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Ondes sismiques et mouvement du sol

10 juin 2013 ( maj : 20 novembre 2014 )

Les services d’observations en sismologie s’organisent autour de plusieurs réseaux ayant des fonctions complémentaires suivant les objectifs poursuivis. Si l’ensemble de ces réseaux s’appuie sur les mesures des ondes émises par les séismes, on peut regrouper ces réseaux d’observations en terme de leurs objectifs respectifs, en trois familles :

  • études de la mécanique de la rupture/frottement à la source des séismes,
  • études de la propagation des ondes dans la terre (imagerie de l’intérieur de la terre),
  • étude de la distorsion des ondes, localement, lorsqu’elles atteignent la surface de la terre.

La géophysique se dote d’une très grande infrastructure de recherche, RESIF

Ces réseaux d’observations sismologiques sont regroupés depuis 2010 sous le label RESIF. L’ensemble de ces mesures est archivé dans un format homogène dans le contexte du service national RESIF. RESIF représente la contribution française à EPOS (European Plate Observatory System, qui est le réseau européen global des observatoires sismologiques respectant les standards internationaux de qualité et transmettant leurs données en temps quasi-réel).
En fonction de leurs objectifs, ces réseaux d’observations sismologiques se différencient aussi par les types de capteurs utilisés (velocimètre, accéléromètre, et bandes de fréquence), leurs implantions (vallée, versant, sol, roche pour les effets de site) et l’espacement entre capteurs (pour la précision des localisations spatiales).

Les taches associées aux services d’observations sismologiques sont :

  • identification, localisation et propriétés mécaniques des séismes
  • mesure du mouvement du sol induit par un séisme
  • caractérisation et évolution spatio-temporelle des propriétés de l’intérieur de la terre à l’aide des ondes sismiques ; On notera comme évolution récente l’utilisation des mouvements du sol enregistrés par ces réseaux sismologiques, hors séisme, pour aller vers ces mêmes caractérisations et évolutions des propriétés de la terre interne.

Séisme du 07 avril 2014 - Ubaye

Le Réseau national de surveillance sismique (RéNaSS) est placé sous la responsabilité de l’EOST de Strasbourg et a pour objectif d’observer la sismicité française (catalogue), d’améliorer notre connaissance de l’aléa sismique et d’informer rapidement (activité reconnue d’utilité publique) les pouvoirs publics en cas de séisme important. Le RéNaSS est constitué de 107 stations sismologiques à courtes périodes fédérant 7 réseaux régionaux opérés par l’EOST, l’IPGP, l’OCA, l’OMP, l’OPGC, l’OSUG (auxquels s’ajoutent d’autres partenaires), dont 71 sont reliées directement au site central de Strasbourg. L’OSUG est responsable des stations sismologiques alpines du réseau RéNass, coordonne RESIF et le centre de données sismologiques associées. On notera qu’il existe un réseau régional dense , spécifique à l’observation de la sismicité des alpes, Sismalp, reconnu sous forme « d’atelier » par l’Osug. Les données acquises via RéNaSS concernent environ les 3000 séismes annuels, et sont intégrées, après validation, dans une base de données ouverte. Les évolutions en court du RéNaSS impliquent une modernisation et une homogénéisation de l’instrumentation. Les enregistrements des ondes sismiques en surface permettent la localisation spatiale et temporelle de la source du séisme qui a émis ces ondes, de comprendre les mécanismes du glissement sur les failles, des déformations et de l’endommagement qui peuvent y être associés. Ces observations de la sismicité sont utilisées comme indicateur d’identification des failles potentiellement actives, un enjeu majeur, particulièrement sur le territoire national. Ces failles ne sont pas toutes visibles en surface et leur identification passe parfois par l’analyse fine de la sismicité.

L’identification des failles actives n’est que l’un des aspects de l’aléa sismique. Le mouvement du sol dépend aussi des propriétés de la source sismique, de la propagation des ondes et des propriétés locales (effets de site). Le dispositif concernant l’aléa sismique est complété par le Réseau accélérométrique permanent (Rap) dont la vocation est l’étude du mouvement du sol et de la vulnérabilité des ouvrages. Le Rap (dont le siège central est a l’Osug de Grenoble) est constitué en GIS avec pour tutelles les Ministère de l’environnement, le Ministère de l’équipement ainsi que le Bureau central sismologique français. Il rassemble tous les acteurs du monde académique (EOST, IPGP, OCA, OMP, OSUG) et du monde extérieur à l’université en charge de l’aléa sismique. Le Rap comprend 140 stations reparties sur le territoire métropolitain et outre-mer. Toutes les données récoltées, ainsi que celles des réseaux complémentaires (IRSN, CEA, BRGM, CG-Martinique), sont archivées et distribuées par le site central à l’Osug. Les évolutions en court du Rap concernent le passage à l’enregistrement continu et à la transmission des données en temps réel.

Enfin, l’exploration des structures de l’intérieur de la terre s’appuie sur les observations des ondes émises par les séismes. Les ondes sismiques permettent de cartographier les propriétés (vitesse, atténuation, anisotropie...) de l’intérieur de la Terre. Leur analyse donne une contrainte importante sur la minéralogie des matériaux des différentes enveloppes, les hétérogénéités qui peuvent être mises en relation avec la dynamique du noyau et du manteau. Le Réseau large bande (RLBP) est le dispositif permettant d’étudier la structure de la croûte et du manteau sous le territoire français. Il est placé sous la responsabilité de l’EOST de Strasbourg et fédère les laboratoires universitaires incluant l’Osug, responsable via ISterre des stations alpines. Ce réseau RLBP permet de s’intégrer dans un dispositif global européen et donc de constituer une antenne sismologique à l’échelle européenne permettant d’utiliser des techniques d’analyse du champ d’ondes.

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