurait alors déplacé deux mètres et demi, mais peu à peu », affirme Apraiz.

Prédiction des tremblements de terre, question statistique

En raison du mouvement continu des plaques tectoniques, on peut s'attendre à ce que les tremblements de terre se produisent périodiquement sur un territoire donné et que l'ampleur de ces tremblements de terre ne varie pas trop. Les prédictions des tremblements de terre sont faites, dans la plupart des cas, à partir de données historiques. Au Japon, par exemple, on ne s'attendait pas à ce que de tels tremblements de terre se produisent.

Selon le sismologue Hiroo Kanamo de l'Institut de technologie de Californie, « ces derniers siècles, il y a eu des tremblements de terre d'environ 8 grandeurs dans cette région. Jamais jusqu'à 9". Étant donné que Ritcher est une échelle logarithmique, passer de 8 à 9 implique que la force du séisme soit 30 fois plus grande.

Le registre du sexisme japonais a été décrit par le mathématicien Baron Dairoku Kikuchi dans le livre Recent Seismological Investigations in Japan publié en 1904. Là, il a recueilli qu'il y avait 2.000 tremblements de terre enregistrés dans toute l'histoire du Japon et que le premier était de l'année 416. Cependant, il a noté que l'observation systématique du tremblement de terre a commencé en 1875.

En faisant une approche statistique, et compte tenu du temps écoulé depuis le dernier tremblement de terre, les scientifiques peuvent savoir si la probabilité d'un tremblement de terre sur un territoire donné est élevée ou faible et l'ampleur approximative du tremblement de terre en question. Mais « il est impossible de prévoir quand un tremblement de terre se produira actuellement », explique José Luis Granja, professeur de géophysique à l'Université Complutense de Madrid.

Autres méthodes de prédiction à ses débuts

Si des tremblements de terre périodiques se produisent, c'est parce que la tension s'accumule jusqu'à ce qu'il ne peut plus être maintenu pendant ce temps. Par conséquent, la mesure de la tension qui s'accumule dans les rochers dans les zones avec une tendance aux tremblements de terre peut être un moyen plus précis de prédire les tremblements de terre. Et c'est là que les scientifiques ont commencé, "surtout au Japon et aux États-Unis, qui sont les pays les plus développés qui souffrent le plus de tremblements de terre", a souligné Apraiz.

Cependant, très peu de régions disposent de ce type de compteurs. Selon USGS, « aux États-Unis, seuls les suivis et les prédictions peuvent être effectués à la faute de San Andrés ».

Comme expliqué sur le site USGS, ce système "permet de savoir quand les roches arrivent au point critique en raison du mouvement des plaques". Malgré un point critique, Apraiz affirme que « l'hétérogénéité de la surface terrestre et les facteurs qui conditionnent l'apparition ou non de tremblements de terre sont si difficiles à déterminer des méthodes scientifiques fiables pour prévoir le moment du séisme », a-t-il ajouté. Dans la même ligne vont les mots de José Luis Granja: Les cycles sismiques ne sont pas constants et il existe de nombreux paramètres et variables externes que nous ne pouvons contrôler ni connaître. En fait, notre connaissance de l'intérieur de la Terre est assez limitée ».

Extermination du tremblement de terre de 1906 à San Francisco, vu de la rue Sacramento. Ed. : Arnold Genthe.

Selon Apraiz, « le seul modèle mathématique assez bien établi est celui qui annonce quand et combien la réplique violente qui se produit après un grand tremblement de terre va se produire. Pour cela, il faut aussi une connaissance approfondie de la géologie du territoire ».

En dehors des méthodes mentionnées, il apparaît parfois que le comportement des animaux peut prédire des tremblements de terre. Ou proposez d'autres méthodes de prédiction. Par exemple, en 2009, à L'aquila (Italie), avant un tremblement de terre de magnitude 6,3, un technicien du Laboratoire National Gran Sasso, Giampaolo Giuliani, a tiré l'alarme. Il a détecté les fluctuations du gaz radon noble à travers plusieurs radomètres, qui a ensuite été un épicentre dans la région et a annoncé qu'un tremblement de terre allait bientôt se produire.

Bien que le pronostic réalisé dans ce cas a été accompli, Farm estime que «il s'agit d'une méthodologie non contrastée et qui n'a pas donné de résultats définitifs, comme l'ont pu vérifier différents groupes de recherche américains, japonais, chinois, etc. Réussir à annoncer avec ces méthodes ne vous donne pas de crédibilité, ce sont juste des questions ponctuelles".

Prédictions pour la prévention

Si les tremblements de terre étaient prévisibles avec une grande précision, on obtiendrait une méthode parfaite pour éviter les morts. « Il y a beaucoup d'intérêt et celui qui obtient une bonne méthode de prédiction mériterait le prix Nobel, dit Apraizek-. C'est un domaine de recherche de premier ordre parce qu'il sauverait des vies, prévoirait de grandes destructions, etc. ".

Cependant, avec les méthodes actuelles, "la seule chose que l'on peut faire est la prévention", a-t-il reconnu. Ils le font dans des pays comme le Japon, où ils construisent leurs maisons pour rester debout face aux mouvements des tremblements de terre, protègent au maximum l'industrie, etc. En fait, le Japon est, selon Granja, « le pays le mieux préparé face au tremblement de terre. Si le tsunami n'avait pas coïncidé avec le séisme, il y aurait peu de dégâts dans les infrastructures et très peu de personnes touchées ».

Par conséquent, « les prédictions servent à prendre des mesures préventives et à savoir que le séisme se produira jamais, mais on ne peut pas faire un plan d'évacuation ; on ne peut pas laisser un territoire vide pendant des années, en attendant que le séisme se produise », explique Apraiz.

En ce moment, ils sont en Californie dans la zone de la faille de San Andrés. The Big One est le nom donné par les experts au tremblement de terre qui est sur le point de se produire. Statistiquement, il est temps de répéter le grand tremblement de terre qui a eu lieu en 1906, qui a historiquement eu lieu tous les cent ans. Cependant, selon Apraiz, "il peut être maintenant ou dans quarante ans. Et c'est que nous avons un record de temps très court; si nous avions un registre des tremblements de terre des 5.000 dernières années, nous pourrions faire des approximations plus précises. De plus, à l'échelle géologique, l'intervalle de quarante ans est un écart. Alors, que faut-il faire dans cette situation? Dépeupler San Francisco ? Jusqu'à quand ? Et s'il n'y a pas de tremblements de terre ? Vous savez que ce sera enfin, mais il n'y a pas de délais et il peut arriver des années pour quand ce qui est annoncé sera accompli".

En dehors des limites convergentes, séismes plus faibles

Tous les mouvements de plaques provoquent des tremblements de terre, mais ce ne sont pas les mêmes qui se produisent dans les uns et les autres. En général, plus le frottement entre les plaques est élevé, plus les tremblements de terre sont élevés.

Les plus grands tremblements de terre se produisent dans des zones où la subduction se produit à la suite de la convergence des plaques, comme sur la rive de l'océan Pacifique. Dans les océans, cependant, le contraire se produit, à savoir que les plaques se séparent les uns des autres par divergence. Parmi les plaques sortent le matériau fondu du manteau de la Terre et les océans se développent. Des crêtes océaniques sont formées dans des zones d'expansion.

(Photo: Image: USGS.)

Les crêtes principales de tous les océans forment une zone élevée presque continue. Il a une longueur totale d'environ 60.000 kilomètres et une largeur de 1.000-3.000 kilomètres. Partant de la crête centrale de l'océan Atlantique, elle traverse l'océan du nord au sud ; à l'est, se trouvent les deux crêtes de l'océan Indien (sud-ouest et sud-est), après l'Australie-Antarctique, la crête du Pacifique Antarctique, qui se termine sur la crête orientale du Pacifique. La dernière extrémité de cette pénalité culmine dans le golfe de Californie, près de la faille de San Andrés.

La faille de San Andrés est l'exemple le plus connu du troisième type de mouvement entre plaques tectoniques. Pas de zones de convergence ou de divergence, où les plaques ont un mouvement horizontal: La plaque du Pacifique est "frottée" contre l'Américaine, qui se déplace vers le nord. Le tremblement de terre de Lorca est également dû à une faille qui se déplace de ce type.

Les tremblements de terre, outil pour connaître l'intérieur de la Terre

Outre la force dévastatrice des tremblements de terre, Arturo Apraiz, professeur de géologie et expert en tectonique de l'UPV, souligne qu'ils sont « très utiles » pour les scientifiques. Entre autres choses, « nous connaissons l'intérieur de la Terre grâce aux ondes sismiques des tremblements de terre », affirme-t-il. Ces ondes sismiques ont une vitesse différente selon la densité du matériau qu'elles traversent. Plus la densité est élevée, plus les matériaux sont traversés rapidement. Les chercheurs, analysant la vitesse de ces ondes sismiques et le temps qu'elles prennent pour arriver d'un point à l'autre, ont découvert l'intérieur de la Terre.

Lorsque des tremblements de terre se produisent, les ondes sismiques se propagent en trois dimensions. En jetant un caillou à l'eau, l'énergie se développe en deux dimensions, mais en trois. Les ondes qui sortent du foyer du tremblement de terre sont de deux types: Ondes P et S (primaires et secondaires). Les ondes P se déplacent sous forme de ressorts, les étendant et les contrebalançant, de sorte qu'ils agissent dans la même direction que la propagation ondulatoire. Les ondes S, tout comme en agitant une corde de haut en bas, oscillent comme les ondes conventionnelles. En raison des mouvements de chacun, les ondes P avancent plus vite que les ondes S (c'est pourquoi elles sont primaires), la vitesse des premières 2,7 fois celle des secondes.

Si la composition de l'ensemble de la terre était la même, les ondes sismiques se comporteraient de la même manière que n'importe quelle autre onde dans n'importe quel autre milieu, et, entre autres, à mesure qu'on avance, elles perdraient vitesse et force. Cependant, lorsque des tremblements de terre se produisent, on observe que les ondes qui arrivent plus loin s'accélèrent. Le premier chercheur à s'en approprier fut le Croate Andrija Mohorovicic. Il a mesuré que les ondes P qui atteignaient plus de 200 kilomètres étaient plus rapides que celles qui arrivaient en dessous. À cet égard, il a conclu que les ondes P traversent un milieu qui augmente leur vitesse, ce qui en fait un moyen de plus grande densité.

(Photo: © iStockphoto.com/FURCHIN)

En 1909, il définit la première limite de couche de la Terre, qui sépare la surface terrestre du manteau. Aujourd'hui nous savons que le manteau a deux parties. Le plus proche de l'écorce terrestre est le solide, qui avec la surface forme la Lithosphère, c'est-à-dire l'ensemble des plaques tectoniques. L'autre, à environ 100-200 kilomètres, a la "texture d'une pâte à modeler très molle", explique Apraiz.

Le sismologo Beno Gutenberg découvrit, en 1914, que le noyau est au-delà du manteau terrestre et que le noyau est liquide. Il était basé sur une différence entre les ondes P et S: Contrairement aux ondes P, les ondes S ne peuvent traverser aucun milieu liquide.

Gutenberg a découvert que les ondes S n'atteignent pas l'antipode du lieu du tremblement de terre. Je déduis donc qu'il y a une couche liquide que je ne pouvais pas traverser.