الاستعداد لمباراة CRMEFPréparation CRMEFمباراة CRMEFCRMEF SVT

علم الزلازل: آلية البؤرة

أهداف الدرس

في نهاية هذا الدرس، ينبغي أن تكون قادرًا على:

  • ربط الزلزال باشتغال فالق، ووصف الأنواع الأساسية الثلاثة للفوالق ونظام الإجهادات المرتبط بكل منها؛
  • تفسير كون الحركة الأولى للموجة P انضغاطًا أو تمددًا حسب موقع المحطة؛
  • تعليل توزّع الحركات الأولى في أربعة أرباع يفصل بينها مستويان عقديان؛
  • تفسير الالتباس بين مستوى الفالق والمستوى المساعد ووسائل رفعه؛
  • موضعة المحورين P وT موضعة صحيحة بالنسبة للأرباع؛
  • قراءة تمثيل «كرة الشاطئ» والتعرف على فالق عادي أو معكوس أو انزلاقي أفقي؛
  • ربط آلية بؤرة بسياق جيودينامي.

1. من الزلزال إلى الفالق

1.1 الزلزال، انكسار على فالق

ينتج الزلزال عن انكسار مفاجئ للصخور على طول فالق (Faille)، عندما تتجاوز الإجهادات المتراكمة مقاومة المادة (نظرية الارتداد المرن، الدرس 133). يبدأ الانكسار عند البؤرة (Foyer) وينتشر على سطح هو مستوى الفالق (Plan de faille)؛ وتنتقل الكتلتان إحداهما بالنسبة للأخرى وفق متجه انزلاق (Vecteur glissement).

تدل آلية البؤرة (Mécanisme au foyer) على هندسة هذا الانكسار: توجّه مستوى الفالق واتجاه الانزلاق. والرهان الجيودينامي مباشر: معرفة نوع الفالق الذي اشتغل هي معرفة نظام الإجهادات الجهوي، ومن ثَمّ طبيعة حد الصفيحة.

1.2 الأنواع الأساسية الثلاثة للفوالق

تُدرس البنيات التكتونية بتفصيل في الدرس 175؛ ولا تُقدَّم هنا إلا المفاهيم الضرورية لقراءة آلية بؤرة.

النوع الحركة الأثر الإجهاد الرئيسي العمودي
فالق عادي (Faille normale) تنزل الكتلة الواقعة فوق مستوى الفالق استطالة أفقية σ1 (الإجهاد الأقصى) عمودي: تمدد
فالق معكوس (Faille inverse) (فالق زاحف Chevauchement إذا كان المستوى قليل الميل) تصعد الكتلة الواقعة فوق المستوى تقلّص أفقي σ3 (الإجهاد الأدنى) عمودي: انضغاط
فالق انزلاقي أفقي (Décrochement) انزلاق أفقي على طول مستوى عمودي؛ يميني (Dextre) إذا انتقلت الكتلة المقابلة نحو يمين الملاحظ، ويساري (Senestre) إذا انتقلت نحو يساره لا استطالة ولا تقلّص عمودي σ2 (الإجهاد الوسيط) عمودي
صورة 1 — قيد الإعداد
وصف الوثيقة

لوحة علمية تعليمية بأسلوب كتاب مدرسي، رسم مسطح (flat vector)، مكوّنة من ثلاثة مجسّمات كتلية مصطفة أفقيًا، يُظهر كل منها كتلة من أرض طباقية (طبقات بيج ومغرّة ورمادية) يقطعها مستوى فالق أحمر. المجسّم 1 «فالق عادي»: مستوى مائل، والكتلة اليمنى (فوق المستوى) منخفضة، ونصفا سهمين أسودين للانزلاق على طول المستوى، وسهمان أزرقان كبيران أفقيان متباعدان على جانبي الكتلة موسومان «تمدد». المجسّم 2 «فالق معكوس»: مستوى مائل، والكتلة فوق المستوى مرتفعة وراكبة، وسهمان أزرقان كبيران أفقيان متقاربان موسومان «انضغاط». المجسّم 3 «فالق انزلاقي أفقي يميني»: مستوى عمودي، وإزاحة أفقية ظاهرة على مجرى نهر أو طريق مرسوم على السطح، ونصفا سهمين أفقيين متعاكسين على جانبي المستوى، مع تسمية «انزلاق أفقي». تحت كل مجسّم، رمز صغير يبيّن الإجهاد العمودي (σ1 أو σ3 أو σ2). خلفية بيضاء، تسميات بخط عربي واضح، رسم دقيق هندسيًا

2. الحركة الأولى للموجة P

2.1 انضغاط أم تمدد

لحظة الانكسار، تنتقل كل كتلة فجأة. فأمام الكتلة التي تتقدّم، يُدفَع الوسط: فتبدأ الموجة P المنطلقة في هذا الاتجاه بـانضغاط (Compression). وخلف الكتلة التي تبتعد، يُجذَب الوسط: فتبدأ الموجة P بـتمدد (Dilatation).

وتسجّل المحطاتُ هذه الحركة الأولى (Premier mouvement):

  • انضغاط: يُدفع السطح أولًا في اتجاه معاكس للبؤرة؛ وعلى المركّبة العمودية للمسجل الزلزالي، بالنسبة لمحطة بعيدة، تكون الحركة الأولى نحو الأعلى؛
  • تمدد: يُجذَب السطح أولًا نحو البؤرة؛ فتكون الحركة الأولى نحو الأسفل.

2.2 أربعة أرباع ومستويان عقديان

بإسقاط إشارة الحركة الأولى لمحطات عديدة حسب الاتجاه الذي غادرت فيه الموجة البؤرة، يُلاحَظ توزّع منتظم:

  • أربعة أرباع متناوبة بين الانضغاط والتمدد؛
  • يفصل بينها مستويان متعامدان، هما المستويان العقديان (Plans nodaux)، اللذان تنعدم عليهما سعة الموجة P.

أحد المستويين العقديين هو مستوى الفالق؛ والآخر، المتعامد مع متجه الانزلاق، هو المستوى المساعد (Plan auxiliaire).

2.3 مثال: فالق انزلاقي أفقي في الخريطة

صورة 2 — قيد الإعداد
وصف الوثيقة

خريطة تخطيطية علمية تعليمية، بأسلوب كتاب مدرسي، رسم مسطح (flat vector)، منظر علوي. في الوسط نجمة حمراء موسومة «المركز السطحي». يمر بالمركز السطحي مستقيمان متعامدان متقطعان: أحدهما موجَّه شرق-غرب موسوم «المستوى العقدي 1»، والآخر شمال-جنوب موسوم «المستوى العقدي 2». نحو اثني عشر مثلثًا تمثل محطات زلزالية موزعة حوله؛ تحمل محطات الربعين الشمالي الشرقي والجنوبي الغربي علامة «+» سوداء على خلفية رمادية موسومة «انضغاط (حركة أولى نحو الأعلى)»، وتحمل محطات الربعين الشمالي الغربي والجنوبي الشرقي علامة «−» على خلفية بيضاء موسومة «تمدد (حركة أولى نحو الأسفل)». الربعان الشمالي الشرقي والجنوبي الغربي مظلّلان بالرمادي قليلًا. وردة رياح يُبيَّن فيها الشمال أعلى اليمين. إطاران جانبيان يبيّنان التأويلين الممكنين: الإطار A «فالق شرق-غرب يميني» مع نصفي سهمين للانزلاق على طول المستقيم شرق-غرب؛ والإطار B «فالق شمال-جنوب يساري» مع نصفي سهمين على طول المستقيم شمال-جنوب. خلفية بيضاء، تسميات بخط عربي واضح

ليكن زلزال تسجّل فيه المحطات الواقعة شمال شرق المركز السطحي وجنوب غربه انضغاطًا، ومحطات الشمال الغربي والجنوب الشرقي تمددًا. المستويان العقديان موجَّهان شرق-غرب وشمال-جنوب.

  • الفرضية 1: الفالق موجَّه شرق-غرب. لكي يكون الشمال الشرقي في انضغاط، يجب أن تتقدّم الكتلة الشمالية نحو الشرق؛ فتتقدّم الكتلة الجنوبية إذن نحو الغرب. بالنسبة لملاحظ واقف في الشمال، تنتقل الكتلة المقابلة نحو يمينه: فالق انزلاقي أفقي يميني.
  • الفرضية 2: الفالق موجَّه شمال-جنوب. لكي يكون الشمال الشرقي في انضغاط، يجب أن تتقدّم الكتلة الشرقية نحو الشمال والكتلة الغربية نحو الجنوب: فالق انزلاقي أفقي يساري.

تعطي الفرضيتان توزّعًا للحركات الأولى مطابقًا تمامًا.

2.4 الالتباس بين مستوى الفالق والمستوى المساعد

ولرفع الالتباس، تُستعمل معطيات مستقلة:

  • اصطفاف الهزات الارتدادية (Répliques)، التي ترسم المستوى الذي انكسر فعلًا؛
  • الانكسار السطحي الملاحَظ ميدانيًا؛
  • الجيولوجيا الجهوية: توجّه الفوالق المعروفة، اتجاه فالق تحويلي بين جزأين من ظهرة، إلخ.

3. الكرة البؤرية و«كرة الشاطئ»

3.1 التمثيل

نتصور كرة صغيرة مركزها البؤرة، هي الكرة البؤرية (Sphère focale). وتُسقَط كل محطة في النقطة التي اخترق فيها الشعاعُ الزلزالي الذي يبلغها هذه الكرةَ، والمحدَّدة بـسمته (Azimut) وزاوية انطلاقه. ويُمثَّل نصف الكرة السفلي مسقطًا على مستوى أفقي:

  • تُلوَّن أرباع الانضغاط (بالأسود أو بلون)؛
  • تُترك أرباع التمدد بيضاء؛
  • يظهر المستويان العقديان كقوسين (أو مستقيمين إذا كانا عموديين).

ويسمّى هذا التمثيل تداوليًا «كرة الشاطئ» (Ballon de plage). وتُستخرج الآليات اليوم أيضًا بقلب الشكل الكامل للموجات المسجَّلة، لكن قراءة الشكل تبقى نفسها.

3.2 المحوران P وT

الاتجاهان الواقعان على مسافة متساوية من المستويين العقديين (على 45° من كل منهما) هما:

  • المحور P (الضغط)، في مركز ربع التمدد؛
  • المحور T (الشد)، في مركز ربع الانضغاط.

ويعطيان تقريبًا لاتجاهي التقلّص الأقصى (المحور P ≈ σ1) والاستطالة القصوى (المحور T ≈ σ3).

3.3 التعرف على نوع الفالق

الآلية مظهر الكرة (نصف الكرة السفلي) موضع المحورين
فالق عادي مركز أبيض، وحواف ملوَّنة المحور P عمودي (في المركز)، والمحور T أفقي
فالق معكوس مركز ملوَّن، وحواف بيضاء المحور T عمودي (في المركز)، والمحور P أفقي
فالق انزلاقي أفقي صليب من أربعة أرباع متناوبة، ومستويان عقديان مستقيمان وعموديان المحوران P وT أفقيان كلاهما
صورة 3 — قيد الإعداد
وصف الوثيقة

لوحة علمية تعليمية بأسلوب كتاب مدرسي، رسم مسطح (flat vector)، منظمة في ثلاثة أعمدة. في أعلى كل عمود مجسّم كتلي صغير لفالق (عادي، معكوس، انزلاقي أفقي)، وتحته «كرة الشاطئ» الموافقة في إسقاط نصف الكرة السفلي، دائرة سوداء رفيعة: العمود 1 «فالق عادي»: دائرة ذات مركز أبيض على شكل مغزل يحدّه قوسان، وحواف جانبية سوداء؛ العمود 2 «فالق معكوس»: دائرة ذات مغزل مركزي أسود وحواف جانبية بيضاء؛ العمود 3 «فالق انزلاقي أفقي»: دائرة مقسّمة بقطرين متعامدين إلى أربعة أرباع سوداء وبيضاء بالتناوب. في كل كرة، حرف «P» موضوع في منطقة بيضاء وحرف «T» في منطقة سوداء. تحت كل عمود، سطر يبيّن السياق النموذجي: «محور الظهرات، الحفر الانهدامية»، «مناطق الطمر، الاصطدامات»، «الفوالق التحويلية». مفتاح عام: أسود = انضغاط، أبيض = تمدد. خلفية بيضاء، تسميات بخط عربي واضح

4. آليات البؤرة والسياقات الجيودينامية

تحوّل آليةُ البؤرة الزلزالَ إلى مؤشر على نظام الإجهادات، ومن ثَمّ على طبيعة الحد:

السياق الآلية الغالبة التأويل
محور الظهرات، الحفر الانهدامية القارية فوالق عادية تمدد عمودي على المحور
الفوالق التحويلية (بين أجزاء الظهرة) فوالق انزلاقية أفقية انزلاق موازٍ للفالق، معاكس للإزاحة الظاهرة للأجزاء (الدرس 162)
السطح البيني لمنطقة طمر فوالق معكوسة قليلة الميل (زاحفة) انزلاق الصفيحة الغائصة تحت الصفيحة الراكبة
انتفاخ الصفيحة قبل الخندق فوالق عادية سطحية انثناء الغلاف الصخري الذي ينحني قبل أن يغوص
مناطق الاصطدام فوالق معكوسة وفوالق انزلاقية أفقية تقلّص وطرد جانبي للكتل
الفوالق الانزلاقية الأفقية القارية الكبرى (سان أندرياس، المشرق) فوالق انزلاقية أفقية حد تحويلي قاري

ويُعالَج توزّع الزلازل في العمق (زلازل سطحية ومتوسطة وعميقة) ومستوى فاداتي-بينيوف في الدرس الموالي.

5. منهجية قراءة آلية بؤرة

  1. تحديد الأرباع: الملوَّنة = انضغاط، البيضاء = تمدد.
  2. النظر إلى مركز الكرة (الاتجاه العمودي): أبيض ← تمدد (فالق عادي)؛ ملوَّن ← انضغاط (فالق معكوس)؛ صليب منتظم من أربعة أرباع ← فالق انزلاقي أفقي.
  3. وضع المحورين: P في الأبيض، T في الملوَّن؛ واستنتاج اتجاهي التقلّص والاستطالة.
  4. تحديد المستويين العقديين مع استحضار أنهما حلّان ممكنان لمستوى الفالق.
  5. اختيار مستوى الفالق بمعطى مستقل (هزات ارتدادية، جيولوجيا، اتجاه الحد).
  6. الاستنتاج بخصوص السياق: ظهرة أو حفرة انهدامية، حد تحويلي، طمر أو اصطدام.

6. أخطاء شائعة وفخاخ الامتحان

الخطأ التصويب
«تعطي آلية البؤرة مستوى الفالق مباشرة» تعطي مستويين ممكنين؛ ويلزم معطى مستقل للاختيار
«المحور P في ربع الانضغاط» المحور P في ربع التمدد (الأبيض)؛ والمحور T في ربع الانضغاط
«انضغاط مسجَّل يدل على أن المنطقة في حالة انضغاط» إشارة الحركة الأولى تتوقف على موقع المحطة؛ ومجموع الأرباع هو ما يخبر عن النظام
«كرة ذات مركز أبيض تدل على فالق معكوس» مركز أبيض = محور P عمودي = فالق عادي
«على فالق تحويلي، يتبع الانزلاق إزاحة الظهرات» إنه معاكس لها، كما أكّدته دراسة آليات البؤرة
«لا تُنتج مناطق الطمر إلا فوالق معكوسة» يُنتج الانتفاخ قبل الخندق فوالق عادية بالانثناء
«كون الفالق يمينيًا أو يساريًا يتوقف على الجانب الذي يقف فيه الملاحظ» لا: أيًّا كان الجانب، تنتقل الكتلة المقابلة في الاتجاه النسبي نفسه

7. خلاصة

  • الزلزال اشتغال مفاجئ لـفالق؛ وآلية البؤرة تصف توجّه مستوى الفالق واتجاه الانزلاق.
  • ثلاثة أنواع من الفوالق: عادي (σ1 عمودي، تمدد)، معكوس (σ3 عمودي، انضغاط)، انزلاقي أفقي (σ2 عمودي)، يميني أو يساري.
  • الحركة الأولى للموجة P انضغاط أمام الكتلة المتقدّمة، وتمدد خلف الكتلة المتراجعة.
  • تتوزع الحركات الأولى في أربعة أرباع يفصل بينها مستويان عقديان متعامدان: مستوى الفالق والمستوى المساعد، لا يمكن التمييز بينهما بالحركات الأولى وحدها.
  • على «كرة الشاطئ» (نصف الكرة السفلي)، يقع المحور P في الأبيض (تمدد)، والمحور T في الملوَّن (انضغاط)؛ مركز أبيض = فالق عادي، مركز ملوَّن = فالق معكوس، صليب = فالق انزلاقي أفقي.
  • تحدّد آليات البؤرة السياقَ: فوالق عادية في الظهرات والحفر الانهدامية، وانزلاقية أفقية في الفوالق التحويلية، ومعكوسة في الطمر والاصطدام، وعادية في الانتفاخ قبل الخندق.

الدرس الموالي

التقنيات الزلزالية والنشاط الزلزالي والسياقات الجيودينامية — بعد تأويل زلزال منفرد، يدرس الدرس الموالي التوزّع العالمي للزلازل وتوزّعها في العمق، ومستوى فاداتي-بينيوف، والتقنيات الزلزالية التي تسمح بتصوير باطن الأرض.

Sismologie : le mécanisme au foyer

Objectifs de la leçon

À la fin de cette leçon, vous devez être capable de :

  • relier un séisme au jeu d'une faille et décrire les trois types fondamentaux de failles avec le régime de contraintes associé ;
  • expliquer pourquoi le premier mouvement de l'onde P est une compression ou une dilatation selon la position de la station ;
  • justifier la répartition des premiers mouvements en quatre quadrants séparés par deux plans nodaux ;
  • expliquer l'ambiguïté plan de faille / plan auxiliaire et les moyens de la lever ;
  • situer correctement les axes P et T par rapport aux quadrants ;
  • lire une représentation en « ballon de plage » et reconnaître une faille normale, inverse ou décrochante ;
  • associer un mécanisme au foyer à un contexte géodynamique.

1. Du séisme à la faille

1.1 Le séisme, rupture sur une faille

Un séisme résulte de la rupture brutale des roches le long d'une faille, lorsque les contraintes accumulées dépassent la résistance du matériau (théorie du rebond élastique, leçon 133). La rupture s'amorce au foyer (hypocentre) et se propage sur une surface, le plan de faille ; les deux compartiments se déplacent l'un par rapport à l'autre selon un vecteur glissement.

Le mécanisme au foyer désigne la géométrie de cette rupture : orientation du plan de faille et sens du glissement. L'enjeu géodynamique est direct : connaître le type de faille qui a joué, c'est connaître le régime de contraintes régional, et donc la nature de la limite de plaque.

1.2 Les trois types fondamentaux de failles

Les structures tectoniques sont étudiées en détail dans la leçon 175 ; seules les notions indispensables à la lecture d'un mécanisme au foyer sont données ici.

Type Mouvement Effet Contrainte principale verticale
Faille normale Le compartiment situé au-dessus du plan de faille descend Allongement horizontal σ1 (contrainte maximale) verticale : extension
Faille inverse (chevauchement si le plan est peu incliné) Le compartiment situé au-dessus du plan monte Raccourcissement horizontal σ3 (contrainte minimale) verticale : compression
Décrochement Glissement horizontal le long d'un plan vertical ; dextre si le compartiment opposé se déplace vers la droite de l'observateur, senestre s'il se déplace vers sa gauche Ni allongement ni raccourcissement vertical σ2 (contrainte intermédiaire) verticale
Image 1 — en préparation
Description

Planche scientifique pédagogique de style manuel scolaire, illustration vectorielle plate, composée de trois blocs-diagrammes alignés horizontalement, chacun montrant un bloc de terrain stratifié (couches beige, ocre et gris) coupé par un plan de faille rouge. Bloc 1 « faille normale » : plan incliné, compartiment de droite (au-dessus du plan) abaissé, demi-flèches noires de glissement le long du plan, et grosses flèches bleues horizontales divergentes de part et d'autre du bloc légendées « extension ». Bloc 2 « faille inverse » : plan incliné, compartiment au-dessus du plan soulevé et chevauchant, grosses flèches bleues horizontales convergentes légendées « compression ». Bloc 3 « décrochement dextre » : plan vertical, décalage horizontal visible sur une rivière ou une route tracée en surface, demi-flèches horizontales opposées de part et d'autre du plan, légende « décrochement ». Sous chaque bloc, un petit symbole indique la contrainte verticale (σ1, σ3 ou σ2). Fond blanc, annotations en français, rendu géométriquement exact

2. Le premier mouvement de l'onde P

2.1 Compression ou dilatation

Au moment de la rupture, chaque compartiment se déplace brusquement. Devant le compartiment qui avance, le milieu est poussé : l'onde P qui part dans cette direction commence par une compression. Derrière le compartiment qui s'éloigne, le milieu est tiré : l'onde P commence par une dilatation.

Ce premier mouvement est enregistré par les stations :

  • compression : le sol est d'abord poussé en direction opposée au foyer ; sur la composante verticale du sismogramme, pour une station éloignée, le premier mouvement est dirigé vers le haut ;
  • dilatation : le sol est d'abord tiré vers le foyer ; le premier mouvement est dirigé vers le bas.

2.2 Quatre quadrants et deux plans nodaux

En reportant le signe du premier mouvement de nombreuses stations selon la direction dans laquelle l'onde a quitté le foyer, on observe une répartition régulière :

  • quatre quadrants alternativement en compression et en dilatation ;
  • séparés par deux plans perpendiculaires entre eux, les plans nodaux, sur lesquels l'amplitude de l'onde P est nulle.

L'un des plans nodaux est le plan de faille ; l'autre, perpendiculaire au vecteur glissement, est le plan auxiliaire.

2.3 Exemple : un décrochement vu en carte

Image 2 — en préparation
Description

Carte schématique scientifique pédagogique, style manuel scolaire, illustration vectorielle plate, vue de dessus. Au centre, une étoile rouge légendée « épicentre ». Deux droites perpendiculaires en tirets passent par l'épicentre : l'une orientée Est-Ouest légendée « plan nodal 1 », l'autre Nord-Sud légendée « plan nodal 2 ». Une douzaine de triangles représentant des stations sismiques sont répartis autour ; ceux des quadrants Nord-Est et Sud-Ouest portent un signe « + » noir sur fond gris légendé « compression (premier mouvement vers le haut) », ceux des quadrants Nord-Ouest et Sud-Est portent un signe « − » sur fond blanc légendé « dilatation (premier mouvement vers le bas) ». Les quadrants Nord-Est et Sud-Ouest sont légèrement grisés. Rose des vents avec le Nord indiqué en haut à droite. Deux encadrés latéraux montrent les deux interprétations possibles : encadré A « faille E-O dextre » avec demi-flèches de coulissage le long de la droite Est-Ouest ; encadré B « faille N-S senestre » avec demi-flèches le long de la droite Nord-Sud. Fond blanc, annotations en français

Soit un séisme dont les stations situées au nord-est et au sud-ouest de l'épicentre enregistrent une compression, et celles du nord-ouest et du sud-est une dilatation. Les plans nodaux sont orientés E-O et N-S.

  • Hypothèse 1 : la faille est orientée E-O. Pour que le nord-est soit en compression, le compartiment nord doit avancer vers l'est ; le compartiment sud avance donc vers l'ouest. Pour un observateur placé au nord, le compartiment opposé part vers sa droite : décrochement dextre.
  • Hypothèse 2 : la faille est orientée N-S. Pour que le nord-est soit en compression, le compartiment est doit avancer vers le nord et le compartiment ouest vers le sud : décrochement senestre.

Les deux hypothèses produisent exactement la même répartition des premiers mouvements.

2.4 L'ambiguïté plan de faille / plan auxiliaire

Pour lever l'ambiguïté, on utilise des données indépendantes :

  • l'alignement des répliques, qui dessinent le plan réellement rompu ;
  • la rupture de surface observée sur le terrain ;
  • la géologie régionale : orientation des failles connues, direction d'une faille transformante entre deux segments de dorsale, etc.

3. La sphère focale et le « ballon de plage »

3.1 La représentation

On imagine une petite sphère centrée sur le foyer, la sphère focale. Chaque station est reportée au point où le rai sismique qui l'atteint a percé cette sphère, défini par son azimut et son angle de départ. On représente l'hémisphère inférieur en projection sur un plan horizontal :

  • les quadrants en compression sont colorés (en noir ou en couleur) ;
  • les quadrants en dilatation sont laissés en blanc ;
  • les plans nodaux apparaissent comme deux arcs (ou deux droites s'ils sont verticaux).

Cette représentation est appelée familièrement « ballon de plage ». Aujourd'hui, les mécanismes sont aussi obtenus par inversion de la forme complète des ondes enregistrées, mais la lecture de la figure reste la même.

3.2 Les axes P et T

Les deux directions situées à égale distance des deux plans nodaux (à 45° de chacun) sont :

  • l'axe P (pression), au centre du quadrant en dilatation ;
  • l'axe T (tension), au centre du quadrant en compression.

Ils donnent une approximation des directions de raccourcissement maximal (axe P ≈ σ1) et d'allongement maximal (axe T ≈ σ3).

3.3 Reconnaître le type de faille

Mécanisme Aspect du ballon (hémisphère inférieur) Position des axes
Faille normale Centre blanc, bordures colorées Axe P vertical (au centre), axe T horizontal
Faille inverse Centre coloré, bordures blanches Axe T vertical (au centre), axe P horizontal
Décrochement Croix de quatre quadrants alternés, plans nodaux rectilignes et verticaux Axes P et T tous deux horizontaux
Image 3 — en préparation
Description

Planche scientifique pédagogique de style manuel scolaire, illustration vectorielle plate, organisée en trois colonnes. En haut de chaque colonne, un petit bloc-diagramme de faille (normale, inverse, décrochement), et en dessous le « ballon de plage » correspondant en projection de l'hémisphère inférieur, cercle noir fin : colonne 1 « faille normale » : cercle à centre blanc en forme de fuseau délimité par deux arcs, bordures latérales noires ; colonne 2 « faille inverse » : cercle à fuseau central noir et bordures latérales blanches ; colonne 3 « décrochement » : cercle divisé par deux diamètres perpendiculaires en quatre quadrants alternativement noirs et blancs. Dans chaque ballon, une lettre « P » placée dans une zone blanche et une lettre « T » dans une zone noire. Sous chaque colonne, une ligne de légende du contexte typique : « axe des dorsales, rifts », « zones de subduction, collisions », « failles transformantes ». Légende générale : noir = compression, blanc = dilatation. Fond blanc, annotations en français

4. Mécanismes au foyer et contextes géodynamiques

Le mécanisme au foyer transforme un séisme en indicateur du régime de contraintes, donc de la nature de la limite :

Contexte Mécanisme dominant Interprétation
Axe des dorsales, rifts continentaux Failles normales Extension perpendiculaire à l'axe
Failles transformantes (entre segments de dorsale) Décrochements Coulissage parallèle à la faille, de sens opposé au décalage apparent des segments (leçon 162)
Interface d'une zone de subduction Failles inverses à faible pendage (chevauchements) Glissement de la plaque plongeante sous la plaque chevauchante
Bombement de la plaque avant la fosse Failles normales superficielles Flexion de la lithosphère qui se courbe avant de plonger
Zones de collision Failles inverses et décrochements Raccourcissement et expulsion latérale de blocs
Grandes failles décrochantes continentales (San Andreas, Levant) Décrochements Limite transformante continentale

La répartition des séismes en profondeur (séismes superficiels, intermédiaires, profonds) et le plan de Wadati-Benioff sont traités dans la leçon suivante.

5. Démarche de lecture d'un mécanisme au foyer

  1. Repérer les quadrants : colorés = compression, blancs = dilatation.
  2. Regarder le centre du ballon (direction verticale) : blanc → extension (faille normale) ; coloré → compression (faille inverse) ; croix régulière de quatre quadrants → décrochement.
  3. Placer les axes : P dans le blanc, T dans le coloré ; en déduire les directions de raccourcissement et d'allongement.
  4. Identifier les deux plans nodaux et retenir qu'ils sont deux solutions possibles pour le plan de faille.
  5. Choisir le plan de faille à l'aide d'une donnée indépendante (répliques, géologie, direction de la limite).
  6. Conclure sur le contexte : dorsale ou rift, limite transformante, subduction ou collision.

6. Erreurs fréquentes et pièges d'examen

Erreur Correction
« Le mécanisme au foyer donne directement le plan de faille » Il donne deux plans possibles ; une donnée indépendante est nécessaire pour choisir
« L'axe P est dans le quadrant en compression » L'axe P est dans le quadrant en dilatation (blanc) ; l'axe T dans le quadrant en compression
« Une compression enregistrée indique que la région est en compression » Le signe du premier mouvement dépend de la position de la station ; c'est l'ensemble des quadrants qui renseigne sur le régime
« Un ballon à centre blanc indique une faille inverse » Centre blanc = axe P vertical = faille normale
« Sur une faille transformante, le coulissage suit le décalage des dorsales » Il est de sens opposé, comme l'a confirmé l'étude des mécanismes au foyer
« Les zones de subduction ne produisent que des failles inverses » Le bombement avant la fosse produit des failles normales par flexion
« Faille dextre ou senestre dépend du côté où se place l'observateur » Non : quel que soit le côté, le compartiment opposé se déplace dans le même sens relatif

7. Bilan

  • Un séisme est le jeu brutal d'une faille ; le mécanisme au foyer décrit l'orientation du plan de faille et le sens du glissement.
  • Trois types de failles : normale (σ1 verticale, extension), inverse (σ3 verticale, compression), décrochement (σ2 verticale), dextre ou senestre.
  • Le premier mouvement de l'onde P est une compression devant le compartiment qui avance, une dilatation derrière celui qui recule.
  • Les premiers mouvements se répartissent en quatre quadrants séparés par deux plans nodaux perpendiculaires : le plan de faille et le plan auxiliaire, indiscernables par les seuls premiers mouvements.
  • Sur le « ballon de plage » (hémisphère inférieur), l'axe P est dans le blanc (dilatation), l'axe T dans le coloré (compression) ; centre blanc = faille normale, centre coloré = faille inverse, croix = décrochement.
  • Les mécanismes au foyer identifient le contexte : normales aux dorsales et rifts, décrochements aux failles transformantes, inverses aux subductions et collisions, normales dans le bombement avant la fosse.

Leçon suivante

Techniques sismiques, sismicité et contextes géodynamiques — Après avoir interprété un séisme isolé, la leçon suivante étudie la répartition mondiale et en profondeur des séismes, le plan de Wadati-Benioff et les techniques sismiques qui permettent d'imager l'intérieur de la Terre.