Séismes et volcans : cours de SVT de 4e

Quand une montagne crache de la lave ou qu'une ville tremble pendant quelques secondes, on a l'impression d'un événement isolé, imprévisible, venu de nulle part. En réalité, ces phénomènes ont une origine commune : la Terre est une planète active, et les séismes comme les volcans sont liés à son activité interne.³

Dans ce cours, tu vas répondre à trois questions simples : que se passe-t-il quand la Terre tremble ou qu'un volcan entre en éruption ? Où cela arrive-t-il ? Pourquoi à ces endroits-là et pas ailleurs ? À la fin, tu sauras aussi pourquoi comprendre ces phénomènes aide à réduire les risques pour les populations.

Tu as déjà vu en classe la structure du globe et la tectonique des plaques. Tu vas t'en servir tout au long du chapitre : c'est la clé qui relie tout le reste. Rappel utile : la lithosphère est l'enveloppe solide superficielle de la Terre, et elle est découpée en plaques mobiles.¹

Pour comprendre, imagine que tu plies lentement une règle en plastique. Pendant un moment, elle se déforme sans casser : elle emmagasine de l'énergie. Puis elle craque d'un coup et la secousse se ressent dans ta main. Les roches fonctionnent de façon comparable : les contraintes qu'elles subissent s'accumulent, puis elles finissent par se rompre.

Les sources scientifiques décrivent précisément ce mécanisme : un séisme est la libération brusque d'une énergie accumulée dans les roches. Cette libération se fait par une rupture, puis par un glissement le long d'une faille, qui existe en général déjà avant le séisme.⁵ Le programme de cycle 4 demande d'associer faille, séisme et mouvements de blocs rocheux.²

À partir du foyer, le mouvement des roches produit des vibrations qui se transmettent autour du foyer et à travers le globe sous la forme d'ondes sismiques.⁵ Ce sont ces ondes qui font trembler le sol et que les sismographes enregistrent.

Il se produit de très nombreux séismes chaque jour, mais la plupart passent inaperçus : les humains ne les ressentent pas. Environ cent mille séismes sont enregistrés chaque année sur la planète.⁵

Quand on parle de « force » d'un séisme, on mélange souvent deux idées. Les scientifiques les distinguent avec soin, car elles ne répondent pas à la même question.

La magnitude est un nombre attribué à chaque séisme. Comme repère, le séisme de Valdivia (Chili, 22 mai 1960) a une magnitude estimée à 9,5, la valeur la plus haute jamais enregistrée.⁶ Son épicentre se situait dans le sud du pays, près de Lumaco, à quelque 744 km au sud de la capitale, Santiago.⁶

L'intensité mesure autre chose : la sévérité de la secousse à un endroit précis. On la classe de façon qualitative, d'après les dégâts constatés en surface : conséquences pour les personnes, les objets, le mobilier, les bâtiments et le milieu naturel.⁵

Les très grands séismes peuvent même agir à l'échelle de la planète : les plus puissants changent légèrement la période de rotation de la Terre, et donc la longueur du jour, d'environ une microseconde.⁵ Cela donne une idée de l'énergie mise en jeu.

Place sur un planisphère les séismes enregistrés pendant plusieurs années : les points ne forment pas un nuage régulier. Certaines régions du globe en subissent bien plus que d'autres.⁴ Les points s'alignent en bandes étroites et laissent de vastes zones presque vides.

En 4e, on t'invite à recenser des séismes, à les placer sur un planisphère, puis à comparer cette carte avec celle des volcans.⁴ On en tire une conclusion : séismes et volcans se regroupent le long de lignes qui dessinent les contours des plaques.⁴

On repère trois grandes ceintures sismiques, caractérisées par la densité des séismes : la ceinture de feu du Pacifique, qui libère 80 % de l'énergie sismique annuelle, la ceinture alpine, avec 15 %, et les dorsales océaniques, avec 5 %.⁵ Le graphique ci-dessous résume ces parts.

Un volcan n'est pas seulement la montagne que l'on voit. Le programme demande de représenter un appareil volcanique en coupe et de le relier à la localisation du réservoir magmatique situé en profondeur, en mettant en relation les foyers sismiques avec lui.⁴ Sous le sommet, il y a donc une réserve de magma, qui alimente les éruptions.

Une éruption peut produire des matériaux différents. L'éruption du volcan Cordón Caulle, au Chili, en est un bon exemple : sur un peu plus de deux mois, elle a rejeté 200 millions de mètres cubes de lave en coulées, et envoyé 60 millions de mètres cubes de téphras dans l'atmosphère.⁶

Les séismes et les volcans sont aussi liés l'un à l'autre. Quand un volcan se réveille, le magma s'accumule dans la chambre magmatique et provoque une multitude de microséismes, appelés trémor. Ils viennent de roches comprimées qui se fissurent, ou du gaz qui s'échappe du magma.⁵ Les sismographes enregistrent alors des foyers qui remontent peu à peu, signe que le volcan se réveille et qu'une éruption est imminente.⁵ La surveillance des séismes sert donc aussi à surveiller les volcans.

Reste à expliquer la localisation. La tectonique des plaques rend bien compte de l'emplacement des grandes ceintures sismiques du globe.⁵ Les plaques se déplacent : elles se rapprochent ou s'écartent. C'est donc le long de leurs limites que les roches subissent le plus de contraintes et cassent le plus souvent.

Le programme associe aussi les mouvements des plaques à la façon dont la Terre évacue sa chaleur interne.² Autrement dit, une partie de cette chaleur s'échappe grâce à ces mouvements, ce qui explique que la planète reste active.

Les zones de subduction sont des zones de convergence. Là, on compte la moitié des séismes destructeurs de la planète, et ces séismes dégagent 75 % de l'énergie sismique mondiale.⁵ Ces zones sont donc à la fois volcaniques et très sismiques.

Le séisme de Valdivia, le 22 mai 1960 à 19 h 11 UTC, rassemble presque toutes les notions de ce cours.⁶ Sa magnitude estimée à 9,5 est la plus élevée jamais enregistrée.⁶

Son origine est tectonique : la plaque de Nazca a glissé d'environ dix-huit mètres sous le bloc de Chiloé, ce qui a déclenché le séisme.⁶ On retrouve donc une rupture et un mouvement de blocs rocheux, à une limite de plaques. Une série de secousses l'avait précédé, au nord de l'épicentre.⁶

Deux jours plus tard, le 24 mai, le volcan Cordón Caulle est entré en éruption après 26 ans d'inactivité.⁶ La région étant presque déserte, l'éruption n'a fait aucun dégât ni aucune victime.⁶

Connaître la cause des séismes et des éruptions ne sert pas seulement à comprendre : cela permet de réduire les dégâts. Le programme demande de relier les connaissances scientifiques sur les risques naturels, par exemple les séismes, aux mesures de prévention, de protection, d'adaptation et d'atténuation.³

Les ressources pédagogiques de ce thème proposent des documents très concrets : exercice d'évacuation autour du volcan Galeras, en Colombie, et affiches de prévention contre les risques volcaniques en Équateur, en Italie, au Guatemala ou sur le mont Fuji, au Japon.¹ Ils montrent que chaque pays informe et entraîne sa population à sa manière.