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I • Introduction
1.2.2 La lithosphère sismique
Une autre façon de délimiter la lithosphère et l’asthénosphère est de faire
appel aux données de la sismologie: vers 100 km de profondeur (souvent
moins sous les océans), la vitesse de propagation des ondes sismiques (les
ébranlements provoqués par les tremblements de terre) diminue d’environ
10% (fig. 1.2 B). C’est la «zone à moindre vitesse» (low velocity zone –
LVZ – en anglais), qui est l’indice d’un changement dans les propriétés
physiques du milieu à ce niveau.
Rappelons que les ondes sismiques sont de deux sortes: les ondes
longitudinales P font faire aux particules d’une roche un aller/retour dans
le sens de propagation de l’ébranlement (compression-dilatation). Ce
sont celles qui sont le plus utilisées pour caractériser les terrains, parce
qu’elles se transmettent aussi bien dans les milieux liquides que dans les
milieux solides. Les ondes transversales S, près de deux fois moins rapides
(fig. 1.2 B) sont perpendiculaires à la direction de propagation de
l’ébranlement et ne se transmettent pas dans les milieux liquides (sauf
indication contraire, les vitesses citées dans ce livre sont toujours celles
des ondes P). Mais qu’elles soient transversales ou longitudinales, ces
ondes se propagent dans la lithosphère et plus profondément à l’intérieur
de la Terre d’une façon qui dépend des propriétés physiques des milieux
qu’elles rencontrent successivement. Leur vitesse de propagation notamment s’accroît avec la densité des terrains, et, à densité égale, diminue au
contraire si la rigidité (la viscosité) de ces terrains diminue; de sorte
qu’elles sont réfléchies ou réfractées par les discontinuités géologiques où
des terrains de densité ou de viscosité différentes sont en contact.
L’analyse des temps de propagation des ondes sismiques renseigne ainsi
sur la structure interne du globe. Tels sont les fondements de la sismologie, la science des tremblements de terre, à la fois irremplaçable instrument de connaissance de la planète, et outil précieux de maîtrise du
risque naturel.
Si l’on revient à la lithosphère et à l’asthénosphère, on comprend
comment la sismologie peut aider à les distinguer: la diminution de la
vitesse des ondes observée à une centaine de kilomètres sous la surface de
la lithosphère n’est probablement pas due à un changement dans la nature
des terrains en profondeur (§ 1.4), mais plutôt à l’accroissement de température et de pression et à la diminution de densité et de viscosité qui en
découle. La base de la «lithosphère sismique» est ainsi définie par la zone
à moindre vitesse sismique, qui appartient quant à elle à l’asthénosphère.
I • Introduction
1.2.2 La lithosphère sismique
Une autre façon de délimiter la lithosphère et l’asthénosphère est de faire
appel aux données de la sismologie: vers 100 km de profondeur (souvent
moins sous les océans), la vitesse de propagation des ondes sismiques (les
ébranlements provoqués par les tremblements de terre) diminue d’environ
10% (fig. 1.2 B). C’est la «zone à moindre vitesse» (low velocity zone –
LVZ – en anglais), qui est l’indice d’un changement dans les propriétés
physiques du milieu à ce niveau.
Rappelons que les ondes sismiques sont de deux sortes: les ondes
longitudinales P font faire aux particules d’une roche un aller/retour dans
le sens de propagation de l’ébranlement (compression-dilatation). Ce
sont celles qui sont le plus utilisées pour caractériser les terrains, parce
qu’elles se transmettent aussi bien dans les milieux liquides que dans les
milieux solides. Les ondes transversales S, près de deux fois moins rapides
(fig. 1.2 B) sont perpendiculaires à la direction de propagation de
l’ébranlement et ne se transmettent pas dans les milieux liquides (sauf
indication contraire, les vitesses citées dans ce livre sont toujours celles
des ondes P). Mais qu’elles soient transversales ou longitudinales, ces
ondes se propagent dans la lithosphère et plus profondément à l’intérieur
de la Terre d’une façon qui dépend des propriétés physiques des milieux
qu’elles rencontrent successivement. Leur vitesse de propagation notamment s’accroît avec la densité des terrains, et, à densité égale, diminue au
contraire si la rigidité (la viscosité) de ces terrains diminue; de sorte
qu’elles sont réfléchies ou réfractées par les discontinuités géologiques où
des terrains de densité ou de viscosité différentes sont en contact.
L’analyse des temps de propagation des ondes sismiques renseigne ainsi
sur la structure interne du globe. Tels sont les fondements de la sismologie, la science des tremblements de terre, à la fois irremplaçable instrument de connaissance de la planète, et outil précieux de maîtrise du
risque naturel.
Si l’on revient à la lithosphère et à l’asthénosphère, on comprend
comment la sismologie peut aider à les distinguer: la diminution de la
vitesse des ondes observée à une centaine de kilomètres sous la surface de
la lithosphère n’est probablement pas due à un changement dans la nature
des terrains en profondeur (§ 1.4), mais plutôt à l’accroissement de température et de pression et à la diminution de densité et de viscosité qui en
découle. La base de la «lithosphère sismique» est ainsi définie par la zone
à moindre vitesse sismique, qui appartient quant à elle à l’asthénosphère.