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Un tremblement de terre est un événement qui secoue la surface de la Terre, le fissurant occasionnellement et endommageant les structures construites par l'homme telles que les ponts et les bâtiments. Son intensité est mesurée sur l'échelle de Richter, allant de 1 à 10. Les événements d'une magnitude de 6,0 ou plus sont classés comme majeurs et peuvent entraîner d'importantes pertes de vies et de biens.
Si la majorité des événements sismiques résultent de la libération progressive de contraintes le long des limites des plaques tectoniques, d’autres mécanismes génèrent également des tremblements de terre. Les événements provoqués par l’homme existent, mais les tremblements de terre naturels ont tendance à être bien plus puissants. Le tremblement de terre le plus puissant jamais enregistré – un événement de magnitude 9,5 au Chili en 1960 – était entièrement naturel.
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Les plaques tectoniques sont en mouvement constant. Lorsque les bords de ces plaques – les lignes de faille – se collent les uns aux autres, les contraintes accumulées peuvent être libérées soudainement, générant des ondes sismiques. Ce mécanisme alimente la plupart des tremblements de terre dans le monde. Un bon exemple est la faille de San Andreas, une fracture longue de 800 milles qui se déplace d'environ 2 pouces par an, produisant environ 10 000 tremblements de terre par an dans le sud de la Californie.
Le mouvement des plaques étant continu, les tremblements de terre se produisent tout le temps. La plupart sont mineurs et passent inaperçus; seuls ceux au-dessus de la magnitude 3 sont ressentis par les gens. Les tremblements de terre plus importants à la limite des plaques sont catastrophiques, causant d’importants dégâts et des pertes en vies humaines. Le tremblement de terre chilien de 1960, par exemple, a non seulement atteint une magnitude de 9,5, mais a également déclenché un tsunami qui a atteint les Philippines.
Les volcans et leurs éruptions peuvent augmenter la sismicité de deux manières. Premièrement, le mouvement violent du magma et de la lave peut générer des tremblements de terre de longue durée, dont les signatures aident les prévisionnistes à prédire des éruptions telles que l'explosion du mont St. Helens en 1980.
Les volcans entrent en éruption à l'échelle mondiale environ 60 fois par an, et chaque éruption est notée selon l'indice d'explosivité volcanique (VEI), qui va de 0 à 8. Plus le VEI est élevé, plus l'éruption est explosive. Bien que les tremblements de terre volcaniques soient généralement plus petits que les séismes à la limite des plaques, le plus grand événement volcanique enregistré a été un tremblement de terre de magnitude 5,5 sous le mont St. Helens en 1981. Ces événements se produisent généralement à moins de 7 miles de la surface et sont souvent indétectables par le grand public.
Les glissements de terrain font souvent suite à des tremblements de terre, déclenchés par une soudaine instabilité du sol. Ils peuvent impliquer de la terre, des roches, de la neige ou des débris glissant sur des pentes abruptes. Lorsqu'un glissement de terrain provoque lui-même une activité sismique, l'événement mesure généralement une magnitude de 4,0 ou plus.
Dans de rares cas, un glissement de terrain peut déclencher un tremblement de terre. La redistribution rapide de la masse crée des concentrations de contraintes dans la croûte, et si le glissement se produit à proximité d'une faille déjà sollicitée, il peut amplifier le risque sismique. De telles interactions expliquent en partie pourquoi les scientifiques surveillent les glissements de terrain dans les régions sismiquement actives.
Même si la plus grande partie de la sismicité est naturelle, les activités humaines peuvent également déclencher des tremblements de terre. La fracturation hydraulique, communément appelée « fracturation hydraulique », peut provoquer des secousses, mais c'est principalement l'injection de fluides résiduaires dans des puits profonds qui augmente la pression interstitielle le long des lignes de faille, conduisant à des événements sismiques.
Dans le centre des États-Unis, l’US Geological Survey a documenté une augmentation des tremblements de terre liés à la fracturation hydraulique, l’Oklahoma connaissant l’incidence la plus élevée. Le séisme le plus puissant provoqué par la fracturation hydraulique enregistré a été d'une magnitude de 4,0 au Texas en 2018. Il est important de noter que les puits d'injection d'eaux usées génèrent plus de tremblements de terre que l'extraction elle-même.
Les explosions dans les mines souterraines sont une cause notable de tremblements de terre d’origine humaine, représentant environ 25 % de l’ensemble de la sismicité anthropique. La Chine est en tête des tremblements de terre provoqués par les mines, suivie par les États-Unis. Le processus de dynamitage ou d'extraction de grands volumes de roche crée des contraintes dans le substrat rocheux environnant, qui peuvent ensuite être libérées sous forme d'énergie sismique.
Les séismes provoqués par les mines varient généralement de magnitude 3 à 4. L’événement le plus puissant enregistré – un séisme de magnitude 6,1 – a été déclenché par l’exploitation souterraine du charbon en Russie. Des secousses similaires, plus petites, sont fréquemment observées à proximité des sites miniers actifs dans le monde entier.
Au milieu du XXe siècle, des détonations nucléaires souterraines ont eu lieu partout dans le monde, dont certaines ont produit des ondes sismiques. Bien que toutes les explosions nucléaires ne génèrent pas de tremblements de terre, celles qui en produisent sont généralement plus petites que les détonations elles-mêmes. Les explosions souterraines peuvent stresser les plaques tectoniques voisines, déclenchant potentiellement des séismes secondaires même à des centaines de kilomètres.
Sur le site d'essais du Nevada, 928 essais nucléaires ont été effectués entre 1951 et 1992. Dans les années 1960, une sismicité accrue a été observée dans le nord de la Californie, mais les recherches ultérieures n'ont pas permis de relier définitivement ces secousses aux essais nucléaires. Le phénomène reste un sujet de recherche scientifique.