Failles et tremblements de terre - article ; n°380 ; vol.70, pg 347-362

Jean Demangeot.

Description

Annales de Géographie - Année 1961 - Volume 70 - Numéro 380 - Pages 347-362
16 pages
Source : Persée ; Ministère de la jeunesse, de l’éducation nationale et de la recherche, Direction de l’enseignement supérieur, Sous-direction des bibliothèques et de la documentation.

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• Publié par: ANNALES_DE_GEOGRAPHIE
• Publié le: 01 janvier 1961
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Jean Demangeot
Failles et tremblements de terre
In: Annales de Géographie. 1961, t. 70, n°380. pp. 347-362.
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Demangeot Jean. Failles et tremblements de terre. In: Annales de Géographie. 1961, t. 70, n°380. pp. 347-362.
doi : 10.3406/geo.1961.16051
http://www.persee.fr/web/revues/home/prescript/article/geo_0003-4010_1961_num_70_380_16051FAILLES ET TREMBLEMENTS DE TERRE
(Pl. VII.)
La terre tremble1. Des fissures en échelon s'ouvrent dans le sol. Le flanc
de la colline se déchire sur quelques décimètres de haut et quelques kilo
mètres de long (pl. VII, A), et des blocs énormes dévalent les versants.
Frappé par l'ampleur inhumaine de l'événement, l'observateur ne parvient
pas toujours à discerner les rapports de cause à effet. Qu'est-ce qui a com
mencé, les vibrations ou les ruptures ?
Il ne fait maintenant plus de doute que ce soit la seconde explication la
bonne : c'est la faille qui produit le séisme, du moins dans la majorité des
cas. Cela est si évident que depuis un demi-siècle la classification des trem
blements de terre n'a pratiquement pas changé, et le tableau publié par
Richter2 ressemble beaucoup à celui de Montessus de Ballore3 :
PERTURBATIONS DÉGELÉES PAR LES SÉISMOGRAPHES
(selon Richter) :
A. — Perturbations continues, d'origine naturelle ou artificielle (tempêtes, cataractes,
trafic ferroviaire, etc.).
B. — isolées.
1° Artificielles : provoquées par des explosions volontaires ou accidentelles.
2° Naturelles : causes mineures, comme effondrements de grottes, chutes de météorites, etc..
Ce sont les tremblements de terre d'écroulement de Montessus de Ballore ;
chocs volcaniques, provoqués par les divers phénomènes éruptifs (tremble
ments de terre dynamiques externes de M. de B.) ;
chocs tectoniques, classés selon la profondeur du foyer (tremblements de
terre géologiques ou glyptogéniques de M. de В.).
Dans l'esprit des séismologues il est donc patent que les séismes qui ne
sont ni mineurs ni volcaniques soiit provoqués par des mouvements tecto
niques. Et par mouvement tectonique il faut entendre essentiellement
mouvement de cassure, « faillage » pour traduire commodément le faulting
des Anglo-Saxons. Dans son Traité, Richter consacre tout un chapitre à
l'étude des failles, il ne se préoccupe jamais des plissements. Scheidegger non
plus4, du moins à propos des séismes. En effet, les conditions favorables aux
plissements sont ipso facto défavorables à la production de vibrations : seul
le faillage fait trembler la terre, à ce qu'il semble.
Qu'il nous soit permis de rappeler que le mécanisme du faillage n'est,
d'ailleurs, qu'un cas particulier du mécanisme général de la déformation des
1. Les notes sont regroupées à la fin de l'article, p. 361. ANNALES DE GÉOGRAPHIE 348
roches. On sait que les forces géologiques (stresses), terme volontairement
imprécis, engendrent d'abord des contraintes (strains) à l'intérieur des roches :
contraintes de compression ou de tension, contraintes de cisaillement (shear).
Ces provoquent à leur tour des déformations qui peuvent être
indifféremment ou des déformations continues, c'est-à-dire des plis, ou des
déformations discontinues, c'est-à-dire des failles, selon les caractéristiques
mécaniques des matériaux qu'elles affectent : élasticité, plasticité, rigidité,
fragilité. Ces caractéristiques varient elles-mêmes en fonction d'autres fac
teurs tels que la pression extérieure, la température, la durée, etc...5 On
conçoit donc qu'une même force puisse avoir des effets tectoniques très
différents.
On considère en général
que le faillage est précédé par
une période d'accumulation,
des contraintes et que, après
un délai variable, le matér
iau casse parce que le seuil
de rupture a été atteint. Une
première rupture est régie par
la formule
Fig. 1. — Faillage avec composante horizontale. T > С + N tg <pi
Le compartiment supérieur est décalé à la fois vert
icalement et latéralement. E est le vecteur de déplace où T est la contrainte de cisaiment qui résulte de ce mouvement, et F l'angle de gli
ssement. С est l'angle d'inclinaison, ou de plongement, llement (ou effort tangentielr
du plan de faille. A ne considérer que le déplacement ou effort tranchant), С un latéral, c'est un décrochement « à droite ».
coefficient de cohésion, N la
contrainte de compression ou
de tension, <pi l'angle de frottement interne, une caractéristique mécanique
très importante et propre] à -chaque matériau. Un rejeu consomme certa
inement moins d'énergie qu'une première rupture.
Cest Vensemble des frottements provoqués par cette rupture — frottement
le long du plan de faille, écrasement de la brèche tectonique, réajustement
des assises froissées — qui déclenche les puissantes vibrations appelées trem
blements de terre.
D'où l'idée parfaitement logique que l'étude des terrestres —
la sismologie — peut nous apprendre beaucoup sur le mécanisme encore
mystérieux du faillage. FAILLES ET TREMBLEMENTS DE TERRE 349
I. — Le «mécanisme au foyer»
Les sismologues savent depuis longtemps localiser l'épicentre et le foyer
des séismes tectoniques, ce qui était déjà une aide appréciable à la recherche
géologique. Mais ils sont maintenant capables, et depuis une dizaine d'an
nées seulement, de décrire à distance, et uniquement par le calcul, les carac
téristiques détaillées de la faille qui vient de provoquer le tremblement de
terre.
Il n'est pas inutile de rappeler succinctement les termes dont ils se servent,
en commun d'ailleurs avec les tec-
toniciens (fig. 1).
Un plan de faille a (fault plane)
О Л est caractérisé par une trace (strike),
un regard (dip direction), un angle
d'inclinaison (dip angle), un angle de
glissement (slip un vecteur
de déplacement (motion vector), qui
est positif pour une faille inverse
(thrust fault) mais négatif pour une
faille normale (normal fault, gravity
fault). Si l'angle de glissement mesure л о
moins de 45° par rapport à l'horizont
Ai ale, la faille est un décrochement a
(strike slip fault, wrench fault, trans-
G 2 current fault). Dans ce cas, et pour
Fig. 2. — Répartition des compressions un observateur placé face au miroir, et des dilatations.
le mouvement latéral du compar a est un plan de décrochement et b son plan
timent supérieur peut être dirigé auxiliaire. Les flèches indiquent le sens du
déplacement. Chaque demi-compartiment subit à droite ou à gauche (principe de
soit une dilatation (1), soit une compression (2). Dixon). Le plan idéal b, perpendic
ulaire au plan de faille, s'appelle
plan auxiliaire {auxiliary plane) et l'intersection de ces deux plans est le
vecteur nul (null vector). Enfin le « point » du Globe d'où la rupture s'est
propagée en engendrant le plan de faille est naturellement le foyer (focus),
ou hypocentre.
Les bases de l'étude moderne du mécanisme au foyer sont théorique
ment très simples. Les deux vecteurs parallèles et de sens contraire, qui
personnifient, en quelque sorte, le déplacement des compartiments de part
et d'autre du foyer, vont chacun d'une zone de dilatation Д vers une zone
de compression О (fig. 2). On peut représenter schématiquement ce méca
nisme par une sphère « focale » orientée où l'on a inscrit le plan de faille avec
son inclinaison exacte et le plan auxiliaire (fig. 3). Automatiquement les quatre
quarts de sphère ainsi déterminés sont, alternativement, de compression et de
dilatation. Les vecteurs y sont également portés6. 350 ANNALES DE GÉOGRAPHIE
Or les caractères sismiques des ondes émises par cette sphère focale
restent inchangés jusqu'à la surface du globe et jusqu'aux observatoires.
Il suffît donc, en principe, de bien observer la nature des ondes, leur direction,
leur angle d'émergence, etc.. pour reconstituer mathématiquement la sphère
focale de départ. C'est la méthode dite du mécanisme au foyer (fault plane
solution) inventée par Byerly, perfectionnée par Hodgson, Keylis-Borok,
О
Fig. 3. — Une sphère focale.
Le plan de faille a est pointillé,