Différence entre foyer sismique et plan de rupture

Laurence Audin

Institut de physique du globe de Paris

Benoît Urgelli

ENS Lyon / DGESCO

15/07/2001

Résumé

Mécanisme d'initiation d'un séisme le long d'une fracture, notion de foyer sismique.


Question

Objet : la notion de foyer Date  : Mer, 20 Sep 2000 21:06:34 De  : E. P.

« La notion de foyer enseignée en troisième pour localiser le départ des ondes sismiques n'est elle pas trop simpliste ? Ces ondes devraient théoriquement être initiées au niveau d'un ou des plans de fracture de roche lors de rejeu de faille ? »

Réponse

Résumé. À l'échelle de la planète, un plan de faille, même grand, est « minuscule ». Le foyer (ponctuel) est donc confondu avec le plan de faille. À l'échelle régionale ou locale, une rupture (séisme) débute en général sur un plan de faille préexistant, à un endroit précis (une aspérité A par exemple, qui empêchait le glissement...). Le mouvement débute sur ce point, progresse dans toutes les directions en suivant ce plan de faille et s'amortit... Le point A, point de départ et point où se fera le plus grand mouvement est appelé foyer. La localisation précise de ce foyer nécessite, de fait, une étude sismologique très précise.

La notion de foyer sismique, enseignée en troisième, est-elle trop simpliste ?

A priori non, c'est de toute façon un concept simple.

La cause d'un séisme est presque toujours la même : il est provoqué par la rupture brutale des roches consolidées en profondeur, en une zone ponctuelle : le foyer (à la verticale de l'épicentre, projection à la surface de la terre de la position du séisme en profondeur).

Devant la contrainte imposée par le mouvement des plaques, les roches superficielles se déforment de façon élastique jusqu'à un point de rupture au-delà duquel elles cassent brutalement le long d'une faille.

Les parois de la faille sont alors mises en mouvement, frottent l'une contre l'autre de telle sorte qu'il y a dissipation de l'énergie , d'une part sous forme de chaleur obtenue par frottement, et d'autre part sous forme de vibrations, les ondes sismiques, qui se propagent dans toutes les directions à partir du foyer.

On peut illustrer facilement cette notion avec l'image de la pierre jetée à l'eau. Celle-ci donne naissance à des ondes qui s'éloignent du point d'impact. De la même manière, les ondes sismiques se propagent à partir du foyer ponctuel, dans toutes les directions à travers la Terre, même si le déplacement engendré par la rupture se concentre lui sur une structure à deux dimensions (la faille) qui localise la déformation mécanique d'un milieu cassant.

Les ondes devraient être initiées au niveau d'un ou des plans de fracture de roche lors de rejeu de faille ?

Le foyer, zone de nucléation des ondes, peut être vu comme le site d'une aspérité locale qui bloque le glissement de la faille sous l'effet des contraintes jusqu'au seuil de rupture.

Les failles sont rarement des structures parfaitement planes et uniformes ; au moins parce qu'elles découpent des blocs rocheux parfois très hétérogènes formés par des agglomérats et couches de roches de natures (et donc de propriétés par rapport aux contraintes) différentes. Plusieurs branches (et donc plans de fractures) co-existent le long d'une zone de failles.

La faille est le résultat de la localisation de la rupture d'un bloc rocheux sous l'effet des contraintes auxquelles il est soumis. Mais les zones de fracture pré-éxistantes constituent effectivement, a priori, des zones de faiblesse sur lesquelles se concentrent préférentiellement les contraintes suivant leurs orientations.

Dans une région donnée, des séismes se produiront à plusieurs reprises le long d'une même faille, puisque cette dernière constitue un plan de faiblesse dans la lithosphère, qui va accumuler les contraintes. Mais de nouveaux plans de failles peuvent aussi être créés.

Liste de sites intéressants

Foire aux questions - Séismes, par la Commission géologique du Canada.

Glossaire sismologique, sur le site de l'École et observatoire des sciences de la Terre (Université Louis Pasteur).

Le message des ondes sismiques, par Laurent Guillot et Raphaelle Millot (IPGP).

Failles actives et séismes : observations de terrain, par Bertrand Meyer et Geneviève Brandeis (IPGP).

Le risque sismique, par le Ministère de l'aménagement du territoire et de l'environnment.

Le risque sismique, volcanique, cyclonique... sur le site ICARISK.

Les tremblements de Terre, sur le site de Yahoo ! Encyclopédie.