Projet « Sismo des écoles »
Au collège sainte
Marthe
I. Données Sismiques
q Générales
q Européennes
q Françaises
q Régionales.
II. Le réseau « Sismo des écoles »
q
Sismomètre
q
Système d’acquisition
q
Réseau d’enseignement
q
Exemple de Réseau de surveillance sismique à but éducatif.
III. Objectifs
et devenir du projet
q Objectifs
q Interdisciplinarité
q Groupe
académique
q Banque
de données mondiale.
Là où la Terre a tremblé, elle tremblera. C’est une règle élémentaire en sismologie. L’Europe et le bassin méditerranéen ont été par le passé le théâtre de séismes meurtriers : Jéricho en 1250 avant Jésus-Christ, Bâle en 1356, Lisbonne en 1755, Lambesc 1909, Frioul en 1976, El Asnam et Irpinia en 1980, le golfe de Corinthe 1994 ou encore Izmit en 1999. Et toujours les mêmes questions : sur quelles failles et à quel moment se produira la prochaine secousse ?
Les séismes ne sont qu’un des
effets superficiels du lent mouvement des plaques lithosphériques à la surface
du Globe. Environ 95% de l’énergie sismique totale relâchée à la surface de
la Terre l’est au niveau des grandes failles qui les bordent. Qu’elles s’enfoncent
comme au Japon ou qu’elles coulissent le long de grandes fractures comme à
San Andreas, en Californie, les plaques se déplacent les unes par rapport
aux autres à des vitesses moyennes de un à dix centimètres par an.
Les zones de frictions sont
le lieu privilégié des séismes. Les tentions s’accumulent pendant des dizaines
voire des centaines d’années, déformant les roches. Comme un ressort trop
tendu qui lâche, les roches déformées finissent par se casser, libérant de
manière quasi instantanée toute l’énergie emmagasinée sous la contrainte.
Les tremblements de terre les plus violents, de magnitude 8 à 9, correspondent
à des glissements soudains, en quelques
secondes, de 10 à 20 mètres sur des surfaces ( « le plan de faille »)
de plusieurs dizaines de milliers de kilomètres carrés. Ces glissements et
ébranlements violents relâchent l’énergie accumulée sous forme de déformation
élastique, résultat du déplacement relatif entre les deux plaques pendant
l’intervalle de temps séparant un fort séisme du suivant. Cet intervalle ou
récurrence est généralement de l’ordre de la centaine d’années. D’autres séismes
sont très destructeurs et meurtriers malgré leur faible poids dans le bilan
énergétique total ( moins de 5 %). De magnitude 6 à 8, ils se produisent à
l’intérieur des continents tous les quelques milliers d’années. Les déplacements sont plus lents (un à dix millimètres
par an) et les failles impliquées plus petites (quelques centaines de kilomètres
carrées). Ces failles sont particulièrement nombreuses au niveau des frontières
plus diffuses et larges de plusieurs centaines de kilomètres,
telle que celle
séparant l’Afrique de l’Europe.
Définition d’un séisme :
On appelle séisme un ébranlement brutal du sol, provoqué
en profondeur par le mouvement relatif de deux compartiments. Si des zones
de l’écorce terrestre sont soumises à des tensions croissantes qui tendent
à les déplacer en sens inverse, les matériaux se déforment élastiquement avec
accumulation d’énergie. Lorsque le seuil d’élasticité est dépassé, il y a
rupture, l’énergie accumulée est brutalement libérée.
C’est la théorie du rebondissement
élastique.
On appelle foyer
ou hypocentre le lieu précis où se produit la rupture initiale et la libération
d’énergie,
la projection
du foyer à la surface du sol est
l’épicentre (voir fig. 2).
Un séisme important comprend
3 phases :
q
Des secousses prémonitoires faibles, de plus en plus
nombreuses,
q
La phase paroxysmale ou secousse principale très brève
( de quelques secondes à une ou deux minutes ) qui correspond à l’unique mouvement,
q
Des répliques de plus en plus faible.
L’énergie libérée
donne naissance à des vibrations ou ondes qui se propagent dans toutes les directions de l’espace. Comme
on associe un rayon lumineux aux ondes lumineuses, on associe un rai sismique aux ondes sismiques.
Dans un milieu anisotrope comme la terre les rais sont courbes tant qu’il n’y a pas de discontinuités physiques. Lorsqu’il y a une discontinuité physique, les ondes sismiques sont réfléchies et réfractées comme les ondes lumineuses au niveau d’un dioptre. Lorsque l’onde est réfractée, sa vitesse change. Ainsi, différentes stations réparties sur le globe enregistrent le même séisme avec des décalages dans le temps dont la comparaison permet de savoir si les ondes ont rencontré une discontinuité, et de positionner l’épicentre du séisme.
B) Européennes :
La sismicité du bassin méditerranéen résulte de la collision entre l’Afrique et l’Europe qui s’opposent
depuis bientôt quatre vingt millions d’années.
Les tremblements de terre diminuent
à mesure que l’on remonte vers le nord ou que l’on descend vers le sud, de
part et d’autre de la zone d’affrontement marquée par la chaîne alpine au
sens large : Maghrébines, Bétiques, Pyrénées, Alpes, Apennins, Carpates,
Dinarides, Hellénides, Pontides...
La sismicité augmente en revanche
d’ouest en est au sein de cette zone de collision en même temps que les vitesses
de convergence entre les deux continents : de six millimètres par an
au niveau du méridien d’Alger, à onze millimètres par an au niveau de celui
du Caire
La sismicité est le reflet
des mécanismes de collision. Mécanismes qui se superposent à ceux plus précoces
de ce processus. Il faut donc pouvoir distinguer les failles actives de celles
qui ne le sont plus. Le projet « sismo des écoles » rentre dans
la détection et la surveillance de ces failles actives.
C) Françaises :
La France, pourtant bien moins
active que ses voisins, n’est pas à l’abri d’un séisme. Pour preuve, la secousse
de magnitude 6,2 qui ruina, le 11 juin 1909, les villes de Lambesc, Saint-Cannat
et Rognes en Provence.
Aujourd’hui, en la matière, l’activité de l’Hexagone se manifeste
essentiellement sous forme de microséismes. Une vingtaine est enregistrée
chaque semaine sur le territoire national. Le risque que ne survienne une
secousse ravageuse, semblable à celle de Lambesc ou d’Arette n’est toutefois
pas négligeable.
Mais comment savoir où, quand
et pourquoi, pareil drame pourrait se reproduire ? La connaissance du
passé sismique de notre pays et l’étude des empreintes laissées dans les couches
géologiques devraient apporter un premier élément de réponse. Aucune région
n’est véritablement à l’abri d’un séisme ( voir figure 2 ). Si 90 % de l’énergie
sismique nationale est libérée au niveau des Alpes et des Pyrénées, des régions
réputées calmes comme le Pas-de-Calais peuvent à l’occasion bouger. La répartition
de la sismicité sur le territoire métropolitain est le fruit du rapprochement
de l’Afrique et de l’Europe.
Figure 2 : la sismicité de la France
D) Régionales :
II. Le réseau « Sismo des écoles »
A) le sismomètre :
Les ondes sismiques sont enregistrées
à la surface de la terre, en différentes stations à un moment précis à l’aide
de sismographes. Appareil formé d’un pendule à grande inertie, très amorti
qui reste immobile quand le support est ébranlé (voir fig. 3)
L’analyse d’un sismogramme
montre :
q Ondes premières
ou ondes P
q Ondes Secondes ou ondes S
q Ondes Longues ou ondes L.
Magnitude
Elle permet de mesurer l’énergie libérée. Elle est définie par le logarithme décimal de l’amplitude maximale d’oscillations A mesurée en micromètres sur un sismogramme étalonné à la distance épi centrale de 100 km. La magnitude d’un séisme en un lieu est repérée sur l’échelle de Richter. Cette échelle n’a pas de limites, les séismes connus ont une magnitude qui varie de 1 à 9.
B) Système d’acquisition:
PROJET
" SISMO DES ECOLES "
Dans le cadre de la sensibilisation des écoles aux risques majeurs, et notamment au risque sismique, un projet d'installation de sismométries sur divers sites scolaires reliés en réseau a été engagé dès octobre 95. |
Ce projet, appelé "sismo des écoles" vise à mettre en place
un réseau d'établissements scolaires (collèges et/ou lycées) réunis autour
d'un centre de ressources sismiques à vocation éducative.
Des élèves de 13 à 18 ans sont
chargés d'installer, dans leur établissement, un capteur sismique. Les signaux
dus à l'activité sismique alimentent une base de données en ligne, véritable
centre de ressources sismiques, et point de départ d'activités scientifiques
utilisant les nouvelles technologies de l'information et de la communication.
Mise en place d'un système d'acquisition de données
sismiques au niveau local.
Le sismomètre numérique prototype,
installé dans chaque école, doit permettre l'enregistrement de séismes proches
ou de téléséismes. Un capteur GPS permet simultanément l'acquisition du temps
universel par données satellites.
Un ordinateur PC-ACQUI (voir figure 1), entièrement dédié à cette tache d'acquisition des données, sert de support à cette première étape, avec les capteurs sismiques et GPS.
fig. 1 : système d'acquisition
installé dans une école.
La validation de ce système d'acquisition prototype a fait l'objet d'une
recherche initiée, en octobre 95, par l'atelier d'animation scientifique ASTER
du Centre International de Valbonne en partenariat avec le laboratoire GéosciencesAzur
du CNRS et la délégation régionale de l'ANVAR.
Chaque école dispose ainsi
d'un tel système d'acquisition et assure sa maintenance. Elle assure son installation
technique dans un lieu adéquat de l'établissement. Elle vérifie le bon fonctionnement
de l'acquisition et de l'enregistrement de données sur le PC-ACQUI.
Ce centre de contrôle effectue,
en effet, quotidiennement, une requête par réseau téléphonique, sur les sites
scolaires pour acquérir les données significatives des PC-ACQUI. Cette requête
s'effectue à partir d'une sélection de tranches horaires significatives définie
par des centres de recherche.
fig. 2 : Transmission des signaux
acquis dans les écoles vers un centre régional.
Les données enregistrées par chaque station sont disponibles par Internet dans une banque de données destinées aux élèves des collèges et des lycées. Les fichiers de la banque de données sont disponibles dans des formats compatibles avec les logiciels éducatifs courants en sismologie.
E) Exemple de
Réseau de surveillance sismique à but éducatif :
La station sismique numérique
Avec son capteur sismique (enregistrement
mouvement du sol) installé sur le rocher et son capteur GPS (enregistrement
du temps universel) sur le toit du laboratoire.
Périodiquement, la station
transmet sur requête téléphonique automatique les fichiers numérisés significatifs
enregistrés à un ordinateur central.
L’activité sismique régionale,
nationale, voire mondiale peut être enregistrée en continu et étudiée dans
le cadre d’activités traditionnelles (club, classe).
III. Objectifs et devenir du projet
A) Objectifs :
Promouvoir les sciences expérimentales et les nouvelles technologies
chez les adolescents du collège et du lycée.
Le suivi de la station sismique permet aux enfants de développer un certain
nombre de savoir-faire spécifiques aux sciences expérimentales (mesurer, observer,
mettre en relation des informations..) et aux technologies nouvelles (s'informer,
traiter des données, les communiquer..).
Développer le sens de l'autonomie et de la responsabilité chez
les jeunes à travers la gestion d'un projet.
Dans le cadre de la classe
(enseignement disciplinaire et parcours diversifié), et/ou d'activités périphériques
(clubs, ateliers..), le suivi de la station sismique amène les élèves à développer
leurs qualités personnelles dans le travail en équipe, l'autonomie, la persévérance..
Renforcer et développer des liens avec des partenaires régionaux et internationaux des domaines économiques, Educatifs et culturels.
La mise en place du projet peut permettre de découvrir, de rencontrer
de nombreux partenaires (organismes de recherche, services environnement...)
associés à l'initiative. Le projet apporte alors une ouverture de l'établissement
vers l'extérieur.
Favoriser une prise de conscience rationnelle des problèmes
liés à l'évaluation et la prévention des risques sismiques.
Les contributions à l'éducation à l'environnement sont soulignées au fil
des différentes parties des nouveaux programmes de collège. Elles appellent
à une coordination entre les disciplines pour préparer les élèves à une vision
globale des problèmes d'environnement et notamment la prévention des risques
majeurs.
B) Interdisciplinarité :
Les nouveaux programmes du Cycle Central donnent une place élargie au phénomène sismique. Par exemple : structure des plaques lithosphériques, sismicité régionale et risque majeur.
Le réseau de surveillance sismique peut être le support privilégié à un projet interdisciplinaire regroupant enseignants de sciences expérimentales et technologiques mais aussi mathématiques (mesure et calcul), géographie (cartographie, localisation) …
La gestion d’une station sismique
peut faire l’objet d’un club ou atelier d’animation scientifique à travers
lequel les collégiens sont invités à développer leurs savoir-faire en matière
de technologies nouvelles.
Compte tenu des orientations
du projet (donnant une grande place aux technologies nouvelles de communication),
de sa dimension éducative (sensibilisation au risque sismique), de son contenu
scientifique (sismologie et sciences de la terre), et de son importance à
l’échelle régionale voire nationale (mise en réseau d’établissements scolaires),
de nombreuses pistes peuvent être exploitées par les équipes pédagogiques
des établissements scolaires.
Ce projet « sismo des
écoles » donnera lieu à l’obtention de sismogrammes visualisable sur
un site Internet, site où les élèves pourront à leur tour envoyer des pages
de leur composition. Ce projet peut donc rassembler autour de lui les enseignements
suivants :
q
Sciences Physiques
q
Mathématiques
q
Français
q
Géographie
q
Education Civique
q
Sciences Techniques
q
Sciences de la vie et de la terre.
C’est ainsi un
projet complet qui englobe une partie sinon l’ensemble des acteurs du Collège.
C) Groupe académique :
Lycées et collèges participants :
Lycée Luynes, Aix en Provence
Lycée Honnorat, Barcelonnette
Lycée Paul Aréne, Sisteron
Lycée de Digne
Collège Marie Mauron, Pertuis
Collège Les Caillols, Marseille
Collège Sainte Marthe, Tarascon.
Pour l’académie d’Aix - Marseille,
le nombre d’établissements participants au projets est arrêté à 7. Ils participent
à un groupe de travail chargé de poursuivre le projet et d’offrir des éléments
de travail aux autres établissements de l’académie.
D) Banque de données mondiale:
Les données recueillies par les 7 stations
seront stockées sur un serveur à fin de constituer une banque de données disponibles
à toutes personnes désirant obtenir des renseignements sur la sismicité de
notre région.
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