Séismes

Séismes 2010

 

par André Guyard

 

Le début de l'année 2010 a été marqué par une série de tremblements de terre qui ont affecté Haïti en janvier et le Chili en février.

 

Haïti

Conflit des plaques tectoniques dans la région caraïbe

 

L'île d'Hispaniola (que se partagent Haïti et la République dominicaine) se trouve dans une zone sismiquement active, entre deux plaques tectoniques : la plaque nord-américaine au nord et la plaque caraïbe au sud. Dans cette zone, les failles sont des décrochements sénestres et des failles de compression (failles inverses) ou chevauchements.

 

Au départ, on a cru que le séisme avait été provoqué par la rupture d'une faille, orientée ouest-est, sur une longueur de cinquante à cent kilomètres. Il s'agit de la faille d'Enriquillo, qui est un décrochement sénestre qui traverse l'île d'Ouest en Est et passe à 5 km au sud de la capitale Port-au-Prince et qui autorise un mouvement horizontal de 7 mm/an.

 

Selon Éric Calais, de l'université Purdue (États-Unis), le séisme a été occasionné par une faille alors inconnue. L'observation des récifs coralliens émergés près de l'épicentre ainsi que les données récoltées par satellites radar et CPS ont montré que ce séisme avait causé des déformations de la surface terrestre incompatibles avec le comportement de la faille d'Enriquillo. En utilisant un modèle informatique pour simuler ces déformations, le chercheur a montré qu'elles ne pouvaient s'expliquer que par l'existence d'une faille secondaire jusqu'alors non identifiée, et baptisée faille de Léogâne. Et le géologue de prévenir que la faille d'Enriquillo menace donc toujours Haïti puisqu'elle n'a pas libéré l'énergie accumulée.

 

La faille décrochante d'Enriquillo

Ce tremblement de terre est un séisme crustal dont le foyer serait à une profondeur relativement faible de 10 km (d'où la dénomination de séisme crustal). Sa magnitude est de 7,0 à 7,3. Il est survenu le 12 janvier 2010 à 16 heures 53 minutes, heure locale. Son épicentre (18° 27′ 25″ Nord - 72° 31′ 59″ Ouest) est situé approximativement à 25 km de Port-au-Prince, la capitale d'Haïti. Une douzaine de secousses secondaires de magnitude s'étalant entre 5,0 et 5,9 ont été enregistrées dans les heures qui ont suivi dont le deuxième d'une magnitude de 6,1 est survenu le 20 janvier 2010 à 6 heures 3 minutes, heure locale avait un hypocentre situé approximativement à 59 km à l'ouest de Port-au-Prince, et à moins de 10 kilomètres sous la surface. L'Institut géologique américain a annoncé le 24 janvier avoir enregistré 52 répliques d'une magnitude supérieure ou égale à 4,5.

 

L'épicentre se situait à 25 km de Port-au-Prince

 

Selon le CNRS (19 janvier 2010), le glissement cosismique de 1 à 2 m se serait produit sur 70 km de long.

 

Le premier séisme a causé de nombreuses victimes, : 230 000 morts, 300 000 blessés et 1,2 million de sans-abris. 211 rescapés ont été extraits des décombres par les équipes de secouristes venues du monde entier.

 

Carte des intensités du séisme, estimées, selon l'échelle de Mercalli

1^ère image satellite après le séisme

© SERTIT - CNES - International Charter

La carte ci-dessous montre en rouge, les zones dont au moins 45 pour cent des structures ont été endommagées. En orange, celles où les dégâts sont plus sporadiques (entre 11 et 45 pour cent). En jaune, celles où peu de dommages sont visibles.

Première carte des dégâts à Port-au-Prince

© CNES, JAXA, GeoEye, SERTIT

Comment les satellites aident-ils à évaluer les dégâts causés par un séisme?

 

Deux heures à peine après le séisme survenu en Haïti le 12 janvier, la Sécurité civile française, première à réagir, a activé la charte internationale "Espace et Catastrophes majeures". Cet accord, signé il y a dix ans, prévoit que les 12 principales agences spatiales s'engagent à mettre gratuitement en commun les données acquises par leurs satellites d'observation juste après une catastrophe naturelle majeure.

 

Objectif : éditer des cartes de terrain les plus actualisées possibles afin d'aider les secours sur place. Le Gnes (Centre national d'études spatiales), à Toulouse, a dirigé les opérations financées par une initiative européenne, le GMES (Global Monitoring for Environnement and Security).

 

Un peu plus de vingt-quatre heures après le séisme, une première carte des dégâts était envoyée sur place. D'autres ont suivi. « C'est la première fois que nous parvenons à exploiter aussi efficacement les données satellitaires car les conditions météo très favorables ont permis de faire des images sans nuages », précise Catherine Proy, du Cnes.

 

La charte avait déjà été mise en œuvre lors du tremblement de terre au Sichuan (Chine) en mai 2008, mais la couverture nuageuse n'avait pas permis d'utiliser les images. Autre point fort en Haïti : des satellites chinois, sud-coréen et indien - pays récemment signataires de la charte - ont participé à l'opération, ainsi que deux satellites commerciaux (GeoEye et QuikBird).

 

C'est ainsi que dix satellites ont participé à l'opération. En orbite basse (600 à 800 km d'altitude). ils font le tour de la Terre en quelques heures. Il a fallu attendre que chacun d'entre eux survole Haïti après le séisme pour mettre en commun les données. Ci-dessous, un tableau des différents satellites qui ont participé à l'élaboration des cartes de sinistres en Haïti.

 

Satellites	résolution	champ de vue
SPOT 5 (France)	2,5 m	60 km x 60 km
WORLD VIEW (États-Unis)	50 cm	60 km x 110 km
GEOEYE (États-Unis)	40 cm à 1,3 m	15 km x 9,5 km
QUIKBIRD (États-Unis)	2,44 à 2,88 m	16,5 km x 16,5 km
CARTOSAT (Inde)	2,5 m	30 km
HJ1A (Chine)	30 m	50 km
KOMPSAT 2 (Corée du Sud)	1 m	50 km
ALOS (Japon)	2,5 m	70 km
Satellites radars : RADARSAT, TERRASAT

 

Une infographie publiée dans le numéro d'avril 2010 de Sciences et Avenir décrit la chronologie de l'élaboration de ces cartes de terrain.

 

13 janvier + 18 h 25

TOULOUSE

L'antenne, située à Toulouse, réceptionne les données des dix satellites, sous forme d'un tableau de nombres, entre 0 et 255. Chaque nombre représente la part de l'énergie réfléchie par un point de la surface du sol, très différente pour une surface lisse et un tas de gravats.

 

13 janvier + 19 h 57

STRASBOURG/MUNICH

Ces tableaux sont envoyés à deux centres de traitement : le Sertit (Service régional de traitement d'images et de télédétection) à Strasbourg et le DLR (Centre spatial allemand) à Munich. Leur tâche est de rendre exploitables ces données issues de satellites ayant des champs de vision et des résolutions différents pour en extraire des cartes. Pour ce faire, deux méthodes sont utilisées.

L'orthorectification

La première étape consiste à irriger l'effet du relief, celui de la rotondité de la Terre et d'une éventuelle prise de vue oblique du satellite afin d'élaborer une carte en 2D.

Le géoréférencement

La seconde étape, délicate, consiste à mettre toutes les cartes « orthorectifiées » à la même échelle puis à les caler sur un système de coordonnées géographiques (longitude et latitude), de manière à pouvoir superposer cette image satellitaire au modèle numérique de terrain (MNT) élaboré par l'IGN (Institut géographique national). C'est ainsi que l'on appelle une représentation numérique du relief d'une région. Cette superposition permet d'inclure le relief dans les cartes satellitaires.

 

14 janvier + 25 h 52

Les extractions thématiques

La carte obtenue après orthorectification et géoréférencement est comparée à la même image réalisée par des méthodes similaires avant le séisme et d'établir une carte des dégâts, définir les zones de rassemblement des populations sinistrées, les zones de pollution et les points d'eau de surface accessibles.

L'étape finale consiste à envoyer les cartes vers les zones sinistrées par les moyens de communication encore disponibles.

 

Sources pour Haïti :

 

http://fr.wikipedia.org/wiki/Tremblement_de_terre_d%27Ha%...

 

Azar Khalatbari, Chili : deux régions sous surveillance Sciences et Avenir avril 2010 n° 758 p. 18-19.

 

Le Chili

 

Un puissant séisme de magnitude 8,8 , l'un des plus violents des cent dernières années, est survenu samedi 27 février au large du Chili et plus de 20 répliques ont été enregistrées. La dernière, de magnitude 6,1, a eu lieu vers 14 h heure française. La plus puissante, de magnitude 6,9, a été enregistrée au large des côtes chiliennes à 8 h 01 GMT, soit environ une heure et demie après la première secousse. La secousse a été ressentie jusqu'à Santiago, la capitale, qui se trouve pourtant à quelque 400 km de l'épicentre, et en Argentine. Une vague de tsunami  de 2,34 mètres s'est ensuite abattue samedi matin sur la ville côtière chilienne de Talcahuano. Et des vagues de tsunami  traversaient samedi l'ensemble de l'océan Pacifique à la suite de ce séisme et le phénomène devait s'achever au Japon avec des vagues de 30 cm, selon un responsable de la Météo nationale américaine.

 

Le Chili s'organisait lundi après avoir découvert l'ampleur des dégâts provoqués sur ses côtes par ce tsunami qui a détruit des villes balnéaires entières après le séisme, dont le bilan atteignait au moins 711 morts depuis samedi.

 

Le sud du pays est le plus touché, offrant un spectacle de désolation sur le littoral, où des maisons ont été broyées, des bateaux projetés à l'intérieur des terres.

 

À l'heure où le Chili se relève de ce séisme, les experts se tournent vers deux "lacunes sismiques" menaçantes : il s'agit de segments de faille n'ayant pas rompu depuis longtemps et qui ont connu des tremblements de terre meurtriers dans le passé. D'abord, la région d'Arica (voir la carte ci-dessous), où le dernier séisme date de 1877. "Mais je suis aussi très inquiet pour celle de La Serena, déclare Raùl Madariaga, de l'Ecole normale supérieure à Paris. Cette région a bien connu des séismes, mais ils se sont produits hors de la zone de subduction et n'ont pas pu libérer les contraintes accumulées." La sismicité du Chili est due à la zone de subduction entre la plaque océanique Nazca et le continent sud-américain : la première s'enfonce d'environ 6,5 cm/an sous le second. La plaque sud-américaine doit absorber la déformation accumulée, ce qui provoque des séismes. Plus ceux-ci sont espacés, plus la probabilité d'une rupture violente est forte. Celui du 27 février, qui a déplacé la ville de Concepcion de 3 mètres, "était attendu depuis longtemps, explique Christophe Vigny, du même laboratoire, car le dernier séisme survenu dans la lacune de Concepcion, décrit par Darwin, remontait à 1835."

 

Conflit entre la plaque Nazca et la plaque sud-américaine

(infographie : laboratoire de géologie -ENS/CNRS à partir des données USGS)

Sources pour le Chili :

 

Azar Khalatbari, Chili : deux régions sous surveillance Sciences et Avenir avril 2010 n° 758 p. 22.

 

Peut-on prévoir les séismes ?

 

Existe-t-il des signes avant-coureurs annonçant l'imminence d'un séisme ?

 

Georges Charpak, prix Nobel de physique (1992) s'est intéressé au radon, ce gaz radioactif produit par la désintégration de l'uranium. Avec d'autres spécialistes, Charpak tente de mettre au point un détecteur de radon qui s'échappe en infime quantité des fissures du sol peu avant un séisme. D'après Charpak, il serait possible d'équiper ces micro-failles de centaines de détecteurs pour prédire l'imminence d'un séisme. Charpak a présenté un prototype de détecteur dans la revue Physicsworld qui identifie les particules alpha et les rayons gamma avec une limite de détection de 420 Bq/m³ , un becquerel (Bq) équivalant à une désintégration par seconde. L'appareil d'un faible coût, pourrait être testé par le CEA (Commissariat à l'Energie Atomique) dans son laboratoire souterrain du Beaufortain (Savoie) à proximité de la retenue de Roselend, dont la mise en eau saisonnière provoque des contraintes mécaniques aboutissant à des émissions de radon.

 

Récemment, Shih-Chieh Hsu de Taïwan a mis en évidence une concentration multipliée par 10 de dioxyde de soufre dans l'atmosphère quelques heures avant deux séismes. Ce SO₂ serait libéré par des failles.

 

On trouvera dans la revue Pour la Science de janvier 2012, pp 62-67, l'annonce de la mise au point par les géophysiciens américains d'un système d'alerte rapide capable d'avertir plusieurs dizaines de secondes à plusieurs minutes à l'avance qu'une violente secousse va se produire.

 

Quand la terre gronde

 

Un guide pédagogique gratuit mis à disposition des enseignants du 1er degré pour sensibiliser leurs élèves aux risques naturels du monde.

 

 

 « Quand la terre gronde » a été développé par la Fondation La Main à la Pâte, en partenariat avec la CASDEN, le Ministère de l’Education nationale, l’Agence spatiale européenne, Universcience et l’Association Prévention 2000.

Ce projet a été réalisé avec l’appui d’enseignants et de scientifiques pour disposer d’un ouvrage simple, pratique et permettre aux enfants d’apprendre à vivre avec le risque de la façon la plus responsable possible. Conforme aux programmes scolaires, il s’inscrit pleinement dans le cadre de l’éducation au développement durable.

Cet ouvrage s’adresse aux enseignants ayant une connaissance scientifique ou non sur le sujet. Ce guide propose une progression complète, clé en main et modulable, composée de 4 séances indépendantes (les volcans, les séismes, les tsunamis et ma commune face aux risques), avec des éclairages scientifiques et pédagogiques, des fiches documentaires et des outils d’évaluation.

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