Géologie

Définir et comparer la magnitude par rapport à l’intensité

Cette section vous présente la magnitude et l’intensité des séismes. Vous apprendrez comment les deux sont similaires et comment ils sont différents.

Mesurer les tremblements de terre

Les gens ont toujours essayé de quantifier la taille et les dommages causés par les tremblements de terre. Depuis le début du 20e siècle, il existe trois méthodes. Quelles sont les forces et les faiblesses de chacune d’elles ?

• Échelle d’intensité de Mercalli. Les tremblements de terre sont décrits en fonction de ce que les résidents proches ont ressenti et des dommages causés aux structures voisines.
• Échelle de magnitude de Richter. Développée en 1935 par Charles Richter, cette échelle utilise un sismomètre pour mesurer la magnitude de la plus grande secousse d’énergie libérée par un séisme.
• Échelle de magnitude des moments. Mesure l’énergie totale libérée par un tremblement de terre. La magnitude du moment est calculée à partir de la surface de la faille rompue et de la distance parcourue par le sol le long de la faille.

L’échelle de Richter et l’échelle de magnitude du moment sont logarithmiques.

• L’amplitude de la plus grande vague augmente de dix fois d’un nombre entier à l’autre.
• Une augmentation d’un nombre entier signifie que trente fois plus d’énergie a été libérée.
• Ces deux échelles donnent souvent des mesures très similaires.

Comment l’amplitude de la plus grande onde sismique d’un séisme de magnitude 5 se compare-t-elle à la plus grande onde d’un séisme de magnitude 4 ? Comment se compare-t-elle à celle d’un séisme de magnitude 3 ? L’amplitude de la plus grande onde sismique d’un séisme de magnitude 5 est 10 fois supérieure à celle d’un séisme de magnitude 4 et 100 fois supérieure à celle d’un séisme de magnitude 3.

Comment se compare une augmentation de deux entiers sur l’échelle de magnitude du moment en termes de quantité d’énergie libérée ? Deux nombres entiers équivalent à une multiplication par 900 de l’énergie libérée.

Quelle est la meilleure échelle selon vous ? Avec l’échelle de Richter, une seule secousse brutale mesure plus haut qu’un séisme intense très long qui libère plus d’énergie. L’échelle de magnitude instantanée reflète plus fidèlement l’énergie libérée et les dégâts causés. La plupart des sismologues utilisent maintenant l’échelle de magnitude de moment.

La façon dont les scientifiques mesurent l’intensité des tremblements de terre et les deux échelles les plus courantes, l’échelle de Richter et l’échelle de magnitude de moment, sont décrites ainsi qu’une discussion du tremblement de terre de San Francisco de 1906 dans la vidéo Measuring Earthquakes:

Magnitude versus intensité

La magnitude et l’intensité mesurent différentes caractéristiques des tremblements de terre. La magnitude mesure l’énergie libérée à la source du séisme. La magnitude est déterminée à partir des mesures effectuées sur les sismographes. L’intensité mesure la force de la secousse produite par le tremblement de terre à un certain endroit. L’intensité est déterminée à partir des effets sur les personnes, les structures humaines et l’environnement naturel.

Calcul de la magnitude des séismes

La magnitude d’un séisme est un nombre qui permet de comparer les séismes entre eux en termes de puissance relative. Pendant plusieurs décennies, les magnitudes des tremblements de terre ont été calculées sur la base d’une méthode développée pour la première fois par Charles Richter, un sismologue basé en Californie. Richter a utilisé des sismogrammes de tremblements de terre qui se sont produits dans la zone de faille de San Andreas pour calibrer son échelle de magnitude.

Deux mesures sont factorisées ensemble pour déterminer la magnitude de Richter d’un tremblement de terre : l’amplitude des plus grandes ondes enregistrées sur un sismogramme du tremblement de terre, et la distance à l’épicentre du tremblement de terre. L’amplitude maximale de l’onde sismique – la hauteur de la plus grande – est mesurée en mm sur un sismogramme. La distance à l’épicentre doit également être prise en compte car plus la distance au séisme est grande, plus les ondes sont petites. L’effet de la distance est pris en compte dans le calcul. Il n’y a pas de limite supérieure définie pour l’échelle de Richter, mais après un siècle de mesures sismographiques, il semble que les roches de la terre libèrent leurs contraintes avant d’accumuler suffisamment d’énergie pour atteindre la magnitude 10.

On a constaté que l’échelle de Richter ne se transférait pas très bien de la zone de faille de San Andreas, une frontière de plaque transformée, aux séismes beaucoup plus puissants qui se produisent aux frontières de plaques convergentes, en particulier les séismes de la zone de subduction. Par conséquent, l’échelle de Richter a été remplacée par l’échelle de magnitude de moment, symbolisée par Mw.

L’échelle de magnitude de moment est globalement similaire à l’échelle de Richter, mais elle prend en compte davantage de facteurs, notamment la surface totale de la faille qui se déplace pendant le séisme, et la quantité de mouvement. Elle produit un chiffre de magnitude qui est un meilleur indicateur de la quantité totale d’énergie libérée par le séisme. Comme l’échelle de magnitude de moment a remplacé l’échelle de Richter, nous supposerons à partir de maintenant que nous faisons référence à la magnitude de moment, et non à la magnitude de Richter, lorsque nous parlons de la magnitude d’un tremblement de terre.

L’échelle de magnitude représente l’énergie de manière logarithmique à environ la base 32. Par exemple, un séisme de magnitude 6,0 libère environ 32 fois plus d’énergie qu’un séisme de magnitude 5,0. Un séisme de magnitude 7.0 libère environ 32 × 32 = 1024 fois plus d’énergie qu’un séisme de magnitude 5.0. Un séisme de magnitude 9,0, qui se produit rarement, libère plus d’un million de fois plus d’énergie qu’un séisme de magnitude 5,0.

Ranking Earthquake Intensity

L’intensité des séismes est très différente de la magnitude des séismes. L’intensité des tremblements de terre est un classement basé sur les effets observés d’un tremblement de terre dans chaque endroit particulier. Par conséquent, chaque séisme produit une gamme de valeurs d’intensité, allant de la plus élevée dans la zone de l’épicentre à zéro à une certaine distance de l’épicentre. L’échelle d’intensité des séismes la plus couramment utilisée est l’échelle d’intensité des séismes de Mercalli modifiée. Consultez la page de l’échelle d’intensité de Mercalli modifiée sur le site Web du US Geological Survey Earthquake Hazards Program pour obtenir une version abrégée.

Le tableau ci-dessous indique approximativement le nombre de séismes qui se produisent chaque année dans chaque plage de magnitude et ce que l’intensité pourrait être à l’épicentre pour chaque plage de magnitude.

Magnitude	Nombre moyen par an	Intensité Mercalli modifiée	Description
0 – 1.9	>1 million	–	micro – non ressenti
2.0 – 2.9	>1 million	I	minor – rarement ressenti
3.0 – 3,9	environ 100 000	II – III	minor – remarqué par quelques personnes
4,0 – 4.9	environ 10 000	IV – V	légers – ressentis par de nombreuses personnes, dommages mineurs possibles
5.0 – 5.9	environ 1 000	VI – VII	modéré – ressenti par la plupart des gens, possibilité de bris de plâtre et de cheminées
6.0 – 6.9	environ 130	VII – IX	fort – dégâts variables selon la construction du bâtiment et le substrat
7,0 – 7.9	environ 15	IX – X	majeur – dégâts importants, quelques bâtiments détruits
8,0 – 8,9	environ 1	X – XII	gros – dégâts importants sur de larges zones, nombreux bâtiments détruits
9.0 et plus	< 1	XI – XII	gros – dommages étendus sur de larges zones, la plupart des bâtiments détruits

Comparaison magnitude / intensité

Le tableau suivant donne les intensités qui sont généralement observées à des endroits proches de l’épicentre de séismes de différentes magnitudes.

Magnitude	Maximum typique Intensité Mercalli modifiée
1.0 – 3.0	I
3.0 – 3.9	II – III
4.0 – 4.9	IV – V
5.0 – 5.9	VI – VII
6.0 – 6.9	VII – IX
7.0 et plus	VIII ou plus

Échelle d’intensité Mercalli modifiée abrégée

1. Non ressenti sauf par un très petit nombre de personnes dans des conditions particulièrement favorables.
2. Sensible seulement par quelques personnes au repos, notamment aux étages supérieurs des bâtiments.
3. Sensible de manière assez sensible par les personnes à l’intérieur, notamment aux étages supérieurs des bâtiments. De nombreuses personnes ne le reconnaissent pas comme un tremblement de terre. Les voitures automobiles à l’arrêt peuvent se balancer légèrement. Vibrations similaires au passage d’un camion. Durée estimée.
4. Sentie à l’intérieur par beaucoup, à l’extérieur par peu de personnes pendant le jour. La nuit, certains sont réveillés. Vaisselle, fenêtres, portes dérangées ; les murs font des craquements. Sensation d’un camion lourd frappant un bâtiment. Voitures à moteur debout secouées sensiblement.
5. Senti par presque tout le monde ; beaucoup se sont réveillés. De la vaisselle, des fenêtres brisées. Objets instables renversés. Les horloges à pendule peuvent s’arrêter.
6. Senti par tous, beaucoup effrayés. Quelques meubles lourds déplacés ; quelques cas de plâtre tombé. Dégâts légers.
7. Dégâts négligeables dans les bâtiments de bonne conception et de bonne construction ; légers à modérés dans les structures ordinaires bien construites ; dégâts considérables dans les structures mal construites ou mal conçues ; quelques cheminées brisées.
8. Dégâts légers dans les structures spécialement conçues ; dégâts considérables dans les bâtiments ordinaires substantiels avec effondrement partiel. Dommages importants dans les structures mal construites. Chute de cheminées, de cheminées d’usines, de colonnes, de monuments, de murs. Meubles lourds renversés.
9. Dégâts considérables dans les constructions spécialement conçues ; charpentes bien conçues jetées hors d’aplomb. Dommages importants dans les bâtiments substantiels, avec effondrement partiel. Bâtiments déplacés des fondations.
10. Certaines structures en bois bien construites sont détruites ; la plupart des structures en maçonnerie et en charpente sont détruites avec les fondations. Rails pliés.
11. Peu de structures (en maçonnerie), voire aucune, restent debout. Ponts détruits. Rails fortement pliés.
12. Dégâts totaux. Les lignes de vue et le niveau sont déformés. Objets projetés en l’air.

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