Mécanisme Au Foyer

Mécanisme au foyer fictif montrant les deux plans nodaux (courbes en noir). dans une représentation stéréographique hemisphérique.

Un mécanisme au foyer est la synthèse géométrique des données caractérisant un plan de glissement/rupture associé à un séisme, par définition le foyer du-dit séisme. Il doit permettre de déterminer quel type de faille est à l'origine du séisme, les orientations potentielles de cette faille (deux possibilités, les deux plans nodaux), ainsi que la direction du mouvement sur cette faille. L,amplitude du mouvement n'est pas caractérisée par le mécanisme au foyer.

La déduction d'un mécanisme au foyer n'est pas triviale. Elle est réalisée à partir des enregistrements issus de différentes stations sismiques de la première onde arrivée (positive ou négative, ie. en extension ou en compression, noté noir ou blanc selon la convention choisie). La provenance de cette onde est évidemment cruciale : elle est déterminée grâce à l'intégration des trois composantes (nord-sud, est-ouest et haut-bas) de l'enregistrement sismique.

Stéréographie

La représentation stéréographique des enregistrement des différentes stations (voir figure) met en évidence deux plans perpendiculaires qui séparent l'espace radial au voisinage du foyer en quatre volumes, deux en compression, deux en extension. La position relative de ces portions d'espace permet de déterminer la nature de la faille ayant provoqué le séisme :

• si les deux plans nodaux sont verticaux (lignes droites perpendiculaires sur la représentation stéréographique), le séisme est décrochant, sans que l'on puisse savoir quelle est la faille ;
• si les deux plans nodaux sont inclinés, et que le cadrant en extension (en général représenté en blanc) est au centre, c'est-à-dire péri-vertical, la faille est une faille normale associé à un mécanisme extensif ;
• si les deux plans nodaux sont inclinés, et que le cadrant en compression (en général représenté en noir) est au centre, c'est-à-dire péri-vertical, la faille est une faille inverse associée à un mécanisme compressif.

Il existe bien sûr toutes les modulations intermédiaires entre les cas extrêmes, selon l'orientation réelle du plan de faille.

Conventions

Il existe une source de confusion associée aux conventions de nommage en vigueur dans les communautés scientifiques centrées d'une part sur la tectonique, d'autres part sur la sismique. Tandis que le tectonicien est généralement intéressé par la composante cisaillante du mécanisme au foyer, le sismologue sera attentif aux variations de volume au voisinage du foyer.

Par définition, la variation relative de volume est définie égale à la trace du tenseur des déformations et vaut trois fois la déformation moyenne 1D. Dans la représentation stéréographique des mécanismes au foyer, la variation en volume est associée au vocabulaire « compression » (cadrant en compaction, noirs) / « dilatation » (cadrants en dilatation, blancs). En termes de déformation et de cisaillement, on considère plutôt des axes dits d'allongement et de raccourcissement (axes principaux de la partie déviatorique du tenseur des déformations), associés respectivement aux termes de « tension » et de « pression » (la direction de contrainte maximale (resp. minimale), où s'exerce la pression la plus forte (resp. faible), produit un raccourcissement (resp. allongement) dans la direction d'application de la contrainte qui est par définition perpendiculaire à la surface sur laquelle s'applique la pression considérée).

Somme toute, la direction de « pression » ie. de raccourcissement est bissectrice des cadrants en dilatation, tandis que la direction de « tension » ie. d'allongement est bissectrice des cadrants en compression. Cette contradiction apparente ne tient qu'au vocabulaire employé ! Les mécanismes au foyer usuellement reporté dans les rapports sismiques sont annotés par les lettres P et T pour indiques les directions et sens présumés des axes principaux, ce qui permet d'orienter le foyer. Par exemple, le mécanisme au foyer (Global CMT Project Moment Tensor Solution ) pour le séisme de L'Aquila (Italie) du 6 avril 2009 (magnitude 6.3, jeu sur une faille normale) :

           ###########            April 6, 2009, CENTRAL ITALY, MW=6.3 (Meredith Nettles, Goran Ekstrom)
       --------###########        CENTROID-MOMENT-TENSOR SOLUTION
     -------------##########      GCMT EVENT:      C200904060132A
   ------------------#########    DATA:            II IU CU G  GE
  #-------------------#########   [...]
 ##---------------------########  PRINCIPAL AXES:
 ###----------   --------#######  1.(T) VAL=  3.423;PLG= 3;AZM=231
#####--------- P --------######## 2.(N)       0.001;    15;    140
#####---------   ---------####### 3.(P)      -3.424;    75;    334
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    T #############-------###-    
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