Station sismique

ÔĽŅ
Station sismique

Mesure en sismologie

La mesure en sismologie est fondamentale que ce soit pour l'√©tude de la propagation des ondes que pour l'√©tude des s√©ismes. En effet, l'√©tude d'un s√©isme passe par l'√©tude des processus en action sur la faille avant et pendant le s√©isme. Mais une observation directe de cet objet dans son ensemble n'est pas possible. La seule possibilit√© pour le moment est le forage mais c'est une solution tr√®s co√Ľteuse et elle ne permet qu'une observation ponctuelle du plan de faille. Il faut donc recourir √† des observations indirectes, la premi√®re √©tant les ondes g√©n√©r√©es par les s√©ismes. Ces derni√®res peuvent √™tre en effet enregistr√©es m√™me √† l'autre bout de la terre en cas de magnitudes importantes. Ces ondes √† leur passage font bouger le sol. C'est ce mouvement qui est enregistr√© gr√Ęce √† des capteurs appel√©s sismom√®tres.

Sommaire

Une petite histoire

La mesure moderne

Le sismomètre

Le problème de la mesure sismologique vient du fait que le capteur, appelé génériquement sismomètre, est fixé à l'objet en mouvement (le sol). Le principe de base est une masse aimantée associée à un pendule ou à un ressort. Le mouvement de la masse est amortie afin de réduire la durée des oscillations (système introduit par Emil Wiechert en 1898). Le sismomètre le plus diffusé a une bobine qui entoure la masse. Le mouvement de cette dernière crée donc un courant électrique dont la tension est proportionnelle à la vitesse du sol. Ce type de sismomètre est appelé électromagnétique et a été proposé pour la première fois par Galitzin en 1914.

Les sismomètres enregistrant la vitesse du sol sont appelés des vélocimètres. Un autre type de capteur est quant à lui sensible à l'accélération du sol et est appelé accéléromètre.

Un sismomètre doit avoir une réponse linéaire stable dans le temps. Mais en cas de mouvements forts du sol, le sismomètre montre rapidement des problèmes de non linéarité. C'est la raison pour laquelle la plupart des sismomètres modernes sont asservis. Le principe est de maintenir la masse toujours immobile en injectant un courant dans une bobine. Ce type d'instrument est plus linéaire et a une dynamique supérieure (meilleure sensibilité et bande passante plus large). Avec de tels sismomètres, la masse ne bouge pratiquement plus. Les données enregistrées ne sont donc plus les mouvements de la masse mais le courant servant à compenser voir annuler les mouvements.

La dynamique du sismom√®tre est un argument tr√®s important car il doit √™tre sensible √† une gamme tr√®s vari√©e de signaux aussi bien en fr√©quence qu'en amplitude. Les modes normaux de la terre arrivent jusqu'√† des p√©riodes de 53 min avec des d√©placements de l'ordre de .02 nm pour les tr√®s grands s√©ismes. Un faible t√©l√©s√©isme g√©n√®re des ondes de surface de l'ordre du ¬Ķm pour des fr√©quences de l'ordre de .05 Hz. Mais les ondes de surfaces associ√©es √† un tremblement de terre de magnitude sup√©rieure √† 9 ont des amplitudes de l'ordre du cm pour des observateurs de l'autre c√īt√© de la Terre. Les ondes P t√©l√©sismiques ont sensiblement la m√™me dynamique mais pour des fr√©quences un peu plus √©lev√©es (entre .1 et 1 Hz). Quand le sismom√®tre est proche de la source, les probl√®mes de mesure se multiplient. Le d√©placement peut √™tre m√©trique, associ√© √† des d√©formations (rejet de la faille) permanentes (fr√©quence nulle) et l'acc√©l√©ration du sol d√©passer la gravit√© terrestre pour des fr√©quences autour de 10 Hz (si l'acc√©l√©ration est verticale et de signe oppos√© √† la gravit√©, les objets d√©collent du sol).

Station sismique

Le capteur seul n'est pas suffisant pour enregistrer les ondes sismiques. La mesure du mouvement du sol n'est pas une mesure ponctuelle dans le temps mais continue. Les premiers instruments étaient associés à des systèmes mécaniques qui fournissaient des enregistrements dit analogiques le plus souvent sur papier. Ces instruments étaient appelés sismographes. Les signaux montrant la variation temporelle du mouvement du sol sur papier ou n'importe quel autre support visuel sont quant à eux appelés sismogrammes.

Aujourd'hui le signal électrique délivré par le capteur passe par un convertisseur analogique-numérique qui échantillonne le signal suivant un pas en temps constant. Les convertisseurs actuels utilisés en sismologie se servent pour la plupart de techniques de sur-échantillonnage (2000 échantillons par seconde qui sont ensuite sous échantillonnés) chaque échantillon étant codé sur 24 bits. Ainsi un ensemble de signaux provenant par exemple d'un sismomètre dit courte période (réponse optimale autour de 1 Hz) constitué de 3 composantes (deux horizontales, une verticale), échantillonés à 125 échantillons par seconde, codés sur 24 bits génèrent presque 100 Mo de données par jour.

Mais un seul type de capteur n'est pas capable d'être sensible à tous les types d'ondes. Les stations sismiques modernes sont donc équipées en général de deux, voire trois types de capteurs différents afin de pouvoir couvrir toute la dynamique des ondes sismiques.

En plus des probl√®mes g√©n√©raux associ√©s √† des mesures physiques sur le terrain comme l'alimentation √©lectrique (les capteurs r√©troactifs ou le syst√®me d'enregistrement ont besoin d'√™tre aliment√©s) ou le transfert des donn√©es (la transmission par satellite est de plus en plus employ√©e mais co√Ľte tr√®s cher), deux probl√®mes sp√©cifiques sont li√©s √† ce type de mesure : le synchronisme et l'isolement. Afin de localiser l'√©picentre d'un tremblement de terre, il est n√©cessaire d'avoir la lecture du temps d'arriv√©e des ondes au moins √† trois stations sismiques diff√©rentes. Il est donc imp√©ratif que la r√©f√©rence temporelle soit la m√™me sur chaque station. Dans un pass√© encore r√©cent, l'horloge interne de la station sismique √©tait synchronis√©e gr√Ęce √† des tops minute √©mis par radio (par exemple le signal DCF77 pour l'Europe occidentale). Les stations sismiques modernes se synchronisent en utilisant le signal GPS.

Le sol bouge en permanence. Le vent qui fait vibrer la v√©g√©tation ou les structures, la mer ou l'activit√© anthropique entre autres choses g√©n√®rent des mouvements du sol en permanence appel√©s "bruit de fond" sismique. Pour avoir une station sismique de qualit√©, il est important d'avoir un bruit de fond sismique faible. Le meilleur moyen de limiter ce bruit est de se tenir √©loign√© de leurs sources potentielles et aussi d'enterrer le capteur, voire de l'installer dans une galerie. Ce dernier type d'installation a aussi l'avantage de r√©duire les variations de pression et de temp√©rature qui peuvent entra√ģner des d√©rives sur la r√©ponse des capteurs.

Réseau sismique

Positions possibles de l'hypocentre d'un séisme en fonction du délais d'arrivée des ondes à deux stations sismographiques distantes
Surface des lieux possible de l'hypocentre déterminé avec deux stations sismographiques distantes

L'utilisation de plusieurs stations permet de localiser l'hypocentre du séisme.

L'onde sismique arrive √† un instant tA √† la station A, et √† l'instant tB √† la station B. La vitesse de propagation du signal dans le sol √©tant connue, ceci permet de d√©terminer la diff√©rence entre la distance de l'hypocentre H √† la station A et la distance de l'hypocentre √† la station B :

d(H,A) ‚ąí d(H,B) est connu.

On sait donc que l'hypocentre se trouve sur une surface déterminée. Avec trois stations A, B et C, on a donc trois surfaces (une surface par couple de stations), le point de concurrence de ces surfaces donnant la position de l'hypocentre. L'utilisation de plus de stations permet de réduire l'erreur.

Voir l'article Triangulation.

Références

Liens internes

Liens externes

Ce document provient de ¬ę Mesure en sismologie ¬Ľ.

Wikimedia Foundation. 2010.

Contenu soumis à la licence CC-BY-SA. Source : Article Station sismique de Wikipédia en français (auteurs)

Regardez d'autres dictionnaires:

  • Station d√©rivante ‚ÄĒ Les stations d√©rivantes ont jou√© un r√īle majeur dans l exploration de l Arctique. Ce furent des stations polaires habit√©es qui entre 1937 la cr√©ation de P√īle Nord 1 et 2008, permirent √† l URSS puis la Russie d √©tudier l Arctique. L id√©e initiale… ‚Ķ   Wikip√©dia en Fran√ßais

  • Magnitude sismique ‚ÄĒ Magnitude d un s√©isme Pour les articles homonymes, voir Richter. La magnitude d un tremblement de terre mesure l √©nergie lib√©r√©e lors d un s√©isme. Plus la magnitude est √©lev√©e, plus le s√©isme a lib√©r√© d √©nergie. Il s agit d une √©chelle… ‚Ķ   Wikip√©dia en Fran√ßais

  • Tomographie sismique ‚ÄĒ La tomographie sismique est une m√©thode g√©ophysique utilisant l enregistrement de l arriv√©e des ondes sismiques √©mises lors de tremblements de terre et dont l interpr√©tation des temps d arriv√©e les uns relativement aux autres et en diff√©rents… ‚Ķ   Wikip√©dia en Fran√ßais

  • Glossaire De La Sismique ‚ÄĒ La sismique est une discipline tr√®s technique. Souvent, les personnes travaillant dans ce domaine utilisent un vocabulaire sp√©cifique, provenant en grande partie de l anglais. En outre, les techniques les plus employ√©es, dans le traitement du… ‚Ķ   Wikip√©dia en Fran√ßais

  • Glossaire de la sismique ‚ÄĒ La sismique est une discipline tr√®s technique. Souvent, les personnes travaillant dans ce domaine utilisent un vocabulaire sp√©cifique, provenant en grande partie de l anglais. En outre, les techniques les plus employ√©es, dans le traitement du… ‚Ķ   Wikip√©dia en Fran√ßais

  • Mesure En Sismologie ‚ÄĒ La mesure en sismologie est fondamentale que ce soit pour l √©tude de la propagation des ondes que pour l √©tude des s√©ismes. En effet, l √©tude d un s√©isme passe par l √©tude des processus en action sur la faille avant et pendant le s√©isme. Mais une ‚Ķ   Wikip√©dia en Fran√ßais

  • Mesure en sismologie ‚ÄĒ La mesure en sismologie est fondamentale que ce soit pour l √©tude de la propagation des ondes que pour l √©tude des s√©ismes. En effet, l √©tude d un s√©isme passe par l √©tude des processus en action sur la faille avant et pendant le s√©isme. Mais une ‚Ķ   Wikip√©dia en Fran√ßais

  • Lycee Colbert ‚ÄĒ Lyc√©e Colbert Situ√© √† Reims, en plein cŇďur du quartier d Orgeval (un quartier au nord de Reims), le Lyc√©e Colbert accueille environ 580 √©l√®ves, dont 50 % d origine rurale. Le lyc√©e Colbert fait partie de la cit√© scolaire Colbert, qui… ‚Ķ   Wikip√©dia en Fran√ßais

  • Lyc√©e Colbert ‚ÄĒ Situ√© √† Reims, en plein cŇďur du quartier d Orgeval (un quartier au nord de Reims), le Lyc√©e Colbert accueille environ 580 √©l√®ves, dont 50 % d origine rurale. Le lyc√©e Colbert fait partie de la cit√© scolaire Colbert, qui comprend aussi un… ‚Ķ   Wikip√©dia en Fran√ßais

  • Lyc√©e Colbert (Reims) ‚ÄĒ Lyc√©e Colbert Situ√© √† Reims, en plein cŇďur du quartier d Orgeval (un quartier au nord de Reims), le Lyc√©e Colbert accueille environ 580 √©l√®ves, dont 50 % d origine rurale. Le lyc√©e Colbert fait partie de la cit√© scolaire Colbert, qui… ‚Ķ   Wikip√©dia en Fran√ßais


Share the article and excerpts

Direct link
… Do a right-click on the link above
and select ‚ÄúCopy Link‚ÄĚ

We are using cookies for the best presentation of our site. Continuing to use this site, you agree with this.