Dix questions sur les séismes

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Imprévisibles et dévastateurs, les séismes et les tsunamis figurent parmi les phénomènes naturels les plus violents. Découvrez tout des tremblements de terre, des origines à la détection en passant par les signes avant-coureurs.

Les séismes fascinent autant qu’ils inquiètent. Ces phénomènes naturels provoquent de nombreux drames humains, qui nous rappellent en permanence combien la prévision des séismes et des tsunamis reste une science complexe et difficile.

Décembre 2004, tsunami de Sumatra ; janvier 2010, séisme d’Haïti ; mars 2011, séisme de Tohoku et tsunami de Fukushima ; avril 2015, tremblement de terre près de Katmandou, au Népal… Autant de catastrophes causées par des tremblements de terre.

Bien qu'imprévisibles, les séismes sont pourtant à l’origine de divers signes environnementaux, comme une activité inhabituelle des geysers à Yellowstone ou une altération du comportement de certains animaux. Pour anticiper au mieux ce phénomène, les Hommes étudient leur fonctionnement et essayent d'en déceler les signes avant-coureurs. Ils améliorent sans cesse leurs constructions pour tenir compte de la violence des secousses sismiques et composer avec les risques de tsunami.

Dans ce dossier, préparé pour Futura Sciences, Louis Géli, sismologue et géophysicien marin, répond à toutes vos questions sur les séismes. Qu’est-ce qu’un tremblement de terre ? Les trouve-t-on tous à la frontière de plaques tectoniques ? Quel est le plus fort séisme enregistré ? La Terre est-elle la seule planète à trembler ? Comment les mouvements du sol sont-ils détectés et enregistrés ? Découvrez aussi des aspects étonnants, comme l'étrange comportement des crapauds de L'Aquila, en Italie, avant la survenue du séisme.

 Découvrez l’ouvrage de Louis et Hélène Géli, « Un crapaud peut-il détecter un séisme ? 90 clés pour comprendre les séismes et les tsunamis », aux éditions Quae, qui constitue une introduction aux grandes notions élémentaires des séismes et un état des lieux de la prédiction.... Cliquez sur l'image pour vous rendre sur le site de l'éditeur.


Cet ouvrage, simple et concis, est une introduction aux grandes notions élémentaires des séismes et un état des lieux de la prédiction. Qu’est-ce qu’un séisme ? Comment se forme un tsunami ou une vague scélérate ? Peut-on prévoir un séisme et avec quelle échéance ? Quels sont les signes précurseurs ? Peut-on se fier au sixième sens des animaux ? Que sait-on faire et que ne peut-on pas faire ? Pourquoi peut-on prédire les éruptions volcaniques, la météo et pas les séismes ? Le séisme de Tohoku et le tsunami de Fukushima étaient-ils prévisibles ? Pourquoi la centrale de Fukushima n’était-elle pas mieux protégée ?


À travers 90 questions, ce livre ne se veut aucunement exhaustif en la matière. Mais il fournit des repères sur l’histoire de la sismologie, l’évolution de la prédiction et les pistes d’avenir. Il propose quelques réflexions sur le métier de sismologue et les différentes écoles de sociologie, avec un éclairage particulier sur le séisme japonais de mars 2011.



Futura Sciences 26/6/2015

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Notre planète est recouverte de plaques qui se frottent et s’encastrent les unes dans les autres comme un puzzle. Ces plaques, loin d’être immobiles, bougent et avancent sous l’effet des grands flux générés par la chaleur à l’intérieur de la terre : c'est la tectonique des plaques.

La chaleur en sous-sol crée des courants de convection qui modifient les propriétés des roches et les fait entrer en mouvement, en entraînant du même coup les plaques situées au-dessus. Au sein de cette grande marmite, certaines plaques s’écartent. D’autres se rapprochent et entrent en collision. D’autres encore glissent l’une sur l’autre, ou coulissent l’une à côté de l’autre. Quel que soit le cas de figure, c’est là, aux frontières de ces plaques, que se produisent la plupart des séismes.

 Il existe différents types de faille. La plupart des séismes ont lieu dans ces régions particulières. R. Lacassin

Mises sous contrainte pendant des centaines, voire des milliers d’années, les roches finissent par atteindre un seuil de rupture mécanique au-delà duquel elles ne peuvent plus résister. Elles cassent alors en libérant brutalement toute l’énergie accumulée, à l’image d’un élastique étiré jusqu’à la rupture.

Si la secousse est violente, la rupture atteint la surface et crée des bouleversements physiques dans le paysage. Ce sont les tremblements de terre tels qu’on les connaît. Dans le cas contraire (et ce sont les séismes les plus nombreux), la secousse reste confinée en profondeur et personne ne la ressent.


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Certains séismes se produisent, non pas à la frontière des plaques tectoniques, mais à l’intérieur. Ce sont en général les plus difficiles à prédire sur le long terme, et les plus dangereux en raison même de leur caractère singulier.

Pour les scientifiques, les séismes à l’intérieur des plaques restent un mystère. Comment se produisent-ils ? Selon quels mécanismes ? Un certain nombre d’hypothèses existent :


 Carte de la sismicité mondiale, de 1973 à 2004. NEIC, M.-A. Gutscher

- La première est liée à l’existence de failles cachées. L’histoire de la Terre, notre planète, est un éternel recommencement : les continents cassent, se disloquent, sont emportés par les tapis roulants formés par les plaques en mouvement, avant de se reformer. Or, il arrive parfois que ces continents se ressoudent à l’endroit même où ils ont cassé, comme une plaie qui se cicatrise. C’est là, dans ces anciennes zones de rupture (qui sont aussi des zones de fragilité) que se situent ces failles cachées. Reste que certaines sutures ne se réactiveront jamais. Et à l’inverse, certaines zones réactivées ne sont pas toutes d’anciennes sutures. Rien n’est jamais simple…

Plusieurs séismes relevant de cette hypothèse ont été identifiés. C’est le cas du séisme de magnitude 5,9 qui a frappé le centre du Québec en 1988. Ou encore de celui qui a eu lieu en août 2011, en Virginie, dans l'est des États-Unis, une zone au beau milieu de la plaque nord-américaine. Là encore, on pense à la réactivation d’anciennes failles inactives, ici liées à la chaîne de montagnes des Appalaches.

Plus proches de nous, le sud de la Bretagne ou la Vendée, par exemple, sont des zones sismiquement actives avec des séismes de magnitude 5, alors même qu’elles ne sont ni l’une ni l’autre en bordure de plaque ! La raison est simplement qu’il existe ici de nombreuses failles très anciennes qui sont réactivées régulièrement (la faille sud-armoricaine notamment) malgré les faibles contraintes. Tous ces paramètres complexes font qu’il est parfaitement imprudent d'affirmer qu'aucun séisme n'arrivera jamais dans ces régions que l'on considère actuellement comme stables.

- Autre explication avancée pour certains séismes intraplaques : l’existence de barrages qui, avec leurs alternances de niveaux, pourraient, dans certains cas, modifier l’état de contraintes dans le sous-sol et déclencher un séisme.

Ces séismes, souvent mal compris, sont une véritable source d’angoisse pour les sismologues et les pouvoirs publics, qui ne peuvent en aucun cas prévoir leur survenue. Outre les nombreux débats tournant autour de ce sujet, cette difficulté de prévision est aussi la porte ouverte aux prédictions les plus fantaisistes. En 1989, Iben Browning, un climatologue américain, sismologue autoproclamé, a créé un véritable vent de panique en annonçant l’imminence d’un séisme à New Madrid (Missouri) pour décembre 1990. En vain. Reste qu’avec un regain d’activité sismique depuis septembre 2010 et plus de 500 tremblements de terre enregistrés dans le centre de l'Arkansas, la région de New Madrid est aujourd’hui plus que jamais sous haute surveillance.


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C’est ce qu’on appelle un « monstre tellurique ». Le plus grand tremblement de terre jamais enregistré est le séisme de Valdivia (de magnitude 9,5) qui a eu lieu au Chili le 22 mai 1960, suivi d’un tsunami dévastateur, dont les effets destructeurs ont été ressentis dans tout le Pacifique (côtes d'Hawaï et du Japon). Il aura fait au total 5.700 morts au Chili et deux millions de personnes sans abri, 61 morts à Hawaï et 130 au Japon. Un bilan relativement faible qui s’explique par le caractère désertique de la zone touchée.

Précédé de quatre ou cinq séismes de magnitude 7 la veille et de nombreuses répliques de magnitude équivalente le lendemain, le tremblement de terre de Valdivia est en réalité une série de trois séismes survenus entre les 21 et 22 mai 1960.

 Séismes et tsunamis sont étroitement liés. Ces deux phénomènes sont dus aux mouvements des plaques tectoniques dans le manteau terrestre. Unisciel 31/7/2011

En cause, une faille qui aurait rompu après 385 ans de blocage sur près de 1.000 kilomètres, et provoqué un déplacement des compartiments latéraux d’environ 80 mètres. Partie des côtes chiliennes, la vague soulevée par le séisme voyage sur 10.000 kilomètres jusqu'à Hawaï, qu’elle atteint quinze heures plus tard. Vingt-deux heures plus tard, après avoir encore franchi 5.000 kilomètres, des vagues hautes de six à dix mètres atteignent les îles Marquises, les îles Samoa, puis le Japon, les Philippines et jusqu’à la Nouvelle-Zélande.

 L’île de Chiloé, dans le sud du Chili, après le tsunami provoqué par le séisme du 22 mai 1960, le plus puissant jamais enregistré (magnitude 9,5). NOAA, NGDC

Sous l’impact, des villes entières sont détruites le long de la côte chilienne, des infrastructures portuaires sont emportées à la mer. À Talcahuano, plus au sud, des bateaux sont projetés en plein centre-ville et bon nombre de côtes du Chili resteront pour toujours modifiées. À la suite du séisme, on constate que cinq départements chiliens se sont affaissés, leurs côtes étant désormais envahies à chaque marée haute.

Cette dévastation va même jusqu’au Japon ! À Matsushima, le célèbre archipel japonais, certaines langues de terre, autrefois unies, ont été si violemment fracassées qu’elles forment depuis des îlots séparés.


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Eh bien oui, la Terre est la seule planète à trembler. C’est ce que l’on peut dire dans l’état actuel de nos connaissances. Les sismomètres déposés par les astronautes américains lors du programme Apollo, entre 1969 et 1972, retransmettront vers la Terre des données sur la sismicité lunaire, par ondes radio, jusqu’en 1977. Aucun des signaux enregistrés n’a les caractéristiques des séismes que nous connaissons ici-bas.

 L’astronaute Buzz Aldrin, devant le premier sismomètre posé sur la Lune, en juillet 1969. Nasa

Aussi étonnant que cela paraisse, la Terre est la seule planète de notre Système solaire à connaître des événements sismiques. Tout simplement parce que la Terre est la seule qui connaisse le phénomène de tectonique des plaques, la fameuse dérive des continents, avec cette structure interne si spécifique. Une croûte terrestre très fine, constituée de plaques solides et autonomes, qui se déplacent les unes par rapport aux autres, flottent sur le manteau, s’éloignent, se rapprochent, entrent en collision ou plongent l’une sous l’autre.

C’est cette géologie propre, qu’aucune autre planète ne possède, qui explique l’activité sismique de la Terre, la création de plissements et de montagnes, qu’elles soient d’origine volcanique ou sismologique. Certes, la Lune, Mercure ou Mars ont aussi des montagnes. Sauf que ces effets physiques n’ont pas les mêmes causes géologiques. Ici, pas de tectonique des plaques, mais aussi pas d’eau… 

Selon certains planétologues, c’est la présence d’eau massive dans le manteau terrestre qui, en le rendant visqueux, permettrait aux plaques de bouger, et donc de vivre. Or, Vénus comme Mars sont des planètes solides où l’eau est absente. Ainsi, les séismes nous rappellent que la Terre est vivante. Dévastateurs, ils sont sans doute aussi, paradoxalement, à l’origine de notre présence sur la Planète bleue.


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L’appareil qui enregistre les ondes permettant de localiser les séismes et de calculer leur magnitude s’appelle un sismographe. Les sismographes actuels, qui sont des instruments de très haute précision capables de détecter des mouvements extrêmement faibles de l’ordre de quelques microns par seconde, doivent en général être maintenus dans des conditions de température et de pression contrôlées.

Les sismographes sont constitués, le plus souvent, d’une masse et d’un bâti lié au sol. Quand le système est soumis à une sollicitation sismique, la masse oscille suivant ses caractéristiques propres, tandis que le bâti reproduit le mouvement du sol.

 Schéma illustrant le principe de fonctionnement d’un sismomètre. En bas, on distingue l’enregistrement d’ondes P (ondes primaires), S (ondes secondaires) et L (ondes de Love). SVT4VR, DR

Aujourd’hui, la plupart des sismographes sont électromagnétiques. Les mouvements du bâti, par rapport à l'aimant qui sert de masse, produisent des signaux qui vont être amplifiés par voie électronique et envoyés par satellite, ligne téléphonique ou radio aux réseaux de surveillance sismique.

En cas de séisme, plusieurs séries d’ondes vont parvenir coup sur coup au sismographe :

- Les premières sont les ondes P, dites ondes primaires. Ce sont les plus rapides.

-  Celles qui suivent sont les ondes S ou ondes secondaires. Plus lentes, mais beaucoup plus violentes, ce sont elles qui créent en général le plus de dégâts. 

- Arrivent enfin les ondes dites de surface, qui se propagent le long de la surface terrestre. 

 Sismographe Ifremer pouvant être installé de façon temporaire au fond des océans. Ji-Elle / domaine public

La vitesse à laquelle ces ondes se déplacent dépend de la nature et du type des roches traversées, mais elle varie généralement (pour les ondes P dans la croûte) de 3 à 8 km/s. En connaissant la vitesse des ondes P et S et en mesurant la différence de temps entre l'arrivée de ces deux ondes, on peut calculer la distance entre le sismographe et l'épicentre. Et donc, par triangulation avec plusieurs sismographes, le lieu du séisme.

À partir de ces données, les sismologues pourront également déterminer la magnitude du séisme. Pour cela, ils vont tenir compte du type de sismographe utilisé, de la distance entre le séisme et la station d'enregistrement, de la profondeur du séisme et de la nature du sous-sol où se trouve la station d'enregistrement.

Toutes ces corrections vont permettre de dresser partout dans le monde la même carte d’identité du même séisme, avec son amplitude, sa localisation et sa magnitude. Et cela très rapidement. Quelques minutes seulement après un séisme majeur, et avant même d’en savoir plus sur ce qui s’est passé sur le terrain, les observatoires sismologiques vont être capables de donner une magnitude (ou au moins une fourchette de magnitude). Cette rapidité de diagnostic est capitale, car c’est elle qui va permettre d’évacuer très vite, surtout si un tsunami menace…



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Pour faire de la prévision à long terme, il faut inventorier les failles actives dangereuses, mais aussi connaître leur histoire (date approximative des précédents séismes, magnitude, etc.).

Est « active » une faille qui a engendré des séismes au cours du temps. Mais de quel temps parle-t-on ? À l’échelle géologique, le temps n’a pas la même durée que celui que nous concevons. Est « récent », un événement qui a eu lieu il y a quelques millions d’années. Et est considéré comme « futur proche », ce qui se passera dans les prochains millénaires.

Pour les géologues, une faille est « active » si elle a subi au moins une réactivation sismique au cours du dernier million d'années ! Pour les sismologues, une faille est « active » si elle montre des preuves de déplacement dans les dix derniers milliers d’années. Certes, c’est plus court, mais quand même… Comment savoir qu’une faille a bougé il y a 2.000 ou 3.000 ans ?

Dans certains cas favorables, la topographie en a gardé la trace. La répétition des événements sismiques est alors inscrite dans le paysage sous forme de déformations géologiques visibles, de décalages et d’escarpements, comme des marches d’escalier (de quelques décimètres à quelques mètres en surface), qui vont faire révéler des couches de différentes couleurs jusque-là enfouies sous terre. Au fil de secousses répétées, ces escarpements s'accumulent progressivement et finissent par façonner les reliefs. Pour mettre à nu cette histoire, le scientifique va creuser des tranchées, transversalement aux failles, pour faire apparaître les séquences successives des séismes, jusqu’à 10 ou 20, parfois !

 Tranchée creusée en travers de la faille du nord de Téhéran, en Iran, pour déterminer la récurrence des séismes passés. Jean-François Ritz

Datées au carbone 14, ces signatures à même le sol vont alors permettre de dresser la carte de la mémoire sismique de la région. Quand, lors d’un séisme, se crée un escarpement de faille, celui-ci est en effet soumis à l’érosion dès sa formation. Il y a d’abord éboulement au pied de l’escarpement, puis des dépôts plus fins issus du ruissellement vont venir recouvrir ce relief. Avec le temps et les intempéries, un sol se forme, l’escarpement est nivelé et, in fine, plus rien ne se voit dans le paysage. Si un nouveau tremblement de terre intervient à cet endroit, ces anciennes traces ont de fortes chances d’être remises à l’air libre par le séisme lui-même ou par l’action des hommes. On découvrira donc que la zone n’en est pas à son premier séisme…

Un exemple : après le tremblement de terre qui a frappé l’Arménie en décembre 1988, les géologues ont creusé une tranchée perpendiculaire à la faille et ont découvert une ville antique, inconnue alors, avec fortifications, habitations et nécropoles. En collaboration étroite avec les archéologues, l'équipe a finalement pu faire la preuve qu'il s'agissait de la ville de Behoura, une cité occupée jusqu’à sa destruction par un séisme entre 782 et 773 avant J.-C., puis son enfouissement.

Les choses sont plus difficiles en mer. Pour repérer les événements sismiques, le géologue ne peut pas creuser de tranchées. En revanche, il peut faire l’hypothèse que les séismes majeurs ont engendré des glissements de terrain. Les dépôts associés à ces glissements sont facilement reconnaissables par leur couleur et leur texture, ils forment des couches de « turbidites » (un groupe de même roche sédimentaire) qui s’intercalent avec les sédiments déposés régulièrement en période calme. C’est ainsi que le géologue va prélever des carottes et compter le nombre de turbidites. Après, il suffit de les dater et on obtient la séquence des séismes passés.


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Peut-on construire des bâtiments résistants aux secousses telluriques ? Oui, et depuis longtemps. La plupart des pays riches à forte sismicité ont érigé des règles de construction parasismiques, qui permettent de limiter les dégâts dans les zones à risque. Plusieurs paramètres sont pris en compte : le choix de l’emplacement, l’architecture du bâtiment, les matériaux…

Aujourd'hui, les ingénieurs du génie civil savent construire des habitations capables de résister aux tremblements de terre. Un certain nombre de règles sont désormais acquises :

 Le pont Rion-Antirion relie le Péloponnèse à la Grèce continentale, qui s’écartent de 1,5 m par siècle environ. Nikos Nadiilidis

On sait, par exemple, qu'il faut éviter de construire des bâtiments neufs asymétriques. L'asymétrie créant à chaque endroit autant de points de faiblesse.
On sait également construire des bâtiments avec des chaînages horizontaux et verticaux incorporés à la structure, ce qui permet de solidariser l'ensemble en un seul bloc.

La construction sur vérins permet également aux grands immeubles et aux gratte-ciel d'onduler pendant le séisme au lieu de se casser brutalement.

Les constructions doivent être les plus simples possible, pour pouvoir résister aux à-coups verticaux et horizontaux. Le mot d’ordre consiste à éviter les porte-à-faux, les encorbellements, tout ce qui fera prise.

La grande tendance des nouveaux règlements sismiques est aussi de faire appel à la ductilité des matériaux, qui doivent pouvoir se déformer sans rompre, à l’image d’un roseau. Même une structure en béton, et notamment en béton armé, peut encaisser l'énergie transmise par le séisme, moyennant des déformations élastiques.

Une des réalisations les plus ingénieuses est celle du pont Rion-Antirion, qui enjambe l’entrée du golfe de Corinthe, pour relier le Péloponnèse à la Grèce continentale. Inauguré en 2004, il a été construit de manière à résister aux secousses fréquentes dans la zone et à accompagner l’extension du rift entre les deux rives, plus d’un mètre et demi par siècle !


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Y a-t-il des signes avant-coureurs précédant un séisme ? Oui, et rien d’étonnant à cela, quand on sait que l’énergie libérée par un séisme de magnitude 7 représente l’équivalent d’environ 900 fois la bombe d’Hiroshima ! Comment imaginer qu’un phénomène d’une telle puissance puisse se déclencher comme cela, sans aucun signe annonciateur ! Le problème n’est donc pas dans l’existence de ces signes, mais dans la capacité à les détecter… avant ! Et ça, on ne sait toujours pas faire.

Les mouvements du sol : La première famille de précurseurs regroupe les signaux associés aux mouvements du sol. Des mouvements que l’on peut mesurer au millimètre près avec des outils de nivellement ou par GPS. Avant certains séismes, on a parfois remarqué que le sol gonfle ou se déforme. Le problème, c’est qu’il n’y a pas que la déformation de la croûte qui soulève le sol.

De fortes précipitations, par exemple, peuvent faire déborder les nappes phréatiques et faire gonfler le sol du même coup. Différentes causes, mêmes effets. La piste n’est pas vraiment fiable.

Les signaux sismiques : La deuxième famille d’observations regroupe les signaux dits sismiques, car détectables avec des sismomètres. Peu avant un séisme, la croûte qui se déforme lentement engendre de petits essaims de séismes précédant la rupture majeure, ou encore des sortes de murmures ou gargouillements en provenance des profondeurs de la faille, appelés trémors tectoniques, sortes de chants d’outre-tombe, comme si la faille grondait avant de lâcher. Ces signaux annonciateurs, parfois concentrés sur une zone de quelques kilomètres de large, pourraient trahir l’amorce du processus de rupture.

 Environ 44 minutes avant le séisme qui a dévasté la ville d’Izmit (Turquie), le 17 août 1999, des signaux comparables à celui à l’image ont été enregistrés sur une station proche de l’épicentre. Problème : il a fallu dix années de recherche pour réussir à identifier ces signaux ! La route vers les précurseurs est encore longue… Bouchon

Le comportement des gaz sous terre : Troisième type de précurseurs possibles : ceux qui ont trait au comportement des gaz ou des fluides contenus au plus profond de la Terre. En se déformant, la croûte va se fissurer et créer des microfractures, dans lesquelles les fluides vont s’infiltrer. Cette infiltration, qui aura pour effet de perturber la circulation des eaux souterraines et de modifier le niveau des nappes phréatiques, va également faire varier le niveau des puits. Un indice qui peut mettre en alerte.

Le contenu en gaz de ces eaux peut également varier. Juste avant un séisme, certains observateurs ont dit avoir détecté dans l’air des concentrations exceptionnelles de radon, un gaz radioactif naturel qui se trouve normalement enfoui en profondeur dans le sol. L’explication pourrait être que ce gaz remonte à la surface par le canal des microfractures générées par la friction des roches. Mais est-ce réellement à cause des secousses ? Ou plutôt des variations météorologiques ? La piste du radon reste controversée.

Les signaux thermiques, électriques et électromagnétiques : Dernière famille enfin, celle qui regroupe tout ce qui n’est pas considéré comme sérieux ou conventionnel par les sismologues. Pêle-mêle, les signaux électriques et électromagnétiques, que ce soit au sol, dans l’atmosphère ou dans l’ionosphère, les signaux thermiques, observables par satellite, à l’aide de capteurs infrarouge. Et, bien sûr, les comportements anormaux d’animaux précédant les séismes. Paradoxe : c’est autour de cette famille que la recherche est la plus active, car conduite par des physiciens et non des sismologues qui craignent, eux, pour leur réputation.

Reste que tous ces signaux sont encore, la plupart du temps, détectés après le séisme ! Entre prédiction et prévision réussie, le chemin reste encore long…


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Depuis de nombreuses années, des scientifiques japonais ont remarqué que dans certaines régions, le sol (ou même le niveau marin) se soulevait de plusieurs dizaines de centimètres à l'approche d'un séisme, comme s'il gonflait avant le choc.

C’est en 1944 que le phénomène a été documenté pour la première fois avant le séisme qui a frappé la région au sud-ouest de Tokyo et une deuxième fois en 1964, avant celui de Niigata. Cette fois-ci, l’observation s’est faite en mer. Les instruments de mesure mis en place à partir de 1960 au bord des côtes ont effectivement constaté que la mer était montée de près de 20 centimètres quelques mois avant le séisme. En cause, le soulèvement probable du plancher océanique.

 Au cours de l’hiver 2004-2005, en Californie du Sud, le sol s’est mis à gonfler de manière inquiétante. Ce gonflement a d’abord été interprété comme un signal annonciateur d’un séisme imminent. Heureusement, on s’est rapidement rendu compte que le phénomène était dû au remplissage des aquifères par les précipitations particulièrement abondantes de cet hiver-là, le plus pluvieux des 100 dernières années ! Graphies, MEDD-DPPR

Ce phénomène de gonflement du sol a fait l’objet de nombreuses études, mais les résultats sont controversés en raison de la difficulté à obtenir des mesures fiables. Quelques dérapages sont restés célèbres dans l’histoire de la sismologie, pour leur retentissement médiatique.

Le plus connu est celui de Palmdale Bulge, en Californie du Sud. Peu avant le séisme de San Fernando en 1971, certains spécialistes affirmèrent que le sol de la Californie du Sud s’était progressivement soulevé entre 1960 et 1975 de plus de 35 centimètres sur une étendue grande comme la moitié de la Bretagne. Convaincus qu’ils tenaient là « le » précurseur que tous attendaient, ces sismologues n’ont pas hésité à s’aventurer encore plus loin. Non seulement ce gonflement était un précurseur du séisme de San Fernando, mais il en annonçait un autre, bien plus terrible encore ! Après avoir déclenché une véritable psychose dans toute la Californie, on a découvert que ces gonflements anormaux n’étaient en réalité… que des erreurs de mesure.

Un nouvel épisode de gonflement du sol met à nouveau les systèmes de surveillance en alerte en 2005. Mais cette fois, les sismologues échaudés ont fait preuve d’une prudence exemplaire. Données en main, on finit par comprendre que c’est la pluviométrie exceptionnelle de l’hiver 2004 en Californie du Sud qui, après avoir gorgé d’eau les nappes phréatiques, est responsable du gonflement.

Alors que penser de ce précurseur ? Une fois de plus, les choses ne sont pas simples. À ce jour, on ne connaît toujours pas d’exemple indiscutable de corrélation entre surélévation du sol et séisme. À l’inverse, des surélévations ont été observées dans des régions où aucun séisme n'a eu lieu…


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Les observations liées à la circulation des fluides sont très anciennes, puisque certaines datent de plus de 200 ans. Les premières concernent les propriétés physiques et chimiques des eaux aux alentours de la zone du séisme. Peu avant l’événement, certaines sources vont en effet voir leur température ou leur débit augmenter et leur composition chimique changer : teneur en chlore, concentration en sels minéraux, etc.

Physiquement, on sait que certains puits ont vu leur niveau d’eau monter de cinq ou dix centimètres quelques jours avant le séisme. Ou à l’inverse, baisser de façon significative, ce qui n’est pas contradictoire, car tout dépend des conditions géologiques locales ou de la position du puits par rapport à l’épicentre.

 Des changements semblent avoir été observés dans le fonctionnement des geysers du parc de Yellowstone, situé dans le Wyoming, quelques jours avant certains séismes lointains de Californie. Jean Vandemeulebrouck

Ces variations constatées, reste la principale inconnue, le facteur temps. Et toujours les mêmes questions : quand le séisme se produira-t-il ? Dans quelques heures, jours, mois ?

L’autre difficulté est d’arriver à évaluer, à partir de ces indices, le périmètre de la zone qui sera affectée. Aux États-Unis par exemple, certains geysers du parc de Yellowstone, au nord-est de la Californie, se sont mis en activité anormale quelques jours avant le séisme de Loma Prieta (magnitude 7,1), qui a eu lieu en 1989 près de San Francisco. À des centaines de kilomètres de là, alors que certaines sources situées, elles, à proximité du séisme n’ont pas bougé !

Ces mêmes difficultés existent pour les caractéristiques chimiques des eaux. Certes, on constate que les concentrations en certains éléments chimiques augmentent ou baissent selon les cas, mais à partir de là, qu’en déduire ? Et quelle prédiction faire ? En l’état actuel des connaissances, ces observations restent inexploitables.


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Le cas des crapauds de L’Aquila, en Italie, a de quoi intriguer. À 70 kilomètres de la ville de L’Aquila, se trouve un lac connu pour être un lieu de reproduction intense de Bufo bufo, le crapaud commun le plus répandu en Europe. Ces animaux ont pourtant déserté le site cinq jours avant le séisme de L'Aquila. Pourquoi ?

Après avoir hiberné d’octobre à mars, ces populations sortent en général à la fin mars et se reproduisent pendant plusieurs semaines. Hasard du calendrier : en avril 2009, une équipe britannique de l’Open University, dirigée par la biologiste Rachel Grant, était en train de mener une étude sur ces batraciens.

 Deux crapauds communs (Bufo bufo) copulant durant la période de migration, dans le parc national de Peneta-Gerês, au Portugal. Janekpfeifer, cc by sa 3.0

Commencée le 1er avril, cette étude révèle des résultats pour le moins étonnants. Cinq jours avant le tremblement de terre qui a frappé L’Aquila le 6 avril à 3 h 30 heure locale, les crapauds mâles ont commencé à déserter leurs sites de reproduction, et leur nombre s'est brutalement réduit de 96 %.

Un comportement totalement inhabituel, car normalement, une fois sortis pour se reproduire, ces crapauds restent actifs jusqu'à ce que la saison des amours soit terminée. Deux jours plus tard, le nombre d'accouplements est tombé à zéro. Que s’est-il passé ? Et quels types de changements environnementaux ces crapauds ont-ils pu sentir ? Les hypothèses sont nombreuses.

Dans les jours qui ont précédé le séisme, la température à 15 kilomètres de la frayère a brutalement chuté de près de 10 °C. Pourquoi ? Difficile à dire. Toujours est-il que cette seule anomalie thermique pourrait expliquer le départ des batraciens.

D’autres explications tiennent à la possible émanation de gaz et de particules. Selon Friedemann Freund, géophysicien allemand de la Nasa qui s’est intéressé de près à l’étude, les roches de la croûte terrestre, « stressées » par les variations de contraintes qui précèdent un séisme, relâchent des particules chargées qui réagissent avec l'air quand elles atteignent la surface de la Terre. Or, ces particules dans l'air sont réputées donner mal à la tête, créer des nausées et augmenter le niveau de sérotonine, une hormone du stress. Ces particules pourraient aussi intervenir dans les propriétés de l’eau du lac, en la transformant en peroxyde d'hydrogène, une substance toxique pour les animaux aquatiques. Incommodés, les animaux auraient tout simplement fait leurs bagages…

Le cas des crapauds de L'Aquila ne prouve pas le lien de causalité entre l’imminence du séisme et le comportement animal, mais il a l’avantage d’avoir été étudié en détail, in situ, au moment des faits. Pour la première fois, on a assisté, en temps réel, à un comportement inhabituel des animaux en l’observant, en le consignant et en quantifiant jour après jour le nombre des individus restant sur la frayère. Une avancée scientifique intéressante qui ne justifie toutefois pas de mettre un crapaud en bocal sur son bureau !


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Futura Sciences 26/6/2015