Vers une meilleure estimation de la magnitude à partir de la coda sismique

Aléa sismique et sismicité française 

La France est un pays dont la sismicité est considérée comme faible à modérée. Cependant, d’importants événements peuvent survenir sur le territoire français, causant de nombreuses pertes humaines et d’importantes destructions, comme ce fut le cas historiquement (séisme de Bâle en 1356, séisme de Lambesc en 1909, séisme d’Arette en 1967…). D’autres séismes récents, comme ceux de Rambervillers en 2003 et du Teil en 2019, n’ont pas fait de victime, mais ont causé des dégâts modérés, notamment sur des constructions anciennes et ont engendré des coûts de réparation importants. Dans le but d’anticiper les mouvements forts à venir et de protéger la population, une estimation précise du risque sismique s’avère nécessaire. Le risque sismique donne l’impact possible d’un séisme sur la population humaine d’une région donnée. L’estimation du risque dépend de plusieurs facteurs : (1) la densité de population (ou la densité de constructions pouvant être affectées par des séismes), (2) la vulnérabilité des constructions et (3) l’aléa sismique, qui peut être défini comme la probabilité que l’accélération du sol dépasse un certain seuil sur une période donnée (e.g. Pagani et al., 2014; Silva et al., 2020). Bien entendu, il est important d’évaluer correctement l’aléa sismique pour pouvoir anticiper le mieux possible des séismes destructeurs. Pour cela, des projets de recherches, comme SIGMA, SI-Hex, EPOS ou plus récemment SIGMA2 ont été financés. Ce travail s’inscrit dans le cadre du projet de recherche SIGMA2 (Seismic Ground Motion Assessment). SIGMA2 est un projet de recherche financé par un consortium de plusieurs entreprises françaises et étrangères (EDF, CEA, Orano, Swissnuclear, PG&E, CRIEPI et CEZ Group), dont le but est d’améliorer la connaissance sur l’aléa sismique en France Métropolitaine et d’en réduire les incertitudes associées (http://www.sigma-2. 

Magnitude des séismes 

Il existe plusieurs échelles de magnitude pour évaluer la taille de la source. Les échelles les plus courantes sont : (1) la magnitude de moment Mw, calculée à partir du moment sismique M0 (Kanamori, 1977). Le moment sismique M0 est défini par les paramètres de glissement de faille avec M0 = µS¯D, ¯  où µ le module de cisaillement des roches entourant la faille, S¯ la surface de rupture et D¯ le déplacement relatif des 2 blocs entourant la faille. Il a été observé que le spectre de source (en déplacement) est plat à basse fréquence, puis décroît en f ≠n avec n > 0 à haute fréquence (Aki, 1967; Brune, 1970). M0 est directement liée au plateau du spectre de source à basse fréquence. Mw est relié à M0 (exprimé en N.m) par la relation suivante : Mw = 2 3 log10(M0) ≠ 6.07. (1.3) (2) la magnitude locale (également appelée magnitude de Richter) ML, qui a été originellement définie par Richter (1935). ML est calculée empiriquement à partir du logarithme de l’amplitude maximale et corrigée empiriquement par un terme d’atténuation en fonction de la distance épicentrale. Cette échelle de magnitude doit être calibrée selon la région d’étude. (3) la magnitude des ondes de volume Mb qui se base sur le logarithme de l’amplitude des arrivées directes des ondes P. (4) la magnitude des ondes de surface MS qui se base sur le logarithme de l’amplitude des ondes de surface mesurée à distance télésismique. (5) la magnitude de durée MD qui se base sur le logarithme de la durée du signal sismique (Lee et al., 1972). On remarque que, dans cette liste, Mw est la seule échelle de magnitude à ne pas être construite de manière empirique.