Sciences de la vie et de la terre

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Lire des sismogrammes en direct et les interpréter

 

Par Olivier Hoarau du lycée Ambroise Vollard

 

Les événements sismiques les plus fréquents

 

 

Présentation

 

Cette activité permet de monitorer l’activité sismique en direct et en continu de 6 à 8 stations sismiques réunionnaises du réseau de l'Observatoire Volcanologique du Piton de la Fournaise (OVPF, partie intégrante du réseau de l’Institut Physique du Globe de Paris).

 

Il est ensuite possible des les proposer l’affichage en classe, au labo, au CDI.

 

On peut alors possiblement repérer en direct des signaux intéressants pour les analyser en différé. L’analyse et la comparaison à des signatures connues permet de préciser la nature de la source sismique (le type d’événements).

 

Le but de cet article est de vous permettre de lancer le monitoring et d’apprendre à reconnaitre 9 types d’événements sismiques réunionnais (9 vidéos).

 

Place dans les programmes

 

Collège

 

  • SVT (cycle 4) : Activité géologique ; notions d’aléa, de risques, de prévision, de prévention, à la faveur de signaux reçus et analysés
  • Collège, Physique et Technologie : le signal et son enregistrement ; ondes, fréquence, période

 

Lycée

 

  • Seconde : Activité érosive
  • Première spécialité : structure Sismique de la Terre (de la croute au modèle Terre) à la faveur de signaux reçus et analysés
  • Enseignement Scientifique : Source de sujets pour le projet numérique
  • Grand Oral : Peut motiver certains élèves à construire des sujets

 

Tous niveaux

 

  • Possibilité de mutualiser les enregistrements dans l’île et de répartir les enregistrements (communication inter-établissements)

 

Compétences travaillées

 

  • Donner une vision scientifique du monde
  • Proposer une ou des hypothèses Utiliser des instruments d’observation, de mesures et des techniques de préparation et de collecte
  • Interpréter des résultats et en tirer des conclusions
  • Utiliser des logiciels d’acquisition de données, de simulation et des bases de données

 

 

 

Logiciels et sites utilisés

 

Seisgram2k est un logiciel de visualisation de traces sismiques (sismogrammes) à partir d'enregistrements mais aussi en direct. Il a l’avantage d’être assez simple d’utilisation et réactif. C’est un programme écrit en Java qui fonctionne donc sur toutes plates-formes ayant un Java® à jour. Seisgram2K offre en outre de nombreuses options qui ne demandent qu’être découvertes si on veut aller plus loin mais sans obligation (spectre, dérivation du signal, ...)

 

GoogleEarth Pro (installé sur l'ordinateur de préférence à la version en ligne) permet de visualiser les stations sismiques de la Réunion et de mesurer des distances grâce à ce fichier kmz.

 

Site du catalogue USGS des séismes

 

Calculateur de temps d’arrivée d’onde sismique : TauP à télécharger et à décompresser avant utilisation.

 

 

Téléchargement

 

Téléchargement du dossier complet

 

Téléchargements complémentaires indispensables

 

 

Téléchargement individuel des logiciels

 

 

Prise en main détaillée de Seisgram 2k

 

Seismgram 2k est un logiciel très riche qui peut s'avérer complexe de prime abord. Cette première vidéo vous accompagne pas à pas dans son utilisation et présente en particulier des fichiers pour lancer automatiquement des enregistrements dans certaines stations prédéfinies.

 

Certaines fonctions plus avancées seront reprises dans les vidéos suivantes (comme la fonction spectrogramme détaillée dans la vidéo sur les séismes profonds).

 

Vous pouvez télécharger ces fichers ici : Version windows // Version Mac

 

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Reconnaître les principaux événements détectables sur les sismogrammes

 

9 types d'événements sont détectables sur les enregistrements.

 


La houle

 

Les ondes provoquées par la houle sur la lithosphère de l'île de la Réunion est reconnaissable grâce à des oscillations permanentes. Elle est omniprésente sur toute les stations de l'île et plus intense en bordure d'océan.

 

 

 

Cette vidéo détaille ces informations :

 

 

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Les pas d'un marcheur ou les vibrations d'un appareil ou véhicule

 

Les ondes provoquées par les pas d'un marcheur ou les vibrations d'un appareil se présentent sous forme de petits événements qui se superposent à la houle.

 

Elles ne sont détectables que sur le seul sismomètre près duquel le marcheur passe, c'est cette caractéristiques qui permet de les reconnaître.

 

 

 

Cette vidéo détaille ces informations en prenant l'exemple de la station de Bois Blanc :

 

 

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Un séisme sommital

 

Celui-ci est de faible intensité et n'est donc détecté que par les stations de l'enclos (les plus proches) : le signal est très discret sur les stations hors enclos.

 

 

 

Cette vidéo détaille ces informations (les stations de l'enclos sont au bas de l'enregistrement) :

 

 

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Un séisme profond dans le massif du Piton de la Fournaise

 

Un séisme profond est d'intensité plus élevée et est détecté dans toutes les stations de l'île. Les ondes sont cependant bien plus intenses et plus précoces autour de l'épicentre. La distance parcourue par les séismes profond permet une séparation temporelle nette des ondes P et S, contrairement aux séismes sommitaux.

 

La fonction spectrogramme de Seisgram 2K est détaillée dans cette vidéo.

 

 

 

Cette vidéo détaille ces informations (les stations de l'enclos sont au bas de l'enregistrement) :

 

 

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Le trémor volcanique caractéristique d'une éruption

 

Au cours d'une éruption, le magma remonte sous l'effet des gaz qu'il contient. Ce phénomène provoque une vibration intense des roches traversées : c'est la crise sismique. Lorsque le magma arrive en surface, cela provoque un signal, différent du précédent, caractéristique d'une éruption volcanique détectable de façon très intense dans les stations de l'enclos : le trémor volcanique. Cela permet de dater le début de l'éruption et d'en suivre son cours.

 

 

 

Cette vidéo détaille ce phénomène :

 

 

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Un effondrement

 

Les effondrements dans et autour du cratère Dolomieu sont très fréquents du fait de l'instabilité de la zone depuis la formation de la petite caldeira lors de l'éruption de 2007. Cet événement caractéristique présente une vibration d'intensité croissante avant un retour progressif au calme. Le phénomène dure généralement quelques dizaines de secondes. L'ordre d'arrivée des ondes aux différentes stations de l'enclos permettent de retrouver la zone de l'effondrement. Ces effondrements sont détectables par des signaux ultra-légers en dehors de l'enclos.

 

Ces phénomènes sont détectables partout dans l'île, mais plus fréquent au niveau du Dolomieu. Cela permet de suivre l'activité érosive de l'île.

 

 

 

Cette vidéo détaille ces informations :

 

 

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Un séisme local (< 100km)

 

Ces séismes se produisent aux abords direct de La Réunion ou en son sein : ils sont détectables dans toute l’île avec décalage temporel entre stations en fonction de la position de l’épicentre, qu’on peut déterminer par triangulation. Les ondes P et S sont nettement visibles.

 

 

 

Cette vidéo explique comment :

 

 

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Un séisme régional ( entre 100 et 2000 km)

 

Ces séismes sont détectables dans toutes les stations de l'île sans décalage temporel entre les stationsen raison de l'arrivée des ondes par en-dessous et non en latéralité par la surface. De plus, les ondes P et S sont bien décalées mais les premières sont très faibles en raison de l'atténuation due à la distance.

 

 

 

Cette vidéo détaille ce phénomène et explique comment retrouver l'épicentre grâce à une base de donnée américaine :

 

 

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Téléséisme ( > 2000 km)

 

Comme pour les séismes régionaux, sans décalage temporel entre les stationsen raison de l'arrivée des ondes par en-dessous et non en latéralité par la surface. De plus, les ondes P et S sont décalées. Le spetrogramme montre une quasi-disparition des fréquences élevées due à l’atténuation considérable des ondes correspondantes pendant leur trajet.

 

 

 

Cette vidéo explique comment les reconnaître et comment utilisé le logiciel TauP pour reconnaître le type d'onde détectée :

 

 

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