Les séismes et la magnitude

Un séisme de magnitude 7 fait osciller l'aiguille du sismographe 10 fois plus qu'un séisme de magnitude 6, mais libère environ 32 fois plus d'énergie.

Magnitude et intensité

Un séisme est un mouvement brusque sur une faille. Le BGS le décrit comme la libération de l'énergie de déformation élastique accumulée, sous forme d'ondes sismiques qui traversent la Terre et font trembler le sol. Il existe deux façons très différentes d'en exprimer l'importance. La magnitude mesure la taille du séisme à sa source. C'est un nombre unique, identique où que l'on soit. L'intensité mesure la force des secousses en un lieu donné. Elle varie selon l'endroit, en fonction de la distance au séisme, de sa profondeur et de la nature du sol. L'USGS compare le séisme de Northridge de 1994 à celui de Nisqually de 2001 : leurs magnitudes étaient proches, mais Northridge, à seulement 5 à 18 km de profondeur, a provoqué des secousses bien plus fortes que Nisqually, à environ 48 à 58 km.

Des oscillations dix fois plus grandes, 32 fois plus d'énergie

Les échelles de magnitude sont logarithmiques. L'USGS explique que chaque unité entière supplémentaire représente une amplitude dix fois plus grande sur un sismogramme, c'est-à-dire une oscillation dix fois plus ample. L'énergie augmente plus vite : chaque unité correspond à environ 32 fois plus d'énergie libérée. Le facteur exact est 10 à la puissance 1.5, soit 31.6. Sur deux unités, les facteurs se multiplient : 32 × 32 donne environ 1000. Un séisme de magnitude 7 libère donc environ 1000 fois l'énergie d'un séisme de magnitude 5. Les petits écarts comptent aussi. Une hausse de 0.1 correspond à environ 1.4 fois plus d'énergie : l'écart entre 7.0 et 7.1 n'est donc pas négligeable. Les magnitudes peuvent même être négatives pour les très petits séismes que seuls des instruments sensibles détectent. Pour donner un ordre de grandeur, le HVO compare un séisme de magnitude 1.0 à l'explosion d'environ 32 kg de TNT, soit un tir de chantier de taille moyenne. Ces comparaisons avec des explosions concernent des amplitudes similaires des ondes sismiques, et non une même énergie totale.

De Richter à la magnitude de moment

La première échelle de magnitude a été mise au point par Charles Richter pour le sud de la Californie. Elle utilisait la plus grande oscillation d'un sismogramme. Cela convient aux séismes modérés, mais pour les très grands, certaines échelles fondées sur l'amplitude sous-estiment leur taille réelle, tandis que d'autres la surestiment. L'USGS utilise donc aujourd'hui la magnitude de moment, Mw, pour les grands séismes. Elle repose sur la physique de la source : la surface de faille qui a glissé, la distance du glissement et la rigidité de la roche. Le HVO note qu'elle est directement liée à la taille de la zone de rupture et à l'énergie totale libérée. Les échelles sont étalonnées pour coïncider en moyenne dans leur domaine commun ; c'est pourquoi la mention de l'échelle de Richter dans les médias donne généralement une valeur proche.

Où les séismes se produisent-ils ? Surtout aux limites des plaques, comme l'ont montré les unités précédentes, et les plus grands dans les zones de subduction. Les deux plus puissants jamais enregistrés, au Chili en 1960, de magnitude 9.5, et en Alaska en 1964, de magnitude 9.2, se sont tous deux produits là où le plancher du Pacifique s'enfonce. Comme l'énergie augmente très vite avec la magnitude, les nombreux séismes petits et modérés du monde libèrent bien moins d'énergie qu'un seul très grand séisme.