Leçon 10 sur 22
Les catastrophes consécutives à un séisme
Je sais décrire les dégâts directs et les catastrophes indirectes provoqués par un séisme (effondrements, glissements, liquéfaction, tsunamis, incendies), expliquer ce qui rend une région vulnérable et proposer des mesures de prévention.
- 55 min
- 5 exercices corrigés
- 2 schémas
- QCM de 5 questions
À la fin de la leçon, tu sauras :
- Distinguer les effets directs et les catastrophes indirectes d'un séisme
- Expliquer la formation et la propagation d'un tsunami
- Définir aléa, vulnérabilité et risque sismique
- Proposer des mesures de prévention et les bons gestes avant, pendant et après un séisme
Avant de commencer : Les leçons « Les séismes », « La sismologie » (ondes de surface) et « Mesure et localisation d'un tremblement de terre » (intensité, magnitude).
1Je découvre
Le 26 décembre 2004, un très grand séisme se produit au large de l'île de Sumatra, en Indonésie. Sur les plages, à des centaines et même des milliers de kilomètres de là, en Thaïlande, au Sri Lanka, en Inde, personne ne sent la terre trembler. Pourtant, quelques heures plus tard, la mer se retire brusquement, puis revient sous la forme de vagues gigantesques qui dévastent les côtes. Des familles entières sont emportées.
Fatoumata, qui vit à Kamsar, au bord de l'océan Atlantique, a vu un documentaire sur cette catastrophe. Elle s'interroge : « Le séisme lui-même n'a pas tué ces gens, puisqu'ils ne l'ont même pas senti. C'est la mer qui les a tués. Alors, qu'est-ce qui est vraiment dangereux dans un séisme ? Et pourquoi, pour une même magnitude, un séisme fait-il très peu de victimes dans un pays et des dizaines de milliers dans un autre ? »
Quelles catastrophes un séisme peut-il déclencher, et comment une société peut-elle s'en protéger ?
2Je comprends
1. Les effets directs : la secousse
Les ondes sismiques, surtout les ondes de surface, secouent le sol horizontalement et verticalement pendant quelques secondes à plusieurs minutes. Les effets directs sont :
- l'effondrement des constructions : c'est la première cause de mortalité lors des séismes. Les bâtiments en briques non armées, en terre, ou en béton mal ferraillé s'écroulent sur leurs occupants ;
- la rupture des réseaux : routes, ponts, conduites d'eau et de gaz, lignes électriques et téléphoniques ;
- les ruptures du sol : fissures, crevasses, déplacement d'une faille jusqu'à la surface, qui peut décaler une route ou une clôture de plusieurs mètres.
Le célèbre adage des sismologues résume la situation : ce n'est pas le séisme qui tue, ce sont les bâtiments qui s'effondrent.
2. Les catastrophes indirectes (consécutives)
Un séisme déclenche souvent d'autres phénomènes, parfois plus meurtriers que la secousse elle-même.
Les glissements de terrain et les éboulements. Dans les régions montagneuses, les secousses déstabilisent les pentes : des pans de montagne, des blocs rocheux ou des coulées de boue dévalent et ensevelissent villages et routes. Le risque est aggravé quand les sols sont gorgés d'eau, comme pendant la saison des pluies sur les pentes du Fouta-Djallon ou de la Guinée forestière.
La liquéfaction des sols. Des sables fins gorgés d'eau (plaines alluviales, bords de fleuves, remblais côtiers) perdent brusquement toute résistance sous l'effet des vibrations : ils se comportent comme un liquide. Les bâtiments s'enfoncent ou basculent d'un bloc, sans même se briser.
Les tsunamis (ou raz-de-marée).
- Un tsunami est une série de vagues de très grande longueur d'onde provoquées par un déplacement brutal du fond de l'océan lors d'un séisme sous-marin (ou par un glissement de terrain sous-marin, une éruption volcanique).
- Au large, la vague est peu haute (moins d'un mètre) mais très rapide : sa vitesse vaut environ v = √g × h, où g = 9,8 m/s² et h est la profondeur de l'eau. Au-dessus de 4 000 m d'eau, elle file à plus de 700 km/h, la vitesse d'un avion.
- Près des côtes, la profondeur diminue : la vague ralentit et grandit en hauteur, jusqu'à 10, 20 m ou plus. Elle déferle à l'intérieur des terres.
- Souvent, la mer se retire brusquement avant l'arrivée de la vague : c'est un signal d'alerte qu'il faut connaître.
- Exemples : le tsunami de l'océan Indien (26 décembre 2004), après un séisme de magnitude 9,1, a fait environ 230 000 morts dans plus d'une dizaine de pays ; celui du Japon (11 mars 2011) a submergé la côte nord-est du pays et provoqué l'accident de la centrale nucléaire de Fukushima.
Les incendies. Les conduites de gaz rompues, les courts-circuits et les foyers de cuisine renversés allument des incendies, alors que les canalisations d'eau sont cassées et les routes bloquées pour les pompiers. Les incendies qui ont suivi les séismes de San Francisco (1906) et de Tokyo (1923) ont détruit une grande partie de ces villes.
Les ruptures de barrages et les inondations. Un barrage fissuré peut céder et libérer son lac de retenue vers l'aval.
Les conséquences sanitaires et économiques. Les sans-abri, le manque d'eau potable et la destruction des hôpitaux favorisent les épidémies (choléra, par exemple). L'économie est paralysée : routes coupées, marchés détruits, récoltes perdues.
- 1Séisme : rupture au foyer, ondes sismiques.
- 2Effets directs : effondrement des bâtiments, rupture des réseaux, fissures du sol.
- 3Effets induits : glissements de terrain, liquéfaction, tsunami, incendies, rupture de barrages.
- 4Conséquences : victimes, sans-abri, épidémies, pertes économiques.
- 5Reconstruction et prévention : règles de construction, alerte, éducation.
3. Aléa, vulnérabilité et risque
Pour comprendre pourquoi un même séisme fait plus ou moins de victimes, on distingue trois notions :
- l'aléa sismique : la probabilité qu'un séisme d'une certaine force se produise dans une région pendant une période donnée. Il dépend de la géologie (proximité d'une limite de plaques, failles actives) ;
- les enjeux et leur vulnérabilité : les personnes, les biens et les activités exposés, et leur fragilité (densité de population, qualité des constructions, préparation des secours, heure du séisme) ;
- le risque sismique : c'est la combinaison de l'aléa et de la vulnérabilité. On le résume souvent ainsi : risque = aléa × vulnérabilité.
Un désert qui tremble souvent présente un aléa fort mais un risque faible (aucun enjeu). Une grande ville aux constructions fragiles présente un risque élevé même si l'aléa est modéré. Ainsi, le séisme d'Haïti du 12 janvier 2010 (magnitude 7,0) a fait plus de 200 000 morts, car il a frappé directement une capitale très peuplée aux constructions fragiles ; des séismes de magnitude comparable font beaucoup moins de victimes dans des pays où les constructions respectent des règles parasismiques.
- Dépend de la nature (géologie)
- Proximité des limites de plaques
- Failles actives
- L'homme ne peut pas le réduire
- Dépend de la société
- Densité de population
- Qualité des constructions
- L'homme peut la réduire
En Guinée, l'aléa est faible à modéré, car le pays est situé à l'intérieur de la plaque africaine. Mais il n'est pas nul : le séisme du 22 décembre 1983, dans la région de Gaoual, a détruit de nombreuses habitations et fait environ 300 morts. Les constructions en terre et en parpaings non armés, très répandues, rendent les populations vulnérables.
4. La prévention
On ne sait pas prévoir précisément la date d'un séisme. En revanche, on sait prévenir, c'est-à-dire réduire la vulnérabilité :
- cartographier l'aléa : cartes des zones sismiques, des failles actives, des sols liquéfiables et des pentes instables, pour éviter de construire aux endroits les plus dangereux ;
- construire parasismique : fondations solides, chaînages en béton armé qui relient les murs, poteaux et poutres bien ferraillés, bâtiments de forme simple et symétrique, toitures légères ;
- surveiller : réseaux de sismographes, systèmes d'alerte aux tsunamis qui préviennent les côtes éloignées en quelques minutes ;
- informer et entraîner la population : exercices dans les écoles, plans de secours, stocks d'eau et de médicaments.
Les bons gestes :
- pendant la secousse : à l'intérieur, s'abriter sous une table solide ou contre un mur porteur, loin des fenêtres ; ne pas courir vers la sortie. À l'extérieur, s'éloigner des bâtiments, des murs et des lignes électriques ;
- après la secousse : sortir calmement en se méfiant des répliques, couper l'électricité et le gaz, ne pas entrer dans un bâtiment fissuré, aider les blessés et suivre les consignes des secours ;
- sur la côte : si la terre tremble fortement ou si la mer se retire brusquement, gagner immédiatement les hauteurs, sans attendre.
Méthode
Pour analyser une catastrophe sismique dans un document :
- Je relève les caractéristiques du séisme (magnitude, profondeur, distance de l'épicentre aux zones touchées).
- Je classe les dégâts en effets directs (secousse) et en effets induits (tsunami, glissement, incendie, liquéfaction).
- J'identifie ce qui a aggravé le bilan : aléa (séisme fort et proche) et vulnérabilité (population dense, constructions fragiles, absence d'alerte).
- Je propose des mesures de prévention adaptées à chaque facteur.
Exemple
Un séisme sous-marin se produit à 1 500 km d'une côte. La profondeur moyenne de l'océan sur le trajet est de 4 000 m. Calculer la vitesse du tsunami et son temps d'arrivée.
v = √(g × h) = √(9,8 × 4 000) = √39 200 ≈ 198 m/s.
En km/h : 198 × 3,6 ≈ 713 km/h.
Temps de trajet : 1 500 ÷ 713 ≈ 2,1 h, soit environ 2 h 06 min.
Un système d'alerte a donc le temps de prévenir la côte et de faire évacuer les habitants.
Exemple
Près de la côte, la profondeur n'est plus que de 10 m. Calculer la nouvelle vitesse du tsunami et expliquer pourquoi la vague grandit.
v = √(9,8 × 10) = √98 ≈ 9,9 m/s, soit environ 36 km/h.
La vague a ralenti environ 20 fois. L'eau qui arrive encore vite derrière rattrape l'eau freinée devant : elle s'accumule et la vague gagne en hauteur.
Même à 36 km/h, on ne peut pas la distancer en courant : il faut monter sur les hauteurs avant son arrivée.
3Je retiens
Je retiens
Effets directs d'un séisme : effondrement des bâtiments (première cause de mortalité), rupture des réseaux, fissures du sol.
Effets induits : glissements de terrain, liquéfaction des sols sableux gorgés d'eau, tsunamis, incendies, ruptures de barrages, épidémies.
Tsunami : vagues provoquées par un déplacement brutal du fond de l'océan ; v = √(g × h) ; rapide et basse au large, lente et haute sur la côte ; la mer qui se retire est un signal d'alerte.
Risque sismique = aléa (probabilité du séisme, dépend de la géologie) × vulnérabilité (fragilité des enjeux, dépend de la société).
On ne sait pas prévoir la date d'un séisme, mais on sait prévenir : cartes d'aléa, constructions parasismiques, alerte, éducation.
Bons gestes : s'abriter pendant, évacuer calmement après, gagner les hauteurs sur la côte.
4Erreurs fréquentes
- Croire que la secousse tue directement : ce sont surtout les effondrements de bâtiments et les phénomènes induits qui font des victimes.
- Confondre tsunami et vague de tempête : le tsunami est provoqué par un mouvement du fond de l'océan, pas par le vent.
- Croire qu'un tsunami est une vague haute au large : au large, il ne mesure souvent que quelques dizaines de centimètres ; c'est près de la côte qu'il grandit.
- Dire qu'un risque fort signifie forcément un aléa fort : une ville très vulnérable peut subir une catastrophe avec un séisme modéré.
5Je m’exerce
1Exercice 1
(Questions de cours)
a) Cite trois effets directs et quatre effets induits d'un séisme.
b) Qu'est-ce que la liquéfaction d'un sol ? Dans quel type de terrain se produit-elle ?
c) Définis l'aléa, la vulnérabilité et le risque sismique.
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a) Effets directs : effondrement des constructions, rupture des réseaux (routes, eau, électricité), fissures et ruptures du sol. Effets induits : glissements de terrain, liquéfaction, tsunamis, incendies, ruptures de barrages, épidémies.
b) C'est la perte brutale de résistance d'un sol sableux gorgé d'eau sous l'effet des vibrations : il se comporte comme un liquide et les bâtiments s'y enfoncent ou basculent. Elle se produit dans les sables fins saturés d'eau : plaines alluviales, bords de fleuves, remblais côtiers.
c) L'aléa est la probabilité qu'un séisme d'une force donnée se produise dans une région pendant une période donnée. La vulnérabilité est la fragilité des personnes, des biens et des activités exposés. Le risque est la combinaison de l'aléa et de la vulnérabilité (risque = aléa × vulnérabilité).
2Exercice 2
Calcule la vitesse d'un tsunami (en m/s puis en km/h) au-dessus d'une profondeur de 2 500 m, puis de 40 m. Arrondis à l'unité. Que constates-tu ?
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h = 2 500 m : v = √(9,8 × 2 500) = √24 500 ≈ 156,5 m/s, soit environ 157 m/s ou 156,5 × 3,6 ≈ 563 km/h.
h = 40 m : v = √(9,8 × 40) = √392 ≈ 20 m/s, soit environ 71 km/h.
Le tsunami ralentit fortement quand la profondeur diminue ; en contrepartie, sa hauteur augmente à l'approche de la côte.
3Exercice 3
Un séisme sous-marin se produit à 3 000 km d'une côte, au-dessus d'un océan de 4 000 m de profondeur moyenne (vitesse d'environ 713 km/h). Le centre d'alerte émet un avertissement 20 minutes après le séisme. De combien de temps les habitants disposent-ils pour évacuer ?
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Temps de trajet : 3 000 ÷ 713 ≈ 4,2 h, soit environ 4 h 12 min. L'alerte est donnée après 20 min : les habitants disposent d'environ 4 h 12 min − 20 min = 3 h 52 min pour évacuer vers les hauteurs.
4Exercice 4
On compare deux séismes de même magnitude (7,0). Le premier se produit dans une région désertique peu peuplée ; le second, sous une grande ville aux constructions fragiles. Explique, à l'aide des notions d'aléa et de vulnérabilité, pourquoi leurs bilans sont très différents.
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Les deux séismes ont la même magnitude, donc un aléa comparable. Dans la région désertique, il y a très peu d'enjeux (peu d'habitants et de bâtiments) : la vulnérabilité est faible, donc le risque et le bilan sont faibles. Dans la grande ville, la population est dense et les constructions fragiles : la vulnérabilité est forte, donc le risque est élevé et le bilan lourd. Le risque dépend autant de la société que de la nature.
5Exercice 5
(Type BAC) Le 22 décembre 1983, un séisme de magnitude voisine de 6,3 frappe la région de Gaoual, en Guinée. De nombreuses cases et maisons en terre s'effondrent ; des fissures apparaissent dans le sol ; on signale des éboulements sur des pentes ; le bilan est d'environ 300 morts.
a) Classe les dégâts décrits en effets directs et effets induits.
b) Pourquoi un séisme de cette magnitude a-t-il été si meurtrier ?
c) Propose quatre mesures qui réduiraient le risque sismique en Guinée.
d) Rédige trois consignes à afficher dans une école guinéenne pour se protéger pendant et après un séisme.
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a) Effets directs : effondrement des cases et des maisons en terre, fissures du sol. Effets induits : éboulements sur les pentes.
b) Le séisme était proche des villages et assez fort ; surtout, les constructions en terre, sans chaînage ni armature, étaient très vulnérables ; la population n'était pas préparée à ce type d'événement, rare en Guinée, et les secours avaient du mal à atteindre une région rurale.
c) Mesures possibles : établir une carte de l'aléa sismique et des failles de la Guinée ; imposer des règles parasismiques simples (chaînages en béton armé, fondations solides, toitures légères) pour les écoles, les hôpitaux et les logements ; installer un réseau de sismographes ; former la population et organiser des exercices d'évacuation ; éviter de construire au pied des pentes instables.
d) Exemples de consignes : « Pendant la secousse, abrite-toi sous ta table et protège ta tête avec tes bras ; ne cours pas vers la porte. » « Après la secousse, sors calmement en suivant ton enseignant et rejoins la cour, loin des murs et des fils électriques. » « Ne retourne jamais dans un bâtiment fissuré : attends l'autorisation des secours. »
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