Risques Naturels
Séisme
Préparé par le CERG – European Centre on Geomorphological Hazards – Strasbourg, France & the Editorial Board
Un séisme est une secousse et des vibrations du sol causées par la rupture soudaine et le mouvement des plaques tectoniques qui subdivisent la croûte terrestre ou par l’activité volcanique. Les plaques tectoniques peuvent inclure la croûte continentale, la croûte océanique, ou les deux; les tremblements de terre sont généralement concentrés aux bords de ces plaques.
Les dommages potentiels lors d’un tremblement de terre peuvent être produits par les risques principaux suivants: le tremblement du sol, le déplacement du sol, les tsunamis, les inondations, les glissements de terrain, les incendies etc.
Aujourd’hui, la prédiction des tremblements de terre n’est pas possible; néanmoins les études scientifiques incluent des activités visant à comprendre les mécanismes de la sismicité et d’évaluer la probabilité d’un tremblement de terre.
Un séisme est une libération soudaine d’énergie dans la croûte terrestre due aux contraintes exercées sur les roches situées dans les couches les plus profondes de la Terre, à savoir le manteau solide (inclus dans la lithosphère) et le manteau non rigide (l’asthénosphère).
Les séismes sont caractérisés par leur magnitude (énergie sismique mesurée sur l’échelle de Richter) et leur hypocentre (la localisation souterraine du mouvement de la faille), l’épicentre correspondant à la localisation en surface située juste sur l’hypocentre.
Si l’on compare deux séismes libérant la même énergie sismique, en général, plus les épicentres sont profonds, plus la superficie de l’impact sera étendue en surface: de larges failles sismiques à de très grandes profondeurs peuvent occasionner des séismes extrêmement destructeurs sur plusieurs centaines de kilomètres carrés.
Les séismes ne peuvent ne se différencient que parleur origine:
Séismes tectoniques
De larges failles dans la croûte terrestre sont soumises à un mouvement différentiel ou de cisaillement produit par les forces à l’intérieur de la terre (dites forces tectoniques) qui font se déplacer les plaques. Lorsque l’énergie accumulée le long d’une ou plusieurs lignes de failles est trop importante, les roches se fracturent brutalement, libérant de l’énergie par un mouvement rapide (le tremblement de terre). C’est à ces failles, qui peuvent être très larges (plusieurs kilomètres), que l’on doit les ajustements des mouvements entre les nombreuses plaques tectoniques majeures ou mineures qui composent la croûte terrestre.
Séismes volcaniques
Des tremblements de terre peuvent aussi se produire dans des zones volcaniques actives car les volcans actifs se déforment en permanence: cette déformation provoque essentiellement des petites et grandes fractures. En général, les séismes volcaniques libèrent peu d’énergie et leur épicentre est localisé à une faible profondeur.
Tremblements de terre induits par l’homme
Anthropogenic earthquakes occur where human activity has played some part in bringing the system to failure. They can be classified in:
a) Induced earthquakes, where human activities produce stress changes, which are sufficiently large as to produce an earthquake. The rocks may not necessarily have been in a stress-state that would have led to an earthquake in a reasonably near future (in a geological sense!).
b) Triggered earthquakes, where a small perturbation generated by anthropogenic activities has been sufficient to move the rocky system from an almost-critical state to an unstable state. The seism would have eventually occurred anyway although probably at some later time. That is, these activities have advanced the earthquake clock. In this case, the additional perturbation stress is often very small in comparison with the pre-existing stress system. Au cours des dernières années, il y a eu une attention croissante aux tremblements de terre liés à certains types d’activités humaines, telles que les forages traditionnels pour l’exploitation du pétrole, la procédure de fracturation hydraulique (connue sous le nom » fraking « ) pour l’extraction à partir de schistes ou la surexploitation sur les années de l’eau souterraine profonde. Il n’existe pas encore de preuve claire de corrélation entre les tremblements de terre de magnitude élevés et ces activités humaines, néanmoins, il est reconnu que tout type de perturbation sur la surface et souterraine est capable de produire des ondes sismiques, bien que de faible intensité.
La tectonique des plaques, une théorie scientifique créée dans la deuxième moitié du 20ème siècle, affirme que la croûte rigide de la Terre (également appelée Lithosphère) est fragmentée en « plaques » qui se déplacent sur la couche visqueuse sous la croûte terrestre (également appelée Asthénosphère), selon un comportement mécanique relativement fluide. La cause réelle des séismes est donc le mouvement de ces grandes plaques qui composent la croûte extérieure e la Terre (croûte terrestre).
Lorsque les plaques tectoniques glissent l’une sur ou sous l’autre ou frottent l’une contre l’autre, les séismes se produisent. Ces mouvements peuvent avoir une amplitude de plusieurs mètres, et occasionner des tremblements de terre très violents, ou de quelques millimètres seulement, et occasionner de petites secousses.
La chaleur du manteau et la différence entre la densité légère de la Lithosphère et la densité lourde de l’Asthénosphère en-dessous explique ces mouvements. Ceci est considéré comme la source la plus importante d’énergie à l’origine du mouvement des plaques tectoniques.
C’est la différence de densité qui permet également à l’Asthénosphère de s’enfoncer dans le manteau profond dans les zones de subduction.
Les plaques tectoniques peuvent se composer de croûte continentale, de croûte océanique ou des deux. Leur mouvement est principalement dû à la relative forte densité de la lithosphère et au relatif comportement mécanique de l’Asthénosphère.
Comme il a été indiqué dans la réponse à la question 2, des séismes de faible magnitude peuvent être induits également par les activités humaines (pour les types les plus courants), mais, à ce jour, aucune donnée validée n’est disponible selon la communauté scientifique afin d’identifier une quelconque corrélation entre ces activités et les tremblements de terre de grande magnitude.
Les séismes sont intimement liés aux forces géologiques qui soulèvent des montagnes et créent des océans. Là où les plaques se rencontrent se concentrent les lignes de faille et les zones de fracture.
Les séismes sont en général concentrés sur les bords des failles, et le risque sismique est donc présent pour l’essentiel dans des zones habitées à proximité de:
- lignes de faille entre des plaques (convergentes, transformantes et divergentes selon l’ordre d’aléa sismique attendu)
- zones volcaniques actives, où la déformation du volcan est à l’origine de séismes à faible intensité énergétique/faible profondeur de l’épicentre, qui ne menacent généralement pas des secteurs très étendus.
En fonction de leur forme géométrique et du champ de forces responsable du mouvement de la plaque, les lignes de faille entre les plaques sont schématiquement les suivantes:
- Lignes de faille convergentes (FC): les plaques entrent en collision, ce qui entraîne une compression qui plisse et déforme la croûte terrestre
C’est ce phénomène qui donne, selon la nature de la croûte (continentale et océanique), de grands arcs volcaniques ou des chaînes de montagnes. Les FC sont également dites « destructrices », car une forte activité sismique et des phénomènes volcaniques explosifs s’y déroulent.
- Lignes de failles divergentes (FD): les plaques s’éloignent les unes des autres.
Une nouvelle croûte se forme lorsque le magma s’infiltre dans les zones de fractures. Ces failles connaissent en général une activité volcanique et sismique calme, que ce soit sur les dorsales océaniques et les zones de rift continentales. Les FD étant à l’origine d’une accrétion de la croûte terrestre, elles sont également dites « constructrices ».
- Les lignes de faille transformantes (FT) : les plaques coulissent latéralement le long des failles.
En fonction du mouvement relatif des deux plaques, les FT peuvent être dextres ou senestres. Étant donné qu’il n’y a quasiment ni destruction, ni construction de croûte, ces FT sont également dites « conservatrices ». Une grande activité sismique s’y déroule. La faille de San Andreas, en Californie, est l’exemple le plus connu de ligne de faille transformante.
Les zones sismiques hautement dangereuses se situent principalement sur les lignes de faille convergentes et transformantes.
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Les conséquences directes d’un séisme sont liées à:
- Des secousses: Le principal danger d’un séisme est l’effet des secousses sur les bâtiments car les fortes secousses (ou la déformation du sol en dessous) peuvent gravement endommager les constructions, voire les faire s’écrouler; Des secousses modérées peuvent aussi amener le sol à se liquéfier : des bancs de sables ou sols saturés d’eau perdent leur portance et les fondations des structures « s’enfoncent ». De fortes ondes de surface peuvent aussi solliciter lourdement le sol et entraîner des glissements de terrain, des coulées de boue et des avalanches en terrain montagneux plus pentu;
- Le déplacement du sol: Là où la subsidence ou les déplacements horizontaux ont lieu, de grands dommages s sur les structures et les infrastructures construites surla faillese produisent. Si la zone de faille atteint la surface, il y a de fortes probabilité que les dégâts soient étendus et très important.
D’autres conséquences indirectes importantes sont:
- Des inondations: Les structures des barrages et digues le long de cours d’eau peuvent être endommagées du fait d’un séisme. Si ces dégâts sont suffisamment importants, de l’eau peut s’échapper et entraîner des débordements et inondations qui vont endommager les structures, les riverains pouvant alors être emportés par les eaux ou se noyer;
- Des tsunamis: Des secousses de forte ampleur touchant le fonds des océans transmettent le mouvement à l’eau; de grosses vagues se propagent ensuite en surface. Les côtes frappées par un tsunami peuvent souffrir d’énormes dégâts en termes de personnes et de biens;
- Des incendies: Si les réseaux de gaz et électricité sont endommagés par un séisme, des incendies peuvent se répandre et aggraver les risques de domages; les exemples de villes détruites par des incendies induits par des séismes sont San Francisco (1906) et Lisbonne (1755).
- Landslides: it is well documented that seismic shocks can trigger landslides, since seismic waves act to strongly increase the pore water pressure inside dormant and active landslide bodies, causing their sudden activation.
- Ground cracks and liquefaction: the pore water pressure increase may cause ground cracks and liquefaction phenomena in loose sandy deposits, at shallow depths, if below a water table. These phenomena may induce, among others, structural instability to buildings due to sand spills and the consequent creation of voids beneath the foundations.
Les tremblements de terre ne sont pas directement dangereux pour les populations dans les espaces ouverts, où il n’y a pas de risque de chute d’objets ou d’effondrement d’immeubles: dans ce cas, l’impact d’un séisme sur la population ne sera pas très important.
Les conséquences d’un séisme peuvent être aggravées ou réduites du fait des comportements individuels et des décisions (ou, dans certains cas, l’absence de décisions) collectives en matière de développement.
- Comportement : il est impératif pour les populations installées dans des zones sismiques actives de bien connaître les consignes et plans d’urgence car en cas d’alarme ou en situation de crise, chacun doit participer au mieux aux mesures prises par les équipes de protection civile et les pouvoirs publics.
- Politiques de développement: des politiques de l’habitat adaptées doivent s’appliquer dans les zones sismiques et les habitants de ces zones doivent donc savoir quels sont les niveaux de risque de chaque secteur. Les autorités doivent adopter et promouvoir des règles de construction adéquates pour garantir des constructions sûres et un secteur industriel résilient, ainsi que le maintien des activités sociales.
Si les risques sismiques sont insuffisamment pris en compte au niveau des comportements et des politiques de l’urbanisme, les conséquences d’un tremblement de terre peuvent être catastrophiques pour les populations comme pour les systèmes sociaux.
Le choix d’établir des éléments et fonctions stratégiques sur le plan économique, social et politique dans une zone que l’on sait sismique a des conséquences évidentes : en cas de séisme, des fonctions et éléments importants peuvent subir des dommages ou cesser de fonctionner, ce qui nuit aux actions de développement de l’ensemble de la population concernée.
Aujourd’hui, les choix politiques et les progrès des techniques de construction permettent de vivre dans des zones sismiques avec une sécurité suffisante: de nouvelles structures et infrastructures peuvent être construites selon des critères de sécurité adéquats et d’anciens bâtiments peuvent être rénovés de façon à résisterà un séisme. Cela vaut également pour les activités économiques et sociales : la prévention et les activités de préparation renforcent la capacité des groupes de population à réagir et sont les principaux outils pour garantir de la sécurité dans des zones sismiques.
La recherche et développement peut aussi contribuer à l’innovation dans le domaine de la sécurité face aux tremblements de terre: la sécurité sismique repose sur la capacité d’innovation en sciences, ingénierie, aménagement du territoire, organisation institutionnelle, gestion de crise etc.
Les séismes n’étant pour l’instant pas prévisibles, la seule manière de réduire le risque dans une zone sismique passe par la réduction de la vulnérabilité et de la valeur exposée des installations humaines, grâce à deux types de mesures :
- mesures structurelles : constructions et rénovations antisismiques
- mesures non-structurelles : préparation aux situations d’urgence, information, pédagogie, définition de politiques, etc.
Le risque sismique est fonction de l’aléa, de la vulnérabilité et de la valeur exposée. Si vulnérabilité et valeur exposée dépendent de choix et comportements humains dans la durée, l’aléa (la probabilité de survenue d’un séisme majeur) dépend de mécanismes naturels (principalement du processus de déformation des roches dans des conditions extrêmes de contraintes, de température et de pression) qui échappent aux choix et comportements humains. Il faut néanmoins signaler que quelques séismes de faible échelle peuvent être induits par l’activité humaine telle que l’exploitation minière ou la construction de barrages.
le forage pour l’exploitation du pétrole et du « fraking », pour n’en citer que quelques-unes. Cela ne veut pas dire que l’homme est capable de déclencher les causes naturelles de tremblements de terre, tels que le mouvement relatif des blocs de la croûte le long des failles, mais il est assez raisonnable d’imaginer que les actions humaines impliquant un stress élevé (les explosions nucléaires, par exemple) pourraient ajouter de l’énergie au bilan énergétique global dans la croûte
La prédiction des séismes n’est pas possible puisque les études scientifiques en cours englobent des activités visant à comprendre les mécanismes de l’activité sismique et à évaluer la probabilité d’un séisme dans une région donnée, d’une une magnitude donnée et sur une période de temps donnée: la prédiction d’un séisme n’est donc possible qu’en termes probabilistes.
En se basant sur les études pertinentes dans ce domaine, nous savons:
- où se situent les zones sismiques;
- au cours de l’histoire, quels sont les séismes les plus dangereux qui les ont frappées;
- quels ont été les séismes les plus violents (magnitude);
- quel est le type de séquence sismiques typique pour différentes zones (la signature sismique);
- quelles ont été les tendances et séquences sismiques au fil du temps dans les différentes zones.
Toutefois, souvent nous ne savons pas encore :
- où se produira précisément le prochain séisme (hypocentre/épicentre);
- quand il frappera précisément;
- quelle sera l’énergie libérée (magnitude);
- quelle direction prendront de préférence les ondes (en raison des différences de comportement mécanique, composition etc. des roches souterraines);
- quels seront les effets en surface (du fait des roches de surface et des conditions morphologiques).
Les appréciations et évaluations du risque sismique reposent pour l’essentiel sur :
- l’étude de la dynamique du système géologique dans la zone ;
- l’étude du passé sismique pour cette zone (nombre de séismes, type, impact, depuis la préhistoire jusqu’à aujourd’hui) ;
- l’appréciation de la probabilité de différentes magnitudes et de différents impacts sismiques ;
- l’identification et l’analyse approfondie de zones et sites à risque ;
- l’étude de la qualité et de la quantité de constructions et autres éléments exposés (industries, zones d’activités sociales) pour évaluer leur vulnérabilité aux séismes et leur valeur exposée.
La recherche de sécurité dans les zones sismiques passe aussi par des outils de simulation de séismes de nature et violence différentes pour estimer les pertes qu’ils pourraient occasionner. Les estimations des pertes devraient couvrir les pans de connaissances suivants :
- les dégâts attendus pour des constructions de nature différente (commerciales, scolaires, résidentielles, services critiques, infrastructures et services essentiels) ;
- les pertes économiques entraînées par l’impossibilité de travailler, l’interruption des activités économiques, le coût des réparations et de la reconstruction ;
- les conséquences sociales pour les populations touchées par le séisme, les familles déplacées, les besoins en abris pour les premiers secours.
Ces estimations prévisionnelles avant la catastrophe sont très importantes pour élaborer des politiques d’atténuation des conséquences, qui prépareront l’organisation de la protection civile en cas d’urgence, la réaction et le redémarrage.
Il existe cependant des projets expérimentaux visant à essayer de prédire les tremblements de terre à court terme. Parmi ceux-ci le projet récent « INGV-DPC S3 » développé dans le cadre de l’accord entre le Département National de Protection Civile (DPC) italien et l’Institut national italien de géophysique et de volcanologie (INGV). Son objectif est d’identifier et d’évaluer des procédures efficaces à court terme (de quelques heures jusqu’à quelques mois) pour la prévision des tremblements de terre destructeurs (voir la page Web du projet pour plus de détails: https://sites.google.com/site/ingvdpc2012progettos3/).
Seismic hazard describes the ground shaking level which can be produced by an earthquake. Seismic hazard assessment is thus the basic action to assess the actual risk.
The four basic elements of modern Probabilistic Seismic Hazards Assessment (PSHA) are:
- Earthquake catalogue: a catalogue of seismicity is created for earthquakes occurred in historical (before 1900) and instrumental (after 1900) periods of earthquake documentation and recording;
- Earthquake source characterization: it implies the definition of zones with similar seismic behaviour and space/time sequence of earthquakes (frequency, depth, focus);
- Strong seismic ground motion: studying ground shaking in relation to the distance to the source (hypocentre) generates as an output the macroseismic maps which describe the damages occurred during the different earthquakes;
- Computation of seismic hazard: calculation of the probability that an earthquake occurs in a given area.
The main effort to assess seismic hazard worldwide was made by the Global Seismic Hazard Assessment Program (GSHAP) launched in 1992 by the International Lithosphere Program (ILP) with the support of the International Council of Scientific Unions (ICSU) and endorsed as a demonstration program in the framework of the United Nations International Decade for Natural Disaster Reduction (UN/IDNDR).
The primary goal of GSHAP was to create a global seismic hazard map in a harmonized and regionally coordinated manner, based on advanced methods in probabilistic seismic hazard assessments (PSHA).
The GSHAP strategy was to establish Regional Centres responsible for the coordination and realization of the four basic elements of modern PSHA mentioned above. Website: http://www.seismo.ethz.ch/GSHAP/
Jusqu’à nouvel ordre, il n’y a pas de moyen d’éviter les séismes! On peut néanmoins réduire le risque sismique, et ceci peut être fait par des mesures structurelles et non structurelles (voir Question 10 pour les détails):
In order to mitigate the consequences of an earthquake it is necessary to reduce seismic risk, and this can be done through structural and non-structural measures.
Structural measures: application of engineering solutions to reinforce existing structures and to build new structures (houses, infrastructure, lifelines), etc.;
Non-structural measures: monitoring activities, seismologic studies, land management policies aiming to reduce the vulnerability and exposition of population in the risky areas, information and education campaigns, emergency management plans, rehabilitation and re-construction plans, etc.
As the risk rises with high levels of vulnerability and exposure, local societies need first to decide which risk level is acceptable for their development priorities.
The main ways to mitigate consequences of seismic risks are therefore based on:
- assessment of the risk;
- prevention measures: structural and non structural;
- preparedness and response: emergency planning and management, drills, ability to deal with risk and foster resilience, etc.
La première règle essentielle est de « connaître l’histoire sismique de sa région! ». Comme très souvent, les gens ne sont même pas conscients de vivre dans une zone à risque. Par conséquent, la connaissance des risques d’une région est la première mesure de sécurité pour les personnes.
RAPPELEZ-VOUS!
Le risque sismique comprend les secousses du sol et les possibles dommages ou effondrement des bâtiments dans lesquels nous vivons, étudions, travaillons.
Après un séisme, des infrastructures et lignes de vie peuvent souffrir des perturbations et les principaux services publics (écoles, hôpitaux , bâtiments publics ) peuvent ne plus être fonctionnels.
Avant un tremblement de terre
- Soyez au courant des plans d’urgence établis par les autorités locales et nationales;
- Préparez votre trousse d’urgence : un peu d’eau et de nourriture, une radio à piles, des vêtements chauds et des chaussures, une pile electrique, une copie du plan d’urgence.
Pendant un tremblement de terre
- Ne courrez pas vers l’extérieur: restez sous un lit, une table ou à proximité d’un mur porteur de l’immeuble dans lequel vous êtes;
- Restez à l’écart des grands objets (meubles, lampes lourdes) qui peuvent tomber sur vous: restez loin des choses en verre, des fenêtres, des portes et des murs extérieurs et de tout ce qui pourrait tomber, tels que des appareils d’éclairage ou des meubles;
- Restez à l’intérieur jusqu’à l’arrêt des secousses et qu’il est sûr d’aller à l’extérieur: les gens quittant les bâtiments sont exposés à la chute de débris, l’effondrement des murs, le verre volant et à d’autres objets qui tombent;
- Vérifiez si quelqu’un a besoin d’aide spéciale: les enfants, les personnes âgées, les personnes handicapées, les personnes blessées, etc.;
- Si vous êtes à l’extérieur, restez loin de bâtiments, piliers, arbres, etc.;
- Dans une voiture, arrêtez rapidement dans un endroit sûr et restez à l’intérieur: ne vous arrêtez pas à proximité ou sous des bâtiments, des arbres, des viaducs et des fils électriques et évitez les routes, les ponts ou les rampes qui pourraient avoir été endommagés par le séisme.
Après un tremblement de terre
Lorsque vous êtes à la maison:
- Prenez garde aux répliques: ces ondes de choc secondaires (qui peuvent se produire dans les premières heures, jours, semaines ou même des mois après le séisme principal) sont généralement moins violents que le séisme principal, mais peuvent être assez fortes pour faire des dégâts supplémentaires à des structures déjà affaiblies;
- Ouvrez les armoires avec prudence car des objets peuvent tomber des étagères;
- Éteignez, si vous le pouvez, le gaz et l’électricité et quittez la zone si vous sentez une odeur de gaz ou d’autres produits chimiques;
- Sortez lentement, en prenant soin du risque de débris et de chute d’objets;
- Ne prenez pas l’ascenseur.
Si vous êtes pris au piège sous les décombres:
- Ne faites pas de flammes (allumettes, briquets);
- Ne donnez pas de coups de pieds dans la poussière ;
- Couvrez-vous la bouche avec une protection (vêtements, mouchoir) ;
- Tapez sur un tuyau ou au mur pour donner des indications aux équipes de recherche et de sauvetage pour vous localiser: criez seulement en dernier recours car vous pourriez inhaler des quantités dangereuses de poussière.
Lorsque vous êtes à l’extérieur:
- Une fois en lieu sûr, écoutez les dernières informations d’urgence sur une radio à piles ou à la télévision;
- Utilisez le téléphone uniquement pour les appels d’urgence;
- Restez à l’écart des zones endommagées : ne rentrez chez vous que si les autorités disent que c’est sûr;
- Restez à l’écart de la plage car les zones côtières peuvent être exposées aux tsunamis: une série de vagues dangereuses peut être en route, surtout quand une alerte au tsunami est émise par les autorités locales;
- Aidez les personnes blessées ou emprisonnées : demandez de l’aide et fournissez leur les premiers soins si nécessaire mais ne déplacez pas les personnes grièvement blessées, sauf s’ils sont en danger immédiat ;;
- Vérifiez auprès des autorités si l’état d’urgence est terminé et suivez leurs instructions pour revenir à la zone affectée.
En général, les cartes utilisées pour affronter les problèmes de tremblement de terre sont de différents types:
- Cartes scientifiques: description scientifique de la structure géologique et détails sismiques (type de géologie, failles, zones d’accélération maximale du sol, cartes des aléas, cartes macrosismiques montrant les effets des séismes passés, morphologie du terrain, etc);
- Cartes d’urgence: description des zones touchées, les éléments à risque, les moyens d’évacuation, etc;
- Cartes d’aménagement du territoire: description des usages et politiques qui doivent être appliqués aux différents domaines fonciers;
- Cartes de risques et ressources au niveau local : élaborées par les communautés locales (écoles, organisations) en vue d’acquérir et de diffuser la connaissance de la région, la prise de conscience des risques associés et des ressources existantes (forces de la protection civile, espaces de rencontre, sites sûrs, etc.).
En général, ces différents types de cartes sont disponibles auprès de:
- Collectivités locales: Municipalités, Préfectures, Protection Civile
- Les universités, les centres scientifiques et les instituts/observatoires sismiques
- Les organisations locales de citoyens
Restrictions sur l’information:
Dans certains cas, l’accès à certains des thèmes couverts par les cartes d’urgence peut être limité car certaines informations (telles que les emplacements des banques, des grandes infrastructures stratégiques, les sites militaires, les assurances, les industries, etc.) doivent être gérées seulement par les autorités et les structures opérationnelles en cas de crise.
