Exercices: Les risques géologiques

Distinguer les risques géologiques internes et externes, et donner deux exemples de chaque type.

Observer le schéma d'un séisme, qui représente l'hypocentre (foyer), l'épicentre, les ondes sismiques et l'enregistrement d'un sismographe. À partir du schéma, expliquer la différence entre la magnitude et l'intensité d'un séisme, et quelle échelle ou quel instrument sert à mesurer chacune.

Qu'est-ce qu'une carte des risques géologiques ? Expliquer à quoi elle sert et donner un exemple de la façon dont elle peut être utilisée pour planifier l'extension d'une ville.

Deux séismes de même magnitude frappent deux régions différentes : dans l'une il y a à peine des dégâts, dans l'autre on compte des milliers de victimes. Expliquer quels facteurs, en plus de la magnitude, déterminent les effets d'un séisme : aléa, vulnérabilité et exposition.

Décrire trois mesures de prévention face au risque sismique qui peuvent être appliquées dans la construction de bâtiments en zones à risque.

Lors d'une éruption volcanique sont émis des coulées de lave, des cendres, des gaz et des écoulements pyroclastiques, et des lahars peuvent se former. Choisir trois de ces produits et expliquer le type de dommage que chacun peut causer.

Comparer les données de ces deux événements sismiques réels :

• Séisme A (Lorca, Espagne, 2011) : magnitude $M_w = 5,1$ ; profondeur de l'hypocentre = $1\ \text{km}$ ; distance épicentrale au centre urbain = $2,5\ \text{km}$ ; intensité maximale = VII-VIII (EMS) ; 9 morts et des centaines de bâtiments endommagés.

• Séisme B (mer d'Okhotsk, 2013) : magnitude $M_w = 8,3$ ; profondeur de l'hypocentre = $609\ \text{km}$ ; distance à la zone habitée la plus proche = $350\ \text{km}$ ; intensité maximale en surface = V (MMI) ; 0 mort et aucun dégât matériel.

1. a) À partir de l'équation du risque sismique ($\text{Risque} = \text{Dangerosité} \times \text{Exposition} \times \text{Vulnérabilité}$), analyser quels facteurs précis ont rendu le séisme de Lorca dévastateur malgré sa magnitude modérée.
2. b) Expliquer la différence conceptuelle entre la « magnitude » et l'« intensité » d'un séisme en s'appuyant sur les données des deux séismes pour illustrer la réponse.
3. c) Concevoir deux mesures préventives (l'une structurelle, l'autre relevant de l'aménagement du territoire ou de l'éducation) permettant de réduire le risque sismique dans des communes aux caractéristiques similaires à celles de Lorca.

Après une série de secousses dans une région traversée par une faille géologique active, un responsable local déclare : « Ce mois-ci, nous avons subi $100$ petits séismes de magnitude $3$. C'est une bonne nouvelle, car la faille a libéré peu à peu l'énergie équivalente à un grand séisme de magnitude $6$, évitant ainsi une catastrophe plus grave. »

1. a) Sur l'échelle de magnitude sismique, chaque augmentation de $1$ unité de magnitude multiplie l'énergie libérée environ par $31,6$ ($10^{1,5}$). Calculer combien de séismes de magnitude $3$ il faudrait en réalité pour égaler l'énergie libérée par un seul séisme de magnitude $6$, et combien pour un séisme de magnitude $7$.
2. b) À partir des résultats numériques obtenus, réfuter les déclarations du responsable et justifier pourquoi la présence de petits séismes superficiels ne garantit en aucun cas que le risque d'un grand séisme se soit dissipé.
3. c) Expliquer le lien entre l'accumulation d'énergie élastique sur les bords d'une faille bloquée (théorie du rebond élastique) et le potentiel destructeur d'un séisme de grande magnitude.

Sur un versant surplombant une route, on analyse deux tronçons de même pente ($35^\circ$) après un épisode de pluies torrentielles de $120\ \text{l/m}^2$ :

• Tronçon 1 : strates alternées de calcaires et de marnes avec un pendage de $30^\circ$ dans le sens de la pente du terrain, récemment déboisé.

• Tronçon 2 : strates horizontales de grès compact recouvertes de forêt méditerranéenne autochtone.

1. a) Justifier pourquoi le tronçon 1 a subi un glissement de terrain catastrophique alors que le tronçon 2 est resté stable, en analysant l'influence du pendage, de la lithologie et du couvert végétal.
2. b) Pour stabiliser le tronçon 1, une entreprise propose de projeter une couche continue de béton sur la surface sans percer de tuyaux de drainage vers l'intérieur. Prévoir ce qui se produira lors de la prochaine tempête et justifier techniquement pourquoi cette mesure peut aggraver le risque.

Défi du thème. Votre région est-elle préparée face aux risques de la dynamique terrestre ? Devenez conseiller en protection civile et rédigez un rapport technique d'évaluation sismique.

Suivre ces étapes :

1. Recueil de données : Consulter le visualiseur de séismes de l'Instituto Geográfico Nacional espagnol (IGN) et extraire les données de $5$ séismes récents survenus dans la péninsule ibérique avec une magnitude $M \ge 2,0$. Noter dans un tableau : localisation, profondeur (en $\text{km}$), date et magnitude (par exemple, $M = 3,4$).

2. Analyse géodynamique : Situer les épicentres par rapport à la limite entre la plaque eurasiatique et la plaque africaine. Justifier en un paragraphe comment la dynamique de la géosphère (courants de convection dans le manteau et rigidité de la lithosphère) est à l'origine des contraintes tectoniques observées.

3. Proposition argumentée : À partir des facteurs de risque (aléa, exposition et vulnérabilité), évaluer le risque sismique d'une des zones analysées et rédiger un décalogue de trois mesures de prévention et d'autoprotection réalisables à la maison ou dans l'établissement scolaire.

Seront évalués :

• La rigueur dans le recueil et la mise en tableau de données réelles de l'IGN.

• L'intégration conceptuelle correcte entre la sismicité enregistrée, la tectonique des plaques et la dynamique interne de la Terre.

• La pertinence et le réalisme des mesures proposées face au risque géologique analysé.