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Questions fréquemment posées (FAQ)

Origines des séismes et processus impliqués

Les séismes sont produits par un relâchement soudain des contraintes qui se sont accumulées le long des failles de la croûte terrestre. Ceci intervient lorsque le point de rupture est atteint. Il en résulte un déplacement  relatif des masses rocheuses de part et d’autre d’une faille. L’énergie sismique ainsi libérée se déplace sous forme d’ondes à travers la Terre et provoque des vibrations, nommées à juste titre tremblements de terre.

Les séismes sont produits par un relâchement soudain des contraintes qui se sont accumulées le long des failles de la croûte terrestre. En raison du mouvement constant des plaques tectoniques, ces contraintes s'accumulent dans les masses rocheuses de part et d'autre d'une faille. Lorsqu'elles sont suffisamment fortes, elles se déchargent en un déplacement soudain et saccadé. L'énergie sismique ainsi libérée se propage sous forme d'ondes à travers la Terre et en suivant la surface terrestre et provoque les secousses nommées à juste titre tremblement de terre.

Les tremblements de terre peuvent également être liés à une activité volcanique.

D’autres causes de tremblements de terre sont les activités humaines, notamment construction de tunnels, mise en eau de barrages et projets de géothermie ou de fracturation (voir question "Qu'appelle-t-on des séismes induits ?).

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Explication complète des causes de tremblements de terre dans le monde

Causes de tremblements de terre en Europe

Causes de tremblements de terre en Suisse

Plate tectonics

Les tremblements de terre en Europe sont principalement le résultat de contraintes de la croûte terrestre. Pour les tremblements de terre naturels, la source de ces contraintes est la tectonique des plaques. La plaque eurasienne comprend la plus grande partie des continents européen et asiatique, et se déplace par rapport aux principales plaques voisines au sud (plaque africaine), au sud-est (microplaque anatolienne) et à l’ouest (plaque nord-atlantique). En outre, il existe un certain nombre de microplaques entre l’Europe et l’Afrique. Cela rend les caractéristiques tectoniques particulièrement complexes autour de la mer Méditerranée, notamment dans la région alpine. En raison de ces microplaques, les tremblements de terre en Europe se produisent sur des grandes régions, et pas seulement le long d’une zone bien définie.

La Grèce et la Turquie partagent les plus grands risques sismiques dans la région Europe.

Il existe six zones sismiques principales en Europe :

  • Grèce (plaque africaine)
  • Turquie (microplaque anatolienne)
  • Islande (plaque nord-américaine)
  • Italie, Suisse, Autriche, Slovénie, Allemagne et France (microplaque adriatique)
  • Hongrie, Slovaquie, Ukraine et la plus grande partie de la péninsule balkanique (bassin de Pannonie et montagnes limitrophes)
  • Espagne et Portugal (microplaque ibérique)

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Explications complètes des six zones sismiques principales en Europe

Carte de l'aléa sismique Europe
Carte de l'aléa sismique Europe

Les séismes induits sont déclenchés par des activités humaines.

En Suisse, les tremblements de terre d’origine humaine sont connus essentiellement en lien avec des projets de géothermie. À Bâle, de l’eau injectée à haute pression dans le sous-sol a provoqué en 2006 un séisme d’une magnitude de 3.4. En 2013, un séisme de magnitude 3.5 s’est produit à Saint-Gall.

Mais d’autres utilisations du sous-sol provoquent elles aussi des tremblements de terre. C’est le cas par exemple lors de l’injection de CO2 ou d’eaux usées, de l’extraction, conventionnelle ou non, de pétrole ou de gaz naturel par fracturation hydraulique (« fracking ») ou bien dans les projets miniers et la construction de tunnels. Les modifications de la surface terrestre induites par l’homme peuvent également déclencher des séismes, par exemple lorsque des lacs de retenue se remplissent d’eau pour la première fois.

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Séismes d'origine humaine

La géothermie et les séismes induits

La géothermie en Suisse

Découvrez les causes des séismes d’origine humaine en cliquant sur les cercles noirs:

Les failles sont des surfaces de rupture tectoniques dans le sous-sol, le long desquelles les masses rocheuses se déplacent l'une par rapport à l'autre. Les mouvements peuvent être convergents (c.-à-d. se dirigeant l’une vers l’autre, p.ex. les Andes), divergents (c.-à-d. s’éloignant l’une de l’autre, p.ex. les dorsales océaniques), ou / et transformants (déplacement horizontal, p.ex. la faille de San Andreas).

La surface d'une faille peut aller de quelques centimètres à plusieurs centaines de kilomètres, et présenter des rejets concernant de petits domaines de roche ou des portions entières de la croûte terrestre. Elle peut prendre une orientation quelconque : horizontale, verticale, légèrement inclinée, etc.

Lorsqu'un ou plusieurs séismes ont eu lieu sur une faille au cours des 10 000 dernières années, elle est considérée comme active (USGS, 2011).

En cas de séisme, en général seule une portion de la faille se déplace. On l'appelle surface de rupture. L'hypocentre d'un tremblement de terre se trouve au sein de cette surface de rupture (Weidmann, 2002). Le principe est simple, plus la surface de rupture est importante au niveau du sous-sol et plus elle se déplace, plus le séisme est puissant.

Les séismes se produisent presque exclusivement dans la couche la plus externe, la croûte terrestre. Dans le nord de l’avant-pays suisse, elle présente une épaisseur d'environ 30 km, et dans les Alpes jusqu'à 50 km. En dessous, on trouve le manteau. La transition entre la croûte terrestre et le manteau est appelée le Moho. Des séismes peuvent se produire jusqu'au Moho dans le nord de l'avant-pays suisse. Dans les Alpes par contre, l'activité sismique se limite aux 15 à 20 premiers kilomètres sous la surface.

En Suisse, on parle d'un séisme superficiel quand l'hypocentre se trouve à moins d'environ 10 kilomètres sous la surface. En général, ces séismes proches de la surface sont plus ressentis par la population, et provoquent des dommages plus importants que les séismes profonds.

Tiefe
Coupe verticale avec répartition des profondeurs de séismes

L’énergie sismique libérée par un séisme se propage à travers la Terre sous forme d’ondes. Elles provoquent à la surface de la Terre les secousses caractéristiques d’un tremblement de terre et peuvent être mesurées par des sismomètres (voir question « Qu’est-ce qu’un sismomètre, et comment fonctionne-t-il ? »)

Parmi les ondes sismiques, on distingue les ondes volumiques (ondes P et S) et les ondes surfaciques (ondes de Love et de Rayleigh).

En raison des différences de vitesse entre les différentes ondes sismiques, il est possible de déterminer l’hypocentre et l’épicentre d’un tremblement de terre (voir questions « Qu’est-ce qu’un hypocentre ? », « Qu’est-ce qu’un épicentre ? » et « Comment détermine-t-on le lieu d’origine d’un tremblement de terre ? »).

  • Ondes P

Les ondes P (ondes primaires) se propagent de manière sphérique depuis l’hypocentre sous la forme d’ondes volumiques (voir question « Qu’est-ce qu’un hypocentre ? »). Elles progressent en compressant puis étirant alternativement le sous-sol.

La vitesse de propagation des ondes P s’élève environ à 6 à 8 km/s (suivant les types de roches). Ce sont les ondes P, les plus rapides, qui atteignent les premières les stations sismiques.

  • Ondes S

Les ondes S (ondes secondaires) se propagent de manière sphérique depuis l’hypocentre sous la forme d’ondes volumiques (voir question « Qu’est-ce qu’un hypocentre ? »). Elles progressent en faisant osciller la roche qu’elles traversent perpendiculairement à leur direction de propagation. La roche peut osciller aussi bien dans le plan horizontal (d’avant en arrière) que dans le plan vertical (de haut en bas).

Les ondes S se propagent indépendamment du type de roche à une vitesse de 3 à 4 km/s et arrivent donc toujours après les ondes P.

  • Ondes de Love

Les ondes de Love se propagent en surface depuis l’épicentre (voir question « Qu’est-ce qu’un épicentre ? »). Elles se forment lorsque les ondes P et S atteignent la surface de la Terre. La roche oscille sous l’effet des ondes de Love parallèlement à la surface de la Terre (d’avant en arrière horizontalement).

Les ondes de Love sont plus lentes que les ondes S, mais plus rapides que les ondes de Rayleigh.

  • Ondes de Rayleigh

Les ondes de Rayleigh se propagent en surface depuis l’épicentre (voir question « Qu’est-ce qu’un épicentre ? »). Elles se forment lorsque les ondes P et S atteignent la surface de la Terre. La roche oscille sous l’effet des ondes de Rayleigh sous une forme de rotation elliptique. On peut les comparer à la propagation des ondes en surface de l’eau lorsqu’on y jette un caillou. Les ondes de Rayleigh présentent souvent des amplitudes beaucoup plus importantes que les autres ondes sismiques, et c’est pourquoi elles provoquent en surface les secousses et les dommages les plus importants (voir question « Que signifient période, longueur d’onde et amplitude ? »).

La fréquence représente le nombre d’ondulations par seconde, et elle est donnée en Herz (Hz) (1 Hz = 1/s).

La fréquence propre d’un objet est la fréquence à laquelle il continue d’osciller après avoir été excité. La fréquence propre d’un bâtiment dépend entre autres du type de construction, des matériaux utilisés et de sa hauteur. En moyenne, les bâtiments suisses de deux à cinq étages ont une fréquence propre de 5 hertz.

Lorsqu’un objet (par exemple un bâtiment) est soumis à des oscillations extérieures (par exemple lors d’un séisme) proches de sa fréquence propre, il se met à osciller fortement, avec de grandes amplitudes (voir question « Que signifie l’amplitude ? »). Ce phénomène s’appelle la résonance. Plus la résonance entre un bâtiment et les oscillations d’un séisme est forte, plus le danger de dommages est important. La construction parasismique prend soin d’éviter que la fréquence propre des bâtiments ne se trouve dans la même plage que les oscillations d’un éventuel tremblement de terre.

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Construction parasismique

Les séries de tremblements de terre (dites « en essaim ») se caractérisent par de nombreux séismes se produisant à échelle locale au cours d’une période relativement longue sans qu’une succession claire de précurseurs, choc principal et répliques puisse être établie. Les essaims de séismes sont une caractéristique typique de l’activité sismique en Suisse. Le Service sismologique suisse (SED) en enregistre plusieurs chaque année. La plupart du temps, ces essaims prennent fin après quelques semaines ou quelques mois. Dans de rares cas, le nombre et l’intensité des séismes augmentent avec le temps. L’évolution d’un essaim de séismes est aussi peu prévisible que les tremblements de terre en général (voir la question "Est-ce que les tremblements de terre peuvent être prévus ?").

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Qu’est ce qu’un essaim de séismes?
Représentation graphique d’un essaim de tremblements de terre et d’une succession typique de séismes. Il faut tenir compte du fait que les prémisses ne se produisent pas systématiquement dans une succession typique (voir question « Les séismes peuvent-ils être prévus ? »).

La période de retour représente la durée, exprimée en années, pendant laquelle un phénomène donné se produit une fois en moyenne selon les calculs statistiques. Par exemple, dans le Valais, il se produit en moyenne statistique un séisme de magnitude 6 ou plus tous les 50 à 100 ans.

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La Suisse des tremblements de terre

Aléa sismique

La microsismicité définit l’apparition de petits séismes locaux (microséismes). Ces séismes sont si faibles qu’ils ne sont généralement pas ressentis en surface et peuvent être enregistrés uniquement par des appareils de mesures très sensibles. De nombreux séismes sont même si petits que le bruit de fond à la surface les couvrent et le signal n’est donc pas identifiable.

Séismes en Suisse

L’activité sismique en Suisse et la formation des Alpes sont étroitement liées. Les tremblements de terre que nous observons en Suisse sont donc à première vue la conséquence de la collision des plaques de lithosphère européenne et africaine et reflètent le mécanisme à l’origine de ce phénomène.

D’autres causes de tremblements de terre sont les activités humaines, notamment construction de tunnels, mise en eau de lacs de retenue et projets de géothermie (voir question « Qu'est-ce qu'un séisme induit ? »).

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Explication complète des causes de tremblements de terre en Suisse

Les séismes et les Alpes

 

Causes Switzerland
Collision des plaques dans les Alpes

Le Service Sismologique Suisse (SED) enregistre en Suisse et dans les régions limitrophes en moyenne deux séismes par jour soit entre 500 et 800 séismes par an. Environ 10 à 15 d’entre eux sont suffisamment forts (magnitude 2.5 ou supérieure), pour être ressentis par la population. Un tremblement de terre d’une magnitude au moins égale à 5 se produit environ tous les 8 à 15 ans. Les tremblements de terre importants d’une magnitude égale ou supérieure à 6 ne surviennent que tous les 50 à 150 ans.

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La Suisse des tremblements de terre

Fréquence Suisse
Nombre de séismes chaque année avec une magnitude supérieure ou égale à 2.5 en Suisse et dans les régions limitrophes de 1975 à 2015

L’évaluation de la répartition régionale de l’aléa sismique pour la Suisse n’a pas considérablement changé au cours des dix dernières années. Le Valais reste la région qui présente le danger sismique le plus élevé, suivi par Bâle, les Grisons, la vallée du Rhin saint-galloise, la Suisse centrale et le reste de la Suisse.

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Les dix tremblements de terre les plus puissants en Suisse

Aléa sismique Suisse

Les séismes et les Alpes

Carte des épicentres de tous les séismes de magnitude supérieure à 2 enregistrés par les instruments du SED entre 1975 et 2015.

Il se produit en Suisse chaque année entre 10 et 15 tremblements de terre pouvant être ressentis. Un tremblement de terre d’une magnitude au moins égale à 5 se produit environ tous les 8 à 15 ans. Les tremblements de terre importants d’une magnitude égale ou supérieure à 6 ne surviennent que tous les 50 à 150 ans.

Le plus gros tremblement de terre actuellement connu au nord des Alpes a sévi à Bâle en 1356 (magnitude 6.6). Ensuite, les plus importants tremblements de terre relatés historiquement en Suisse se sont produits en 1295 et 1855 dans les Grisons (magnitude 6.2) et dans le Valais (magnitude 6.2).

Le plus fort tremblement de terre suisse enregistré depuis l’installation du réseau de mesure étendu du Service Sismologique Suisse (SED) dans les années 1970 s’est produit à Vaz dans les Grisons (1991) avec une magnitude de 5.0. Dans les pays limitrophes, le plus fort tremblement de terre a eu lieu à Annecy (France) en 1996, avec une magnitude de 5.2.

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Les dix tremblements de terre les plus forts en Suisse

La Suisse, un pays de tremblements de terre

Les effets des tremblements de terre

L'aléa sismique indique la répartition de l‘accélération horizontale à laquelle il faut s’attendre pour une période de retour donnée. L'évaluation se fonde sur les connaissances de la tectonique et de la géologie, sur les informations tirées de l’histoire sismique, sur les descriptions des dommages ainsi que sur les modèles de propagation des ondes.

En comparaison avec le reste de l’Europe, l’aléa sismique en Suisse peut être qualifié de modéré, avec des différences régionales : le Valais est la région qui présente le danger sismique le plus élevé, suivi par Bâle, les Grisons, la vallée du Rhin saint-galloise, la Suisse centrale et le reste de la Suisse. Aucune région n’est exempte de menace sismique.

Bien que l'aléa sismique ne présente qu'un niveau moyen, le risque sismique est élevé en suisse (voir la question « Que signifie risque sismique ? Est-il élevé en Suisse ? »).

Le modèle d'aléa du SED représente l’outil de départ pour les spécialistes et les représentants des autorités lorsqu’il s’agit de prendre une décision en ce qui concerne la mitigation des séismes et la gestion des risques dans son ensemble. Les normes de construction parasismique se fondent en outre sur ce modèle.

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Carte de l’aléa sismique de la Suisse

Aléa sismique

Le risque sismique chiffre les dommages potentiels découlant des tremblements de terre, et se calcule par combinaison de quatre facteurs :

  • Aléa sismique
  • Sous-sol local
  • Vulnérabilité des bâtiments
  • Concentration des valeurs

L’aléa sismique en Suisse est modéré, cependant le risque sismique y est fort. Selon le « Rapport sur les risques 2015 » de l’Office fédéral de la protection de la population (OFPP), les tremblements de terre représentent en Suisse le troisième risque après les pénuries d’électricité et les pandémies.

Avec notre outil interactif, vous pouvez calculer de manière approximative votre risque sismique personnel au moyen de quatre facteurs et déterminer les moyens de le réduire.

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Risque sismique en Suisse

Aléa sismique en Suisse

Construction parasismique


Carte du risque sismique en Suisse
risque sismique

Terminologie sismique

Un hypocentre désigne la position d‘un foyer d‘un séisme dans le sous-sol (lieu à partir duquel les ondes sismiques se propagent) et est indiqué en général par sa profondeur, sa latitude et sa longitude.

Un épicentre est la projection orthogonale d’un hypocentre sur la surface de la Terre (lieu se trouvant exactement au-dessus de l'hypocentre) et est indiqué en général par sa longitude et sa latitude.

Qu’est-ce qu‘un hypocentre et un épicentre?

La magnitude donne une information sur l’énergie libérée par un séisme, donc sur sa force. Le principe est simple : plus la magnitude d’un séisme est importante, plus les mouvements du sol qu’il provoque sont forts. Contrairement à l’intensité qui se traduira différemment selon la distance et le sous-sol, la magnitude ne dépend pas du lieu considéré (voir question « Que signifie l’intensité ? »).

La magnitude est une valeur logarithmique. Une augmentation d’un degré de magnitude signifie une multiplication de l’énergie par trente environ. Un séisme de magnitude 6 est trente fois plus fort qu’un séisme de magnitude 5 et 900 fois (30x30) qu’un séisme de magnitude 4. En d’autres termes: une augmentation de magnitude de 0.2 traduit un doublement de l’énergie du séisme. Cela signifie qu’un séisme de magnitude 3.4 est environ deux fois plus important qu’un séisme de magnitude 3.2.

La magnitude est déterminée en général à partir des enregistrements (sismogrammes) des appareils de mesure (sismomètres). Voir les questions « Qu’est-ce qu’un sismogramme ? » et « Qu’est-ce qu’un sismomètre et comment fonctionne-t-il ? ». La première échelle de magnitude a été mise au point en 1935 par le physicien et sismologue Charles Richter. Aujourd’hui encore, l’importance d’un tremblement de terre est habituellement donnée en Suisse sur l’échelle de Richter. Au cours du temps, il a été constaté que l’échelle de Richter n’était adaptée qu’à des tremblements de terre dans une certaine plage de magnitude et de distance. Pour cette raison, d’autres échelles de magnitude ont été développées (voir question « Quels sont les différents types de magnitudes ? »).

Les séismes sont perceptibles à partir d’une magnitude d’environ 2.5. À partir d’une magnitude de 4.5 à 5.5 environ, on peut attendre des dommages isolés aux bâtiments. Dans certains cas, des dommages plus importants sont également possibles avec de tels séismes. L’impact d’un tremblement de terre dépend très fortement de la distance à l’hypocentre et à l’épicentre, du sous-sol local et du type de construction d’un bâtiment.

Le séisme le plus fort jamais enregistré a eu lieu en 1960 au Chili et il a atteint une magnitude de 9.5. À l’inverse, il existe également des séismes d’une magnitude inférieure à zéro (voir question « Que signifient des magnitudes négatives ? »).

Comparaison de magnitude de différents séismes
EMS-98
Impacts possibles d’un tremblement de terre suivant son intensité et sa magnitude

La première échelle de magnitude a été mise au point en 1935 par le physicien et sismologue Charles Richter. Aujourd’hui encore, la taille d’un séisme est communément donnée en « échelle de Richter » (magnitude locale). Au cours du temps, il a été constaté que l'échelle de Richter n'était adaptée qu'à des tremblements de terre dans une certaine plage de magnitude et de distance. Pour les séismes très importants ou très éloignés, elle ne peut traduire correctement l'énergie libérée. Pour cette raison, d'autres échelles de magnitude ont été élaborées.

Magnitude locale ML (Échelle de Richter)

Domaine d'utilisation La magnitude locale ML (le Service Sismologique Suisse utilise souvent l'abréviation MLh) est calculée pour des séismes se produisant à proximité des stations sismologiques c’est-à-dire à moins de quelques centaines de kilomètres.
Paramètres caractéristiques La magnitude locale dépend de l'amplitude maximale d'un tremblement de terre, enregistrée avec un sismomètre Wood-Anderson (voir la question « Que signifie amplitude ? »). Les sismomètres de ce type n'étant pratiquement plus utilisés au-jourd'hui, les secousses enregistrées par les appareils modernes sont traitées pour restituer un sismogramme Wood-Anderson.
Avantages La magnitude locale peut être calculée très simplement et rapidement. Par ailleurs, les sismomètres Wood-Anderson sont sensibles dans une plage de fréquence similaire à celle de nombreux bâtiments, notamment les plus petits (voir la question « Que signi-fie la fréquence ? »). La magnitude locale évaluée est donc une bonne mesure pour prévoir les dommages potentiels aux bâtiments.
Désavantages Un tremblement de terre de magnitude supérieure à 6 environ sature la magnitude locale. Cela signifie que même si le séisme était plus important, ML n'augmenterait plus de manière significative. Par ailleurs, ML perd en pertinence lorsque la magnitude d'un séisme est inférieure à 2 environ, ou lorsqu'il est éloigné de plus de 600 km de la station de mesure.

Magnitudes d'ondes de volume mb

Domaine d'utilisation La magnitude d’ondes de volume mb est typiquement calculée pour des séismes se produisant à plus de 2000 kilomètres des stations sismologiques.
Avantages et paramètres caractéristiques La détermination de mb pour les « séismes lointains » peut être calculée relativement rapidement, car elle repose sur l’amplitude de l’arrivée de l’onde dite « P ». Les ondes P sont des ondes de compression qui traversent l'intérieur de la Terre et sont le premier signal à atteindre une station sismique (voir question « Que sont les ondes P, S, de Love et de Rayleigh ? »).
Désavantages La magnitude d'ondes de volume sature à partir d'une magnitude de 6 environ. Cela signifie que mb à elle seule ne permet pas de faire la distinction entre un séisme de magnitude 6 ou 7.5.

Magnitude d'ondes de surface MS

Domaine d'utilisation La magnitude d'ondes de surface MS est adaptée à l'évaluation de l'énergie de séismes éloignés importants.
Paramètres caractéristiques et désavantages La magnitude de surface MS est mesurée à partir des ondes de surface (ondes S). Ces ondes se propagent le long de la surface de la Terre avec une vitesse bien plus faible que celle des ondes P qui se propagent à l’intérieur de la Terre (voir question « Que sont les ondes P, S, de Love et de Rayleigh ? “). La faible vitesse des ondes de surface est la raison pour laquelle les sismologues ne peuvent pas distinguer rapidement un fort séisme d’un très fort séisme. Par ailleurs, il peut arriver que pour des séismes très profonds, il n'y ait pas ou que très peu d'ondes de surface.
Avantages MS n'est saturée qu'à partir de très grands séismes avec une magnitude dépassant 8 environ. Les séismes qui se produisent à proximité de la surface terrestre (environ dans les 30 premiers kilomètres) engendrent des ondes de surface plus importantes que des séismes plus profonds de même force. Une valeur de MS importante par rapport à mb indique donc que le séisme s'est produit à proximité de la surface. Il faut ainsi s'attendre à des dommages importants si l'épicentre se trouve à proximité d'une région densément peuplée. Le rapport entre les magnitudes MS et mb permet aussi de distinguer un séisme d’une explosion (nucléaire par exemple). Les explosions ont un volume de source plus petit que les séismes de même taille. Elles engendrent généralement moins de mouvements de cisaillement (et donc moins d’ondes de sur-face) que les séismes. Les valeurs de MS pour des explosions sont donc souvent plus faibles que pour des séismes de même taille. Pour des séismes de faible profondeur, le rapport mb/MS permet donc de distinguer une explosion d’un séisme : plus ce rapport est grand, plus on a de chance de se trouver en présence d’une explosion.

Magnitude de moment Mw

Domaine d'utilisation La magnitude de moment Mw est la magnitude la plus pertinente, mais elle ne peut être calculée que pour un séisme à partir d'une magnitude de 4 environ. C'est la seule magnitude qui ne sature pas, même pour des séismes importants.
Paramètres caractéristiques La magnitude de moment Mw est la seule magnitude que l’on peut directement relier à la physique de la source d’un séisme. Mw est déduite (par des considérations théoriques) du moment sismique M0, produit de l’aire de la faille par le déplacement moyen sur la faille et la rigidité de la roche. Il existe différentes manières de déterminer Mw. Le plus souvent, Mw est obtenue en modélisant et en ajustant les formes d’ondes ou les amplitudes de spectres générés sur des sismogrammes synthétiques pour qu’ils correspondent aux sismogrammes observés. La taille de la rupture, le rejet moyen et l'orientation du plan de faille sont progressivement modifiés jusqu'à ce que les sismogrammes reconstitués concordent suffisamment avec les sismogrammes observés.
Avantages Mw reflète directement l'énergie libérée par un séisme, et ne sature pas même lorsqu'il est très important.
Désavantages Les moyens nécessaires à l'évaluation de Mw sont plus importants que pour le calcul d'autres types de magnitude. Pour les séismes importants, il peut se passer quelques heures avant que la première évaluation soit disponible. En outre, Mw ne peut être calculée qu'à partir de séismes assez importants (environ magnitude 4).

M

Lorsqu’un type de magnitude apparaissant sur l’une de nos listes est nommé « M », cela signifie que l’observatoire sismologique qui a reporté cette magnitude n’a pas spécifié comment celle-ci avait été calculée. Le plus souvent, ces valeurs de magnitude proviennent du NEIC (National Earthquake Information Center) de l’USGS (United States Geological Survey). Ces magnitudes représentent leur meilleure estimation. De manière générale, pour les séismes de forte magnitude, les magnitudes sont de type Mw.

Lorsque l'échelle logarithmique de magnitude a été mise au point il y a quelques décennies (voir question "Qu'est-ce qu'une magnitude?"), la valeur zéro a été fixée au point à partir duquel les sismographes de l'époque pouvaient détecter les tremblements de terre. Les techniques de mesure ayant énormément progressé depuis, il est possible aujourd'hui d'enregistrer des séismes qui se situent sous cette valeur.

Du point de vue physique, la valeur zéro de l'échelle n'a pas de signification spécifique. Un séisme de magnitude 0.0 est simplement deux fois plus fort qu'un séisme de magnitude -0.2, et deux fois moins fort qu'un séisme de magnitude 0.2.

Les très petits séismes sont appelés microséismes et se situent loin sous la limite de perception (voir question "Qu'est-ce que la microsismicité?" et "A partir de quand un séisme est-il perceptible?").

On a déjà pu enregistrer des séismes de magnitudes -5.0 dans les forages profonds des installations géothermiques.

L’intensité décrit la force d’un tremblement de terre en se basant sur l’ampleur des dégâts (bâti, paysage) et sur la perception subjective des observateurs. L’intensité d’un séisme est dépendante du lieu et varie avec la magnitude du séisme, la distance à l’épicentre et la géologie locale (sous-sol).

Il est d’usage de définir qualitativement les degrés entre I (séisme non ressenti) et XII (destruction totale) de l’Echelle Macrosismique Européenne 1998 (EMS-98).

Toutefois, il existe maintenant aussi une intensité instrumentale calculée notamment à partir de l’accélération et de la vitesse du sol mesurées par les stations sismiques. De cette manière, on a une idée de la répartition de l’amplitude des vibrations bien plus rapidement que lorsque l’on doit établir une carte d’intensité « classique » à partir d’une enquête auprès de la population concernée et d’une évaluation des dommages. Les valeurs obtenues peuvent être représentées sur une carte par des points et/ou par des zones concentriques après interpolation (ShakeMaps).

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Utilisation du questionnaire « Avez-vous ressenti un séisme? »

ShakeMaps

Impacts possibles d’un tremblement de terre suivant son intensité et sa magnitude

Le paramètre décisif pour la détermination de l’accélération maximale du sol (peak ground acceleration, PGA) et de la vitesse maximale du sol (peak ground velocity, PGV) est le mouvement horizontal du sol provoqué par un séisme, mesuré aux stations de mesure du Service Sismologique Suisse (SED). Les valeurs des deux paramètres peuvent être représentées sur une ShakeMap (voir questions « Qu’est-ce qu’une ShakeMap ? »).

L’accélération maximale du sol et la vitesse du sol sont essentielles, notamment comme base des cartes d’aléas sismiques, ainsi que pour la détermination des normes de construction sismiques qui en découlent.

Les deux paramètres dépendent de plusieurs facteurs : la longueur et l’orientation de la faille (ou encore la force du séisme, voir question « Qu’est-ce qu’une faille et une surface de rupture ? »), la distance de la station de mesure à l’épicentre, et le sous-sol local. Le sous-sol peut, même avec des petites variations sous la station de mesure, avoir une influence notoire sur l’accélération du sol. En conséquence, les valeurs de l’accélération du sol mesurée peuvent varier fortement sur de petites distances pour le même séisme. En général, on peut dire que les vitesses et accélérations les plus fortes se produisent à proximité de l’épicentre ainsi que dans la direction de propagation de la rupture. Des accélérations et/ou vitesses importantes augmentent la probabilité de dommages. Pour des petits séismes (magnitude < 3), c’est surtout l’accélération qui est ressentie par la population (Wu et al., 2003). Les dommages aux bâtiments sont plutôt corrélés par contre avec la vitesse du sol.

L’accélération maximale du sol est donnée en m/s2 ou encore en fraction ou multiple de l’accélération terrestre (g = 9.81 m/s2). La vitesse maximale du sol est donnée en m/s.

Le SED mesure l’accélération et la vitesse maximales du sol en cas de séisme depuis 1992. L’accélération maximale du sol la plus élevée mesurée jusqu’ici a été de 2.13 m/s2 lors du séisme de Linthal (GL) le 17/03/2001 (magnitude 3.4). Le même séisme a également produit la plus grande vitesse du sol maximale mesurée jusqu’ici avec 3.6 cm/s. La station de mesure qui a enregistré ces valeurs n’était éloignée que de 730 m de l’épicentre.

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Les séismes sur la ShakeMap

ShakeMap du séisme de Linthal (GL) de magnitude 3.4 le 17/03/2001
ShakeMap du séisme de Linthal (GL) de magnitude 3.4 le 17/03/2001

Surveillance et analyse des séismes

Non, jusqu’ici la prévision systématique des tremblements de terre n’est pas possible. Mais des phénomènes pouvant être des prémisses de tremblements de terre sont souvent observés, par exemple lumières sismiques, nuages, concentration élevée en radon, calme sismique, signaux électromagnétiques, comportement étrange des animaux et tremblements précurseurs qui se produisent avant certains séismes principaux — mais on ne sait qu’après le tremblement de terre principal qu’il s’agissait de précurseurs. Jusqu’à aujourd’hui, il n’est cependant pas possible d’identifier des éléments réguliers qui permettraient de prévoir de manière fiable les tremblements de terre.

Il y a par contre trois aspects étroitement liés à la prévision des tremblements de terre :

  • Aléa sismique : l’aléa sismique indique à quel endroit, pour une période donnée et avec quelle fréquence certaines accélérations horizontales peuvent être attendues.
  • Alerte précoce de tremblement de terre : actuellement, le SED teste un système pour les alertes sismiques précoces. Les stations de mesure qui se trouvent à proximité d’un tremblement de terre, enregistrent rapidement ses ondes sismiques et déclenchent une alerte pour des régions plus éloignées. Ceci est possible, car les données de mesure sont transmises à la vitesse de la lumière, et donc plus rapidement que les ondes sismiques (env. 3.5 km/s). Les alertes sismiques précoces ne sont possibles qu’à partir d’une certaine distance de l’épicentre, et judicieuses uniquement pour des tremblements de terre importants, leur utilité pratique en Suisse est encore à vérifier.
  • Modèles sismiques : Grâce à des modèles sophistiqués, nous pouvons déterminer de mieux en mieux la probabilité qu’un tremblement de terre d’une certaine magnitude frappe une certaine région durant une certaine période de temps :
    • Souvent les grands sont précédés par des petits
      De petits séismes augmentent significativement la probabilité qu’un séisme plus grand suive. Néanmoins cette probabilité reste faible en absolu.
    • Rarement de fort à encore plus fort
      La probabilité qu’après un séisme de magnitude 5 survienne dans les sept jours suivants un séisme de même ou de plus grande magnitude est de l’ordre de dix pour cent. Dans neuf cas sur dix, il n’y aura pas de séisme de magnitude de 5 durant la semaine qui suit.
    • Les répliques sont la règle
      Dans les jours qui suivent un séisme de magnitude 5, la probabilité de voir des répliques, qui déclenchent de très forts mouvements du sol, est environ 1 000 fois plus grande que la moyenne.

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Aléa sismique Suisse

Domaine de recherche « Alerte précoce de tremblement de terre »

Les principes sous-jacents à un système sismique d’alerte précoce

Les tremblements de terre étaient autrefois mesurés par des sismographes, alors que les instruments modernes sont appelés sismomètres (voir question « Qu’est-ce qu’un sismomètre, et comment fonctionne-t-il ? »).

Plus de 150 stations de mesure installées et gérées par le SED surveillent en permanence l’activité sismique en Suisse et dans les régions limitrophes. Les appareils de ces stations peuvent être répartis en trois types :

  • Sismomètres à large bande : ces appareils de mesure ultrasensibles enregistrent les plus petites secousses du sol, qu’elles soient produites par des séismes locaux faibles, régionaux modérés ou mondiaux modérés à forts. Ils sont en général installés sur des roches dures dans des sites isolés.
  • Accéléromètres : ces appareils de mesure sont adaptés aux secousses locales modérées à fortes. Ils sont en général installés dans les zones sismiques habitées et dans les zones particulièrement menacées.
  • Sismomètres courte période : ces appareils de mesure enregistrent les secousses locales faibles.

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Surveillance des séismes

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Carte de toutes les stations en temps réel contrôlées par le SED en Suisse

Un sismomètre est un instrument électromécanique extrêmement sensible qui peut enregistrer des mouvements du sol de quelques nanomètres en un lieu (millionièmes de millimètre). La représentation des mouvements enregistrés en fonction du temps est appelée sismogramme.

Les appareils mécaniques anciens sont appelés sismographes. Alfred de Quervain (géophysicien et ancien directeur du Service Sismologique Suisse) expliquait en 1922 que le principe classique de la mesure sismique consiste à « […] suspendre un corps lourd de manière assez indépendante pour qu’il reste immobile de par son inertie lors des secousses du sol ». Sur les sismographes, une pointe fixée à cette masse, et donc elle-même également immobile, transcrit les mouvements par exemple sur une feuille de papier qui se déplace en phase avec les secousses du sol. Pour enregistrer les trois directions (nord-sud, est-ouest et haut-bas), il faut deux systèmes de pendules horizontaux, et un vertical.

Aujourd’hui, un sismomètre enregistre l’intensité de courant nécessaire pour maintenir autant que possible immobile une masse magnétique pendant les secousses (ce qu’on appelle un « force-feedback system »). Cette force peut se traduire par la suite en mouvements du sol. Grâce à une suspension tri-axiale, les trois directions de mesure peuvent être enregistrées avec un seul appareil (pour un pendule conventionnel, les masses des pendules tendraient à se déplacer le long des arêtes d’un cube posé sur sa pointe).

Un sismogramme est l’enregistrement par un sismomètre des mouvements du sol lors d’un tremblement de terre. Au niveau d’une même station, le mouvement du sol pendant la durée du tremblement de terre n’est pas régulier et le diagramme représentant le signal obtenu montrent différentes longueurs d’onde et différentes amplitudes (voir question " Que signifient période, longueur d'onde et amplitude ?"). Grâce à plusieurs de ces diagrammes, on peut déterminer l’énergie libérée par le séisme (magnitude) ainsi que la position du foyer du séisme (hypocentre).

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Formes d'onde en temps réel fenêtre de 5 minutes

Formes d'onde en temps réel fenêtre de 20 minutes

Formes d'onde en temps réel fenêtre de 2 heures

Formes d'onde en temps réel fenêtre de 24 heures

Earthquake in Gelterkinden in the Canton of Basel-Landschaft
Sismogramme du séisme du 31 janvier 2014 près de Gelterkinden BL

La période, la longueur d’onde et l’amplitude des ondes sismiques sont mesurées par des sismomètres et représentées sur des sismogrammes (voir questions « qu’est-ce qu’un sismomètre ? » et « Qu’est-ce qu’un sismogramme ? »).

La période indique la durée d’une seule ondulation et elle est donnée en secondes.

La longueur d’onde est l’équivalent spatial de la période. Elle correspond à la longueur d’une seule ondulation. Celle des ondes sismiques se situe en général entre plusieurs dizaines de mètres et plusieurs kilomètres.

L’amplitude indique la force, ou encore l’écart d’une ondulation. Les sismomètres modernes peuvent mesurer des amplitudes inférieures à un nanomètre (millionième de millimètre).

Pour déterminer précisément où et quand un tremblement de terre a eu lieu, il faut en général des données de plusieurs stations de mesure. C’est pourquoi plus de 100 stations de mesure installées et exploitées par le Service sismologique suisse surveillent 24/24 l’activité sismique en Suisse et dans les régions limitrophes. Leurs enregistrements sont collectés et analysés automatiquement en temps quasi-réel dans le centre de données du SED à Zurich. Dès qu’au moins six stations ont enregistré les signaux d’ondes sismiques possibles, le système essaie de déterminer le lieu (voir questions « Qu’est-ce qu’un hypocentre et un épicentre ? ») et le moment du séisme à partir de l’instant d’arrivée des ondes.

Les stations de mesure qui se trouvent proches de l’origine du tremblement de terre enregistrent les ondes sismiques avant les stations plus lointaines. En outre, les tremblements de terre engendrent différents types d’ondes qui se propagent à des vitesses différentes dans la Terre et le long de la surface du sol (voir question « Qu’est-ce que sont les ondes P, S, de Love et de Rayleigh ? »). En raison de ces décalages temporels, et à l’aide d’un modèle de vitesse spécialement adapté à la Suisse (les ondes sismiques sont plus rapides dans les roches denses des Alpes et à grande profondeur sous le Mittelland que dans le bassin sédimentaire de ce dernier), il est possible de déterminer très précisément le moment et le point d’origine d’un tremblement de terre. En outre, chaque séisme est analysé et relocalisé manuellement par les personnes d’astreinte au SED. Pour ceci, des caractéristiques supplémentaires des différentes ondes sismiques sont prises en compte.

Le Service Sismologique Suisse (SED) publie une ShakeMap ainsi qu’une carte des secousses pour chaque tremblement de terre à partir d’une magnitude de 2.5. Il s’agit d’une évaluation rapide des mouvements du sol résultant d’un séisme et des effets qui y sont liés. Les ShakeMaps comportent bien plus d’informations que les cartes des tremblements de terre traditionnelles, qui ne donnent que l’épicentre et la magnitude. Leurs informations additionnelles sont non seulement utiles à la population concernée, mais elles servent aussi de base à l’action des services de secours.

Il existe, à côté des ShakeMaps qui représentent les intensités d’un séisme, d’autres qui indiquent les accélérations et vitesses maximales du sol (voir question « Qu’est-ce que l’accélération et la vitesse maximales du sol ? ») Elles sont utiles particulièrement pour les ingénieurs en génie civil.

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Les séismes sur la ShakeMap

ShakeMap 2
ShakeMap du séisme de Zoug du 11 février 2012 à 23:45 de magnitude 4.2. Le foyer du séisme se situe à une profondeur d‘environ 30 kilomètres.

Le Temps universel coordonné, abrégé en UTC au niveau international, est le temps universel en vigueur aujourd’hui. Il est utilisé en sismologie pour que les données soient plus facilement utilisables internationalement (pour pallier les différents fuseaux horaires et le passage de l’heure d’été à l’heure d’hiver).

L’UTC a été introduite en 1972 et correspond à l’heure du méridien origine, qui traverse l’observatoire astronomique du quartier londonien de Greenwich. Pour les fuseaux horaires à l’ouest de ce méridien, les heures sont retranchées de l’UTC, tandis qu’elles sont ajoutées à l’est de celui-ci.

La base de l’UTC est la seconde du Temps atomique international TAI. La rotation de la Terre étant soumise à des variations, et une journée étant ainsi un tout petit peu plus longue que 24 fois 3 600 secondes, on ajoute de temps à autre une seconde intermédiaire.

En Suisse, le temps usuel est l’Heure normale d’Europe centrale (HNEC) en avance d’une heure sur l’UTC. Pendant l’Heure d’été d’Europe centrale (HAEC), la différence avec l’UTC s’élève à plus deux heures.

Zones horaires UTC

Les collaborateurs du Service Sismologique Suisse (SED) travaillent dans quatre domaines, ou sections :

  • Surveillance sismique
  • Analyse de la sismicité
  • Aléa et risque sismique
  • Assistance et projets spéciaux

La surveillance constante de l'activité sismique est au centre du travail d'une ou d'un sismologue. Elle comprend le dépouillement des données enregistrées par les réseaux de mesure sismiques (voir la question « Comment sont mesurés les tremblements de terre ?) ainsi que l'alarme immédiate des autorités, des médias et de la population en cas de séisme.

Ensuite, les sismologues du SED s'attachent à déterminer le danger sismique dans les différentes régions de Suisse. En outre, ils interprètent les données sismiques pour acquérir des connaissances sur le sous-sol, ou sur les relations entre les limites de plaques, la géologie et les tremblements de terre. Les questions suivantes sont au centre de la réflexion : pourquoi des séismes se produisent-il dans une certaine région ? Quelles sont les failles actives ? Où et quand doit-on attendre un séisme à l’avenir et quelle sera sa force ?

Parallèlement, les sismologues du SED soutiennent les projets internationaux et nationaux. Par exemple ils ont surveillé et analysé l'activité sismique des projets de géothermie à Bâle et Saint-Gall ou ils ont installé un réseau sismique temporaire au Bhoutan.

En outre, de nombreux sismologues s'engagent dans l'enseignement, en assurant des cours et en suivant les étudiants et doctorants de l'ETH de Zurich.

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Vidéo donnant un aperçu du travail quotidien des sismologues du SED

Domaines de recherche du SED

Tâches du SED

Collaborateurs
Les collaborateurs du SED

Effets par séismes

Aux abords de l’épicentre, les séismes peuvent déjà être en partie ressentis à partir d’une magnitude 2.5. Nous ne recevons que très rarement des témoignages en cas d’événements dont la magnitude est inférieure à 2. Les secousses sont ressenties à grande échelle à partir d’une magnitude de 3. Les séismes de magnitude comprise entre 4 et 5 peuvent être perçus dans un rayon pouvant atteindre 100 à 200 kilomètres, et plusieurs centaines de kilomètres à partir d’une magnitude de 5.

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Effets par séismes

Impacts possibles d’un tremblement de terre suivant son intensité et sa magnitude

Dans le cas d’une construction comme elle est d’usage en Suisse, des dommages sont possibles sur les bâtiments pour des séismes atteignant les intensités VI à VII, ce qui correspond environ à une magnitude de 5 (voir les questions « Qu'est-ce que l'intensité d'un séisme selon l'Échelle macrosismique européenne nous indique ? » et « Qu'est-ce qu'une magnitude ?). Il faut s’attendre à des dégâts destructeurs à partir d’une intensité IX soit d'une magnitude d'environ 6. De plus faibles intensités peuvent provoquer des fissures fines ou des dégâts en raison de chutes d’objets.

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Effets par séismes

Les dix tremblements de terre les plus puissants en Suisse

Construction parasismique

Conséquences possibles d'un tremblement de terre suivant son intensité et sa magnitude

Les tremblements de terre sont impossibles à prévoir. Des moyens simples permettent cependant de réduire les conséquences et dommages possibles, chez soi et en vacances.

  • Adopter une construction parasismique qui offre la meilleure protection face aux conséquences d’un tremblement de terre.
  • Vérifier si la souscription d’une assurance tremblements de terre pourrait être judicieuse afin de réduire le risque (financier) personnel.
  • À l’intérieur des bâtiments, fixer les objets qui peuvent, en raison des secousses, être endommagés et/ou chuter et causer ainsi des blessures.
  • Pour être préparé à un séisme (et aux autres situations d’urgence), réfléchir à l’avance à la façon de se comporter le cas échéant (à la maison, sur son poste de travail, en déplacement, en vacances).

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Consignes de comportement avant, pendant et après un séisme fort

Construction parasismique

Assurance tremblements de terre

En partie seulement. Malgré l’existence de normes en vigueur depuis 1989, seuls quelques cantons tiennent à leur mise en œuvre. Les cantons suivants exigent explicitement dans leurs réglementations que les normes en vigueur de la Société suisse des ingénieurs et des architectes (SIA) soient respectées ou ont introduit des exigences spécifiques au domaine sismique dans leurs procédures d’autorisation de construire:

  • Canton d’Argovie
  • Bâle-Ville
  • Fribourg
  • Jura
  • Lucerne
  • Nidwald
  • Valais

Les séismes n’ont généralement pas été pris en considération dans le dimensionnement des bâtiments construits avant 1989 en particulier.

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Construction parasismique

Office fédéral de l'environnement (OFEV)

Non, seule une petite partie des dommages occasionnés par les séismes sont généralement assurés en Suisse. En cas de fort séisme, la plupart des propriétaires et des copropriétaires ne recevraient aucun remboursement ou se verraient rembourser seulement une partie des frais liés aux éventuels dommages occasionnés. Les réglementations spécifiques varient d’un canton à l’autre. Une extension des assurances obligatoires contre les dommages dus aux incendies et aux événements naturels aux dommages causés par les tremblements de terre est à l’étude au Parlement.

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Assurance tremblements de terre

Association Suisse d’Assurances

Office fédéral de l’environnement (OFEV)

Les tsunamis ne se produisent pas seulement en mer. Dans certains cas rares, des raz-de-marée peuvent survenir dans des lacs (suisses).

Dans les océans, les tsunamis sont provoqués par une élévation ou un abaissement abrupts du fond de la mer sous l'influence d'un tremblement de terre, et/ou par des glissements sous-marins (lorsque le fond de la mer ne se déplace qu'à l'horizontale, cela n'a que peu d'effet sur les masses d'eau situées au-dessus).

Dans les lacs, les tsunamis sont engendrés surtout par des éboulements de versants et par des glissements de sédiments au-dessus ou en dessous de la surface, qui ne sont souvent d'ailleurs pas provoqués par un tremblement de terre.

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Les tsunamis de lacs en Suisse

FAQ