Donnés sismiques, généralités :
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Là où la Terre a tremblé, elle
tremblera. C’est une règle élémentaire en sismologie. L’Europe et le
bassin méditerranéen ont été par le passé le théâtre de séismes meurtriers
: Jéricho en 1250 avant Jésus-Christ, Bâle en 1356, Lisbonne en 1755,
Lambesc 1909, Frioul en 1976, El Asnam et Irpinia en 1980, le golfe
de Corinthe 1994 ou encore Izmit en 1999. Et toujours les mêmes questions
: sur quelles failles et à quel moment se produira la prochaine secousse
? Les séismes ne sont qu’un des effets superficiels du lent mouvement
des plaques lithosphériques à la surface du Globe. Environ 95% de l’énergie
sismique totale relâchée à la surface de la Terre l’est au niveau des
grandes failles qui les bordent. Qu’elles s’enfoncent comme au Japon
ou qu’elles coulissent le long de grandes fractures comme à San Andreas,
en Californie, les plaques se déplacent les unes par rapport aux autres
à des vitesses moyennes de un à dix centimètres par an. Les zones de
frictions sont le lieu privilégié des séismes. Les tentions s’accumulent
pendant des dizaines voire des centaines d’années, déformant les roches.
Comme un ressort trop tendu qui lâche, les roches déformées finissent
par se casser, libérant de manière quasi instantanée toute l’énergie
emmagasinée sous la contrainte. Les tremblements de terre les plus violents,
de magnitude 8 à 9, correspondent à des glissements soudains, en quelques
secondes, de 10 à 20 mètres sur des surfaces ( « le plan de faille »)
de plusieurs dizaines de milliers de kilomètres carrés. Ces glissements
et ébranlements violents relâchent l’énergie accumulée sous forme de
déformation élastique, résultat du déplacement relatif entre les deux
plaques pendant l’intervalle de temps séparant un fort séisme du suivant.
Cet intervalle ou récurrence est généralement de l’ordre de la centaine
d’années. D’autres séismes sont très destructeurs et meurtriers malgré
leur faible poids dans le bilan énergétique total ( moins de 5 %). De
magnitude 6 à 8, ils se produisent à l’intérieur des continents tous
les quelques milliers d’années. Les déplacements sont plus lents (un
à dix millimètres par an) et les failles impliquées plus petites (quelques
centaines de kilomètres carrées). Ces failles sont particulièrement
nombreuses au niveau des frontières plus diffuses et larges de plusieurs
centaines de kilomètres, telle que celle séparant l’Afrique de l’Europe.
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Définition d’un séisme : On appelle séisme un ébranlement brutal du sol, provoqué en profondeur par le mouvement relatif de deux compartiments. Si des zones de l’écorce terrestre sont soumises à des tensions croissantes qui tendent à les déplacer en sens inverse, les matériaux se déforment élastiquement avec accumulation d’énergie. Lorsque le seuil d’élasticité est dépassé, il y a rupture, l’énergie accumulée est brutalement libérée. C’est la théorie du rebondissement élastique. On appelle foyer ou hypocentre le lieu précis où se produit la rupture initiale et la libération d’énergie, la projection du foyer à la surface du sol est l’épicentre (voir fig. 2).
Un séisme important comprend 3 phases :
L’énergie libérée donne naissance à des vibrations
ou ondes qui se propagent dans toutes les directions de l’espace. Comme
on associe un rayon lumineux aux ondes lumineuses, on associe un rai
sismique aux ondes sismiques. Dans un milieu anisotrope comme la terre
les rais sont courbes tant qu’il n’y a pas de discontinuités physiques.
Lorsqu’il y a une discontinuité physique, les ondes sismiques sont réfléchies
et réfractées comme les ondes lumineuses au niveau d’un dioptre. Lorsque
l’onde est réfractée, sa vitesse change. Ainsi, différentes stations
réparties sur le globe enregistrent le même séisme avec des décalages
dans le temps dont la comparaison permet de savoir si les ondes ont
rencontré une discontinuité, et de positionner l’épicentre du séisme.
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Sismicité Européenne : La sismicité du bassin méditerranéen résulte de la collision entre l’Afrique et l’Europe qui s’opposent depuis bientôt quatre vingt millions d’années. Les tremblements de terre diminuent à mesure que l’on remonte vers le nord ou que l’on descend vers le sud, de part et d’autre de la zone d’affrontement marquée par la chaîne alpine au sens large : Maghrébines, Bétiques, Pyrénées, Alpes, Apennins, Carpates, Dinarides, Hellénides, Pontides... La sismicité augmente en revanche d’ouest en est au sein de cette zone de collision en même temps que les vitesses de convergence entre les deux continents : de six millimètres par an au niveau du méridien d’Alger, à onze millimètres par an au niveau de celui du Caire La sismicité est le reflet des mécanismes de collision. Mécanismes qui se superposent à ceux plus précoces de ce processus. Il faut donc pouvoir distinguer les failles actives de celles qui ne le sont plus. Le projet « sismo des écoles » rentre dans la détection et la surveillance de ces failles actives. |
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Sismicité française : La France, pourtant bien moins active que ses voisins, n’est pas à l’abri d’un séisme. Pour preuve, la secousse de magnitude 6,2 qui ruina, le 11 juin 1909, les villes de Lambesc, Saint-Cannat et Rognes en Provence. Aujourd’hui, en la matière, l’activité de l’Hexagone se manifeste essentiellement sous forme de microséismes. Une vingtaine est enregistrée chaque semaine sur le territoire national. Le risque que ne survienne une secousse ravageuse, semblable à celle de Lambesc ou d’Arette n’est toutefois pas négligeable. Mais comment savoir où, quand et pourquoi, pareil drame pourrait se reproduire ? La connaissance du passé sismique de notre pays et l’étude des empreintes laissées dans les couches géologiques devraient apporter un premier élément de réponse. Aucune région n’est véritablement à l’abri d’un séisme ( voir figure 2 ). Si 90 % de l’énergie sismique nationale est libérée au niveau des Alpes et des Pyrénées, des régions réputées calmes comme le Pas-de-Calais peuvent à l’occasion bouger. La répartition de la sismicité sur le territoire métropolitain est le fruit du rapprochement de l’Afrique et de l’Europe. Figure 2 : la sismicité de la France.
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Sismicité régionale : Notre région est une zone où le risque sismique existe. Elle est en effet coincée entre la faille de la Durance, et la faille de Nîmes. La faille de la Durance qui entaille la vallée de Durance, vallée qui a été par le passé le siége de plusieurs séismes destructeurs comme celui de 1708 près de Manosque. D’où l’utilité de mettre en place un réseau de surveillance sismique.
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Le projet sismo des écoles : A) le sismomètre : Les ondes sismiques sont enregistrées à la surface de la terre, en différentes stations à un moment précis à l’aide de sismographes. Appareil formé d’un pendule à grande inertie, très amorti qui reste immobile quand le support est ébranlé (voir fig. 3)
L’analyse d’un sismogramme montre :
Magnitude : Elle permet de mesurer l’énergie libérée. Elle est définie par le logarithme décimal de l’amplitude maximale d’oscillations A mesurée en micromètres sur un sismogramme étalonné à la distance épicentrale de 100 km. La magnitude d’un séisme en un lieu est repérée sur l’échelle de Richter. Cette échelle n’a pas de limites, les séismes connus ont une magnitude qui varie de 1 à 9.
B) Système d’acquisition : Ce projet, appelé "sismo des écoles" vise à mettre en place un réseau d'établissements scolaires (collèges et/ou lycées) réunis autour d'un centre de ressources sismiques à vocation éducative. Des élèves de 13 à 18 ans sont chargés d'installer, dans leur établissement, un capteur sismique. Les signaux dus à l'activité sismique alimentent une base de données en ligne, véritable centre de ressources sismiques, et point de départ d'activités scientifiques utilisant les nouvelles technologies de l'information et de la communication. Mise en place d'un système d'acquisition de données sismiques au niveau local. Le sismomètre numérique prototype, installé dans chaque école, doit permettre l'enregistrement de séismes proches ou de téléséismes. Un capteur GPS permet simultanément l'acquisition du temps universel par données satellites. Un ordinateur PC-ACQUI (voir figure 1), entièrement dédié à cette tache d'acquisition des données, sert de support à cette première étape, avec les capteurs sismiques et GPS.
fig. 1 : système d'acquisition installé dans une école. La validation de ce système d'acquisition prototype a fait l'objet d'une recherche initiée, en octobre 95, par l'atelier d'animation scientifique ASTER du Centre International de Valbonne en partenariat avec le laboratoire GéosciencesAzur du CNRS et la délégation régionale de l'ANVAR
C) Réseau d’enseignement : Chaque école dispose ainsi d'un tel système d'acquisition et assure sa maintenance. Elle assure son installation technique dans un lieu adéquat de l'établissement. Elle vérifie le bon fonctionnement de l'acquisition et de l'enregistrement de données sur le PC-ACQUI. Ce centre de contrôle effectue, en effet, quotidiennement, une requête par réseau téléphonique, sur les sites scolaires pour acquérir les données significatives des PC-ACQUI. Cette requête s'effectue à partir d'une sélection de tranches horaires significatives définie par des centres de recherche. CEREGE
fig. 2 : Transmission des signaux acquis dans les écoles vers un centre régional. Les données enregistrées par chaque station sont disponibles par Internet dans une banque de données destinées aux élèves des collèges et des lycées. Les fichiers de la banque de données sont disponibles dans des formats compatibles avec les logiciels éducatifs courants en sismologie. |
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Objectifs : Promouvoir les sciences expérimentales et les nouvelles technologies chez les adolescents du collège et du lycée. Le suivi de la station sismique permet aux enfants de développer un certain nombre de savoir-faire spécifiques aux sciences expérimentales (mesurer, observer, mettre en relation des informations..) et aux technologies nouvelles (s'informer, traiter des données, les communiquer..). Développer le sens de l'autonomie et de la responsabilité chez les jeunes à travers la gestion d'un projet. Dans le cadre de la classe (enseignement disciplinaire et parcours diversifié), et/ou d'activités périphériques (clubs, ateliers..), le suivi de la station sismique amène les élèves à développer leurs qualités personnelles dans le travail en équipe, l'autonomie, la persévérance. Renforcer et développer des liens avec des partenaires régionaux et internationaux des domaines économiques, Educatifs et culturels. La mise en place du projet peut permettre de découvrir, de rencontrer de nombreux partenaires (organismes de recherche, services environnement...) associés à l'initiative. Le projet apporte alors une ouverture de l'établissement vers l'extérieur. Favoriser une prise de conscience rationnelle des problèmes liés à l'évaluation et la prévention des risques sismiques. Les contributions à l'éducation à l'environnement sont soulignées au fil des différentes parties des nouveaux programmes de collège. Elles appellent à une coordination entre les disciplines pour préparer les élèves à une vision globale des problèmes d'environnement et notamment la prévention des risques majeurs |