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La Terre est composée d’immenses pièces mobiles appelées plaques tectoniques qui se poussent les unes contre les autres avec une grande force. Quand une plaque cède soudainement la place à une autre, un tremblement de terre se produit. Les séismes affectent la biosphère, la couche de surface de la Terre dans laquelle la vie peut exister. Cela inclut toute l’eau sur la surface de la Terre ou à proximité, l’hydrosphère. La gravité d’un séisme augmente à mesure que sa magnitude (sa taille relative, mesurée par un sismographe) augmente et diminue à mesure que la distance de la faille qui l’a provoqué augmente.
Ondes sismiques
La plupart des destructions de vies humaines lors d’un tremblement de terre résultent de l’effondrement de bâtiments, ce qui est causé, dans le langage de la physique, par une combinaison d’ondes de corps et de surface. Ces vagues font vibrer le sol et les bâtiments reposant sur le sol de manière complexe. Les vagues traversent les fondations des bâtiments et combattent leur inertie ou leur résistance au changement. Le stress est exercé sur les murs et les joints, ce qui détruit les bâtiments qui n’ont pas été construits pour le supporter.
Glissements de terrain
Les tremblements de terre peuvent causer plusieurs types de glissements de terrain. Le type le plus courant de glissement de terrain provoqué par un séisme est une chute de roche qui se produit sur des pentes abruptes. Les avalanches de sol peuvent se produire sur des pentes raides, généralement stables, mais où le sol est fin et peu maintenu en place. Des glissements de terrain sous-marins peuvent se produire dans les deltas et causer des dommages aux installations portuaires, comme ce fut le cas à Seward (Alaska) en 1964.
Liquéfaction
Les sols sablonneux, normalement stables et favorables, peuvent se mélanger à l’eau lors d’un tremblement de terre et se transformer en sables mouvants - comme ce qui se produit lorsque vous remuez les orteils dans le sable près de la ligne de flottaison de la plage. Le résultat est la liquéfaction, qui peut se manifester de différentes manières. Une propagation latérale est le mouvement latéral de grandes zones de sol sur une pente douce. Le sol peut se déplacer de 10 à 150 pieds et peut être destructeur pour les pipelines souterrains. Une rupture d'écoulement est une couche de matériau intact qui chevauche une couche de sol liquéfié, sur terre ou sous l'eau. En se déplaçant à des dizaines de kilomètres à l'heure, les défaillances de flux peuvent être catastrophiques. Le sol qui supporte normalement un bâtiment ou une autre structure subit une perte de résistance lorsque liquéfié, ce qui permet à la structure supportée de s’installer et de basculer. Des coups de sable se produisent lorsqu'un agitation prolongée de couches liquéfiées provoque une éruption d'eau de la couche de sable.
Hydrosphère
Les tremblements de terre peuvent modifier l'écoulement des eaux souterraines des sources en provoquant une dilatation et une contraction de l'aquifère d'où s'écoule la source. Le changement peut être temporaire ou permanent. Les failles sismiques peuvent également entraîner des canaux de ruisseaux et des étangs à affaissement décalés, une eau qui s'accumule dans la dépression le long d'une ligne de faille avec glissement. Le tsunami, qui signifie «vague portuaire» en japonais, est de loin l’effet le plus important des tremblements de terre sur l’hydrosphère. Les tsunamis résultent d'un changement vertical soudain du fond de l'océan, généralement au niveau du point de rencontre des plaques tectoniques, qui peut être causé par un tremblement de terre, un glissement de terrain ou un volcan. Une petite vague, généralement de quelques pieds seulement, est générée. Cependant, lorsque la profondeur de l'eau diminue près de la terre, la hauteur de la vague augmente de nombreuses fois et peut provoquer des destructions massives à des centaines ou des milliers de kilomètres du lieu du séisme. Une forme miniature de tsunami pouvant se produire dans les lacs s'appelle une seiche.
Reliefs
Les grands tremblements de terre peuvent augmenter la hauteur des montagnes de quelques pouces à quelques pieds. Lorsqu'un côté d'une faille monte par rapport à l'autre côté de la faille, cela crée une crête escarpée appelée escarpement. Lorsque des tremblements de terre répétés se produisent le long d'une faille, le rocher le long de la faille est brisé et devient sujet à l'érosion qui, avec le temps, peut former une vallée dans la zone de la faille. Une défaillance peut interférer avec le mouvement des eaux souterraines, en élevant ou en abaissant son niveau et en provoquant la formation d'étangs ou de sources. Une faille de décrochement à la surface du sol se présente comme une longue perturbation peu profonde appelée moletrack.