CHAPITRES • Sismologie et structure du globe
Définitions
Une onde est un objet conceptuel de la physique qui décrit la propagation d’une perturbation
du milieu qui est réversible. Avant et après le passage de l’onde, le milieu est dans le même
état. La propagation se fait de proche en proche, sans déplacer la matière sur des distances
importantes. En général sinusoïde, la fonction qui la représente a des propriétés mathématiques, comme son amplitude, sa période T, qui correspond au temps entre deux maxima.
et sa longueur d’onde A qui est la distance entre deux maxima. La vitesse de l’onde est À/T.
La fréquence v vaut \/T. Pour les ondes sismiques, l’amplitude peut atteindre quelques
centimètres à proximité de la source mais est en général beaucoup plus faible. La vitesse est
de plusieurs km • s-1 et la période de l’ordre de 1 à 10 s.
Les ondes sismiques sont des ondes mécaniques : elles propagent un mouvement
de matière, même si celui-ci est faible. Elles diffèrent des ondes électromagnétiques,
qui propagent une variation de champ électrique et de champ magnétique. Les ondes
sismiques sont donc reliées aux propriétés des matériaux de se déformer, de manière
élastique (cette déformation est temporaire). Les ondes sonores sont des ondes
mécaniques qui se propagent dans l’air, grâce à la capacité du gaz à se comprimer.
Les ondes sismiques sont en quelque sorte des ondes sonores se propageant dans
les roches et les matériaux fluides composant l’intérieur du globe.
Il existe deux grandes familles d’ondes sismiques :
• Les ondes de volumes. Elles se propagent à l’intérieur de la Terre. Si la planète
était complètement homogène (la même vitesse de propagation dans tout son
volume), alors le front d’une onde se propageant serait une sphère dont le centre
serait le séisme. Ce sont en général les ondes les plus rapides à se propager.
• Les ondes de surface. Elles se propagent le long des limites entre les enveloppes
terrestres, principalement la surface et la limite noyau-manteau. Elles sont le
produit d’interférences entre des ondes de volumes rebondissant sur ces limites.
Les ondes de surface sont celles dont l’amplitude mesurée en surface est la plus
grande : elles sont donc les plus destructrices. Dans un parallélépipède homogène
où un séisme aurait lieu en surface, le front d’onde correspondrait à un cylindre
dont le rayon augmenterait depuis la source avec la propagation des ondes.
La figure 5.7 représente la propagation de ces deux types d'ondes.
Il existe toute une typologie des ondes sismiques. Deux types d’onde de volume
sont très importants pour connaître la structure terrestre. Les ondes P. qui sont les
ondes de volumes les plus rapides, propageant un déplacement dans la direction
même de la propagation. Ce déplacement correspond à une compression-détente
(figure 5.7). Les ondes P sont reliées aux propriétés de compressibilité des matériaux. En quelque sorte, le son serait une forme particulière d’onde P. La vitesse
de propagation des ondes P dans la croûte continentale est d’environ 6 km ■ s-1.
Les ondes S propagent un déplacement qui a lieu dans le plan perpendiculaire à la
propagation des ondes. Ce déplacement correspond à un cisaillement (figure 5.7).
Les ondes S sont reliées aux propriétés de cisaillement des matériaux. Comme
les fluides ne peuvent pas être cisaillés de manière élastique, alors ce type d’onde
n’existe pas dans l’air, ni dans aucun autre gaz ou liquide. La vitesse de propagation
des ondes S dans la croûte continentale est d’environ 3,5 km • s-1.
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Définitions
Une onde est un objet conceptuel de la physique qui décrit la propagation d’une perturbation
du milieu qui est réversible. Avant et après le passage de l’onde, le milieu est dans le même
état. La propagation se fait de proche en proche, sans déplacer la matière sur des distances
importantes. En général sinusoïde, la fonction qui la représente a des propriétés mathématiques, comme son amplitude, sa période T, qui correspond au temps entre deux maxima.
et sa longueur d’onde A qui est la distance entre deux maxima. La vitesse de l’onde est À/T.
La fréquence v vaut \/T. Pour les ondes sismiques, l’amplitude peut atteindre quelques
centimètres à proximité de la source mais est en général beaucoup plus faible. La vitesse est
de plusieurs km • s-1 et la période de l’ordre de 1 à 10 s.
Les ondes sismiques sont des ondes mécaniques : elles propagent un mouvement
de matière, même si celui-ci est faible. Elles diffèrent des ondes électromagnétiques,
qui propagent une variation de champ électrique et de champ magnétique. Les ondes
sismiques sont donc reliées aux propriétés des matériaux de se déformer, de manière
élastique (cette déformation est temporaire). Les ondes sonores sont des ondes
mécaniques qui se propagent dans l’air, grâce à la capacité du gaz à se comprimer.
Les ondes sismiques sont en quelque sorte des ondes sonores se propageant dans
les roches et les matériaux fluides composant l’intérieur du globe.
Il existe deux grandes familles d’ondes sismiques :
• Les ondes de volumes. Elles se propagent à l’intérieur de la Terre. Si la planète
était complètement homogène (la même vitesse de propagation dans tout son
volume), alors le front d’une onde se propageant serait une sphère dont le centre
serait le séisme. Ce sont en général les ondes les plus rapides à se propager.
• Les ondes de surface. Elles se propagent le long des limites entre les enveloppes
terrestres, principalement la surface et la limite noyau-manteau. Elles sont le
produit d’interférences entre des ondes de volumes rebondissant sur ces limites.
Les ondes de surface sont celles dont l’amplitude mesurée en surface est la plus
grande : elles sont donc les plus destructrices. Dans un parallélépipède homogène
où un séisme aurait lieu en surface, le front d’onde correspondrait à un cylindre
dont le rayon augmenterait depuis la source avec la propagation des ondes.
La figure 5.7 représente la propagation de ces deux types d'ondes.
Il existe toute une typologie des ondes sismiques. Deux types d’onde de volume
sont très importants pour connaître la structure terrestre. Les ondes P. qui sont les
ondes de volumes les plus rapides, propageant un déplacement dans la direction
même de la propagation. Ce déplacement correspond à une compression-détente
(figure 5.7). Les ondes P sont reliées aux propriétés de compressibilité des matériaux. En quelque sorte, le son serait une forme particulière d’onde P. La vitesse
de propagation des ondes P dans la croûte continentale est d’environ 6 km ■ s-1.
Les ondes S propagent un déplacement qui a lieu dans le plan perpendiculaire à la
propagation des ondes. Ce déplacement correspond à un cisaillement (figure 5.7).
Les ondes S sont reliées aux propriétés de cisaillement des matériaux. Comme
les fluides ne peuvent pas être cisaillés de manière élastique, alors ce type d’onde
n’existe pas dans l’air, ni dans aucun autre gaz ou liquide. La vitesse de propagation
des ondes S dans la croûte continentale est d’environ 3,5 km • s-1.
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