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Le séisme de Sumatra : de la rupture au déclenchement du tsunami F. Thouvenot Physicien des observatoires Laboratoire de géophysique interne et tectonophysique.

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1 Le séisme de Sumatra : de la rupture au déclenchement du tsunami F. Thouvenot Physicien des observatoires Laboratoire de géophysique interne et tectonophysique (CNRS/UJF)

2 1. Le séisme de Sumatra du 26 décembre 2004 était-il dune magnitude exceptionnelle ?

3 Magnitude Liée à lénergie libérée par le séisme Liée à lénergie libérée par le séisme De M à M+1 : énergie multipliée par 32 De M à M+1 : énergie multipliée par 32 Calculée en utilisant les enregistrements (sismogrammes) Calculée en utilisant les enregistrements (sismogrammes) Un séisme = une magnitude et une seule Un séisme = une magnitude et une seule Exprimée sur léchelle de Richter Exprimée sur léchelle de Richter M = - 3 : « séisme » produit par la chute dune masse dun kilogramme dune hauteur de 30 cm M = - 3 : « séisme » produit par la chute dune masse dun kilogramme dune hauteur de 30 cm M = 9,5 : plus gros séisme connu (Chili, 1960)M = 9,5 : plus gros séisme connu (Chili, 1960)

4 Intensité Liée aux dégâts observés Liée aux dégâts observés Pour un séisme donné, autant dintensités que dendroits où lon fait lévaluation. A lépicentre, intensité maximale Pour un séisme donné, autant dintensités que dendroits où lon fait lévaluation. A lépicentre, intensité maximale Mesurée sur une échelle de 12 degrés : Mesurée sur une échelle de 12 degrés : degré I : non ressentidegré I : non ressenti degré VI : premières fissures dans les plâtres et plafondsdegré VI : premières fissures dans les plâtres et plafonds degré XII : modification complète de la topographiedegré XII : modification complète de la topographie

5 Sumatra, 26 décembre 2004 Magnitude 9,0 (9,3) Intensité maximale : IX à Banda Aceh (dommages généralisés aux constructions, avant larrivée du tsunami) Ressenti jusque dans lîle de Guam (îles Mariannes, au sud du Japon) à plus de 5 400 km de distance dans un immeuble de grande hauteur

6 LocalisationDateMagnitude1.Chili22 05 19609.5 (9.75 ?) 2.Détroit du Prince William (Alaska)28 03 19649.2 3.Iles Andreanoff (Alaska)09 03 19579.1 4.Au large côte NW de Sumatra26 12 20049.0 5.Kamtchatka04 11 19529.0 6.Colombie-Equateur31 01 19068.8 7.Nord de Sumatra28 03 20058.7 8.Iles des Rats (Alaska)04 02 19658.7 9.Assam (Inde)15 08 19508.6 10.Ningxia-Gansu (Chine)16 12 19208.6 Les 10 plus gros séismes mondiaux depuis 1900

7 LocalisationDateMagnitude1.Chili22 05 19609.5 (9.75 ?) 2.Au large côte NW de Sumatra26 12 20049.3 3.Détroit du Prince William (Alaska)28 03 19649.2 4.Iles Andreanoff (Alaska)09 03 19579.1 5.Kamtchatka04 11 19529.0 6.Colombie-Equateur31 01 19068.8 7.Nord de Sumatra28 03 20058.7 8.Iles des Rats (Alaska)04 02 19658.7 9.Assam (Inde)15 08 19508.6 10.Ningxia-Gansu (Chine)16 12 19208.6 Les 10 plus gros séismes mondiaux depuis 1900

8 LocalisationDateMagnitude1.Chili22 05 19609.5 (9.75 ?) 2.Au large côte NW de Sumatra26 12 20049.3 3.Détroit du Prince William (Alaska)28 03 19649.2 4.Iles Andreanoff (Alaska)09 03 19579.1 5.Kamtchatka04 11 19529.0 6.Colombie-Equateur31 01 19068.8 7.Nord de Sumatra28 03 20058.7 8.Iles des Rats (Alaska)04 02 19658.7 9.Assam (Inde)15 08 19508.6 10.Ningxia-Gansu (Chine)16 12 19208.6 Les 10 plus gros séismes mondiaux depuis 1900

9 LocalisationDateMagnitude1.Chili22 05 19609.5 (9.75 ?) 2.Au large côte NW de Sumatra26 12 20049.3 3.Détroit du Prince William (Alaska)28 03 19649.2 4.Iles Andreanoff (Alaska)09 03 19579.1 5.Kamtchatka04 11 19529.0 6.Colombie-Equateur31 01 19068.8 7.Nord de Sumatra28 03 20058.7 8.Iles des Rats (Alaska)04 02 19658.7 9.Assam (Inde)15 08 19508.6 10.Ningxia-Gansu (Chine)16 12 19208.6 Les 10 plus gros séismes mondiaux depuis 1900

10 LocalisationDateMagnitude1.Chili22 05 19609.5 (9.75 ?) 2.Au large côte NW de Sumatra26 12 20049.3 3.Détroit du Prince William (Alaska)28 03 19649.2 4.Iles Andreanoff (Alaska)09 03 19579.1 5.Kamtchatka04 11 19529.0 6.Colombie-Equateur31 01 19068.8 7.Nord de Sumatra28 03 20058.7 8.Iles des Rats (Alaska)04 02 19658.7 9.Assam (Inde)15 08 19508.6 10.Ningxia-Gansu (Chine)16 12 19208.6 Les 10 plus gros séismes mondiaux depuis 1900

11 Localisation Date Magnitude1.Chili22 05 19609.5 (9.75 ?) 2.Au large côte NW de Sumatra26 12 20049.3 3.Détroit du Prince William (Alaska)28 03 19649.2 4.Iles Andreanoff (Alaska)09 03 19579.1 5.Kamtchatka04 11 19529.0 6.Colombie-Equateur31 01 19068.8 7.Nord de Sumatra28 03 20058.7 8.Iles des Rats (Alaska)04 02 19658.7 9.Assam (Inde)15 08 19508.6 10.Ningxia-Gansu (Chine)16 12 19208.6 Les 10 plus gros séismes mondiaux depuis 1900

12 LocalisationDateMortsMagnitude1.Chili 22 05 1960 5 700 9.5 (9.75 ?) 2. Au large côte NW de Sumatra 26 12 2004 297 200 9.3 3. Détroit du Prince William (Alaska) 28 03 1964 1259.2 4. Iles Andreanoff (Alaska) 09 03 1957 n.c.9.1 5.Kamtchatka 04 11 1952 n.c.9.0 6.Colombie-Equateur 31 01 1906 1 000 8.8 7. Nord de Sumatra 28 03 2005 1 000 8.7 8. Iles des Rats (Alaska) 04 02 1965 n.c.8.7 9. Assam (Inde) 15 08 1950 1 526 8.6 10. Ningxia-Gansu (Chine) 16 12 1920 200 000 8.6 Les 10 plus gros séismes mondiaux depuis 1900

13 Fréquence des séismes dans le monde Elle dépend de la magnitude M : 3 000 séismes de M > 2 par jour 3 000 séismes de M > 2 par jour 300 séismes de M > 3 par jour 300 séismes de M > 3 par jour 30 séismes de M > 4 par jour 30 séismes de M > 4 par jour 3 séismes de M > 5 par jour 3 séismes de M > 5 par jour 1 séisme de M > 6 tous les 3 jours 1 séisme de M > 6 tous les 3 jours 1 séisme de M > 7 par mois 1 séisme de M > 7 par mois 1 séisme de M > 8 par an 1 séisme de M > 8 par an 10 séismes de M > 9 par siècle 10 séismes de M > 9 par siècle Quelques

14 2. Comment replacer ce séisme dans le cadre de la « tectonique des plaques » ?

15 Du grec « τεκτονικός » (tektonikos) qui veut dire « propre au charpentier » : science qui sintéresse à la façon dont la Terre est charpentée, structurée Du grec « τεκτονικός » (tektonikos) qui veut dire « propre au charpentier » : science qui sintéresse à la façon dont la Terre est charpentée, structurée Tectonique

16 Fosse de subduction de la Sonde (5 000 à 6 000 m de profondeur)

17 25 12 1974 – 25 12 2004 M > 5,5

18 Un modèle de plaques déjà ancien et très simplifié

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20 Vitesse relative des deux plaques : 5 cm/an Pas de gros séisme à cet endroit précis de la limite de plaques pendant 300 ans Blocage pendant 300 ans Glissement subit de 300 x 5 cm = 1 500 cm = 15 m

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22 Le modèle de plaques le plus récent (Bird, 2003) comporte 52 plaques et 13 zones de déformation intraplaque. Pl. Inde Pl. Australie Pl. Sonde Pl. Birmanie

23 3. Y a-t-il eu beaucoup de répliques ?

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28 26 12 2004 – 27 03 2005 Date Range: 2004 12 26 to 2005 3 27 Number of Earthquakes: 149 28 03 2005 – 06 04 2005 M > 5,5

29 « Loi » dOmori Décroissance en 1/t du nombre de répliques avec le temps « Loi » de Båth Si le séisme principal est de magnitude M, la magnitude de la plus grosse réplique est de lordre de M-1 On peut sattendre à des répliques pendant des années, voire des dizaines dannées…

30 4. Comment la faille a-t-elle coulissé au moment du séisme ?

31 Tout séisme est lié au « jeu » dune faille

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35 La longueur de la faille dépend de la magnitude M : M = 5 : faille de 3 km de long M = 5 : faille de 3 km de long M = 7 : faille de 50 km de long M = 7 : faille de 50 km de long M = 9 : faille de 800 km de long M = 9 : faille de 800 km de long

36 Tout séisme est lié au « jeu » dune faille Le glissement sur la faille dépend de la magnitude M : M = 5 : glissement de 5 cm M = 7 : glissement de 1 m M = 9 : glissement de 15 m

37 Tout séisme est lié au « jeu » dune faille La durée de la rupture dépend de la magnitude M : M = 5 : durée de rupture de 1 s M = 7 : durée de rupture de 15 s M = 9 : durée de rupture de 4 min

38 Ji, 2005 SE NW

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40 4. A-t-on enregistré le séisme de Sumatra dans les Alpes et ailleurs dans le monde ?

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45 m m ξ 0 ξ mξ m

46 m m ξ mξ m

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49 E 90° 180° 0 km 10 000 km 20 000 km

50 5. Après le séisme de Sumatra, on dit que la Terre a vibré comme une cloche. Est-ce vrai ?

51 Vibrations propres de la Terre Chaque fois que la magnitude dun séisme dépasse ~ 6,5 (cest-à-dire 3 fois par mois), la Terre entre en résonance, avec un nombre infini de « modes » de vibration. Pour le séisme de Sumatra : résonance pendant plusieurs mois.

52 Modes toroïdaux Modes sphéroïdaux Oscillations extrêmement lentes : périodes comprises entre 13 et 54 minutes pour les 6 modes ci-dessus. Mode du ballon de foot-ball Mode du ballon de rugby

53 « Mode du ballon de foot-ball » et « mode du ballon de rugby » Observables sur des « gravimètres », appareils qui mesurent la variation de la pesanteur lorsque la Terre se déforme radialement, en particulier sous laction de la Lune et du Soleil (marées terrestres) Produisent des montées et descentes du sol

54 Gravimètre supraconducteur de Membach (Belgique) 9 heures Bleu : « ballon de foot-ball » Vert : « ballon de rugby » 26 12 200411 01 2005 Enregistrement brut 2 filtrages : 0,81 mHz (bleu) et 0,31 mHz (vert)

55 6. Mais parlez-nous donc du tsunami !

56 ~ 5° Surface Fond de locéan

57 Surface Fond de locéan Coulissage de 20 m Soulèvement de 1,5 m A lest, dans un premier temps : retrait de la mer Déferlement du tsunami vers louest

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