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Magnitudes des séismes

Magnitudes des séismes

Ces jours-ci, un tremblement de terre se produit et il est tout de suite sur les nouvelles, y compris sa magnitude. La magnitude instantanée des tremblements de terre semble être une réalisation aussi courante que de signaler la température, mais ils sont le fruit de générations de travaux scientifiques.

Pourquoi les séismes sont difficiles à mesurer

Les séismes sont très difficiles à mesurer sur une échelle de taille standard. Le problème est comme trouver un numéro pour la qualité d’un lanceur de baseball. Vous pouvez commencer avec le record de victoires sur défaites du lanceur, mais vous devez tenir compte de plusieurs autres facteurs: la moyenne de la course méritée, les retraits au bâton et les marches, la longévité de la carrière, etc. Les statisticiens de baseball bricolent avec des index qui pèsent ces facteurs (pour plus d’informations, consultez le Guide du baseball).

Les tremblements de terre sont facilement aussi compliqués que des pichets. Ils sont rapides ou lents. Certains sont doux, d'autres sont violents. Ils sont même droitiers ou gauchers. Ils sont orientés de différentes manières: horizontale, verticale ou entre les deux (voir Défauts en quelques mots). Ils se produisent dans différents contextes géologiques, au plus profond des continents ou dans l'océan. Pourtant, nous voulons d’une manière ou d’une autre un nombre significatif pour classer les séismes dans le monde. L'objectif a toujours été de déterminer la quantité totale d'énergie libérée par un séisme, car cela nous dit des choses profondes sur la dynamique de l'intérieur de la Terre.

Première échelle de Richter

Le sismologue pionnier Charles Richter a commencé dans les années 1930 en simplifiant tout ce à quoi il pouvait penser. Il a choisi un instrument standard, un sismographe de Wood-Anderson, utilisé uniquement à proximité des tremblements de terre dans le sud de la Californie et n'a pris qu'une donnée, la distance. UNE en millimètres que l'aiguille du sismographe a bougé. Il a travaillé un facteur d'ajustement simple B pour permettre des tremblements de terre proches ou lointains, et ce fut la première échelle de Richter de magnitude locale ML:

ML = log UNE + B

Une version graphique de son échelle est reproduite sur le site des archives Caltech.

Vous remarquerez que ML mesure vraiment la taille des ondes sismiques, pas l'énergie totale d'un tremblement de terre, mais c'était un début. Cette échelle a fonctionné assez bien dans la mesure où elle est allée, ce qui était pour les tremblements de terre modérés et modérés dans le sud de la Californie. Au cours des 20 prochaines années, Richter et de nombreux autres travailleurs ont étendu leur gamme à de nouveaux sismomètres, différentes régions et différents types de vagues sismiques.

Plus tard "Balance de Richter"

Bientôt, l'échelle originale de Richter a été abandonnée, mais le public et la presse utilisent encore l'expression "magnitude de Richter". Les sismologues avaient l'habitude de s'en préoccuper, mais plus maintenant.

Les événements sismiques actuels peuvent être mesurés sur la base de ondes corporelles ou ondes de surface (Celles-ci sont expliquées dans Séismes en quelques mots). Les formules diffèrent mais elles donnent les mêmes chiffres pour les séismes modérés.

Amplitude des ondes corporelles est

mb = log (UNE/T) + Q(,h)

UNE est le mouvement du sol (en microns), T est la période de la vague (en secondes), et Q(,h) est un facteur de correction qui dépend de la distance à l'épicentre du séisme (en degrés) et profondeur focale h (en kilomètres).

Magnitude des ondes de surface est

Ms = log (UNE/T) + 1,66 log + 3.30

mb utilise des ondes sismiques relativement courtes avec une période d'une seconde. Ainsi, chaque source de séisme de plus de quelques longueurs d'onde a la même apparence. Cela correspond à une magnitude d'environ 6,5. Ms utilise des ondes de 20 secondes et peut gérer des sources plus importantes, mais il sature également autour de la magnitude 8. C’est acceptable dans la plupart des cas, car la magnitude-8 ou génial les événements ne se produisent qu'environ une fois par an en moyenne pour toute la planète. Mais dans leurs limites, ces deux échelles constituent un indicateur fiable de l'énergie réelle libérée par les séismes.

Le plus grand séisme dont nous connaissons la magnitude est celle de 1960, dans le Pacifique, le 22 mai, au large du centre du Chili. À l'époque, il était de magnitude 8,5, mais aujourd'hui, il est de 9,5. Entre-temps, Tom Hanks et Hiroo Kanamori ont élaboré une meilleure échelle de magnitude en 1979.

Cette moment de magnitude, Mw, ne repose pas du tout sur les lectures sismiques, mais sur l’énergie totale libérée lors d’un séisme, le moment sismique Mo (en dyne-centimètres):

Mw = 2/3 log (Mo) - 10.7

Cette échelle ne sature donc pas. La magnitude du moment peut correspondre à tout ce que la Terre peut nous lancer. La formule pour Mw est telle que sa magnitude inférieure à 8 correspond à Ms et en dessous de la magnitude 6, il correspond mb, qui est assez proche de l'ancien Richter ML. Continuez donc à l'appeler l'échelle de Richter si vous voulez, c'est l'échelle que Richter aurait faite s'il l'avait pu.

Henry Spall, de la US Geological Survey, a interviewé Charles Richter en 1980 à propos de "son" échelle. Cela fait de la lecture vivante.

PS: Les tremblements de terre sur Terre ne peuvent tout simplement pas s'aggraver Mw = 9,5. Un morceau de roche ne peut accumuler que la quantité d'énergie nécessaire avant de se rompre. La taille d'un séisme dépend donc strictement de la quantité de roche, de kilomètres de longueur de faille, qui peut se rompre à la fois. La tranchée du Chili, où a eu lieu le séisme de 1960, est la plus longue faille droite au monde. Les glissements de terrain géants ou les impacts d'astéroïdes sont le seul moyen d'obtenir plus d'énergie.