Un tremblement de terre ou séisme, est un ensemble de secousses et de déformations brusques de l'écorce terrestre (surface de la Terre), produit par la libération brusque d'énergie accumulée par les déplacements des plaques tectoniques de la Terre.

Les séismes ne sont pas, la plupart du temps, ressentis par les humains, parce qu'ils sont trop faibles ; mais parfois, ils peuvent être dévastateurs.

Le dernier séisme d'importance remarquable en France métropolitaine s'est déroulé le lundi 11 novembre 2019, tout près de Montélimar ; il était de magnitude 5,4.

La croûte terrestre est la couche « superficielle » à la surface solide de la planète Terre. Elle est de nature différente au matériau qu'elle chevauche, qui est celui qui forme le manteau de notre planète. Plus profondément, les matériaux deviennent plastiques. La croûte terrestre est de deux natures différentes : en simplifiant, la croûte continentale, souvent au-dessus du niveau marin, est essentiellement constituée de roches du type du granite ; et la croûte océanique qui forme le fond des océans, et qui n'est pratiquement faite que d'une roche volcanique, le basalte. Ces deux types de croûtes sont de natures, d'âges et de comportements mécaniques très différents. Pour ce qui nous intéresse ici, la propriété importante est que seule la croûte océanique se renouvelle à l'échelle de la centaine de millions d'années ; la croûte continentale semble elle plus « éternelle », ou du moins son âge est beaucoup plus ancien, typiquement de l'ordre du ou des milliards d'années. La croûte océanique est en effet engendrée en permanence au rythme de quelques centimètres par an, au niveau des dorsales océaniques, ces chaînes volcaniques sous-marines longilignes. Le plus souvent, les dorsales océaniques ont, le long de leur "ligne centrale", un rift océanique, qui est un fossé où se concentre l'activité volcanique, et qui est donc le plus souvent sous-marin. Des magmas se forment quelques dizaines de kilomètres sous ces rifts, dans le manteau, par fusion partielle (le plus souvent entre 15 et 20 % de fusion) de son matériau. Ces magmas, de nature quasi exclusivement basaltique, remontent d'abord au sein du manteau, puis arrivent au niveau des rifts, où, en s'y mettant en place, elles forcent les deux bords du fossé à s'écarter. Les laves refroidies forment ainsi progressivement de la nouvelle croûte océanique. Celle-ci a typiquement une épaisseur de 5 à 6 km (composée de laves épanchées les unes au-dessus des autres, mais aussi d'intrusions volcaniques qui se figent sous forme de filons plus ou moins verticaux). Une nouvelle bande de terrain se crée ainsi continûment, qui forme une nouvelle aire à la surface de la Terre, d'une largeur moyenne environ 100 à 200 mètres par millier d'années, le long du système des dorsales océaniques qui lui fait à peu près 60 à 80 000 km de long. C'est donc une surface importante qui est ainsi engendrée progressivement. Ce phénomène ferait-il alors croître la surface de notre planète ?

Des études ont montré au XXè siècle que la surface de la Terre est très constante, au moins à l'échelle du dernier milliard d'années. Alors, s'il s'en crée à certains endroits, les zones de dorsale, c'est qu'il doit s'en détruire autant ailleurs. De par les natures propres de chaque croûte, océanique et continentale, à nouveau seule la croûte océanique a la capacité à « replonger » au sein du manteau où elle finira par y être assimilée. Les lieux de ce retour de la croûte océanique dans les profondeurs de la planète s'appellent les zones de subduction. La subduction est le nom qui désigne le (complexe) phénomène géologique de retour de la croûte océanique au sein du manteau.

Le long des dorsales océaniques, de la surface se crée ; le long des zones de subduction, de la surface se détruit. Toute la surface du fond des océans est ainsi entraînée dans une immense reptation à la surface de la Terre. Et les continents ? Leur nature, un matériau relativement moins dense que celui de la croûte océanique et a fortiori du manteau, les empêche de repartir dans le manteau. Si celui-ci était liquide, on pourrait dire que les continents « flottent ». Mais le manteau n'est que plastique1, se déformant lentement, mais à l'état solide. Et les continents restent en surface, pour la même raison que des matériaux flottent sur des liquides : leur densité est plus faible que le matériau du manteau. En surface, la croûte océanique couvre un peu plus de la moitié de la surface de notre planète ; la croûte continentale, elle, est morcelée en quelques (très grandes) « îles ». Celles-ci sont de fait entraînées dans le ballet du déplacement horizontal des surfaces océaniques : c'est ce que l'on appelle, depuis le début du XXè siècle lorsque le savant allemand Alfred Wegener l'a pour la première fois décrite, d'abord comme une hypothèse, ultérieurement validée, puis dorénavant mesurée assez facilement avec l'avènement du système « GPS » : la « dérive des continents ».

Ce déplacement est très lent, mais gigantesque : la portion de croûte océanique qui lentement s'enfonce dans le manteau terrestre, semble immense à l'échelle humaine : jusqu'à quelques 600 km de plongement, sur une épaisseur d'environ 10 km, et par « panneaux » pouvant faire plusieurs centaines de kilomètres de large.

Toute cette mécanique de déplacement de grandes zones de matériaux solides plus ou moins rigides crée des tensions au sein de la matière quand les déformations provoquées par les déplacements ne peuvent se produire assez rapidement. De telles tensions se créent principalement aux limites des plaques tectoniques, d'abord et surtout dans les zones de subduction, où la croûte océanique doit en plus subir une « torsion » pour passer du déplacement horizontal au plongement oblique, et où elle entre en contact avec l'autre croûte, océanique ou continentale, qui l'oblige à plonger. On trouve aussi d'autres zones de création et accumulation de tensions au niveau des dorsales, ainsi que lorsque deux plaques tectoniques « coulissent » latéralement l'une par rapport à l'autre, comme le long de la célèbre faille de San Andréas, au Mexique puis en Californie.

Le cadre simplificateur de la modélisation par la tectonique des plaques des déplacements des continents et des fonds océaniques, permet d'expliquer une très grande majorité d'une grande variété de phénomènes géologiques. Il reste toutefois des observations, en particulier des séismes parmi les plus puissants, qui nécessitent un raffinement au-delà de la tectonique des plaques. En particulier, dans certaines circonstances, la croûte continentale ne peut plus être considérée comme strictement rigide. Sa déformation, on peut le constater dans les zones de relief comme au sein des massifs montagneux, peut se produire comme si la croûte devenait pus « molle » (le terme « ductile » est employée), alors que pour d'autres endroits, c'est par cassures que la déformation se produit : on parle de régime « cassant » (on dit encore « fragile »), et les cassures prennent en géologie le nom de failles.

Le phénomène géologique de la cassure permet aux énergies qui se sont accumulées par les mises sous tension des matériaux, de se disperser. C'est ce que l'on appelle un séisme. Le long de la cassure, qui prend le nom de « faille », les roches se déplacent extrêmement rapidement, quelques mètres par seconde pendant quelques fractions de secondes pour des volumes de plusieurs milliers de m3, ceci afin de revenir à un état de moindre contrainte. L'énergie libérée se disperse alors sous la forme de vibrations qui se propagent très vite en s'éloignant de la zone de la faille. En surface, ces vibrations forment le phénomène de tremblement de terre : si le séisme est « fort »2, pendant le passage des vibrations, les gens ne peuvent plus tenir debout, des murs s'écroulent, des armoires basculent, et si le séisme est vraiment très fort, des bâtiments qui ne sont pas construits selon les méthodes qui leur permettent de résister (ou parce qu'ils sont trop anciens), peuvent s'écrouler sur eux-mêmes ; les bâtiments anti-sismiques ne s'écroulent pas, mais ils peuvent être déplacés, et se retrouver très inclinés.

Si un séisme a lieu en mer, la mer se met en mouvement sur toute sa hauteur (ce n'est pas comme la marée) : il n'y a pas beaucoup de vagues mais c'est toute la mer qui s'est élevée de 10 m : au moment où elle arrive sur la plage, cette énorme masse d'eau balaie tout : on appelle cela un tsunami, ou raz-de-marée. Le dernier grand tsunami, commencé près de Sumatra, a tué plus de 200 000 personnes sur les côtes de l'Océan Indien en 2004.

Tout d'abord un séisme se caractérise par plusieurs données.

En 1755, un grand tremblement de terre, suivi d'un tsunami ravagea Lisbonne et toute la côte jusqu'au Maroc ; il y eut entre 50 000 et 100 000 morts selon les sources3. Une abondante littérature évoque ce drame terrible ; peu après la sismologie fut créée.

Le séisme récent le plus meurtrier est celui qui a ravagé Port-au-Prince, en Haïti, le 12 janvier 2010. Deux secousses successives ont causé la mort de 300 000 personnes et laissé derrière elles plus d'un million de sans-abri. La ville et ses environs ont été presque totalement détruits, et la vie sur l'île complètement désorganisée.

On enregistre chaque année des milliers de tremblements de terre sur les sismographes. On étudie parfaitement bien l'évolution des plaques et leur « plan-glissière ». La faille-glissière la plus étudiée est celle de Californie vers Los Angeles : on sait quelles contraintes se produisent, mais on ne sait pas quand elle va céder.

Le processus des tremblements de terre est très bien compris, mais on ne sait pas les prévoir précisément. On sait, par contre, construire des immeubles résistant aux secousses.

La violence et les effets dévastateurs des séismes étaient autrefois considérés comme des manifestations de divinités.

Dans les légendes japonaises, les séismes étaient provoqués par Namazu, une créature ressemblant à un énorme poisson-chat. Celui-ci vivait dans la vase du fond des mers, sous les îles. Afin de le faire tenir tranquille, le dieu Kashima était chargé de le surveiller.

Dans les légendes nordiques, le serpent Jormungand enserre le monde dans ses anneaux et provoque les raz-de-marée et les séismes. Le dieu Thor, maître du vent, des orages et du tonnerre, est chargé de le combattre.

Dans les croyances aztèques, le cinquième Soleil (ou monde) est voué à disparaître dans des tremblements de terres catastrophiques. Le monde actuel est désigné par ce « cinquième Soleil ».