Fiche d'identité de l'activité

Niveau : 4ème — Cycle 4
Thème programme : le risque sismique
Configuration : binômes recommandés
Matériel élèves : smartphone (si autorisé dans le règlement intérieur de l'établissement) ou tablette (1 par groupe), règle graduée
Matériel numérique : l'application "SismoPifomètre" ( https://sagniel.forge.apps.education.fr/sismometre/ ) et l'application "Effet de site (https://sagniel.forge.apps.education.fr/simulateur-de-seisme/) . VibeCodées par Stephane AGNIEL (IAN SVT), ces applications fonctionnent sur tous les navigateurs sans installation et ne nécessitent pas de connexion une fois lancée 

Situation déclenchante

Le mystère du séisme de Mexico, 1985
Le 19 septembre 1985, un séisme de magnitude 8,1 frappe la côte Pacifique du Mexique. L’épicentre est situé à plus de 350 km de Mexico. Pourtant, c’est la capitale qui subit les dégâts les plus catastrophiques : plus de 35 000 morts, des milliers d’immeubles effondrés.
Comment expliquer que Mexico, pourtant éloignée de l’épicentre, ait subi des dégâts bien plus importants que des villes proches de la rupture ?

Cette vidéo a été générée par NoteBook LLM. Les élèves exerceront leur esprit critique pour vérifier si l'effet de site existe vraiment.

 Compétences travaillées

Pratiquer des démarches scientifiques
•Formuler une hypothèse à partir d’une observation
•Analyser des données (sismogrammes, tableaux comparatifs)
•Utiliser un modèle numérique pour tester une hypothèse
•Interpréter des résultats et en tirer une conclusion
 

Déroulement de la séance en collège (1 heure)

Utilisation du simulateur numérique  : https://sagniel.forge.apps.education.fr/simulateur-de-seisme

Protocole :
1.Choisir l'énergie libérée par le séisme
2.Tester successivement différents types de sous-sol : granite / calcaire / sédiments
3.Relever l’amplitude des ondes sismiques pour chaque type de sol.
4.Conclure en comparant l'amplitude des ondes en fonction de la nature du sous-sol

Mesure sur le terrain pour vérifier l'influence du sous sol dans l'amplitude des ondes sismiques :

Afin d'assurer la fiabilité des mesures, les élèves réaliseront plusieurs séries de tests en permutant les équipements mobiles entre les différentes surfaces.

L'effet de site en Lycée : 

D'après un travail réalisé par Nathalie Parquet et Jean Minier, Lycée Pablo Picasso Perpignan (2021) (article d'origine accessible en cliquant ici)

Le risque sismique (à travers l’aléa) va dépendre de la vitesse du mouvement du sol, plus celle-ci sera élevée, plus les dégâts seront importants.

La vitesse du mouvement du sol peut être évaluée à partir des sismogrammes obtenus sur les différentes stations du réseau SISMOS à l’école : https://edumed.unice.fr/teachers/

Séisme étudié : étude du séisme du Teil (11 novembre 2019, M=5.0) : Lien

• Question : comment expliquer les différences d’amplitude des ondes P pour un même séisme entre différentes stations ?

Hypothèse n°1 :  cela dépend de la distance à l’épicentre du séisme.

Hypothèse n°2 : cela dépend de la nature de la roche sur laquelle repose la station sismique

Cherchons la nature du sol en dessous des différentes stations.

• En allant sur le site « infoterre » 
• Localisation : Le Teil

la transition brutale entre le substrat calcaire compact du plateau à l'ouest et les alluvions meubles Fz de la plaine rhodanienne à l'est est une explication possible des dégâts inégaux lors du séisme du Teil — les bâtiments côté plaine alluviale ont subi une amplification significative des ondes.

Réalisons d'un modèle pour simuler cet effet de site :
Des capteurs piézoélectriques sont placés à la même distance du choc simulant le séisme. Un des capteurs est placé dans un milieu meuble (de la gelée de bougie) et l’autre capteur est placé sur le bois (voir photo ci-dessous). Le choc est réalisé sur le bois à la même distance des deux capteurs (en fait, 3 chocs d’intensités croissantes ont été réalisés).

Pour en savoir plus sur le montage : https://edumed.unice.fr/tools-lab/seismometers/

On voit très nettement sur les résultats que pour un même choc, l’amplitude des enregistrements est beaucoup plus importante sur le capteur placé sur le milieu meuble. C’est la modélisation de l’effet de site.

Explication :
Les bassins sédimentaires amplifient les ondes. Le plus célèbre exemple de ces effets de sites est le séisme de Mexico en 1985. Au Mexique, le foyer du séisme se trouvait à plus de 200km de la ville de Mexico qui a pourtant été presque entièrement détruite et où l’on a compté plus de 35000 morts. Cette ville se situe dans un bassin sédimentaire qui est entré en résonance, amplifiant les ondes sismiques et le désastre

Application sur la notion de risque:

Pour un même séisme, le risque encouru par les habitations va être différent selon la nature du sol sur laquelle elles reposent. Les habitations situées sur des terrains peu consolidés comme les alluvions sont plus soumises au risque sismique que celle située sur de la roche consolidée type granite par exemple.

Auteur : Stéphane AGNIEL (stephane.agniel@ac-montpellier.fr)