Lorsqu'un séisme est signalé, l'un des premiers lieux mentionnés est généralement l' épicentre . Il apparaît comme un point sur une carte et est souvent décrit comme l'endroit où le séisme s'est produit.
Mais un tremblement de terre ne commence pas réellement à l'épicentre.
La rupture débute sous terre à un point appelé hypocentre , également connu sous le nom de foyer sismique. L' épicentre est simplement le point à la surface de la Terre situé directement au-dessus de ce point de départ souterrain.
En termes simples :
Hypocentre = point de départ de la rupture sismique sous la surface.
Épicentre = le point à la surface situé directement au-dessus de l'hypocentre.
Cette distinction est importante car la profondeur et l'emplacement de l'hypocentre aident les scientifiques à comprendre comment un tremblement de terre s'est produit, tandis que l'épicentre fournit une référence géographique pratique sur les cartes.
Qu'est-ce que l'hypocentre d'un tremblement de terre ?
L'hypocentre est le point sous la surface de la Terre où commence la rupture de la faille.
Les contraintes peuvent s'accumuler le long d'une faille pendant des années, des décennies, voire beaucoup plus longtemps. Lorsque ces contraintes dépassent la résistance des roches, une partie de la faille se rompt brutalement.
Le premier point où cette rupture se produit est l'hypocentre.
L'énergie élastique stockée est alors libérée et se propage vers l'extérieur sous forme d'ondes sismiques, notamment les ondes P, les ondes S et les ondes de surface.
Le terme « focus » est également couramment utilisé pour désigner le même emplacement.
Alors:
hypocentre = foyer du séisme
Toutefois, il ne faut pas confondre l'hypocentre avec la rupture sismique dans son ensemble.
Un séisme majeur peut débuter en un point et se propager sur des dizaines, voire des centaines de kilomètres de faille. L'hypocentre ne marque que le point de départ de cette rupture plus importante.
Qu'est-ce que l'épicentre d'un tremblement de terre ?
L'épicentre est le point à la surface de la Terre situé directement au-dessus de l'hypocentre.
Imaginez une ligne verticale tracée vers le haut à partir du point souterrain où le séisme se déclenche. L'endroit où cette ligne atteint la surface est l'épicentre.
Par exemple, si un séisme se déclenche à 18 kilomètres sous terre, son hypocentre se situe à une profondeur de 18 kilomètres. Le point géographique situé directement au-dessus est l'épicentre.
C’est pourquoi les rapports sur les séismes mentionnent souvent des choses comme :
L'épicentre se situait à 25 kilomètres à l'est d'une ville.
L'épicentre est plus facile à représenter sur une carte que la position tridimensionnelle de l'hypocentre.
Mais il est important de rappeler que l'épicentre est un point de référence en surface , et non l'emplacement souterrain où la rupture de la faille commence réellement.
Épicentre vs hypocentre : principales différences
| Fonctionnalité | Épicentre | Hypocentre |
|---|---|---|
| Lieu | la surface de la terre | Sous la surface de la Terre |
| Sens | Point situé directement au-dessus de l'hypocentre | Point où la rupture commence |
| Autre nom | point de référence de surface | Focus sur les séismes |
| Inclut la profondeur ? | Non | Oui |
| Fréquemment représenté sur les cartes ? | Oui | Généralement représentés sous forme de coupes transversales ou de modèles 3D |
| Lien familial | Directement au-dessus de l'hypocentre | Directement sous l'épicentre |
| Représente une rupture totale ? | Non | Non, seulement le point de départ de la rupture |
La différence réside donc principalement dans la profondeur et la position.
L'hypocentre se situe à l'intérieur de la Terre.
L'épicentre est sa projection à la surface.
Quelle est la profondeur maximale de l'hypocentre d'un séisme ?
La distance entre l'hypocentre et la surface de la Terre est appelée profondeur focale.
Les séismes se produisent à des profondeurs très différentes, mais on les divise généralement en trois grands groupes.
Séismes superficiels
Les séismes superficiels se produisent à des profondeurs d'environ 0 à 70 kilomètres.
La plupart des séismes dans le monde sont superficiels.
De nombreux séismes destructeurs le long des failles continentales entrent également dans cette catégorie car la rupture se produit relativement près de la surface.
Séismes de profondeur intermédiaire
Les séismes intermédiaires se produisent à des profondeurs d'environ 70 à 300 kilomètres.
Elles sont particulièrement associées aux zones de subduction , où une plaque tectonique s'enfonce sous une autre.
Des séismes peuvent continuer à se produire à l'intérieur de la plaque descendante à mesure qu'elle s'enfonce dans le manteau.
Séismes profonds
Les séismes profonds se produisent à une profondeur d'environ 300 à 700 kilomètres.
On les trouve principalement à l'intérieur de plaques subductées profondément.
Les tremblements de terre deviennent extrêmement rares en dessous de 700 kilomètres environ, car les températures et les pressions élevées à de plus grandes profondeurs rendent la rupture fragile ordinaire de plus en plus difficile.
Pourquoi la profondeur d'un séisme est-elle importante ?
Benioff Zone diagram showing shallow, intermediate, and deep earthquakes along a subducting oceanic plate beneath an overriding plateLa profondeur focale peut fortement influencer la façon dont un tremblement de terre est ressenti en surface.
Un séisme superficiel libère de l'énergie relativement près des villes, des routes et des bâtiments. Les ondes sismiques parcourent donc une distance plus courte avant d'atteindre la surface.
Cela peut contribuer à des secousses intenses à proximité de la rupture.
Un séisme plus profond peut être ressenti sur une région beaucoup plus vaste, mais les secousses près de la surface peuvent parfois être plus faibles que celles d'un séisme superficiel de magnitude similaire.
Cependant, la profondeur n'est qu'une partie de l'histoire.
Les dégâts causés par un tremblement de terre dépendent également de :
- ampleur,
- distance de la faille rompue,
- mécanisme de défaillance,
- direction de rupture,
- géologie locale,
- conditions du sol,
- Qualité de la conception et de la construction des bâtiments.
C’est pourquoi deux séismes de magnitude similaire peuvent engendrer des dégâts très différents.
L'épicentre est-il toujours le lieu où les secousses sont les plus fortes ?
Non.
Il s'agit là d'une des idées fausses les plus répandues au sujet des tremblements de terre.
L'épicentre est simplement le point à la surface situé directement au-dessus de l'hypocentre. Il n'indique pas automatiquement l'emplacement de la secousse sismique la plus forte ni des dégâts les plus importants.
Les séismes de forte magnitude peuvent rompre de très longs tronçons de failles.
Imaginons qu'un séisme se déclenche à une extrémité d'une faille et que la rupture se propage sur 120 kilomètres. Une ville située à 60 kilomètres de l'épicentre peut en réalité se trouver beaucoup plus près d'une autre partie de la faille rompue.
Cette ville pourrait subir des secousses plus fortes qu'un endroit situé directement à l'épicentre.
D'autres facteurs peuvent également modifier le schéma de secousses.
Directivité de rupture
Une rupture de faille peut se propager préférentiellement dans une direction, concentrant l'énergie sismique vers certaines zones.
Géologie locale
Les bassins sédimentaires meubles peuvent amplifier les ondes sismiques, tandis que les zones voisines construites sur un substratum rocheux solide peuvent subir une amplification moindre.
Distance à la faille
Pour les séismes de forte magnitude, la distance à la surface de rupture proprement dite peut parfois être plus importante que la distance à l'épicentre.
Alors:
L'épicentre ne signifie pas « le point le plus dangereux ».
Il s'agit principalement d'une référence géographique.
Comment les scientifiques déterminent-ils l'épicentre et l'hypocentre d'un séisme ?
Les scientifiques localisent les séismes grâce à des réseaux de stations sismiques.
Lorsqu'un tremblement de terre se déclenche, plusieurs types d'ondes sismiques se propagent vers l'extérieur.
Les ondes P se déplacent plus rapidement et atteignent généralement une station sismique en premier.
Les ondes S se déplacent plus lentement et arrivent plus tard.
La différence entre leurs temps d'arrivée est appelée intervalle S–P.
Plus l'écart entre les arrivées des ondes P et S est grand, plus la station est généralement éloignée de la source du séisme.
Une seule station peut estimer la distance, mais elle ne peut pas déterminer à elle seule l'emplacement exact.
Les données provenant de plusieurs stations sismiques sont donc combinées.
Les systèmes modernes de localisation des séismes utilisent :
- Temps d'arrivée de l'onde P,
- Temps d'arrivée des ondes S,
- de nombreuses stations sismiques,
- modèles de vitesse sismique,
- méthodes d'inversion informatisées.
À partir de ces données, les scientifiques estiment :
- latitude,
- longitude,
- profondeur de champ,
- heure d'origine.
La latitude et la longitude définissent l'épicentre.
L'ajout de profondeur permet de déterminer la position tridimensionnelle complète de l'hypocentre.
Pourquoi l'épicentre ou la profondeur signalés changent-ils parfois ?
Il est fréquent que les localisations des séismes soient révisées après le premier rapport.
Par exemple, une solution automatique initiale peut lister :
Profondeur: 10 km
et ultérieurement modifié en :
Profondeur: 16 km
L'épicentre peut également se déplacer de plusieurs kilomètres.
Cela ne signifie pas que le séisme lui-même a bougé.
Les premières solutions aux séismes sont souvent générées automatiquement à partir des données sismiques disponibles dans les premières minutes suivant l'événement.
À mesure que de nouvelles stations enregistrent le séisme, les scientifiques obtiennent davantage d'informations.
La solution peut ensuite être affinée.
Un autre facteur est le modèle de vitesse sismique.
Les ondes sismiques ne se propagent pas à la même vitesse dans tous les types de roches. La croûte terrestre est composée de couches et de structures aux propriétés physiques différentes.
L'utilisation d'un meilleur modèle de ces vitesses souterraines peut améliorer l'estimation de la localisation du séisme.
De petites modifications de l'épicentre ou de l'hypocentre sont donc normales.
L'épicentre permet-il d'identifier la faille qui a rompu ?
Pas nécessairement.
Si l'épicentre se situe à proximité d'une faille active connue, cette faille peut être un candidat évident.
Mais l'épicentre seul ne suffit généralement pas à prouver quelle faille a bougé, surtout dans les régions où plusieurs failles sont proches les unes des autres.
Les scientifiques utilisent des preuves supplémentaires telles que :
- répartition des répliques,
- mécanismes focaux,
- rupture de surface,
- mesures GPS,
- déformation des satellites,
- analyse des formes d'onde sismiques.
Les répliques sismiques peuvent être particulièrement utiles.
Si l'on représente graphiquement en trois dimensions des centaines d'hypocentres de répliques, leur configuration peut révéler la géométrie de la faille qui s'est rompue.
Cela peut même révéler des défauts qui ne présentent que peu ou pas d'expression visible en surface.
Que peuvent nous apprendre les hypocentres des répliques sismiques ?
Après un séisme majeur, des séismes de moindre ampleur se produisent souvent autour de la zone de rupture.
Ces répliques ne surviennent pas de manière aléatoire.
Leurs hypocentres permettent de délimiter la structure des failles souterraines.
Lorsque les scientifiques les représentent en trois dimensions, ils peuvent révéler :
- l'angle de la faille,
- la profondeur de rupture,
- la longueur de la zone de faille activée,
- des défauts voisins qui étaient également sous tension.
C’est l’une des raisons pour lesquelles les informations sur l’hypocentre sont si précieuses.
Un épicentre permet de localiser un point sur une carte.
Un ensemble d'hypocentres peut révéler la géométrie cachée de tout un système de failles sous la surface.
Un épicentre peut-il se trouver dans l'océan ?
Oui.
De nombreuses frontières importantes des plaques tectoniques terrestres se situent sous les océans, ce qui explique la fréquence extrêmement élevée des séismes en mer.
Certains des plus grands séismes au monde se produisent le long des zones de subduction sous-marines.
Un épicentre situé au large des côtes ne signifie cependant pas automatiquement qu'un tsunami se produira.
La formation d'un tsunami dépend de plusieurs facteurs, notamment :
- magnitude du séisme,
- profondeur de champ,
- type de défaut,
- Ampleur et direction du déplacement du fond marin.
Les séismes de grande ampleur et de faible profondeur qui provoquent d'importants mouvements verticaux du fond marin sont les événements générateurs de tsunamis les plus importants.
Un séisme profond ou un séisme impliquant principalement un mouvement de faille horizontal peut ne produire que peu ou pas de tsunami, même si son épicentre se situe en mer.
Épicentre, hypocentre et faille : quelle est la différence ?
Fault plane diagram showing the hypocenter where earthquake rupture begins, the epicenter directly above it, and the inclined fault surface where rocks slipCes trois termes décrivent différentes étapes du processus sismique.
Hypocentre :
Le point souterrain où la rupture commence.
Épicentre:
Le point de surface situé directement au-dessus de l'hypocentre.
Faute:
La fracture ou la zone de fracture le long de laquelle se déplacent les masses rocheuses.
Une faille peut s'étendre sur des centaines de kilomètres.
L'hypocentre est un point précis de cette faille où se déclenche un séisme particulier.
Une fois la rupture amorcée, elle peut s'étendre sur une portion beaucoup plus importante de la faille.
C’est pourquoi on ne peut pas comprendre un séisme de grande ampleur en se basant uniquement sur son épicentre.
Un exemple simple
Imaginez un tremblement de terre qui se déclenche à 12 kilomètres sous la surface de la Terre.
Le point de départ souterrain est le :
Hypocentre
Le point situé directement au-dessus est le :
Épicentre
Supposons maintenant que la rupture se propage vers l'est sur 80 kilomètres de faille.
Une ville située à 40 kilomètres de l'épicentre se trouve justement à côté de la faille rompue, sur d'épais sédiments meubles.
Une autre ville se situe presque directement à l'épicentre, mais elle est construite sur un socle rocheux solide.
Les villes les plus éloignées de l'épicentre pourraient subir des secousses plus fortes et des dégâts plus importants.
Cet exemple montre pourquoi les effets d'un tremblement de terre dépendent de bien plus que la position d'un simple point sur une carte.
Pourquoi l'épicentre et l'hypocentre sont-ils importants ?
L'épicentre est utile car il fournit au public et aux scientifiques une référence géographique immédiate pour un tremblement de terre.
L'hypocentre fournit des informations complémentaires essentielles à la compréhension du séisme lui-même.
Sa profondeur peut aider à révéler l'environnement tectonique.
Un regroupement d'hypocentres peut révéler la forme d'une faille cachée.
Les modifications de la répartition des hypocentres peuvent révéler où se produisent les répliques.
Ensemble, les informations relatives à l'épicentre et à l'hypocentre aident les scientifiques à comprendre les séismes en trois dimensions plutôt que de les traiter comme des points isolés sur une carte.
Questions fréquemment posées
L'hypocentre est-il la même chose que le foyer ?
Oui. L'hypocentre et le foyer d'un séisme désignent généralement la même chose : le point sous la surface de la Terre où la rupture commence.
Un tremblement de terre commence-t-il à son épicentre ?
Non. Cela commence à l'hypocentre, sous terre. L'épicentre est le point à la surface situé directement au-dessus.
L'épicentre est-il toujours l'endroit où les dégâts causés par un séisme sont les plus importants ?
Non. Les dommages dépendent de l'étendue de la rupture de la faille, de la distance, de la géologie locale, des conditions du sol, de la direction de la rupture et de la vulnérabilité des bâtiments.
Quelle est la profondeur maximale de l'hypocentre d'un séisme ?
La plupart des séismes sont superficiels, mais ceux qui se produisent dans les zones de subduction peuvent atteindre des centaines de kilomètres de profondeur. Les séismes les plus profonds atteignent près de 700 kilomètres.
Pourquoi les séismes superficiels peuvent-ils être plus dévastateurs ?
Leur rupture se produit plus près de la surface, ce qui permet à une forte énergie sismique d'atteindre les communautés voisines sur une distance plus courte. La magnitude, la géologie, la distance à la faille et la qualité des constructions sont également des facteurs importants.
Un séisme peut-il avoir plusieurs épicentres ?
Un séisme classique possède un hypocentre et un épicentre. Cependant, un séisme de forte magnitude peut rompre une zone de faille très étendue, de sorte que l'épicentre ne représente pas la totalité de la rupture.
Pourquoi l'épicentre d'un séisme change-t-il parfois après le premier signalement ?
Les premières localisations sont souvent des estimations automatiques basées sur des données limitées. À mesure que davantage d'enregistrements sismiques sont disponibles, l'épicentre et la profondeur focale peuvent être affinés.
L'épicentre d'un séisme peut-il se situer sous l'eau ?
Oui. De nombreux séismes se produisent sous les océans, notamment le long des dorsales médio-océaniques et des zones de subduction.
Réflexions finales
La différence entre un épicentre et un hypocentre est simple mais importante.
L' hypocentre est le point souterrain où commence la rupture sismique.
L' épicentre est le point situé à la surface de la Terre directement au-dessus de ce point.
Mais aucun de ces points ne représente l'intégralité du séisme.
Les ruptures importantes peuvent s'étendre sur des dizaines, voire des centaines de kilomètres de faille, et les secousses les plus fortes ne se produisent pas nécessairement à l'épicentre.
L'hypocentre ajoute une autre dimension cruciale : la profondeur.
Savoir où une rupture commence sous la surface aide les scientifiques à comprendre le comportement des séismes, à cartographier les failles cachées, à interpréter les schémas de répliques et à identifier les processus tectoniques responsables.
Ainsi, lorsqu'une carte sismique affiche un simple point étiqueté « épicentre » , ce point ne représente que la référence en surface.
Le séisme lui-même a débuté quelque part en dessous.
