Les propriétés des ondes sismiques

Les séismes libèrent de l'énergie stockée dans les roches avec le temps. Cette énergie est transmise à partir du foyer (zone de libération de l'énergie provoquant le tremblement) sous la forme d'ondes (ou vibrations) qui se propagent dans toutes les directions : les ondes sismiques.
Ces trains d’ondes se propagent à partir du foyer à des vitesses variables selon les propriétés des milieux traversés. On enregistre ces vibrations à la surface du globe grâce à des sismographes, d’abord à l’épicentre (point à la surface du globe à l’aplomb du foyer du séisme) puis partout sur le globe.

On obtient des sismogrammes comme ci-dessous :

Il existe deux grands domaines de propagation des ondes :

• les ondes de fond qui se propagent à l'intérieur de la Terre et peuvent être enregistrées en plusieurs points du globe.
  On distinguera 2 grands types : les ondes de cisaillement, ou ondes S, et les ondes de compression, ou ondes P ;

• les ondes de surface (ondes L) qui se propagent à la surface du globe et dans la croûte terrestre ; elles provoquent tous les dégâts liés aux tremblements de terre.

Les ondes sismiques de fond se comportent comme des ondes de lumière et de son : elles peuvent être transmises et aussi réfléchies et réfractées.

Les ondes sont réfléchies par des discontinuités dans la Terre, tandis que la réfraction implique un changement de vitesse d'une onde et de sa direction. Si la Terre possédait une composition homogène et si la densité augmentait de façon progressive avec la profondeur, alors les ondes auraient une trajectoire courbe et une vitesse croissante (la vitesse de propagation des ondes est proportionnelle à la densité du matériel dans lequel elles se propagent) ; alors qu'en fait, elles sont réfléchies et réfractées par des zones de changement brusque de densité, comme la limite entre le manteau et le noyau.

Ainsi, l'augmentation progressive de la vitesse des ondes P et S dans le manteau indique une hausse de la densité du matériel à mesure qu'on s'enfonce vers le centre de la Terre, mais la propagation des ondes S stoppe brusquement à la limite entre le noyau et le manteau : cela indique que le noyau externe est liquide.

C’est donc l’analyse des sismogrammes qui a permis de mettre en évidence les différentes discontinuités de la structure interne du globe et la présence d’éléments liquides dans le noyau externe.
L’étude de la répartition des séismes permet également de mettre en évidence les mouvements des plaques, surtout au niveau des zones de subduction (le profil sismique de ces zones sera caractéristique).