La propagation de ces fissures surpasse la vitesse du son

La propagation de ces fissures surpasse la vitesse du son. Cela pourrait permettre de mieux comprendre les séisms supershear.

Les fissures sur les matériaux sont un phénomène aujourd’hui bien connu par la science. Il faut pour cela que l’énergie potentielle dépasse l’énergie de rupture dudit matériau. Selon les lois de la mécanique actuelle, la vitesse maximale de propagation d’une fissure ne saurait dépasser celle de l’onde de Rayleigh, un type d’onde qui se déplace à la surface des solides. Pourtant, dans les années 1970, certains polymères plastiques ont montré qu’ils pouvaient subir des fissures se propageant à des vitesses de supercisaillement (supérieures à la vitesse de cisaillement, légèrement supérieure à celle des ondes de Rayleigh).

La propagation de ces fissures surpasse la vitesse du son

Face à cette découverte étonnante, les scientifiques avaient décidé d’abandonner ces résultats, considérés comme surréalistes. Mais ces derniers temps, des séismes dits de supercisaillement ou « supershear » ont été enregistrés. Selon le modèle sismique de base, la vitesse de rupture équivaut à celle de la propagation des ondes de cisaillement (ondes S), d’environ 3 km/s. Les séismes supershear, eux, ont une vitesse de rupture de 5 km/s.

Depuis lors, des experts se sont intéressés à ce phénomène et tout récemment, des chercheurs de l’Université hébraïque de Jérusalem ont pu confirmer l’existence de fissures de traction supershear, plus rapides que les ondes de cisaillement, approchant la vitesse des ondes de dilatation à 6 km/s. Pour les mettre en évidence, les chercheurs ont utilisé un hydrogel poreux très exploité pour les analyses moléculaires. Sur chaque échantillon, un motif en grille a été gravé pour visualiser facilement la propagation et une encoche a été taillée pour marquer l’endroit où le gel devait commencer à se fissurer.

Cela pourrait permettre de mieux comprendre les séisms supershear

En filmant les expériences avec une caméra haute vitesse, les scientifiques ont constaté que la vitesse de propagation pouvait être 30 % supérieure à celle du son. Sans graver d’encoche de pointe de fissure, certaines dépassaient tout de même de 15 % la vitesse du son. Et, plus surprenant encore, la dynamique de supercisaillement serait régie par des principes différant complètement de ceux des fissures ordinaires, un « changement fondamental dans [la] compréhension du processus de rupture », selon eux.

L’une des explications serait la manière dont les gels résistent à l’étirement au niveau de la pointe de fissure, sans pour autant que la moindre théorie précise n’ait pu être mise en place. Quoi qu’il en soit, la compréhension de ce type de phénomènes pourrait permettre de mieux appréhender les mécanismes derrière les séismes supershear, offrant, peut-être, la possibilité de mieux les anticiper pour réduire leurs dégâts.