c) Les ondes

Lors d'un séisme, le sol tremble en raison de l'arrivée en surface de vibrations appelées ondes sismiques qui sont des ondes élastiques, qui traversent un milieu et se propagent dans toutes les directions depuis l’épicentre. Les ondes sismiques ne transportent pas de matière par contre elles transportent de l'énergie. Il existe plusieurs types d’ondes : les ondes de volume et les ondes de surface. Lorsqu'elles traversent un milieu, les ondes se divisent. En effet, une partie de l'onde est réfractée et l'autre réflechie.

Schéma représentant la réfraction et la réflexion d'un rayon lumineux (assimilé à une onde sismique) en traversant un milieu

Ainsi, la réfraction et la réflexion des ondes s'effectuent comme le montre le schéma ci-dessus; elle a lieu lorsque les ondes rencontrent une discontinuité autrement dit lorsqu'elles changent de milieu. L'onde d'origine est alors divisée en deux ondes. L'une sera réfractée en profondeur tandis que l'autre sera réfléchie vers la surface de la Terre. La réflexion explique donc que les ondes soient ressenties de manière plus ou moins forte selon l'éloignement par rapport à l'épicentre et au foyer. En effet, la distance parcourue par l'onde entre le point de réflexion et la surface de la terre augmente à chaque diffraction et atténue la puissance.

1) Les ondes de volumes

- Un séisme produit des ondes de volume, parmi lesquelles on distingue les ondes P (primaires) et les ondes S (secondaires) qui traversent l'intérieur de la Terre dans toutes les directions.

• Ondes P (primaires) sont les ondes les plus rapides (Vp = 6,1 km.s-1). Elles sont responsables du grondement sourd que l'on peut entendre au début d'un tremblement de terre et sont enregistrées en premier sur un sismogramme, d'où leur nom. Elles compriment et étirent alternativement les roches :

Leur vitesse est égale à :

k est le module d'incompressibilité : Plus il est élevé, plus il est difficile de diminuer le volume du matériau sous l'effet de la pression. Il s'exprime en Pa mais il est de l'ordre du GPa.

µ est le module de cisaillement qui rend compte de la résistance du matériau à changer de forme. Il se mesure en Pa mais il est de l'ordre du GPa.

ρ est la masse volumique exprimée en Kg. m-3

• Ondes S (secondaires) sont appelées aussi ondes de cisaillement ou ondes transversales. A leur passage, les mouvements du sol s’effectuent perpendiculairement au sens de propagation de l'onde. Ces ondes ne se propagent pas dans les milieux liquides, µ = 0 car il est impossible de déformer un liquide par cisaillement. Leur vitesse est plus lente que celle des ondes P (Vs = 3,6 km.s-1), elles sont donc enregistrées en secondes sur les sismogrammes, d'où leur nom. Leur vitesse est égale à :

La différence de vitesse des ondes P et S explique la différence des temps d'arrivée des ondes P et S. On peut, connaissant leur vitesse, calculer la distance à l'hypocentre.

2) Les ondes de surface

Ce sont des ondes guidées par la surface de la Terre. Elles sont moins rapides que les ondes de volume mais leur amplitude est généralement plus forte et elles concentrent le maximum d'énergie.

• L'onde de Love se propage seulement dans les solides non homogènes. Le déplacement est essentiellement le même que celui des ondes S mais sans mouvement vertical.

• L'onde de Rayleigh comme le montre le schéma, peut être enregistrée sur les trois composantes d'un sismographe et pendant une durée qui peut aller jusqu'à plusieurs minutes.

Les ondes de Love se propagent à environ 4 km/s, elles sont plus rapides que les ondes de Rayleigh. Un sismogramme est l'enregistrement des ondes sismiques qui se propagent lors d'un séisme, généralement réalisé au moyen d'un sismographe.