Sciences · Terre et climat
L’échelle de Richter et la magnitude
L’échelle de Richter, créée en 1935, mesure la magnitude d’un séisme, liée à l’énergie libérée. Elle est logarithmique : un degré de plus correspond à une énergie environ 32 fois plus grande.
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« Un séisme de magnitude 6 sur l’échelle de Richter » : la formule est familière, mais souvent mal comprise. La magnitude n’est pas une note sur 10, et l’échelle n’a pas de maximum. Elle traduit l’énergie libérée au foyer, alors que les dégâts dépendent aussi de la profondeur, de la distance et de la nature du sol. Depuis la fin des années 1970, les sismologues utilisent d’ailleurs une autre échelle, la magnitude de moment, qui prolonge celle de Richter. Pour le phénomène lui-même, voir la fiche séismes.
L’invention de Charles Richter
En 1935, le sismologue américain Charles Francis Richter, avec Beno Gutenberg, à l’Institut de technologie de Californie, cherche à comparer objectivement les séismes de Californie du Sud. Il définit la magnitude locale (notée ML) à partir de l’amplitude maximale des ondes enregistrées par un sismographe d’un modèle précis (Wood-Anderson), corrigée de la distance à l’épicentre.
Pour couvrir des séismes allant du minuscule au gigantesque, il choisit une échelle logarithmique en base 10 (voir logarithme).
Ce que veut dire « un degré de plus »
| Écart de magnitude | Amplitude des ondes | Énergie libérée |
|---|---|---|
| + 1 | × 10 | × 32 environ |
| + 2 | × 100 | × 1 000 environ |
| + 3 | × 1 000 | × 32 000 environ |
Un séisme de magnitude 7 libère donc environ 1 000 fois plus d’énergie qu’un séisme de magnitude 5, et un séisme de magnitude 9 environ un million de fois plus qu’un séisme de magnitude 5. Le séisme de Tōhoku au Japon (2011, magnitude 9,0 à 9,1) a libéré une énergie de l’ordre de dix mille fois celle d’un séisme comme celui de L’Aquila en Italie (2009, magnitude 6,3).
Pourquoi on parle aujourd’hui de magnitude de moment
L’échelle de Richter originale sature pour les grands séismes : au-delà d’environ 6,5 à 7, l’amplitude des ondes mesurées n’augmente presque plus, même si l’énergie continue de croître. En 1979, Thomas Hanks et Hiroo Kanamori ont défini la magnitude de moment (Mw), fondée sur le moment sismique : produit de la surface de faille rompue, du glissement moyen et de la rigidité des roches.
Pour les séismes moyens, Mw et ML donnent des valeurs proches, ce qui assure la continuité. C’est la magnitude de moment que publient l’USGS américain ou les réseaux européens pour les forts séismes, même si les médias continuent de dire « sur l’échelle de Richter ».
Les classes de magnitude
| Magnitude | Qualification | Effets typiques | Nombre approximatif par an dans le monde |
|---|---|---|---|
| Moins de 2,5 | Micro-séisme | Non ressenti, enregistré par les instruments | Plusieurs centaines de milliers |
| 2,5 à 3,9 | Mineur | Souvent ressenti, rarement des dégâts | Plusieurs dizaines de milliers |
| 4,0 à 4,9 | Léger | Objets qui tombent, dégâts légers possibles | Environ 13 000 |
| 5,0 à 5,9 | Modéré | Dégâts aux bâtiments fragiles | Environ 1 300 |
| 6,0 à 6,9 | Fort | Destructions dans des zones peuplées | Environ 130 |
| 7,0 à 7,9 | Majeur | Dégâts graves sur de vastes zones | Environ 15 |
| 8 et plus | Très grand | Destructions sur des centaines de kilomètres | Environ 1 |
Ces moyennes, établies par l’USGS sur de longues périodes, varient d’une année à l’autre.
Magnitude et intensité : deux mesures différentes
La magnitude est une valeur unique pour un séisme, calculée à partir des enregistrements. L'intensité mesure les effets observés en un lieu donné (ressenti des habitants, dégâts) et varie donc d’un endroit à l’autre : elle est maximale près de l’épicentre et diminue avec la distance.
| Magnitude | Intensité | |
|---|---|---|
| Ce qu’elle mesure | L’énergie libérée au foyer | Les effets en surface en un lieu |
| Valeurs | Nombres décimaux, échelle ouverte | Degrés en chiffres romains (I à XII) |
| Échelles utilisées | Richter (ML), magnitude de moment (Mw) | EMS-98 en Europe, Mercalli modifiée aux États-Unis, MSK |
| Nombre de valeurs par séisme | Une seule | Une par lieu |
Un séisme de magnitude modérée peu profond, sous une ville aux bâtiments fragiles, peut être plus meurtrier qu’un séisme beaucoup plus puissant en profondeur ou loin des habitations.
Les plus forts séismes mesurés
| Séisme | Date | Magnitude de moment |
|---|---|---|
| Valdivia, Chili | 22 mai 1960 | 9,5 |
| Alaska, États-Unis | 27 mars 1964 | 9,2 |
| Sumatra-Andaman, Indonésie | 26 décembre 2004 | 9,1 |
| Tōhoku, Japon | 11 mars 2011 | 9,0 à 9,1 |
| Kamtchatka, Russie | 4 novembre 1952 | 9,0 |
Tous sont des séismes de subduction, où les surfaces de faille rompues atteignent des centaines de kilomètres de long. En France métropolitaine, les séismes historiques les plus forts ont des magnitudes estimées de l’ordre de 6 à 7, comme celui de Lambesc (Provence) en 1909 ou celui de la mer Ligure en 1887.
Questions fréquentes
À partir de quelle magnitude un séisme est-il ressenti ?
En général à partir de 2,5 à 3, près de l’épicentre. Les premiers dégâts apparaissent vers 4,5 à 5 sur les constructions vulnérables.
Une magnitude peut-elle être négative ?
Oui. Comme l’échelle est logarithmique, un séisme très faible, détecté uniquement par des capteurs sensibles, peut avoir une magnitude inférieure à 0.
Pourquoi la magnitude annoncée change-t-elle après un séisme ?
La première estimation, calculée en quelques minutes avec peu de stations, est ensuite affinée avec davantage d’enregistrements et le calcul de la magnitude de moment. Des écarts de 0,1 à 0,3 sont courants.