Un aléa sismique est la probabilité qu’un séisme se produise dans une zone géographique donnée, dans une fenêtre de temps donnée, et avec une intensité de mouvement du sol dépassant un seuil donné. Avec un aléa ainsi estimé, le risque peut être évalué et inclus dans des domaines tels que les codes de construction pour les bâtiments standard, la conception de plus grands bâtiments et de projets d’infrastructure, l’aménagement du territoire et la détermination des taux d’assurance. Les études de l’aléa sismique peuvent également générer deux mesures standard du mouvement du sol anticipé, toutes deux abrégées MCE, ce qui peut prêter à confusion ; le tremblement de terre probabiliste maximal considéré (ou événement), plus simple, utilisé dans les codes de construction standard, et le tremblement de terre maximal crédible, plus détaillé et déterministe, incorporé dans la conception de bâtiments plus grands et d’infrastructures civiles comme les barrages ou les ponts. Il est important de préciser de quel MCE il est question.
Les calculs pour déterminer les risques sismiques ont été formulés pour la première fois par C. Allin Cornell en 1968 et, selon leur niveau d’importance et d’utilisation, ils peuvent être assez complexes. Le contexte géologique et sismologique régional est d’abord examiné pour déterminer les sources et les modèles d’occurrence des tremblements de terre, à la fois en profondeur et en surface, à partir des enregistrements sismométriques ; ensuite, les impacts de ces sources sont évalués par rapport aux types de roches et de sols géologiques locaux, à l’angle des pentes et aux conditions des eaux souterraines. Des zones de secousses sismiques potentielles similaires sont ainsi déterminées et dessinées sur des cartes. La faille bien connue de San Andreas est illustrée comme une longue et étroite zone elliptique de plus grand mouvement potentiel, comme de nombreuses zones le long des marges continentales associées à l’anneau de feu du Pacifique. Les zones de sismicité plus élevée à l’intérieur du continent peuvent être le site de séismes intraplaques) et ont tendance à être dessinées comme de vastes zones, basées sur des enregistrements historiques, comme le séisme de New Madrid en 1812, puisque les failles causales spécifiques ne sont généralement pas identifiées comme sources de séismes.
Chaque zone se voit attribuer des propriétés associées au potentiel de la source : combien de séismes par an, la taille maximale des séismes (magnitude maximale), etc. Enfin, les calculs nécessitent des formules qui donnent les indicateurs de danger requis pour une taille et une distance de séisme données. Par exemple, certains districts préfèrent utiliser l’accélération de pointe, d’autres la vitesse de pointe, et des utilisations plus sophistiquées nécessitent des ordonnées spectrales de réponse.
Le programme informatique intègre ensuite sur toutes les zones et produit des courbes de probabilité pour le paramètre clé du mouvement du sol. Le résultat final donne une « chance » de dépasser une valeur donnée sur une période de temps spécifiée. Les codes de construction standard pour les propriétaires peuvent s’intéresser à une probabilité de 1 sur 500 ans, tandis que les centrales nucléaires s’intéressent à une période de 10 000 ans. Une histoire sismique à plus long terme peut être obtenue par la paléosismologie. Les résultats peuvent prendre la forme d’un spectre de réponse du sol à utiliser dans l’analyse sismique.
Des variations plus élaborées sur le thème examinent également les conditions du sol. Des mouvements de sol plus élevés sont susceptibles d’être expérimentés sur un marais mou par rapport à un site de roche dure. Les calculs standard de l’aléa sismique sont ajustés à la hausse lorsqu’on postule des séismes caractéristiques. Les zones où les mouvements du sol sont élevés en raison des conditions du sol sont aussi souvent sujettes à une défaillance du sol due à la liquéfaction. Une défaillance du sol peut également se produire en raison de glissements de terrain induits par des tremblements de terre sur des terrains escarpés. Des glissements de terrain de grande ampleur peuvent également se produire sur des pentes plutôt douces, comme on l’a vu lors du tremblement de terre du Vendredi saint à Anchorage, en Alaska, le 28 mars 1964.