Échelle de Richter
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L'échelle de Richter sert à quantifier la puissance d'un tremblement de terre.
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Histoire
Elle fut développée en 1935 1 par Charles Francis Richter. Ce dernier a mis au point cette mesure pour pouvoir classer les sismogrammes enregistrés localement en Californie. Cette échelle à l'origine est la mesure de l'amplitude en microns sur un sismographe de type Wood-Anderson d'un tremblement de terre se situant à 100 km. Cette mesure n'est fiable qu'à très courte distance et est maintenant appelée magnitude locale.
L'année suivante, en 1936 2, Gutenberg et Richter proposent une magnitude qui se base sur l'amplitude des ondes de surface pour des distances télésismiques (distance supérieure à 30° a) et pour une période de 20 secondes (période naturelle des sismographes utilisés). Gutenberg en 1945 3 définit mieux cette mesuse. Cette magnitude est encore utilisée aujourd'hui, surtout dans les premières estimations de la puissance du séisme. Son acronyme est MS.
Gutenberg et Richter propose une nouvelle magnitude en 1956 4, cette fois basée sur une mesure effectuée sur les ondes de volume. Son acronyme est Mb (b pour body waves, ondes de volume en anglais).
Les magnitudes MS et Mb ont pourtant des limitations. Il ne s'agit pas d'une mesure directe de l'énergie libérée par le séisme. Un autre probléme a été soulevé lors du grand Tremblement de terre de 1960 au Chili. La durée de la source sismique était bien supérieure à 20 secondes, période à laquelle ces magnitudes sont calibrées. L'estimation de la magnitude du séisme, et des grands séismes en général est donc sous estimée avec ce type de mesure.
En 1977 5, Hiroo Kanamori introduit une nouvelle magnitude calibrée sur le moment sismique. Bien que moins immédiate à estimer, cette magnitude est directement reliée à une quantité physique, elle-même, associée à l'énergie émise par le tremblement de terre. Cette magnitude dite de moment, a pour acronyme Mw et est la plus employée de nos jours.
Principe
C'est une échelle logarithmique : la magnitude, dite de Richter, correspond au logarithme de la mesure de l'amplitude des ondes de volume (de type P et S), à 100 kilomètres de l'épicentre.
La formule utilise le logarithme décimal : ML = logA - logA0 où A représente l'amplitude maximale relevée par le sismographe et A0 une amplitude de référence.
Ainsi, par exemple, cela signifie que les ondes sismiques d'un séisme de magnitude 6 ont une amplitude dix fois plus grande que celles d'un séisme de magnitude 5. Toutefois, le séisme de magnitude 6 libère environ trente et une fois plus d'énergie.
La graduation
L'échelle étant le logarithme d'une amplitude, elle est ouverte et sans limite supérieure connue. Dans la pratique les séismes de magnitude 9 sont exceptionnels et les effets des magnitudes supérieures ne sont plus décrits séparément. Le séisme le plus fort jamais mesuré atteignait la valeur de 9,5, c'était le 22 mai 1960 au Chili.
| Description | Magnitude sur l'échelle de Richter | Effets | Fréquence |
| Micro | inférieur à 2,0 | Micro tremblement de terre, non ressenti. | Environ 8 000 par jour |
| Très mineur | 2,0-2,9 | Généralement non ressenti mais détécté/enregistré. | Environ 1 000 par jour |
| Mineur | 3,0-3,9 | Souvent ressentis mais causant rarement des dommages. | Environ 49 000 par an |
| Léger | 4,0-4,9 | Secousses notables d'objets à l'intérieur des maisons, bruits d'entrechoquement. Dommages importants peu commun. | Environ 6 200 par an |
| Modéré | 5,0-5,9 | Peut causer des dommages majeurs à des édifices mal conçus dans des zones restreintes. Cause de légers dommages aux édifices bien construits. | 800 par an |
| Fort | 6,0-6,9 | Peut être destructeur dans des zones jusqu'à 180 kilomètres à la ronde dans les zones peuplées. | 120 par an |
| Majeur | 7,0-7,9 | Peut provoquer des dommages sévères dans des zones plus vastes. | 18 par an |
| Important | 8,0-8,9 | Peut causer des dommages sérieux dans des zones à des centaines de kilomètres à la ronde. | 1 par an |
| Exceptionnel | 9,0 ou plus | 2 par siècle |
La magnitude et l'intensité
L'échelle de Richter ne permet pas d'évaluer l'intensité d'un séisme dans un endroit donné et en particulier dans les zones urbaines. Pour cela on utilise des échelles dites d'intensité (comme l'échelle de Mercalli).
Pour vulgariser, on peut comparer le séisme à un pétard :
- la taille serait la magnitude (puissance lors de l'explosion) ;
- le bruit entendu serait l'intensité du séisme.
La magnitude est donc unique pour chaque séisme, alors que l'intensité des ondes sismiques diminue au fur et à mesure qu'elles s'éloignent du foyer (globalement, puisque l'amortissement de ces ondes n'est pas homogène mais dépend entre autres, des roches et lignes de failles).
Dès qu'on annonce un séisme, on précise sa magnitude, mais un séisme profond, de forte puissance peut faire moins de dégâts qu'un moins puissant où l'épicentre serait plus proche de l'hypocentre.
En revanche, la magnitude permet d'avoir une idée de l'ampleur du phénomène à l'origine du séisme (importance des mouvements le long des failles, durée de ces mouvements, masses mises en mouvement, tous ces paramètres pouvant dépendre de l'énergie libérée).
Références
Bibliographie
- [ 1. ] (en) Richter C. F. (1935). An instrumental earthquake magnitude scale, Bulletin of the Seismological Society of America, 25, pages 1—32.
- [ 2. ] (en) Gutenberg B. and C. F. Richter (1936). Magnitude and energy of earthquakes, Science, 83, pages 183—185.
- [ 3. ] (en) Gutenberg B. (1945). Amplitudes of surface waves and magnitudes of shallow earthquakes, Bulletin of the Seismological Society of America, 35, pages 3—12.
- [ 4. ] (en) Gutenberg B. and C. F. Richter (1956). Earthquake magnitude, intensity, energy and acceleration, Bulletin of the Seismological Society of America, 46, pages 105—145.
- [ 5. ] (en) Kanamori H. (1977). The energy release in great earthquakes, Journal of Geophysical Research, 82, 2981—2987.
Notes
- a. ) En sismologie, les distances à l'échelle de la terre se mesurent en utilisant l'angle de l'arc. La mesure est donc exprimée en degré.
