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Séismes et volcans : phénomènes, aléas et risques
Rappels de 6e sur les séismes et les volcans ; l’origine d’un séisme (contraintes, faille, foyer, ondes, répliques, tsunami) ; sismogramme, magnitude et intensité ; du magma à la lave ; éruptions effusives et explosives ; la répartition des séismes et des volcans selon les frontières de plaques ; aléa, enjeux, vulnérabilité, risque et prévention.
À propos de cette page
Un séisme : une rupture brutale en profondeur
En 6e, tu as appris qu’un séisme est une secousse du sol et que les volcans rejettent de la lave : ce sont des signes que l’intérieur de la Terre est actif. En 5e, on explique comment ces phénomènes se produisent, comment on les mesure, où ils se produisent et comment s’en protéger. On commence par le séisme.
Ce qui se passe. Les roches de la lithosphère subissent des forces, les contraintes, dues au mouvement des plaques. Elles se déforment lentement et accumulent de l’énergie, puis elles cassent brutalement et glissent le long d’une cassure, la faille. L’énergie libérée part du foyer sous forme d’ondes sismiques, dans toutes les directions : ce sont elles qui font vibrer le sol.
Du lent au brutal. Deux blocs de roches bloqués l’un contre l’autre par le frottement se déforment sans casser, parfois pendant des siècles. Quand les contraintes deviennent trop fortes, la roche cède d’un coup : les deux blocs glissent le long de la faille, de quelques centimètres à plusieurs mètres, en quelques secondes (quelques minutes pour les plus grands séismes). Après un fort séisme, la faille est parfois visible en surface.
Les ondes sismiques s’affaiblissent en s’éloignant du foyer : c’est en général près de l’épicentre que les secousses sont les plus fortes. Le foyer peut se trouver à quelques kilomètres sous la surface ou jusqu’à environ 700 km de profondeur.
Après la secousse principale. Des répliques, des séismes plus faibles, peuvent se produire pendant des jours ou des semaines : elles font parfois tomber des bâtiments déjà fragilisés. Quand le foyer est sous la mer, la rupture peut soulever brusquement le fond marin : toute la masse d’eau au-dessus est déplacée et forme une série de vagues qui traversent l’océan, un tsunami. Sur une côte, une forte secousse ou une mer qui se retire brusquement peuvent annoncer un tsunami : on s’éloigne aussitôt du rivage, à pied, vers les hauteurs.
Une baguette de bois sec que l’on plie de plus en plus se courbe d’abord sans casser, puis se brise d’un coup en vibrant dans les mains : c’est un modèle de la roche qui accumule les contraintes, puis rompt au foyer.
Des roches cassent à 8 km sous le fond d’une vallée de montagne. Le foyer est à 8 km de profondeur ; l’épicentre est le point du fond de la vallée situé juste au-dessus, là où la secousse est la plus forte.
Le 26 décembre 2004, un séisme se produit sous la mer, au large de l’île de Sumatra (Indonésie). Le fond marin se soulève brusquement : le tsunami traverse l’océan Indien et fait plus de 220 000 morts sur ses côtes.
Réflexe — pour expliquer un séisme, j’enchaîne : contraintes dues au mouvement des plaques → déformation lente → rupture brutale le long d’une faille, au foyer → ondes sismiques → secousses, en général les plus fortes à l’épicentre.
Attention — le séisme ne naît pas à l’épicentre : il naît au foyer, en profondeur. L’épicentre n’est que le point de la surface situé à sa verticale.
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Enregistrer et mesurer un séisme
La magnitude mesure l’énergie libérée au foyer. Elle est calculée à partir des sismogrammes et elle est unique pour un séisme. Un degré de magnitude de plus, c’est environ 32 fois plus d’énergie.
L’intensité décrit les effets observés en un lieu (ce que ressentent les habitants, les dégâts), de I à XII en chiffres romains. Elle change d’un lieu à l’autre : en général la plus forte près de l’épicentre, elle diminue avec la distance.
Localiser un séisme. Les premières ondes parcourent environ 6 km par seconde dans la croûte. Chaque station mesure le temps mis par les ondes pour lui parvenir et en déduit sa distance au foyer : distance = vitesse × durée. Une seule station donne la distance, pas la direction : en croisant les données d’au moins trois stations, on situe l’épicentre.
| Magnitude | Intensité | |
|---|---|---|
| Ce qu’elle mesure | l’énergie libérée au foyer | les effets observés en un lieu |
| Comment on l’obtient | par calcul, à partir des sismogrammes | par l’observation : témoignages, dégâts |
| Combien de valeurs | une seule pour le séisme | une par lieu |
| Comment on l’écrit | un nombre, souvent à virgule (5,4 ; 7,1) | un chiffre romain, de I à XII |
Pourquoi l’intensité varie. Elle dépend de la distance à l’épicentre, de la profondeur du foyer (un foyer très profond secoue moins la surface), de la nature du sol et de la solidité des constructions. En Europe, on utilise l’échelle EMS-98 : I, la secousse n’est pas ressentie ; XII, le paysage est entièrement bouleversé.
Sur les sismogrammes ci-dessus, les ondes arrivent à la station A au bout de 10 s : 6 × 10 = 60 km. Elles arrivent à la station B au bout de 30 s : 6 × 30 = 180 km. La station A, plus proche, a aussi enregistré les plus grands traits.
Un séisme de magnitude 5,5 est ressenti avec une intensité VI dans le village le plus proche de l’épicentre et III dans une ville à 150 km. Une seule magnitude (5,5), deux intensités (VI et III).
De la magnitude 6 à la magnitude 8, il y a deux degrés : 32 × 32 = 1 024, soit environ 1 000 fois plus d’énergie libérée.
Réflexe — un nombre à virgule, le même partout : c’est la magnitude (la force du séisme). Un chiffre romain qui change selon le lieu : c’est l’intensité (ses effets).
Attention — un séisme de magnitude 7 a une magnitude 7 partout. Ce qui diminue loin de l’épicentre, c’est l’intensité, pas la magnitude.
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Un volcan : du magma à la lave
Le magma est un mélange de roches fondues et de gaz dissous, formé en profondeur. Moins dense que les roches qui l’entourent, il remonte et s’accumule dans une chambre magmatique, à quelques kilomètres sous le volcan. Quand la pression des gaz devient trop forte, il monte par la cheminée et sort par le cratère.
Tant qu’il est sous terre, avec ses gaz, on parle de magma ; une fois sorti et débarrassé de la plus grande partie de ses gaz, on parle de lave.
Ce que rejette un volcan. De la lave, en coulées ou en fontaines ; des gaz (surtout de la vapeur d’eau) ; des cendres et des blocs projetés. En refroidissant, la lave devient une roche volcanique, comme le basalte.
L’édifice volcanique se construit éruption après éruption, par empilement des laves et des cendres : c’est pour cela qu’un volcan a la forme d’une montagne, et qu’on peut lire son histoire couche par couche.
Actif, endormi, éteint. Un volcan actif est entré en éruption récemment ou montre des signes d’activité. Un volcan endormi n’a pas eu d’éruption depuis longtemps mais peut se réveiller (rappel de 6e). Un volcan éteint n’est plus alimenté en magma : il ne peut plus entrer en éruption.
Une bouteille d’eau gazeuse fermée garde son gaz dissous. Si on la secoue et qu’on l’ouvre d’un coup, la pression baisse, des bulles se forment et la mousse jaillit. De même, quand le magma monte, la pression baisse et ses gaz forment des bulles qui le poussent vers le haut.
Un magma stocké à 4 km sous un volcan est dans la chambre magmatique : c’est du magma. Le même liquide qui déborde du cratère et descend le flanc est de la lave.
Sur la falaise d’un ancien volcan, on voit des couches de lave noire et des couches de cendres claires empilées : chaque couche correspond à une éruption.
Réflexe — je suis le trajet du magma de bas en haut : chambre magmatique → cheminée → cratère. Sous terre, c’est du magma ; dehors, c’est de la lave.
Attention — la cheminée est le conduit qui traverse le volcan ; le cratère est l’ouverture au sommet. Et le magma ne vient pas d’un « océan de magma » : le manteau est solide.
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Éruptions effusives et éruptions explosives
Éruption effusive : magma fluide, les gaz s’échappent facilement. Fontaines et coulées de lave, peu de projections. Le volcan est large et peu pentu.
Éruption explosive : magma visqueux, les gaz restent piégés et montent en pression. Explosions, panaches de cendres de plusieurs kilomètres, nuées ardentes. Le volcan est pointu, souvent bouché par un dôme de lave pâteuse.
| Éruption effusive | Éruption explosive | |
|---|---|---|
| Magma | fluide, les gaz s’échappent | visqueux, les gaz restent piégés |
| Ce qu’on observe | fontaines et coulées de lave | explosions, panache de cendres, dôme, nuées ardentes |
| Forme du volcan | large, en pente douce | pointue, en pente forte |
| Exemples | piton de la Fournaise (La Réunion), Kīlauea (Hawaï) | montagne Pelée (Martinique), Vésuve (Italie), Pinatubo (Philippines) |
Les coulées de lave peuvent filer à quelques dizaines de km/h à la sortie du cratère, puis ralentissent en refroidissant : elles détruisent routes et maisons, mais on peut en général s’en écarter. Une nuée ardente est une avalanche de gaz brûlants, de cendres et de blocs, à plusieurs centaines de degrés, qui dévale les pentes à plusieurs centaines de km/h : on ne peut pas la fuir.
Pourquoi un magma visqueux explose. Dans un magma fluide, les bulles de gaz remontent et s’échappent sans peine. Dans un magma visqueux, elles restent prisonnières ; la pression grimpe, surtout si un dôme bouche le cratère, jusqu’à ce que tout soit pulvérisé en cendres.
Au piton de la Fournaise, la lave jaillit en fontaines puis descend en coulées sur des kilomètres, parfois jusqu’à l’océan : éruption effusive, magma fluide.
En l’an 79, une éruption du Vésuve, en Italie, ensevelit les villes romaines de Pompéi et d’Herculanum sous les cendres et les nuées ardentes. Éruption explosive, magma visqueux.
Le 15 juin 1991, le Pinatubo, aux Philippines, projette un panache de cendres à environ 35 km d’altitude : l’une des plus fortes éruptions du XXe siècle.
Réflexe — coulées et fontaines de lave → effusive (magma fluide) ; explosions, panache de cendres, dôme, nuée ardente → explosive (magma visqueux). Le volcan large ou pointu confirme.
Attention — une éruption explosive n’est pas due à un magma plus chaud : la lave fluide des volcans effusifs est même en général la plus chaude (environ 1 200 °C pour un basalte). Ce qui compte, c’est la viscosité.
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Où se produisent séismes et éruptions ?
Le type de frontière annonce le type d’activité : dorsale (les plaques s’écartent) → séismes peu profonds et volcanisme effusif ; subduction (une plaque plonge) → séismes nombreux, jusqu’à environ 700 km de profondeur, les plus puissants, et volcans explosifs ; collision de deux continents → séismes fréquents, presque pas de volcans.
Exception : les volcans de point chaud sont en plein milieu d’une plaque ; leurs éruptions sont effusives.
| Où ? | Séismes | Volcans | Exemples |
|---|---|---|---|
| Dorsale (divergence) | nombreux, peu profonds | effusifs, surtout sous la mer | Islande, milieu de l’Atlantique |
| Subduction (convergence) | très nombreux, de plus en plus profonds, les plus puissants | explosifs, en ligne le long de la fosse | ceinture de feu du Pacifique (Japon, Andes), Antilles |
| Collision (convergence) | fréquents, parfois très destructeurs | presque aucun | Himalaya, Alpes |
| Point chaud (milieu de plaque) | liés à l’activité du volcan | effusifs | La Réunion, Hawaï |
La ceinture de feu du Pacifique fait le tour de l’océan Pacifique : Japon, Philippines, Indonésie, Andes, côte ouest de l’Amérique du Nord. Ce sont des zones de subduction : on y trouve la plupart des volcans explosifs et les séismes les plus puissants. Une autre bande va de la Méditerranée à l’Himalaya, là où l’Afrique et l’Inde se rapprochent de l’Eurasie : séismes fréquents (Italie, Grèce, Turquie, Népal) et quelques volcans, comme le Vésuve et l’Etna en Italie.
Pourquoi les volcans de subduction sont explosifs. La plaque qui plonge entraîne de l’eau dans les profondeurs. Le magma qui se forme au-dessus est riche en gaz et visqueux : ses éruptions sont explosives. Aux dorsales et aux points chauds, le magma est fluide : les éruptions sont effusives.
Aux Antilles, la lithosphère de l’océan Atlantique plonge sous la plaque caraïbe, d’environ 2 cm par an. Résultat : des séismes fréquents et une ligne de volcans explosifs, dont la montagne Pelée en Martinique et la Soufrière en Guadeloupe.
Le 25 avril 2015, un séisme de magnitude 7,8 frappe le Népal, au pied de l’Himalaya, là où l’Inde se heurte à l’Eurasie : plus de 8 000 morts. Une zone de collision : séisme violent, mais aucun volcan actif.
En Islande, posée sur la dorsale de l’Atlantique, la lave sort souvent par de longues fissures et s’étale en coulées : volcanisme effusif.
Réflexe — je situe le lieu sur la carte des plaques, je nomme la frontière (dorsale, subduction, collision) ou le point chaud, puis j’en déduis les séismes et le type d’éruption attendus.
Attention — « tous les volcans sont aux frontières de plaques » est faux : La Réunion et Hawaï sont des volcans de point chaud, en plein milieu d’une plaque. Et une frontière de collision, comme l’Himalaya, a beaucoup de séismes mais presque pas de volcans.
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Aléa, vulnérabilité, risque et prévention
Les enjeux sont ce qui est exposé : les personnes, les bâtiments, les activités.
La vulnérabilité mesure la fragilité de ces enjeux face au phénomène : constructions solides ou non, population préparée ou non, secours organisés ou non.
Le risque naît de la rencontre d’un aléa et d’enjeux ; il est d’autant plus grand que les enjeux sont nombreux et vulnérables. Sans enjeux, il n’y a pas de risque : un volcan actif sur une île déserte est un aléa, pas un risque.
| Mot | Question qu’il pose | Exemple |
|---|---|---|
| Aléa | Le phénomène peut-il se produire ici, et avec quelle force ? | une région où les forts séismes sont fréquents |
| Enjeux | Qui et quoi seraient touchés ? | une ville de 500 000 habitants, une école, un pont |
| Vulnérabilité | Les enjeux résisteraient-ils ? | des immeubles sans renforts, des habitants jamais entraînés |
| Risque | Quelles pertes peut-on craindre ? | fort si l’aléa est fort et les enjeux nombreux et fragiles |
Les séismes : se préparer, faute de pouvoir prévoir
On ne sait pas prévoir un séisme : ni le jour, ni l’heure. Mais on connaît les zones exposées. En France, depuis 2011, le territoire est découpé en cinq zones de sismicité, de très faible (1) à forte (5) ; la zone 5 correspond aux Antilles ; une partie des Alpes et des Pyrénées est en zone 4. On réduit la vulnérabilité :
- constructions parasismiques : structures solidement chaînées, fondations renforcées, règles de construction obligatoires dans les zones exposées ;
- information et exercices : chacun apprend les bons gestes. Pendant les secousses, à l’intérieur, on s’abrite sous un meuble solide, loin des fenêtres ; dehors, on s’éloigne des bâtiments et des fils électriques. Après, on coupe le gaz et l’électricité, on sort sans prendre l’ascenseur et on rejoint un lieu dégagé.
Les volcans : surveiller pour évacuer à temps
Une éruption s’annonce souvent par des signes précurseurs : des petits séismes de plus en plus nombreux sous le volcan (le magma qui monte casse les roches), un gonflement du volcan, un changement des gaz émis. Les observatoires volcanologiques (en Martinique, en Guadeloupe et à La Réunion) surveillent ces signes en continu ; les autorités peuvent alors évacuer les habitants. On ne diminue pas l’aléa, mais on retire les enjeux du danger.
Deux villes subissent la même secousse. Dans la première, les écoles ont été renforcées et les élèves s’exercent chaque année ; dans la seconde, les bâtiments sont anciens et sans renforts. Même aléa, mais la seconde est plus vulnérable : son risque est plus grand.
Un volcan très actif se dresse sur une petite île inhabitée, loin des routes maritimes : l’aléa est fort, mais il n’y a presque pas d’enjeux, donc presque pas de risque.
En 2021, sur l’île de La Palma (Canaries), des coulées de lave détruisent plus d’un millier de bâtiments ; plusieurs milliers d’habitants, évacués à temps, sont saufs. La surveillance n’a pas sauvé les maisons, mais elle a protégé les personnes.
Réflexe — pour juger un risque, je pose trois questions : quel aléa ? quels enjeux ? quelle vulnérabilité ? Puis je cherche sur quoi on peut agir : presque jamais sur l’aléa, souvent sur la vulnérabilité et sur l’exposition des enjeux.
Attention — un aléa fort ne suffit pas à faire un risque fort : il faut des enjeux exposés. À l’inverse, un séisme moyen sous une ville mal construite peut faire une catastrophe.
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Pour aller plus loin
Ces notions touchent au chapitre, mais elles sont traitées ailleurs ou se verront plus tard.
- Les plaques et leurs frontières en détail : la structure du globe, la vitesse des plaques, les dorsales, la subduction, la collision et les points chauds sont dans le chapitre « Tectonique des plaques : structure du globe et mouvements ».
- Rappel de 6e : la Terre, planète active, avec les premiers mots sur les séismes et les volcans, est dans le chapitre de 6e « La Terre, une planète qui abrite la vie ».
- Les autres risques naturels (inondations, tempêtes, cyclones) reposent sur les mêmes mots : aléa, enjeux, vulnérabilité, risque. Le climat et la météo sont étudiés dans le chapitre « Météo et climat : masses d’air, courants et zones climatiques ».
- Séisme : sous l’effet des contraintes, des roches cassent brutalement le long d’une faille, au foyer ; les ondes sismiques partent dans toutes les directions ; l’épicentre est le point de la surface juste au-dessus. Répliques, et tsunami si le foyer est sous la mer.
- Le sismographe enregistre un sismogramme. Magnitude : énergie libérée au foyer, une seule valeur (un degré de plus ≈ 32 fois plus d’énergie). Intensité : effets en un lieu, de I à XII, en général plus faible loin de l’épicentre.
- Le magma (roches fondues et gaz dissous) s’accumule dans la chambre magmatique, monte par la cheminée et sort par le cratère : dehors, dégazé, c’est de la lave. Un volcan est actif, endormi ou éteint.
- Magma fluide, gaz qui s’échappent : éruption effusive (coulées, volcan large). Magma visqueux, gaz piégés : éruption explosive (explosions, cendres, dôme, nuées ardentes, volcan pointu).
- Séismes et volcans suivent les frontières des plaques : dorsales (effusif), subductions (séismes les plus puissants, volcans explosifs), collisions (séismes, presque pas de volcans) ; les points chauds sont en milieu de plaque.
- Risque = rencontre d’un aléa et d’enjeux, aggravé par leur vulnérabilité. On ne prévoit pas les séismes : constructions parasismiques, zonage, bons gestes. On surveille les volcans : signes précurseurs, évacuation.
Questions fréquentes
Comment se produit un séisme ?
Les roches de la lithosphère subissent des contraintes dues au mouvement des plaques. Elles se déforment lentement, accumulent de l’énergie, puis cassent brutalement le long d’une faille. Le point de rupture, en profondeur, est le foyer ; l’énergie libérée part en ondes sismiques qui font trembler le sol, en général le plus fort à l’épicentre, juste au-dessus du foyer.
Quelle est la différence entre la magnitude et l’intensité d’un séisme ?
La magnitude mesure l’énergie libérée au foyer : c’est une seule valeur pour un séisme, calculée à partir des sismogrammes (un degré de plus, environ 32 fois plus d’énergie). L’intensité décrit les effets observés en un lieu, de I à XII : elle change d’un endroit à l’autre et diminue en général quand on s’éloigne de l’épicentre.
Quelle est la différence entre une éruption effusive et une éruption explosive ?
Tout dépend de la viscosité du magma. Un magma fluide laisse ses gaz s’échapper : l’éruption est effusive, avec des fontaines et des coulées de lave (piton de la Fournaise). Un magma visqueux retient ses gaz : l’éruption est explosive, avec des panaches de cendres, des dômes et des nuées ardentes (montagne Pelée).
Où se produisent les séismes et les volcans ?
Surtout le long des frontières des plaques : aux dorsales (séismes peu profonds, volcans effusifs), dans les zones de subduction comme la ceinture de feu du Pacifique (séismes les plus puissants, volcans explosifs) et dans les zones de collision (séismes, presque pas de volcans). Les volcans de point chaud, comme La Réunion, font exception : ils sont en plein milieu d’une plaque.
Quelle est la différence entre aléa, vulnérabilité et risque ?
L’aléa est la probabilité qu’un phénomène dangereux se produise en un lieu. Les enjeux sont les personnes et les biens exposés, et la vulnérabilité mesure leur fragilité. Le risque naît de la rencontre d’un aléa et d’enjeux : sans habitants, un volcan actif est un aléa, pas un risque. On réduit le risque sismique par des constructions parasismiques, le risque volcanique par la surveillance et l’évacuation.
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