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Quel est le point commun entre la neige et un tremblement de terre ?

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28.05.2020  | Claudia Hoffmann | News SLF

 

Les chercheurs du SLF ont étudié l’apparition dans la neige de « microséismes », qui pourraient également jouer un rôle dans la formation des avalanches.

 

La neige est un matériau aux propriétés singulières. D’une part, elle est facilement déformable (en science, on utilise le terme « ductile »), qualité utilisée pour façonner une boule. D’autre part, elle est fragile ou cassante : si vous lancez votre boule contre un mur, elle éclatera en petits morceaux. Le comportement de la neige, ductile ou cassante, dépend de la rapidité avec laquelle elle subit une force.

Toutefois, entre ces deux états, il en existe encore un troisième, sur lequel les chercheurs du SLF se penchent aujourd’hui. Si vous pressez une boule de neige à une certaine vitesse (taux de déformation), les phénomènes qui se produisent sont appelés par les scientifiques « microséismes ». La boule se déforme, de minuscules fissures se forment dans la neige par rupture des liaisons entre les cristaux de glace.

 

Mais la boule de neige n’éclate pas encore, car une sorte de processus de réparation se met en place en une fraction de seconde : de nouvelles liaisons s’établissent entre les cristaux de neige et « guérissent » la fissure. Ce mécanisme de création puis de consolidation des fissures se répète périodiquement. Un capteur de force a permis aux chercheurs d’appréhender ce phénomène : quand une fissure (invisible) se forme, la force au sein de la boule diminue, mais elle se reconstitue immédiatement. Finalement, la pression devient trop importante et la boule de neige se brise.

Mais quel est le rapport avec un tremblement de terre ? Là aussi, les cycles de contrainte et de relaxation se répètent par effet de « broutage », qu’on appelle « stick-slip » en anglais : si deux plaques du manteau terrestre se pressent l’une contre l’autre et se coincent par friction, la tension grandit et la roche se déforme. Arrive un moment où les plaques glissent avec un à-coup, la tension diminue et tout recommence.

En se référant à cette représentation sismologique, les chercheurs du SLF ont développé un modèle mathématique de glissement/adhérence pour les microséismes dans la neige. Il permet de mieux comprendre le passage de l’état ductile à l’état cassant dans le comportement des ruptures, qui jouent entre autres un rôle dans le déclenchement des avalanches.

 

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