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� Introduction

� Intensité macrosismique

� Effets de site et PGA

� Exemples

� Séisme de Bâle (1356)

� Séisme de Lisbonne (1755)

� Séisme Ligure (1887)

� Séisme de Lambesc (1909)

� Séisme de Hennebont (2002)

Sismicité historiqueSismicité historiqueJ. Déverchère - M2 GO - UBO / 2011 - Cours Sismotectonique

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IntroductionIntroduction

Introduction

http://www.esc2010.eu/Images/archaeoseismology.pdf

http://www.emsc-csem.org/News/esc2010/?k=1&item=10

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IntroductionIntroduction

Introduction

1ère carte de sismicité historique des Alpes (Rothé, 1941)

- Information fondamentale pour la réduction du risque sismique- Avantage: élargir la connaissance des cycles sismiques d’une région donnée- Inconvénients: imprécisions de localisation, magnitude, complexité de la rupture- Sismicité historique et instrumentale: à la base des cartes de zonage macrosismique (sismotectonique)

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IntroductionIntroduction

Introduction

Sismicité historique des Alpes (Fréchet & Thouvenot, 1995)

- Périodes historiques couvertes: de quelques centaines d’années àquelques milliers d’années, selon l’ancienneté des civilisations et le transfert des savoirs- Hétérogénéité des catalogues: fonction de la densité de population, de la qualité de la mémoire écrite, de l’histoire des conquêtes

- Plus la période est ancienne, plus la fiabilité est incertaine- Evaluation de la sismicité historique = un travail de spécialiste

- Caractère aléatoire des témoignages- Variabilité des mouvements du sol (effets de site, effets topographiques)- Contextes sociologique, politique, démographique, religieux

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Sismicité historique de la FranceSismicité historique de la FranceApplication: le territoire de la France métropolitaine

Sismicité historique

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Application: le territoire de la France métropolitaineSismicité instrumentale

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� Introduction

� Intensité macrosismique

� Effets de site et PGA

� Exemples

� Séisme de Bâle (1356)

� Séisme de Lisbonne (1755)

� Séisme Ligure (1887)

� Séisme de Lambesc (1909)

� Séisme de Hennebont (2002)

Sismicité historiqueSismicité historique

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IntensitéIntensitémacrosismiquemacrosismique- Intensité d'un séisme définie en un lieu par rapport aux effets produits par ce séisme,

- soit seulement observés ou ressentis par l'homme (réveil, chute d'objets, fissures ...) - Soit causés des dégâts plus ou moins importants aux constructions. On parle alors

d'effets macrosismiques.

Intensité macrosismique

- L'intensité d'un séisme dépend du lieu d'observation des effets causés par le séisme. Elle décroît généralement lorsqu'on s'éloigne de l'épicentre du séisme - L'intensité varie aussi selon la structure géologique:

-forte intensité = roches « molles » (sable, vase, argile et remblais)-faible intensité = roches plus solides (grès, granites…)

- Pour un séisme donné, on donne souvent uniquement l'intensité à l'épicentre, la plus forte généralement : c'est l'intensité épicentrale. - Plusieurs échelles d'intensité définies, à 12 degrés (chiffres romains de I à XII ):

-échelle de Mercalli (1902), modifiée en 1956 -échelle MSKcréée en 1964, du nom de trois sismologues européens Medvedev, Sponheuer etKarnik.

- Le degré I correspond aux secousses les plus faibles, à peine ressenties, le degré XII aux secousses les plus fortes, celles ayant entraînées une destruction totale des bâtiments. - Le nombre de victimes non pris en compte dans ces évaluations car il dépend non seulement de l'intensité, mais du type de construction, de la densité de population et de l'heure du séisme. - Carte d'intensités -> courbes d'égale intensité = isoséistes. Le centre de la zone de plus forte intensité = épicentre macrosismique. Il peut être différent de l'épicentre réel, dit microsismique.

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IntensitéIntensitémacrosismiquemacrosismique

Intensité macrosismique

On ne doit pas confondre magnitude et intensité :

•A l'inverse de la magnitude qui se calcule, l'intensité d'un séisme ne peut donner lieu qu'à une estimation issue d’une observation en un lieu donné.

•La magnitudeest une valeur associée uniquement à l’énergie du séisme. L'intensitéest associée au lieu d'observation.

•Il n'existe pas de véritable relation entre magnitude et intensité. Ainsi deux séismes de même magnitude peuvent donner en surface des intensités différentes. Inversement deux séismes de même intensité en un lieu peuvent avoir des magnitudes différentes.

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IntensitéIntensitémacrosismiquemacrosismique

Intensité macrosismique

Degré Secousse Observations

•I imperceptible la secousse n'est pas perçues par les personnes, même dans l'environnement leplus favorable.

•II à peine ressentie les vibrations ne sont ressenties que par quelques individus au repos dans leur habitation, plus particulièrement dans les étages supérieurs.

•III faible L'intensité de la secousse est faible et n'est ressentie que par quelques personnes à l'intérieur des constructions. Des observateurs attentifs notent un léger balancement des objets suspendus ou des lustres.

•IV ressentie par beaucoup Le séisme est ressenti à l'intérieur des constructions par quelques personnes, mais très peu le perçoivent à l'extérieur. Certains dormeurs sont réveillés. La population n'est pas effrayée par l'amplitude de la vibration. Les fenêtres, les portes et les assiettes tremblent. Les objets suspendus se balancent.

•V forte Le séisme est ressenti à l'intérieur des constructions par de nombreuses personnes et par quelques personnes à l'extérieur. De nombreux dormeurs s'éveillent, quelques-uns sortent en courant. Les constructions sont agitées d'un tremblement général. Les objets suspendus sont animés d'un large balancement. Les assiettes et les verres se choquent. La secousse est forte. Le mobilier lourd tombe. Les portes et fenêtres battent avec violence ou claquent.

•VI légers dommages Le séisme est ressenti par la plupart des personnes, aussi bien à l'intérieur qu'à l'extérieur. De nombreuses personnes sont effrayées et se précipitent vers l'extérieur. Les objets de petite taille tombent. De légers dommages sur la plupart des constructions ordinaires apparaissent: fissurations des plâtres; chutes de petits débris de plâtre.

•VII dommages significatifs La plupart des personnes sont effrayées et se précipitent dehors.Le mobilier est renversé et les objets suspendus tombent en grand nombre. Beaucoup de bâtiments ordinaires sont modérément endommagés: fissurations des murs; chutes de parties de cheminées.

•VIII dommages importants Dans certains cas, le mobilier se renverse. Les constructions subissent des dommages: chutes de cheminées; lézardes larges et profondes dans les murs; effondrements partiels éventuels.

•IX destructive Les monuments et les statues se déplacent ou tournent sur eux-mêmes. Beaucoup de bâtiments s'effondrent en partie, quelques-uns entièrement.

•X très destructive Beaucoup de constructions s'effondrent.

•XI dévastatrice La plupart des constructions s'effondrent.

•XII catastrophique Pratiquement toutes les structures au-dessus et au-dessous du sol sont gravement endommagées ou détruites.

Échelle MSK

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IntensitéIntensitémacrosismiquemacrosismique

Intensité macrosismique Sis

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IntensitéIntensitémacrosismiquemacrosismique

Intensité macrosismique

Carte d'intensité interprétée: exemple du séisme d'Annecy du 15 juillet 1996

La carte brute des données est utilisée pour délimiter les zones de même valeur par des courbes que l'on appelle isoséistes. La zone géographique où l'intensité est supérieure àII-III s'appelle l'aire macrosismique . Cela correspond à la zone où le séisme a été ressenti. On remarque que les zones qui délimitent des dégâts de même importance sont réparties de manière circulaire avec une direction privilégiée du Nord-Est au Sud-Ouest.Le séisme a été ressenti jusqu'à Privas à presque 200 km au Sud-Ouest mais seulement au-delà de Mâcon à 150 km à l'Ouest.

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� Introduction

� Intensité macrosismique

� Effets de site et PGA

� Exemples

� Séisme de Bâle (1356)

� Séisme de Lisbonne (1755)

� Séisme Ligure (1887)

� Séisme de Lambesc (1909)

� Séisme de Hennebont (2002)

Sismicité historiqueSismicité historique

Exemples

http://perso-sdt.univ-brest.fr/~jacdev/

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Effets de site:notions de base

Aléa

TOPOGRAPHIQUES D’AMPLIFICATION

(du sous-sol)

EFFETS INDUITS

Structure et état

du sous-solVallées, sommets

-Liquéfaction

-Glissements de

terrain

-Chutes de blocs

-Tarissement ou

jaillissement d’eau

Nigata, Japon23/10/04 M 6.5

Effets topographiques évalués sur la côte de Nice pour un séisme en mer

Modèle de propagation sous Mexico

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Les effets des séismes : Les effets des séismes : Effets de site (accélérations) Effets de site (accélérations)

-- Nature géologique (Roche/sédiment) Nature géologique (Roche/sédiment) -- Relief (Cuvette/falaise) Relief (Cuvette/falaise)

-- contenu en eau, granulométrie, compactioncontenu en eau, granulométrie, compaction

ReliefRelief

LiquéfactionLiquéfaction

�Prévision du mouvement du sol: la prévention

Ex.: Mexico 1985

LIQUEFACTION: Augmentation de la pression interstitielle dans les sols sableux saturés - diminution résistance au cisaillement - rupture de la cohésion

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Notion d’accélération maximale

Le pic d’accélération (PGA :Peak Ground Acceleration) : maximum en amplitude du signal enregistré à une station sismique

Important pour le calcul de la réponse des structures à un séisme…Paramètre de référence pour ingénieurs du génie parasismique

Vulnérabilité

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Quelques chiffres

Aujourd’hui: 400-

1000 morts, 1

milliard €

401909Lambesc

6.4

Dégâts: 15

milliards €60001995Kobé

7.2

Constructions

inadéquates25 0001988Spitak

6.9

Accompagné

d’un tsunami –

Epicentre et

magnitude?

60 0001755Lisbonne

7 à 8 ?

RemarquesVictimesAnnéeSéisme,

magnitude

11 000 à 20 000 morts par an en moyenne

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� Introduction

� Intensité macrosismique

� Effets de site et effets topographiques

� Exemples

� Séisme de Bâle (1356)

� Séisme de Lisbonne (1755)

� Séisme Ligure (1887)

� Séisme de Lambesc (1909)

� Séisme de Hennebont (2002)

Sismicité historiqueSismicité historique

Exemples

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Séisme de Bâle (1356)Séisme de Bâle (1356)

Exemples Sis

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Séisme de Bâle (1356)Séisme de Bâle (1356)

Exemples

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15ßW 10ßW 5ßW 0ß30ßN

35ßNM7.9, 1969

V

X VIII

VIII

VII

VII

IX VI

I - IIIII

IV

V

Madeira

V

Africa

20ßW 10ßW 0ß 10ßE 20ßE30ßW

30ßN

20ßN

40ßN

50ßN

Azores

Cape Verdes

Hamburg

Iberia

??

Lisbon

Great 1755 earthquake

�MARGE ATLANTIQUE: LISBONNE 1755

D’après Gutscher

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e 15ßW 10ßW 5ßW32ßN

34ßN

36ßN

38ßN

Lisbon

Horseshoe AbyssalPlain

Tagus AbyssalPlain

Gorringe Mq.Pomb.

Turbidites: markers of great earthquakes

??

Seine AbyssalPlain

Agadir Basin

Tagus AP : 1 dated box core :300–120 BPno piston coressed. rate = ?

Horseshoe AP :2 dated box cores :240–120 BP140–120 BP8 piston cores 21 turb. in 35kased rate = 20 cm/ka

Seine AP and Agadir Basin :(no dated box cores)5 piston cores15 turbidites in 300 kased rate = 3 cm/ka

Madeira AP (W of map):3 dated box cores :930–80 BP1 piston core 7 turbidites in 500 kased rate = 2 cm/ka

sedimentological data of P. Weaver, J. Thomson, R. Wynn, S. Lebreiro

1755 event:turbidites

D’après M-A. Gutscher

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D’après E. Gracia

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Mer d’Alboran: la faille de Carboneras

Santanach, 2010

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Mer d’Alboran: la faille de Carboneras

PalPalééosismologieosismologie: rupture en segments: rupture en segments--> > Longueur totale de la Longueur totale de la faille: 150 km:faille: 150 km:Magnitude Magnitude Max. = 7.5Max. = 7.5

--> 1522: rupture probable > 1522: rupture probable sur les segments sud et sur les segments sud et centre en offshorecentre en offshore

Moreno, 2011

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Séisme Ligure (23 février 1887)

� Magnitude estimée 6.5 - Foyer 'Ligure'- 640 morts (dont 8 dans les Alpes Maritimes)

� Destructions à Diano Marina, entre Savone et San Remo

� Importants dégâts à Nice, et nombreux éboulements dans tout l'arrière-pays niçois

http://www.azurseisme.com/

http://www.dailymotion.com/video/xfnkax_le-seisme-de-ligure-1887_tech Sis

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Séisme Ligure

(23 février 1887)

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Dates lieux Particularités

23 Février 1818Ligurie : Diano Castello Alassio - San Remo – Taggia – Onéglia - Vasia Intensité VIII

Pas de victime.Confusion entre Vence et Vasia en Italie

26-28 Mai 1831

Ligurie : Taggia, Santo stefano a mare, Castellaro, Bussana, Terzorio Intensité IX

5 morts 17 blessés 52 maisons écroulées àCastellaro1 mort à Taggia2 blessés à Bussana et 24 maisons endommagées.

29 Décembre 1854Ligurie : San Rémo, Bussana, Bordighera, Poggio di san Remo

Intensité VIILézardes château de Bar-sur-LoupFresques endommagées au château de CagnesRupture de clef à l’église de Belvédère et à Contes.

23 Février 1887Ligurie : Diano Maria, Diano Castello, Bussana, Bajardo, Onéglia…640 morts

Intensité X à XINombreux dégâts dans les Alpes-Maritimes 8 morts- Alpes Haute Proven. 2 morts –Italie 630 morts

A. Laurenti

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Séisme de Lambesc (1909)Séisme de Lambesc (1909)

Exemples

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Séisme de Lambesc (1909)Séisme de Lambesc (1909)

Exemples Sis

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Séisme de Lambesc (1909)Séisme de Lambesc (1909)

Exemples

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Histoire sismique de la Provence…Histoire sismique de la Provence…Et les failles actives...Et les failles actives...

Cushing, IRSNCushing, IRSN

© O. Bellier, CEREGE

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Isoséistes du séisme de Isoséistes du séisme de Lambesc (1909)Lambesc (1909)

Lambert, Lambert, LevretLevret......

Doc. Olivier BELLIER, CEREGE, Aix-en-Provence

Carte macrosismique (isoséistes)

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Séisme de Lambesc (1909)Séisme de Lambesc (1909)

La faille de la La faille de la TrevaresseTrevaresse

-- topographie topographie --

LacassinLacassinet al.et al.

Doc. Olivier BELLIER, CEREGE, Aix-en-Provence

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Segmentation de la Faille de Segmentation de la Faille de la Moyenne Durancela Moyenne Durance

Longueur des segments Longueur des segments = 16 à 17 km= 16 à 17 km

Longueur totale de la failleLongueur totale de la faille= 80 km= 80 km

Magnitude Max.Magnitude Max.= 6.3= 6.3

Magnitude Max.Magnitude Max.= +/= +/-- 77

Doc. Olivier BELLIER, CEREGE, Aix-en-Provence

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Le séisme du 30 septembre 2002Le séisme du 30 septembre 2002

…est localisé dans …est localisé dans la région de la région de Hennebont, avec Hennebont, avec une précision faible une précision faible (à 10 km près)…(à 10 km près)…

…et a été suivi 3 heures après d’une réplique, également mal localisée

3 positions différentes pour chaque séisme Sis

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Le séisme du 30 septembre 2002Le séisme du 30 septembre 2002

…a provoqué quelques dégâts dans la région de Hennebont ……a provoqué quelques dégâts dans la région de Hennebont …

…qui témoignent d’une valeur maximale de VI dans l’échelle des intensités

Une fissure et une cheminée cassée à Languidic (enquête macrosismique du Bureau Central Sismologique Français, voir www.seisme.prd.fr )

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Erreur de magnitude: pourquoi?� Magnitude ML = magnitude « locale », obtenue en mesurant l'amplitude maximale des ondes du

séisme à des stations assez proches ( correction de distance, fréquence élevée du signal, autour de 1 Hz).

� Magnitude Mw = de moment), reliée au moment sismique Mo du séisme: estimation plus précise de l'énergie libérée sous forme sismique que les autres échelles de magnitude. (Rappel: Le moment sismique Mo est obtenu en décomposant le signal du séisme en fréquence, et en évaluant le niveau plat du spectre d'amplitude en fonction de la fréquence).

� Dans le cas du séisme de Hennebont, plusieurs raisons peuvent expliquer la différence assez importante entre ML (estimée à 5,5 par le LDG/CEA) et Mw (estimée à 4,3 par l’ETH Zürich) :

- la bande de fréquence étroite de ML a pu conduire à surestimer cette valeur: en effet, l'amplitude du déplacement du sol n'est pas constante avec la fréquence des ondes; - le nombre limité de stations utilisées juste après le séisme pour calculer la magnitude locale ML peut avoir le même effet, selon les azimuts de ces stations qui peuvent être dans des directions d'amplification forte des ondes (en fonction du spectre de radiation). -> magnitude correcte : Mw = 4,3. Cette magnitude est en bon accord avec les effets ressentis, probablement ni amplifiés ni atténués dans la région du séisme, caractérisée par l'absence de

forte topographie et la présence d'un socle relativement homogène. Sis

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Quelques références

� Sismicité historique en AmSud: ASSESSMENT OF THE SIZE OF LARGE AND GREAT HISTORICAL EARTHQUAKES IN PERUDORBATH L, CISTERNAS A, DORBATH C, BULLETIN OF THE SEISMOLOGICAL SOCIETY OF AMERICA Volume: 80 Issue: 3 551-576 Published: JUN 1990

� Séisme de Lambesc: rapport du colloque de 2009: http://www.seisme-1909-provence.fr/Congres-scientifique.html

� Site pour les séismes historiques en Ligurie: http://www.azurseisme.com/

� Rapport sur le séisme de Hennebont et les enquêtes macrosismiques en France: http://www.franceseisme.fr/