Séismes et Volcans pour les Travaux Personnels Encadrés (TPE)

En ce moment, je suis souvent contacté par des lycéens qui sont en train de travailler sur le thème des volcans ou des séismes dans le cadre des Travaux Personnels Encadrés, les fameux TPE qui font partie des épreuves anticipées de la classe de Première.
L’idée des TPE est de « travailler en groupe et sur le long terme, avec la recherche d’une problématique dès la rentrée de septembre, jusqu’à la présentation orale du travail vers les mois de mars-avril ». Le coefficient affecté à l’épreuve est 2 (seuls les points supérieurs à la moyenne sont retenus et multipliés par 2).

A l’attention de ces élèves – en sachant que les étudiants peuvent être, eux aussi, intéressés – j’ai ajouté deux onglets sur la page d’accueil de ce blog (voir ci-dessus). Ils conduisent vers des fichiers PDF qui donnent des indications utiles sur les thèmes des volcans et des séismes.

Bon courage à tous !

National Earthquake Information Center (Etats Unis)

drapeau francaisAux États-Unis, le National Earthquake Information Center (NEIC) – Centre National d’Information sur les Séismes – géré par l’USGS est situé à Golden, Colorado. Cet emplacement peut sembler assez surprenant dans la mesure où le Colorado n’est pas une région particulièrement exposée aux séismes. En fait, c’est la raison pour laquelle le Centre se trouve dans le Colorado! Le risque sismique relativement faible dans cet Etat, comparé à Hawaii, l’Alaska ou la côte ouest, en fait un lieu idéal de secours et de sauvegarde dans le cas où un puissant séisme ou une autre catastrophe naturelle perturbe un réseau sismologique local. En outre, il existe de vastes réseaux de télécommunications dans la région de Denver. Le NEIC profite de ces réseaux pour assurer une connectivité très fiable avec une énorme capacité de communication.
Le rôle du NEIC en tant que sauvegarde à distance a déjà prouvé son utilité. Par exemple, lors de l’ouragan Iselle, les systèmes de mesures de l’Observatoire des Volcans d’Hawaii (HVO) sont restés inopérationnels pendant plusieurs jours, période au cours de laquelle le NEIC a assuré la surveillance sismique que fait habituellement le HVO. Lors de cet événement, un poste temporaire a été installé pour surveiller le sommet du Kilauea. Les données transmises par cette station ont été recueillies par le NEIC à l’aide d’un modem radio cellulaire car le HVO ne pouvait plus communiquer, faute d’électricité. Quand Internet fonctionna de nouveau, les scientifiques du HVO basé à Hilo ont pu consulter les données à Golden et garder le contrôle du Kilauea.
En fait, le NEIC est beaucoup plus que juste une unité de secours et de sauvegarde pour les autorités locales. 24 heures sur 24, 7 jours sur 7, le Centre enregistre les séismes dans le monde entier en utilisant un réseau mondial de sismomètres complété par des réseaux sismiques régionaux comme celui du HVO. Avec cette couverture mondiale, le NEIC est capable d’analyser les séismes dans le monde jusqu’à une magnitude de M 4,5 ou moins. Donc, quand un puissant séisme se produit au Japon, en Indonésie, au Népal ou ailleurs sur la planète, la magnitude et le lieu de l’événement tels qu’ils sont indiqués dans les bulletins d’information proviennent le plus souvent du NEIC.
Adapté d’un article publié par le HVO:
http://www.hawaii247.com/2015/06/11/volcano-watch-what-does-the-national-earthquake-information-center-have-to-do-with-hawaii/

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drapeau anglaisIn the United States, the USGS’ National Earthquake Information Center (NEIC) is located in Golden, Colorado. This location might look quite surprising as Colorado is not prone to earthquakes. Actually, this is the reason why the Center is in Colorado! The relatively low seismic risk in this state, compared to Hawaii, Alaska or the West Coast, makes it an ideal backup location in case a large earthquake or other natural disaster disrupts a local seismic network. In addition, there are major telecommunications networks across the Denver area. The NEIC takes advantage of these to ensure highly reliable connectivity with lots of communication capacity.

The role of the NEIC as remote backup has already proved its utility. For instance, during Hurricane Iselle, systems at the Hawaiian Volcano Observatory (HVO) were down for several days, during which the NEIC backed up HVO’s earthquake monitoring operations. Besides, during the outage, a single temporary station was installed to monitor Kilauea’s summit. Data from this station was collected by the NEIC using a cell modem radio because HVO had no communications or power. When the Internet was available, HVO scientists based in Hilo could then see the data in Golden and keep track of Kilauea volcano.

But, the NEIC is much more than just a backup for the local authorities. 24 hours a day, 7 days a week, it monitors earthquakes worldwide using a global network of seismometers supplemented by regional seismic networks (like those operated by HVO). With this global coverage, the NEIC is able to analyze earthquakes worldwide down to about M 4.5 or less. So, when a large earthquake occurs in Japan, Indonesia, Nepal, or elsewhere in the world, the magnitude and location reported in the news are typically from the NEIC.

Adapted from an article released by the Hawaiian Volcano Observatory:

http://www.hawaii247.com/2015/06/11/volcano-watch-what-does-the-national-earthquake-information-center-have-to-do-with-hawaii/

Sismos

Quand les sismos du HVO sont en panne, le NEIC prend la relève.  (Photo:  C. Grandpey)

Séismes hawaiiens // Hawaiian earthquakes

drapeau francaisUn séisme de magnitude M 4 a secoué la Grande Ile d’Hawaii lundi matin vers 08h30. Il a été localisé à 13 km à l’ouest-sud-ouest du village de Volcano, à une profondeur de 13 km. Le Centre d’Alerte aux Tsunamis dans le Pacifique a indiqué que la secousse ne causerait pas de raz-de-marée. L’événement avait son épicentre à environ 8 km à l’ouest-sud-ouest du sommet du Kilauea mais il n’a pas entraîné de changements significatifs dans le comportement du volcan ou des autres volcans actifs sur la Grande Ile. Cinq répliques ont été enregistrées. La plus forte d’entre elles atteignait seulement M 1.
De tels séismes sont monnaie courante sur l’archipel hawaïen. Alors que la plupart passent inaperçus, d’autres peuvent être destructeurs. L’année dernière, Hawaï a enregistré 10 000 tremblements de terre. La plupart d’entre eux étaient si faibles que la population ne les a pas ressentis mais, dans le passé, certains d’entre eux ont détruit et même tué.
Selon le HVO, il y a trois principaux types de séismes à Hawaï :
La première catégorie comprend les séismes d’origine volcanique (« volcanic earthquakes ») qui se produisent lorsque le magma se déplace dans la chambre magmatique et dans les conduits lors de sa remontée vers la surface. Il exerce alors des contraintes sur la croûte qui se trouve autour. Ce mouvement de magma provoque la plupart des séismes à Hawaii, mais ils sont si faibles que la population ne les ressent pas et ils ne causent pas beaucoup de dégâts.
Pour vraiment comprendre ce qui provoque les séismes les plus destructeurs et donc les plus dangereux  à Hawaï, il faut plonger sous la surface et aller jusqu’à la base du volcan proprement dit. Les deux autres types de séismes sont causés par la taille volumineuse des volcans sur la Grande Ile.
Certains séismes se produisent à la frontière entre l’ancien plancher océanique et les édifices volcaniques qui se trouvent au-dessus. Ces séismes se produisent parce que la gravité exerce une pression sur le volcan, ce qui le force à s’étaler. Ils sont connus sous le nom de « boundary earthquakes ». Les tremblements de terre de 1975 et 1989 à Kalapana en sont de parfaites illustrations. Ils peuvent causer des dégâts importants, voire un tsunami.
Le dernier type inclut les séismes qui se produisent au niveau du manteau (« mantle earthquakes »). Le manteau se trouve sous le volcan, sous le plancher océanique, jusqu’à une trentaine de km de profondeur et il est en relation avec la présence du volcan dans ce secteur. Le manteau doit bouger un peu pour créer effectivement des séismes, afin d’évacuer la pression du volcan qui se trouve au-dessus. En raison du poids des îles, ces « mantle earthquakes » peuvent se produire n’importe où le long du chapelet hawaiien. Un bon exemple de « mantle earthquakes » est celui qui a secoué Kiholo en 2006 sur la Grande Ile. Le séisme, d’une magnitude de M 6,7, juste au nord de Kailua-Kona, a été ressenti dans tout l’État et a même entraîné une panne d’électricité sur l’île d’Oahu.
Une carte des risques sismiques à Hawaii (voir ci-dessous) montre que le sud de Big Island est le plus exposé et les scientifiques expliquent que le risque est le même que sur la célèbre Faille de San Andreas.

Source: KITV.COM.

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drapeau anglaisAn M 4 earthquake shook Hawaii Island on Monday morning at about 8:30. The quake was located 13 km W-SW of Volcano at a depth of 13 km. The Pacific Tsunami Warning Center said no tsunami is expected from the earthquake. The event was centered about 8 km west-southwest of the summit of Kilauea, but it caused no detectable changes on Kilauea or other active volcanoes on the Big Island. Five aftershocks have been recorded. The strongest of them was M 1.

Similar earthquakes are a common occurrence on the Hawaiian archipelago. While most are not noticeable, others can be destructive. Just last year, Hawaii recorded 10,000 earthquakes. Most of them were so small people could not feel them, but in the past some of them were deadly and destructive

According to HVO, there are three basic types of Hawaii earthquakes.

The first category includes volcanic earthquakes which occur when magma is moving through conduits and through magma chambers towards the surface. As a consequence, magma puts the stress on the crust around it. This magma movement causes most of the earthquakes in Hawaii, but they are so small people don’t feel them and they don’t cause much damage.

But to truly understand what causes Hawaii’s most destructive and dangerous earthquakes, you have to go below the surface to the base of the volcano itself. The other two types of earthquakes are caused by the large size of the volcanoes on the Big Island.

The first one occurs right along the boundary between the old ocean floor, and the pile above it. They happen because gravity pushes down on the volcano causing it to spread out. Such earthquakes are known as “boundary earthquakes”. The 1975 and 1989 quakes in Kalapana are examples. They can cause substantial damage and possibly a tsunami.

The last type includes the mantle earthquakes. The mantle is below the volcano and deep below the ocean floor down around 30 km deep and it’s essentially due to the volcano in that area. The mantle has to move a bit to actually create earthquakes to release the stress of the volcano on top of it. Because of the weight of the islands, these mantle quakes can occur anywhere along the island chain. An example of a mantle earthquake is the 2006 Kiholo earthquake on the Big Island. The M 6.7 quake just north of Kailua-Kona could be felt statewide and caused a blackout on Oahu.

A map with the earthquake hazards in the state (see below) shows Southeast Big Island has the greatest hazard and scientists say it’s similar to living on the San Andreas Fault.

Earthquake-Hawaii

Sources:  HVO & KITV.

Marées, séismes et tsunamis // Tides, earthquakes and tsunamis

drapeau francaisPlusieurs scientifiques ont essayé de comprendre – sans grand succès – s’il y avait un lien entre la Lune, les marées et l’activité volcanique. De mon côté, j’ai essayé – sans résultats significatifs – d’étudier le lien possible entre la pression atmosphérique et l’activité éruptive (voir le résumé dans la colonne de gauche de ce blog). D’autres chercheurs tentent aujourd’hui de déterminer s’il existe un lien entre les marées et les séismes.
Il y a quelques années, une scientifique américaine a remarqué qu’il existait un lien entre les contraintes infligées par les marées à notre planète et le nombre de petits séismes dans certaines régions où cette pression est plus forte. Elle a remarqué que de tels séismes pouvaient déboucher sur de puissants tsunamis.
Un étudiant de l’Université Colombia effectue un travail de recherche dans le même sens en Alaska. Il passe au peigne fin une base de données des séismes enregistrés au large de l’Alaska pour voir s’il existe un lien entre le nombre de petits séismes provoqués par les marées et les grands tremblements de terre qui font se propager des tsunamis sur des milliers de kilomètres.
La théorie est la suivante: A marée haute, un plus grand volume d’eau s’accumule au-dessus des failles géologiques, augmentant ainsi les contraintes déjà présentes. Si la faille est sur le point de bouger, les marées sont susceptibles de déclencher de petites secousses.
Une chercheuse japonaise de l’Institut National de Recherche pour les Sciences de la Terre à Tsukuba (Japon) a étudié la relation entre les marées et les séismes. Elle a constaté que les séismes provoqués par les marées étaient fréquents au large de la côte nord-est du Japon plusieurs années avant l’événement d’une magnitude M 9 qui a déclenché le tsunami de 2011. Elle a obtenu des résultats similaires en étudiant les données concernant l’île de Sumatra avant le tsunami de 2004.
En utilisant les données concernant les séismes du passé, un autre chercheur japonais veut voir si certaines parties de l’Arc des Aléoutiennes produisent les mêmes signaux. Il a détecté trois zones dans lesquelles la sismicité semble s’intensifier lorsque augmentent les forces provoquées par les marées : le sud-est de Kodiak, le sud de Tanaga dans les Aléoutiennes centrales et le sud de Buldir dans les Aléoutiennes occidentales.
Le risque d’un séisme majeur le long de la Chaîne des Aléoutiennes n’est un secret pour personne. L’année dernière, lorsque les scientifiques de l’USGS ont imaginé un scénario associant séisme et tsunami  le jour anniversaire du séisme du Vendredi Saint de 1964, ils ont choisi un événement fictif de M 9,1 dont l’épicentre se situerait juste au sud de Sand Point. Les effets seraient dévastateurs en Alaska. Les chercheurs ont estimé que le tsunami provoqué par un tel événement inonderait les ports de Los Angeles et de Long Beach en Californie, avec les effets catastrophiques que l’on imagine.
Les scientifiques japonais espèrent que leur étude – qui s’appuie sur des statistiques – permettra de mieux prévoir les séismes dans les grandes zones de subduction.
Source: Alaska Dispatch News.

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drapeau anglaisSeveral scientists have tried to see – without much success – if there was a link between the Moon, the tides and volcanic activity. As far as I’m concerned, I tried – without significant results either – to study the possible link between atmospheric pressure and eruptive activity (see abstract in the left-hand column of this blog). In the same way, other researchers are trying to determine whether there exists a connection between tides and earthquakes.

A few years ago, a U.S. scientist noticed a connection between the stress that tides inflict on the planet and the number of small earthquakes that happen in some areas when that pressure is greatest. She saw a pattern to these earthquakes leading up to great tsunamis.

A student of Colombia University is now looking for a similar signal in Alaska. He is combing through a database of offshore Alaska earthquakes to see if there is any link between the number of small earthquakes triggered by tides and great earthquakes that send tsunamis racing thousands of kilometres.

The theory goes like this: At high tide, more water piles on top of geological faults, adding to the stress already there. If the fault is close to slipping, tides can trigger small tremors.

A Japanese researcher of the National Research Institute for Earth Sciences in Tsukuba, Japan, has studied the relationship between tides and earthquakes. She found that tidally triggered earthquakes were common off the northeast coast of Japan several years before the M 9 event that triggered the tsunami in 2011. She found similar results when she looked at data from around Sumatra before the 2004 tsunami.

Using records of past earthquakes, another Japanese researcher wants to see if any parts of the Aleutian Arc are giving the same signals. He has seen three areas that seem to increase in seismicity when tidal forces are high. Those zones are southeast of Kodiak, south of Tanaga in the central Aleutians and south of Buldir in the western Aleutians.

The potential for a giant earthquake along the sweep of the Aleutians is no secret. When U.S.G.S. scientists last year imagined an earthquake/tsunami scenario on the anniversary of the 1964 Good Friday earthquake, they chose a fictional M 9.1 event with its epicentre just south of Sand Point. The Alaska effects would be terrifying and deadly, and researchers estimated the resulting tsunami would inundate the ports of Los Angeles and Long Beach in California, with disastrous effects.

The Japanese scientists hope to see if their approach of using statistics could be useful in improving forecasting earthquakes in great subduction zones.

Source: Alaska Dispatch News.

Good Friday

Good-Friday-2

Le « Good Friday Quake »: Un événement majeur dans l’histoire de l’Alaska  (Photos:  C. Grandpey)