En moyenne, il est recensé, sur Terre, entre 500 000 et 1 000 000 de tremblements de terre par an dont 100 000 sont ressentis par la population et 1 000 capables de causer des dégâts. Pourquoi la Terre tremble-t-elle ? Notre planète n’étant pas un vulgaire ‘caillou’ flottant dans l’espace, la réponse à cette question pourrait découler de sa structure interne. Avant d’aborder les séismes et leurs conséquences, déshabillons notre planète pour comprendre la mécanique de ses diverses composantes.

La Rotonde (Ecole des Mines de Saint-Etienne) vous invite du 2 mars au 25 juillet 2026 à une exposition intitulée « Quand la Terre tremble ». Accompagné par l’équipe de médiation et à travers différents ateliers interactifs, vous visiterez les trois espaces de cette exposition : qu’est-ce qu’un tremblement de terre ? Comment caractériser et mesurer un tremblement de terre ? Peut-on se protéger d’un tremblement de terre ? Toute l’équipe de la Rotonde vous attend pour cette visite passionnante au centre de la Terre.

Pourquoi la Terre tremble-t-elle ? C’est une question qui s’est posée depuis la nuit des temps aux différentes cultures humaines, elles ont tenté d’y apporter des réponses toujours en relation avec des dieux, des divinités ou des animaux (liste non exhaustive) :

• Poséidon, dieu de la mer chez les Grecs anciens, crée, lors de ses colères, les tremblements de terre en frappant le sol avec son trident
• Encelade, chef des Géants en rébellion contre les Dieux de l’Olympe a le pouvoir de générer les tremblements de terre en se débattant dans sa tombe située sous l’Etna
• Chez les Aztèques, c’est Tepeyollotl, dieu des jaguars qui est responsables de l’apparition des tremblements de terre
• Namazu, poisson-chat géant vivant sous la Terre. En parcourant les mers et rivières souterraines c’est lui qui est à l’origine des tremblements de terre dans la mythologie japonaise
• Ruaumoko est le dieu des tremblements de terre dans la mythologie Maori. En effet, pour se venger de ses frères, il fait trembler le monde de l’intérieur en créant tremblements de terre et volcans
• Dans la mythologie indienne, la Terre est maintenue par 4 éléphants se tenant debout sur une tortue qui essaie de se maintenir en équilibre sur un cobra géant … et lorsque l’un de ces animaux commence à bouger, la Terre tremble
• Dans le folklore chinois, les tremblements de terre sont provoqués par les battements de queue de la carpe géante Kun

Ces différentes réponses sont imagées mais guère scientifiques, aussi revenons au XXIème siècle pour tenter d’expliquer l’origine des séismes.

La Terre, vieille dame de 4,5 milliards d’années, possède une croûte ‘solide’ depuis 3,8 à 4 milliards d’années mais qui ne ressemblait en rien à celle de nos continents actuels : les continents s’assemblent tous les quelques millions d’années et une fois leur taille maximale atteinte se séparent à nouveau pour donner un nouveau visage à la Terre. Au cours du temps, différents supercontinents ont vu le jour par agglomération de zones indépendantes de la lithosphère et ont disparu :

• Il y a 3,8 milliards d’années : le supercontinent Vaalbara qui a subsisté jusqu’à il y a 3,3 milliards d’années,
• Il y a 3 milliards d’années : Ur a existé jusqu’à il y a 2,9 milliards d’années,
• Il y a 2,7 milliards d’années : naissance du Kenorland beaucoup plus vaste que ses prédécesseurs (il comprenait l’Amérique du Nord, le Groenland, la Baltique, le Sibérie, l’Amazonie, une partie de l’Australie et de l’Afrique). Ce continent se fragmente il y a 2,5 à 2,1 milliards d’années,
• Il y a 1,8 milliards la Colombie (ou Nuna) est apparue, ce continent résulte du rapprochement des masses terrestres résultant de la rupture du Kenorland. La Colombie regroupe l’Amérique du Nord, le Groenland, le Baltique, l’Ukraine, l’Amazonie, l’Australie et la Sibérie,
• A la rupture de la Colombie il y a 1,3 milliard d’années, Rodinia s’est formé et a existé jusqu’il y a environ 750 millions d’années au sud de l’équateur. Sa configuration est encore à l’étude mais a probablement regroupé probablement l’ensemble des continents actuels,
• Puis il y a 625 millions d’années Pannotia s’est formé. Bien que sa géométrie soit incertaine il est probable que l’Amérique du Nord ait été rattachée à l’Amérique du Sud et que l’Europe et l’Asie l’ait été avec l’Amérique du Nord. Il y 550 millions d’année, Pannotia commence à se fragmenter,
• Il y a 335 millions d’années, toutes les masses terrestres se rejoignent pour former la Pangée, supercontinent entouré par un vaste océan nommé Panthalassa et avec une vaste mer intérieure appelée Thétis. La vie animale s’est considérablement développée sur la Pangée, les dinosaures s’y promenaient.

La fragmentation de la Pangée a commencé il y a plus de 200 millions d’années pour former les continents que nous connaissons actuellement.

Nous connaissons tous la distribution des continents sur le globe mais qu’en sera-t-il dans quelques centaines de millions d’années ? A partir des vitesses et directions actuelles de migration des plaques tectoniques 4 scénarios sont possibles d’après les simulations effectuées :

• Fermeture de l’océan Pacifique et formation de la Novopangée
• Regroupement de l’Afrique et de l’Asie, Amériques et Europe en périphérie d’un nouvel supercontinent l’Aurica
• Fusion des continents vers le nord et formation de l’Amasie
• Retour à une disposition proche de la Pangée : la Pangée ultima

Mais comment diable de telles masses solides peuvent-elles se déplacer de la sorte ? La solution à cette question pourrait venir de l’intérieur de la Terre.

En plus de cette structure principale de l’intérieur de la Terre, existe une structure secondaire très importante pour l’explication des séismes :

• Lithosphère : c’est la partie superficielle du globe terrestre comprenant la croûte et une partie du manteau supérieur. La limite inférieure se situe à une profondeur comprise entre 100 et 200 km à la limite où les péridotites approchent de leur point de fusion,
• Asthénosphère : c’est la partie ductile (solide visqueux) du manteau supérieur, sa profondeur n’est pas connue avec certitude.

La lithosphère est divisée en plaques tectoniques, véritables pièces de puzzle formant la surface du globe, se déplaçant les unes par rapport aux autres à une vitesse comprise entre 1 et 20 cm par an selon les lieux. Il existe quinze plaques majeures (principales et secondaires) et une quarantaine de plaques mineures :

• Plaques principales :
  • Plaque africaine (ou plaque arabique)
  • Plaque antarctique
  • Plaque indo-australienne
  • Plaque eurasienne
  • Plaque nord-américaine
  • Plaque sud-américaine
  • Plaque pacifique
• Plaques secondaires :
  • Plaque arabique
  • Plaque caraïbe
  • Plaque de Cocos
  • Plaque Juan de Fuca
  • Plaque de Nazca
  • Plaque philippine
  • Plaque Scotia
• Les plaques mineures sont des microplaques associées aux plaques principales.

Source : Carte des plaques tectoniques mondiales | Vecteur Gratuite

Quelle est la cause du déplacement de ces différentes plaques tectoniques ?

Nous avons vu que les températures du manteau inférieur terrestre variaient de 3700°C vers le noyau à 2000°C vers le manteau supérieur. En première approximation, le manteau ressemble à une casserole d’eau chauffée par le fond : la couche d’eau inférieure plus chaude donc moins dense aura tendance à remonter tandis que la couche d’eau supérieure moins chaude donc plus dense aura tendance à descendre. C’est le phénomène de convection. La vitesse des courants de convection est influencée par la viscosité du fluide : dans le cas de l’eau, la vitesse est de l’ordre de quelques cm/s alors que dans le cas du manteau elle n’est que de quelques cm/an.

Source : www.cea.fr

Malgré cette vitesse de déplacement très faible, ces mouvements vont exercer une influence importante sur la lithosphère. Lorsque les courants montent vers la surface la matière visqueuse va écarter les plaques tectoniques alors que lorsqu’ils redescendent en se refroidissant, ils vont entraîner la lithosphère vers le bas (zone de subduction). Ce sont ces mouvements infiniment lents qui font dériver les continents : phénomène nommé ‘tectonique des plaques’. C’est pourquoi au fil du temps, la surface visible de la Terre est passée de la Pangée aux continents que nous connaissons actuellement.

Il y a trois types de mouvements des plaques lithosphériques :

• La convergence : les plaques solides se rapprochent l’une de l’autre avec pour conséquence une compression et plissement des plaques, un phénomène de subduction (enfoncement d’une plaque lithosphérique sous une autre) et/ou la formation des montagnes. C’est ainsi que la chaîne himalayenne s’est formée il y a environ 50 millions d’années et continue de grandir d’environ 3 à 5 mm/an du fait du déplacement de la plaque indienne de 5 cm/an. Il en est de même pour le Mont Blanc qui grandit d’environ 1 mm/an avec la collision des plaques africaine et eurasienne ; cependant cette augmentation est largement éclipsée par les fluctuations de l’épaisseur de la calotte glacière.

Source : futura-sciences

• La divergence ou écartement de deux plaques lithosphériques. Ce phénomène se produit au niveau des dorsales océaniques (chaîne de montagne sous-marine). Lors de la divergence des plaques se crée un espace qui est comblé par du magma de l’asthénosphère et en se refroidissant crée une nouvelle lithosphère.

Source : géographie.savoir.fr

• Le coulissage (ou décrochement ou encore coulissement) est le glissement horizontal de deux plaques lithosphériques le long d’une faille. Dans ce cas, il n’y a ni création, ni destruction des plaques. Les exemples les plus connus sont la faille de San Andrea en Californie et la faille nord-anatolienne en Turquie.

Faille de San Andréas (Californie) Source : Wikipedia

Les vitesses de déplacements des plaques sont variables comme le montre la carte suivante. Les vitesses de divergence sont généralement plus importantes que les vitesses de convergence ou de coulissage.

Carte des plaques tectoniques Source : pdfprof.com

Ces déplacements provoquent des déformations de la croûte terrestre et l’accumulation de tensions dans les roches. Au fil du temps, lorsque ces dernières deviennent trop importantes, il se produit une libération brutale d’énergie et un déplacement brusque du terrain rocheux le long d’une faille (limite entre deux plaques) : les SEISMES.

Remerciements : merci à Jeanne-Marie et à Ségolène pour la lecture critique de cet article.

Illustrations : les illustrations non référencées ont été créées par intelligence artificielle.

Principales références :

Découvrir & Comprendre - Les séismes

Séance 4 - Les séismes - Cours (Partie 1) - AlloSchool

Les ondes sismiques - SEIS / Mars InSight

Chapitre 3.pdf     propagation des ondes sismiques

Origine et effets des séismes | Observaterre

La structure interne de la Terre | Alloprof

La convection mantellique, moteur de la tectonique des plaques, si souvent évoquée, si souvent mal comprise — Planet-Terre

https://www.cesarsciences.fr/wp-content/uploads/2023/09/Lecon-Les-seismes.pdf

Structure de la Terre - Explication détaillée

Convection et tectonique des plaques – Service Educatif

Histoire de la sismologie

Histoire de la sismologie - HAL-SHS - Sciences de l'Homme et de la Société

ECHOSCIENCES - GrSupercontinents avant la Pangée : histoire, noms et évolution des masses continentales