Séismes : foyer, épicentre, aléa et risque

Qu'est-ce qu'un séisme ?

Un séisme (ou tremblement de terre) est une vibration brutale du sol. Il se produit quand des roches de la lithosphère, soumises à des forces qui s'accumulent lentement pendant des années, se cassent d'un coup le long d'une cassure appelée faille. L'énergie stockée est alors libérée sous forme d'ondes sismiques qui se propagent dans toutes les directions.

Foyer et épicentre

• Le foyer (ou hypocentre) est le point situé sous terre où la rupture commence. Sa profondeur se mesure en kilomètres.
• L'épicentre est le point de la surface situé à la verticale du foyer. C'est en général là que les secousses sont les plus fortes.

Plus on s'éloigne de l'épicentre, plus les ondes s'affaiblissent et plus les secousses ressenties sont faibles. Un foyer peu profond provoque souvent davantage de dégâts qu'un foyer profond de même énergie, car les ondes ont moins de distance à parcourir avant d'atteindre la surface.

Mesurer un séisme

La magnitude mesure l'énergie libérée au foyer. Elle est calculée à partir des enregistrements des sismomètres et chaque séisme n'a qu'une seule magnitude. Quand la magnitude augmente d'une unité, l'énergie libérée est environ 30 fois plus grande. L'intensité décrit les effets observés en un lieu donné (objets déplacés, murs fissurés). Elle varie selon la distance à l'épicentre et la nature du sol.

Aléa et risque

L'aléa sismique est la possibilité qu'un séisme d'une certaine force se produise dans une région. Il dépend de la géologie : il est élevé près des limites de plaques tectoniques. Les enjeux sont ce qui peut être touché : personnes, logements, écoles, hôpitaux, routes. La vulnérabilité mesure la capacité de ces enjeux à résister aux secousses. Le risque sismique résulte de la rencontre entre un aléa et des enjeux vulnérables.

Un exemple concret

Le Japon est situé près de limites de plaques : l'aléa y est très élevé. Pourtant, grâce à des bâtiments construits pour osciller sans s'effondrer, à des systèmes d'alerte et à des exercices d'évacuation réguliers, la vulnérabilité est réduite. À l'inverse, un séisme de même magnitude frappant une zone très peuplée aux bâtiments fragiles peut faire bien plus de victimes. Le risque dépend donc aussi des choix humains.

Un piège à éviter

Beaucoup d'élèves pensent que aléa fort égale risque fort. C'est faux : un séisme très puissant en plein océan ou dans un désert inhabité représente un aléa fort mais un risque faible, car il n'y a presque aucun enjeu. Inversement, un séisme modéré sous une ville mal préparée peut être très dangereux. Il ne faut pas non plus confondre magnitude (une seule valeur par séisme) et intensité (qui change selon le lieu).

Se protéger pendant un séisme

Il faut se mettre à l'abri sous une table solide ou contre un mur porteur, s'éloigner des fenêtres, ne pas utiliser l'ascenseur, puis évacuer calmement une fois les secousses terminées.

Les séismes ne se produisent pas qu'aux zones de collision : observez la divergence d'une dorsale océanique pour comprendre un autre contexte où la lithosphère se déforme.

Exercice 1 : Foyer et épicentre

Un séisme a son foyer à 10 km de profondeur. Trois villages ont été touchés. Données pédagogiques simplifiées :

1. Définis le foyer et l'épicentre.
2. Où se trouve l'épicentre par rapport au foyer ?
3. Quel lien observes-tu entre la distance à l'épicentre et les effets ?
4. Le village A est à 5 km de l'épicentre. Calcule sa distance au foyer en utilisant le théorème de Pythagore.

Exercice 2 : Aléa ou risque ?

Trois zones sont comparées. Données pédagogiques simplifiées :

1. Distingue l'aléa et les enjeux pour chaque zone.
2. Classe les zones X, Y et Z de la plus risquée à la moins risquée, en justifiant.
3. Explique pourquoi la zone Z a un risque réduit malgré un aléa fort.

Exercice 3 : Magnitude et énergie

Trois séismes ont pour magnitudes 5 (séisme P), 6 (séisme Q) et 7 (séisme R). On retient qu'une unité de magnitude en plus correspond à une énergie environ 30 fois plus grande.

1. Combien de fois le séisme Q libère-t-il plus d'énergie que P ?
2. Combien de fois le séisme R libère-t-il plus d'énergie que P ?
3. Un élève affirme : « Le séisme R a une intensité de 7 partout. » Corrige cette erreur.

Correction complète

Exercice 1 : correction

1. Le foyer est le point souterrain où la rupture des roches commence. L'épicentre est le point de la surface situé à la verticale du foyer.
2. L'épicentre est directement au-dessus du foyer, 10 km plus haut, à la surface du sol.
3. Plus la distance à l'épicentre augmente (5, 20, puis 60 km), plus les effets diminuent : fissures, puis objets tombés, puis simple secousse légère. Les ondes s'affaiblissent en s'éloignant.
4. Le foyer, l'épicentre et le village A forment un triangle rectangle. Les côtés de l'angle droit mesurent 10 km (profondeur) et 5 km (distance horizontale). Distance au foyer = √(10² + 5²) = √(100 + 25) = √125 ≈ 11,2 km.

Exercice 2 : correction

1. Zone X : aléa fort, enjeux très faibles (200 habitants). Zone Y : aléa modéré, enjeux importants et vulnérables. Zone Z : aléa fort, enjeux importants mais peu vulnérables.
2. Y est la plus risquée : de nombreux habitants et beaucoup de bâtiments fragiles, même avec un aléa modéré. Z vient ensuite : l'aléa fort et la population nombreuse maintiennent un risque, mais réduit par la préparation. X est la moins risquée : l'aléa est fort mais presque personne n'est exposé.
3. Le risque dépend de l'aléa, des enjeux et de la vulnérabilité. En Z, les bâtiments parasismiques résistent aux secousses et les exercices permettent d'évacuer correctement. La vulnérabilité baisse, donc le risque aussi, alors que l'aléa, lui, ne peut pas être modifié.

Exercice 3 : correction

1. De 5 à 6, on gagne une unité : l'énergie est multipliée par 30. Q libère donc environ 30 fois plus d'énergie que P.
2. De 5 à 7, on gagne deux unités : 30 × 30 = 900. R libère environ 900 fois plus d'énergie que P.
3. La magnitude 7 est une valeur unique, liée à l'énergie libérée au foyer. L'intensité mesure les effets en un lieu précis : elle est maximale près de l'épicentre et diminue avec la distance. Elle dépend aussi de la nature du sol et de la qualité des constructions. Elle n'est donc pas la même partout.