Dossier Le doux son des séismes, 3 questions à Jean-Yves Royer

3 questions à Jean-Yves Royer3 questions à Jean-Yves Royer

JY Royer UBO

Géophysicien à l’Université de Bretagne Occidentale

« Dans l’océan, les enregistrements acoustiques permettent de compléter les réseaux sismologiques terrestres »

Existe-t-il une différence entre les ondes acoustiques de séismes propagées dans l’air et dans l’eau ?

En principe, rien ne les différencie. Les ondes sismiques se convertissent en ondes acoustiques à l’interface croûte   terrestre/atmosphère ou croûte   terrestre/océan. La conversion est la plus efficace à l’épicentre (au droit de la source) où les ondes sismiques sont les plus énergétiques. Ensuite, elles se propageront à la vitesse du son dans l’air (330 m/s) ou dans l’eau (1500 m/s). Il s’agit d’ondes à basses fréquences à peine audibles appelées infrasons (1-40 Hz).

La différenciation porte sur le milieu de propagation : dans l’écorce terrestre, les ondes sismiques s’atténuent très vite. Toute la sismicité   de faible magnitude   (M < 4) qui se produit dans les océans (où 80 % des frontières de plaques actives se situent) est ainsi très imparfaitement détectée et, si elle l’est, elle reste imparfaitement localisée sachant que l’océan couvre 70 % de la planète et que tous les réseaux sismologiques sont terrestres.

La mer, en revanche, est un milieu de propagation plus favorable car il existe une couche d’eau à faible vitesse du son dont la profondeur varie avec la latitude. Ce canal SOFAR, pour Sound Fixing and Ranging, se conduit comme un guide d’onde dans lequel les ondes acoustiques de basses fréquences peuvent se propager sur des milliers de km avec une faible atténuation (i.e. quasiment sans perte d’énergie). Il est donc possible dans cet élément de les capter à de très grandes distances sur plusieurs milliers de kilomètres.

Pourquoi étudier en particulier les ondes acoustiques générées en mer par des séismes ?

Dans l’océan, les enregistrements acoustiques permettent de compléter les réseaux sismologiques terrestres qui sont peu performants pour détecter les séismes lointains de faible magnitude  .

En raison de la propagation très efficace des ondes acoustiques en milieu marin dans le canal SOFAR, un réseau de quelques hydrophones (sortes de micros sous-marins) permet de couvrir de très larges régions et de détecter des séismes de magnitude   supérieure à 3.0. En 2007, par exemple, à l’aide d’un réseau de trois instruments distants de plus 1500 km les uns des autres, nous avons pu détecter et localiser près de 11000 événements, certains à plus de 6000 km du réseau. En moyenne, ces réseaux détectent 20 à 50 fois plus d’événements que les réseaux sismologiques terrestres.

Les catalogues servent à étudier l’activité de faible magnitude   des dorsales océaniques et à comprendre, notamment, comment elle se répartit dans le temps et dans l’espace en fonction de leur taux d’ouverture ou encore à distinguer l’origine tectonique ou magmatique des crises sismiques. On accède ainsi à la dynamique de l’accrétion océanique. Un autre sujet d’étude est l’analyse des séismes de faible magnitude   qui précèdent certains gros séismes, sur les failles transformantes [ndlr. aussi dits « décrochantes »], entre autres.

Mise en place pour l’interdiction totale des essais nucléaires, la CTBTO (Comprehensive Nuclear-Test-Ban Treaty Organisation) dispose dans l’océan de stations hydroacoustiques pour surveiller d’éventuels essais sous-marins. Elles sont câblées à terre ou sur des îles voisines pour une transmission en temps réel des données. Le milieu académique peut accéder à ces données centralisées au siège de l’ONU? à Vienne.

Une autre application de ces écoutes est de capter in situ le bruit de l’état de la mer (< 1 Hz), afin de contraindre les modèles de prédiction de vagues et du bruit, dit « microcosmique », qu’elles engendrent. Enfin, une dernière application est de comprendre les mécanismes de conversion sismique/acoustique et de propagation des ondes acoustiques générées par les séismes sous-marins, dites « ondes T ».

Est-ce qu’un plongeur pourrait entendre ces sons ? Un animal marin ?

Un plongeur, non, sauf peut-être s’il est très près de la source acoustique (épicentre). Un animal, oui, notamment les grandes baleines, qui émettent et perçoivent des sons à très basses fréquences (15-120 Hz). Dans l’océan Indien, outre les séismes et les éruptions volcaniques, nous détectons des vocalises de cinq espèces de grandes baleines.