mardi 29 novembre 2011

La sismologie, plus que des séismes - Reconnaître les explosions nucléaires

Le sismologue est un géologue qui interprète les traces sismiques.

Source : Indiana University
Les ondes P (compression, primaires), plus subtiles, arrivent en premier alors que les ondes S (cisaillement, secondaires) arrivent plus tard et ces deux ondes permettent de calculer la distance entre le sismographe et l'épicentre.
À l'aide de plusieurs sismogrammes, il est capable de calculer la profondeur d'un tremblement de terre et sa position à la surface de la planète.

Source : USGS
L'onde P est l'onde de compression, la première onde à être enregistrée. L'onde pP et sP
servent à calculer la profondeur d'un séisme.
À travers le monde, les sismographes peuvent enregistrer plus de 20 000 tremblements de terre par année. Ces chiffres sont conservateurs car certains tremblements de terre, avec de très petites magnitudes, surviennent tous les jours dans des régions qui ne sont pas couvertes par les sismographes.

Cependant, les sismologues ne font pas que suivre les séismes naturels. En effet, les séismes d'origine humaine peuvent être enregistrés et ont une courbe très différente d'un séisme naturel.

La sismique et les essais nucléaires

Depuis les premiers essais nucléaires aux États-Unis en 1945, les sismographes ont servi à enregistrer les effets sur les sols environnants. Puisque les sismographes peuvent voir un séisme à des milliers de kilomètres de l'épicentre, les sismologues sont les témoins privilégiés des tests atomiques effectués dans n'importe quel pays. Ces informations n'étant pas classifiées, il est important pour un sismologue de savoir faire la différence entre une signature naturelle et une plus humaine.

Le TICE (Traité d'interdiction contre les essais nucléaires, ou le CTBT en anglais) a été signé aux Nations Unis en 1996 mais n'a pas encore été enforcé. Pour l'instant, le TICE se contente d'observer, d'analyser et d'enregistrer les possibles essais nucléaires.

L'une des principales différences entre un séisme naturel et un essai nucléaire (ou de tout autre forme d'explosion) est la profondeur du séisme. Habituellement, même dans le cas d'essais souterrains, le séisme généré par une explosion se produira près de la surface ( tout au plus à quelques centaines de mètres de profondeur) alors que plusieurs tremblements de terre de même magnitude se situerait à des profondeurs d'au moins une dizaine de kilomètres.

L'une des principales caractéristiques d'un essai nucléaire est le ration onde P versus onde S. Comme le premier graphique le montre, pour un séisme d'origine naturel, l'onde P est beaucoup plus faible que l'onde S. Dans le cas d'un essai nucléaire, la force de l'explosion est telle que l'onde P va être pratiquement de la même magnitude que l'onde S, sinon plus grande.

Source : Lawrence Livermore National Laboratory
Le premier tracé montre l'enregistrement sismique pour un essai nucléaire, comparé à des séismes naturels survenus dans la même région.
Utile seulement pour les essais nucléaires?

Les sismographe ne servent pas qu'exclusivement à différencier un tremblement de terre naturel d'un essai nucléaire. En Août 2000, une pipeline de gaz naturel a explosé au Nouveau-Mexique. Des sismographes localisés à proximité ont enregistré l'événement. Les sismologues ont pu aider à retracer et analyser les événements menant au feu.

Source : New Mexico Tech
Les trois sismographes (du plus près de l'explosion au plus loin) ont enregistré trois explosions distinctes. Également visible sur les enregistrements sont les ondes associées au feu qui a suivi l'explosion #2.

En fait, avec le nombre impressionnant de séismes naturels (dus à la tectonique, aux volcans, aux effondrements naturels) enregistré à tous les ans, les sismologues sont des experts à repérer ce qui n'est pas dû aux éléments naturels. Ils sont en fait des espions à l'écoute de tout ce qui fait trembler la terre, de façon naturelle ou humains.

Pour en savoir plus...
Forensic Geophysics (bombes, explosion dans un sous-marin, essai nucléaire, etc)
Forensic Seismology supports the Comprehensive Test Ban Treaty
New Mexico Pipleine Explosion Seismic Study

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