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Domaines de recherche

La recherche sismologique est l’une des missions centrales du Service Sismologique Suisse (SED) à l’ETH Zurich. La majorité des collaborateurs est impliquée dans ce domaine. De nombreux projets demandent une collaboration active avec d’autres groupes de recherche à l’ETH Zurich et au niveau international.

L’objectif de nos recherches au SED est tout d’abord de mieux comprendre les tremblements de terre et leurs impacts, et ainsi de contribuer à gérer ce danger naturel qui représente une menace dans le monde entier. Simultanément, nous cherchons de nouvelles approches pour en apprendre plus, grâce aux méthodes sismiques, sur les processus fondamentaux de la Terre : Comment se forment les Alpes ? Quelle est la stabilité d’un versant ? Comment progressent les glaciers ? Comment limiter les séismes induits par la géothermie ? À quel point les failles sont-elles dangereuses pour un stockage de déchets nucléaires ? Dans quelle mesure le sol sera-t-il ébranlé à un endroit déterminé lors d’un séisme ? Comment peut-on (mieux) prévoir les tremblements de terre ?

Les champs de recherche présentés expliquent dans quels domaines le SED est particulièrement actif et donnent un aperçu des différentes activités.

Fields of Research

Alerte précoce de tremblement de terre

Alerte précoce de tremblement de terre

L’alerte précoce de tremblement de terre (Earthquake Early Warning, EEW en anglais) vise à avertir le grand public et les exploitants d’infrastructures vulnérables de la possibilité imminente de fortes secousses du sol pendant ou après un séisme. Une alerte précoce est possible, car les signaux électromagnétiques se déplacent beaucoup plus rapidement que les ondes sismiques, de telle sorte que les informations des capteurs sismiques proches de l’épicentre du tremblement de terre peuvent être reçues à des points plus éloignés avant que les ondes sismiques ne les atteignent.

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Surveillance en temps réel

Surveillance en temps réel

Le dense réseau sismique suisse fournit des informations en temps réel sur les secousses du sol sur tout le territoire. Le groupe de surveillance en temps réel gère les logiciels automatiques qui identifient et caractérisent les séismes dans les dixièmes de secondes qui suivent, et qui envoient les alertes aux autorités concernées et au grand public. Les autres outils sismologiques que nous fournissons comprennent ShakeMaps qui cartographie l’intensité des secousses du sol dans le pays. Le groupe effectue également des recherches sur les outils d’alerte sismique précoce.

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Sismologie de l’ingénieur

Sismologie de l’ingénieur

Les bases de détermination de l'aléa sismique sont apportées par la sismologie de l’ingénieur ; elles comprennent des catalogues de séismes historiques ou mesurés par des instruments, des modèles fiables d’atténuation du mouvement du sol, des modèles de sous-sol à haute résolution ainsi que des interprétations d’observations historiques. La sismologie de l’ingénieur élabore des cartes de l'aléa local (microzonage) et combine les résultats avec des données de vulnérabilité des bâtiments, pour pouvoir effectuer des études de risques fiables.

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Sismologie statistique

Sismologie statistique

Plutôt que d’examiner des séismes individuels, nous étudions des séquences de tremblements de terre et, plus généralement, la sismicité — répartition des séismes dans l’espace, le temps, et l’échelle de magnitude. Nous sommes intéressés par la façon dont les séismes s’assemblent et comment ils interagissent les uns avec les autres. Nous voulons être capables de prévoir la magnitude du plus fort tremblement de terre dans une région pour une période donnée, et nous désirons comprendre comment la sismicité affectera les habitants.

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Modélisation numérique

Modélisation numérique

Les modélisations sismiques sont mises en œuvre là où les enregistrements manquent, c’est-à-dire en particulier pour les séismes provoquant de gros dommages et pour les sites à proximité des sources sismiques. Pour ceci, il est possible d’une part d’étalonner des modèles d’atténuation locale des mouvements du sol. D’autre part, il est possible également d’utiliser une modélisation déterministe du processus de rupture et de propagation des ondes pour différents scénarios de séisme. Il est indispensable pour cela de prendre en compte les caractéristiques géologiques locales.

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Sismicité en Suisse

Sismicité en Suisse

Le Service Sismologique Suisse (SED) localise en moyenne entre 500 et 800 tremblements de terre par an. Toutefois, très peu sont perçus par la population. Une grande partie des séismes enregistrés se produit dans les Alpes suisses, surtout dans le Valais et dans les Grisons. Les tremblements de terre que nous observons en Suisse sont en première approximation la conséquence de la collision des plaques lithosphériques européenne et africaine.

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Sismologie historique & paléosismologie

Sismologie historique & paléosismologie

Les connaissances acquises sur des séismes passés nous donnent des indications importantes pour la prévention, et nous permettent de localiser les tremblements de terre et d’évaluer leur intensité. En Suisse, les forts tremblements de terre sont relativement rares, c’est pourquoi nous ne disposons pas encore de données issues d’instruments de mesure. Nous devons donc nous référer à des documents historiques, les analyser par des méthodes scientifiques, et interpréter par des méthodes paléosismiques les traces géologiques des grands tremblements de terre.

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Mouvements forts et effets de site

Mouvements forts et effets de site

Pour améliorer l’analyse de l'aléa sismiques en Suisse, le SED rénove et étend le réseau de stations de mesure des forts tremblements de terre d’ici 2019. Grâce à des mesures géophysiques et géotechniques, les caractéristiques du sous-sol local de chaque station sont déterminées, ce qui nous permet d’interpréter les enregistrements sismiques obtenus. Pour ces mesures, des procédures spéciales ont été développées, basées entre autres sur l’analyse de l’agitation sismique du sol.

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Phénomènes induits par les séismes

Phénomènes induits par les séismes

Les tremblements de terre ne sont pas la cause unique des dommages sur les bâtiments et infrastructures : ceux-ci peuvent également être causés par des phénomènes secondaires induits, notamment liquéfaction du sol, glissements de terrain ou encore tsunamis lacustres déclenchés par des glissements immergés. Un des objectifs consiste à caractériser de tels phénomènes pour l’analyse sismique de l'aléa, ainsi que la détection précoce de mouvements de masse sur la base de signaux sismiques typiques. Un autre aspect est constitué par les précurseurs sismiques à court terme, provoqués par les processus au sein de la croûte terrestre qui peuvent émettre des signaux électromagnétiques et géochimiques.

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Sismicité induite

Les tremblements de terre déclenchés par l’homme sont qualifiés de sismicité induite. En général, il s’agit de minuscules processus de rupture (microséismes) qui surviennent lors de tous types d’opérations géotechniques et qui ne peuvent être détectés que par des instruments hautement sensibles. Parfois cependant, les séismes induits sont assez forts pour être perçus, voire pour provoquer des dommages à proximité de leur épicentre. Par conséquent, la sismicité induite doit être considérée comme un risque non négligeable lors d’opérations géotechniques de grande échelle, notamment dans les pays densément peuplés comme la Suisse. Les processus et conditions qui gèrent la sismicité induite ne sont pas encore suffisamment bien compris pour effectuer des prévisions efficaces de la réponse sismique probable du sous-sol pour de telles opérations géotechniques. Le groupe de recherche du SED sur la sismicité induite (INDU@SED) travaille activement à combler cette lacune de connaissances en abordant le problème sous des angles variés.

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Sismotectonique

Sismotectonique

La sismotectonique étudie les relations entre les séismes, les failles et les processus tectoniques. Elle comprend des informations en provenance de différentes disciplines, notamment la sismologie, la géodésie et la géologie. L’analyse de données sismologiques fournit des informations sur la géométrie et le sens du mouvement des failles. L’interprétation simultanée de plusieurs tremblements de terre permet de tirer des conclusions sur le régime de contraintes tectoniques qui, en combinaison avec les informations sur l’orientation des failles, est fondamental pour l’estimation de l'aléa sismique d’une région.

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