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LES CAHIERS DE SEOLANE Numéro 1 Editeurs : Jean-Philippe Malet Alexandre Remaître Frédéric Guiter Didier Bourles Jean-Claude Hippolyte Claude Rangin Olivier Maquaire Guillaume Daniel La Vallée de l'Ubaye, un territoire unique pour les recherches en géosciences

Tectonique gravitaire active et sismo-tectonique dans les Alpes en

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  • LES CAHIERS DE SEOLANENumro 1

    Editeurs :Jean-Philippe MaletAlexandre Rematre

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    Jean-Claude HippolyteClaude Rangin

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  • LES CAHIERS DE SEOLANE, NUMERO 1 LA VALLEE DE LUBAYE : UN TERRITOIRE UNIQUE POUR LES RECHERCHES EN GEOSCIENCES - ACTES DU COLLOQUE DOUVERTURE, BARCELONNETTE, 12-16 SEPTEMBRE 2011 Editeurs : Jean-Philippe MALET Universit de Strasbourg, EOST Alexandre REMATRE Universit de Strasbourg, EOST Didier BOURLES Universit dAix-Marseille, CEREGE Jean-Claude HIPPOLYTE Universit dAix-Marseille, CEREGE Frdric GUITER Universit dAix-Marseille, IMEP Claude RANGIN Universit dAix-Marseille, CEREGE Olivier MAQUAIRE Universit de Caen-Basse-Normandie, GEOPHEN Guillaume DANIEL Universit de Franche-Comt & Magnitude S.A.S | VSFusion

    Edition SEOLANE, Barcelonnette

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  • Photographies de la page de couverture : La Grande Solane, 2909 m | Commune de Barcelonnette La Tour Cardinalis et la Place Manuel Barcelonnette | Commune de Barcelonnette Copyright 2011 SEOLANE Edition, Barcelonnette, France Tous droits rservs / All rights reserved Publi par : Association SEOLANE, http://www.seolane.eu ISBN 978-2-9540080-0-4 Imprim lUniversit de Strasbourg, France.

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  • SOMMAIRE Remerciements ................................................................................................................................5 Editoriaux ........................................................................................................................................7 J.-P. Aubert, D.L. Bourles, J.-C. Hippolyte, J.-P. Malet & O. Maquaire Prsentation du Centre dAccueil Universitaire SEOLANE...........................................................9 J.-L. Printemps Chapitre 1 : PHENOMENES GRAVITAIRES CRUSTAUX A GRANDE ECHELLE ............................................13 D.L. Bourles & C. Rangin Chapitre 2 : ALEAS GEOMORPHOLOGIQUES ET HYDRO-GRAVITAIRES DU SUD-EST DES ALPES ........31 J.-P. Malet & O. Maquaire Chapitre 3 : DYNAMIQUES ECOLOGIQUES ET ENVIRONNEMENTALES .....................................................65 F. Guiter Chapitre 4 : GEODYNAMIQUE DU SUD-EST DES ALPES ET ALEAS SISMIQUES ASSOCIES ......................91 G. Daniel Chapitre 5 : PRESENTATION DES LABORATOIRES DE RECHERCHE ET DES ORGANISMES PARTENAIRES DE LA STRUCTURE SEOLANE ............................................................................109 Table des matires...........................................................................................................................129

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  • Remerciements Le centre daccueil universitaire SEOLANE a t ralis dans le cadre du contrat de redynamisation des sites de dfense. Le cot total de lopration est de 2440 k, finance par lEtat (Fond National dAmnagement et de Dveloppement du Territoire) hauteur de 700 k, la Commune de Barcelonnette hauteur de 620 k, le Conseil Rgional Provence-Alpes-Cte dAzur hauteur de 500 k, lEurope par lintermdiaire du Programme Interrgional du Massif Alpin hauteur de 500 k, et le Conseil Gnral des Alpes de Haute-Provence hauteur de 120 k. Nous remercions nos partenaires sans qui ce projet naurait pas pu voir le jour.

    Pour lorganisation du Colloque dOuverture, lassociation SEOLANE a bnfici du soutien financier, scientifique et technique de Volia Environnement, du Conseil Gnral des Bouches-du-Rhne (CG13), de la Commune de Barcelonnette, de lUniversit dAix-Marseille (Laboratoires Cerege & Imep), de lUniversit de Strasbourg (Ecole et Observatoire des Sciences de la Terre / EOST), de lUniversit de Caen-Basse-Normandie (Laboratoire Geophen), de lObservatoire de Haute-Provence (OHP), du service de Restauration des Terrains en Montagne (RTM) de lOffice National des Forts (ONF), du Parc National du Mercantour (PNM), du Groupe Franais de Gomorphologie (GFG) et de la Socit Gologique de France (SGF).

    5 Remerciements et ditoriaux

  • 6 Remerciements et ditoriaux

  • Editoriaux Barcelonnette, petite ville des Alpes du sud, a toujours t ouverte aux voyages, aux ides nouvelles et l'innovation. Pionnire au XVIIIme et XIXme sicles en termes d'ducation, ouverte sur la modernit grce l'exprience de ses colporteurs, la valle de Barcelonnette tait prte pour l'pope tonnante de ses montagnards aventureux partis au Mexique par milliers partir du dbut des annes 1800. Aujourd'hui, la cration de SEOLANE, centre d'accueil pour chercheurs en sciences de la terre, en risques naturels et en biodiversit, marque une nouvelle tape importante pour la ville, forte de son dynamisme touristique mais frappe par le dpart rcent de l'arme et oblige au rebond. Cette nouvelle impulsion s'est appuye sur l'intrt ancien de scientifiques pour l'Ubaye avec la prsence rgulire gologues et de botanistes depuis plusieurs dcennies, attirs par les caractristiques de ce laboratoire ciel ouvert et l'environnement exceptionnellement prserv, et largement intgr au Parc national du Mercantour et formidable laboratoire ciel ouvert pour les naturalistes et d'une faon plus gnrale pour les scientifiques. La ville, propritaire des anciennes casernes militaires du Quartier Craplet depuis 2009, a investi lourdement sur ce site et se trouve ainsi en capacit de proposer aux quipes universitaires franaises et trangres de recherche un vritable centre oprationnel avec des hbergements, des laboratoires, des salles de travail et l'accs au rseau Internet haut dbit. Tous les aspects logistiques tant pris en charge par l'quipe de SEOLANE, les scientifiques pourront dsormais se concentrer sur leurs recherches de terrain et les travaux pdagogiques avec leurs tudiants. Outre les trs nombreuses activits sportives offertes par l'Ubaye, Barcelonnette propose une vie culturelle intense avec son thtre, ses festivals et le dynamisme de ses multiples associations. Tous ces ingrdients, combins la prise en compte des attentes des scientifiques, permettent de lancer avec srnit et optimisme cette nouvelle aventure pour la ville, trs fire de contribuer ainsi durablement aux progrs de la recherche.

    Jean-Pierre Aubert, Maire de Barcelonnette

    ------------------------------- La valle de lUbaye est depuis longtemps lobjet de nombreux travaux de recherche sur lenvironnement et les risques naturels. Ceux sur les risques hydro-gravitaires sont les plus connus. Le glissement de la Valette, qui marque encore la paysage lentre de Barcelonnette, a fait lobjet de thses et dexpertises. Les coules du Sauze sont galement trs tudies et surveilles. Enfin, lactualit nous rappelle rgulirement les risques lis aux laves torrentielles. Dautres champs de recherche sont moins connus, quoique propres ce secteur des Alpes. Les roches quartzeuses issues dinstabilits gravitaires anciennes, qui sont prsentes du Champsaur la Mditerrane et sont dnommes les grs dAnnot, ont t tudies par de nombreuses quipes internationales de chercheurs car leur architecture est un analogue terre des rservoirs dhydrocarbures marins profonds. Toujours lie aux phnomnes gravitaires, mais cette fois lchelle de la crote continentale, la sismicit de la Haute Ubaye fait lobjet de travaux et dobservations permanentes car cest une des rgions les plus actives de la mtropole. Le sisme de St Paul, le 5 avril 1959, est encore dans toutes les mmoires, comme les nombreuses petites secousses qui forme des essaims de sismes et qui tmoignent de leffondrement actif des Alpes. Lintrt cologique de la valle est aussi notoire depuis les reboisements du 19ime sicle et la cration de la Maison du Parc Barcelonnette. La richesse et la diversit naturelle de lUbaye devraient permettre de mettre en place des plateformes dobservation et dexprimentation sur diffrents thmes : environnement forestier Alpin, biodiversit, populations dherbacs, forages climatiques et anthropiques Moins connues sont les rcentes dcouvertes darbres subfossiles dont ltude permet non seulement la reconstitution de lhistoire du climat et des paysages fluviaux, mais aussi la calibration du 14C visant affiner la mthode de datation absolue de vestiges organiques naturels ou anthropologiques.

    7 Remerciements et ditoriaux

  • Afin dofficialiser louverture du centre SEOLANE (Centre d'accueil pour chercheurs en sciences de la terre, en risques naturels et en biodiversit), le colloque inaugural du 12 au 16 septembre 2011 Barcelonnette permettra de prsenter un panel de ces activits de recherches en liaison avec la valle.

    Jean-Claude Hippolyte & Didier Bourls (Universit dAix-Marseille)

    ------------------------------- La Valle de lUbaye est reconnue lchelon international par la spcificit des instabilits de versants (glissements de terrain, coules de boue et laves torrentielles) dont loccurrence spatiale est principalement contrle par les affleurements de Terres Noires, trs sensibles lrosion. Ces conditions gologiques propices, ainsi que les travaux de gestion entrepris de manire pionnire par les Services RTM depuis le 19e sicle, ont conduit de nombreux chercheurs en France et ltranger, en particulier depuis le milieu des annes 1980, sintresser la valle et y dvelopper des activits dobservation des phnomnes. Ceci a tout naturellement conduit lInstitut National des Sciences de lUnivers du CNRS labliser la valle comme site dobservation des instabilits gravitaires dans le cadre du Service dObservation OMIV. Cette reconnaissance favorisera la poursuite des recherches sur ces thmes dans les annes venir, et le Centre SEOLANE y est pleinement associ.

    Jean-Philippe Malet (Universit de Strasbourg) & Olivier Maquaire (Universit de Caen)

    8 Remerciements et ditoriaux

  • Le Centre dAccueil Universitaire SEOLANE, Barcelonnette Adresse : Quartier Craplet, F-04400 Barcelonnette, France. Site internet : http://www.seolane.eu

    Au cur de la valle de lUbaye, dans les Alpes du Sud, l'ore du Parc National du Mercantour, le centre daccueil universitaire SEOLANE est situ 900 m du centre de Barcelonnette 1150 m d'altitude. Le centre est un point de dpart idal pour y dcouvrir les merveilles du Mercantour : la faune sauvage abondante, la flore unique en Europe, les randonnes, la dcouverte des villages de la valle. Lhiver, on y aborde la montagne autrement, entre stations de ski et espace sauvage qui appellent la dcouverte. Printemps et automne sont les rendez-vous des connaisseurs en qute dun monde o lon rapprend les couleurs et la douceur de vivre. Lt, les terrasses de la place Manuel incitent faire une pause, au son des concerts du kiosque. Le parc de la Sapinire sillumine et vit au rythme du festival du jazz (juillet) et des ftes latino-mexicaines (aot). La richesse de lhistoire de la ville de Barcelonnette en fait aujourdhui une destination incontournable, au croisement des chemins du Mercantour et des stations de Pra-Loup, du Sauze/Super-Sauze ou de Sainte Anne, ainsi que de lespace nordique de la Haute-Ubaye. On compte 300 jours de soleil par an pour ces blouissantes Alpes de Lumire !

    Le centre daccueil universitaire SEOLANE Le centre daccueil universitaire a t cr par la ville de Barcelonnette en tant que centre d'accueil pour chercheurs en sciences de la terre, en risques naturels et en biodiversit. Cette impulsion pour la ville s'est appuye sur l'intrt ancien de scientifiques pour l'Ubaye avec la prsence rgulire gologues et de botanistes depuis plusieurs dcennies, attirs par les caractristiques de ce laboratoire ciel ouvert et l'environnement exceptionnellement prserv. La ville, propritaire des anciennes casernes militaires du Quartier Craplet depuis 2009, a investi lourdement sur ce site et se trouve ainsi en capacit de proposer aux quipes universitaires franaises et trangres de recherche un vritable centre oprationnel avec des hbergements, des laboratoires, des salles de travail et l'accs au rseau Internet haut dbit. Tous les aspects logistiques tant pris en charge par l'quipe de SEOLANE, les scientifiques pourront dsormais se concentrer sur leurs recherches de terrain et les travaux pdagogiques avec leurs tudiants.

    9 Le centre daccueil universitaire SEOLANE

  • Localisation et vue arienne du centre SEOLANE Barcelonnette Le centre daccueil universitaire se compose de trois btiments, rhabilits en 2011 en parties hbergement, enseignement/travail et restauration. Le centre a une capacit daccueil de 70 lits en chambre de 1 3 lits, avec sanitaires privatifs. Deux chambres sont galement accessibles aux personnes mobilit rduite. Le centre propose des sjours en demi-pension ou en pension complte, avec possibilit de panier repas.

    Vues intrieures des chambres et des sanitaires privatifs de SEOLANE Le ple de restauration propose deux salles de restaurant pour une capacit totale de 100 places ainsi quune terrasse, avec une restauration traditionnelle et par buffets. Le centre SEOLANE utilise des produits biologiques, et peut proposer des repas thme. Le centre propose plusieurs salles de cours et laboratoires pour les chercheurs et universitaires, ainsi que plusieurs salles de runion dont une salle de confrence de 100 places quipe en sono, vido et internet. Une connexion Internet en accs libre est offerte par WiFi dans tous les btiments du centre. Le centre est entour despaces verts, et domine la ville de Barcelonnette. Le parking est privatif, avec accessibilit aux autocars. Le centre est rgi par une association de type loi 1901, et est gr en pratique par un directeur : Mr. Jean-Luc Printemps.

    10 Le centre daccueil universitaire SEOLANE

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  • 12 Le centre daccueil universitaire SEOLANE

  • Chapitre 1 :

    PHENOMENES GRAVITAIRES CRUSTAUX A GRANDE ECHELLE

    Coordinateurs : D.L. Bourles & C. Rangin

    13 Chapitre 1 : Phnomnes gravitaires crustaux grande chelle

  • 14 Chapitre 1 : Phnomnes gravitaires crustaux grande chelle

  • Tectonique gravitaire active et sismotectonique dans les Alpes en effondrement Christian Sue Universit de Franche-Comt, UMR 6249 Laboratoire Chrono-environnement, CNRS, 16 Route de Gray, F-25030 Besanon cedex, France. La tectonique active des Alpes occidentales est caractrise par une extension actuelle gnralise dans les parties les plus hautes de la chane et une tectonique en transpression / compression sur ses bords. L'extension semble tre le processus dominant dans l'activit tectonique actuelle dans la partie la plus occidentale des Alpes affectant les zones internes le long de l'arc. Le raccourcissement est limit de petites zones situes sur les bords externes de la chane. On observe galement une dformation dcrochante dans tout le domaine Alpin et dans l'avant-pays (Sue et al, 1999, 2007; Delacou et al, 2004). La synthse des tenseurs de palocontraintes souligne l'importance des structures nognes extensives et montre qu'elles s'orientent globalement de manire parallle la chane avec changement d'orientation de l'axe de contrainte 3 le long de la l'arc des Alpes occidentales et centrales (Champagnac et al., 2006). Une composante extensive mineure perpendiculaire l'arc et croissante du nord au sud est galement observe. Ce dernier signal est corrl avec la godynamique actuelle comme le dmontre l'tude des mcanismes aux foyers et l'analyse des donnes GPS. L'actuel champ de contrainte se distribue de manire radiale pour l'axe 3 dans les parties internes et les zones d'extension, et galement pour 1 dans les zones externes et dans les zones de dcrochement / tranpression. Les zones d'extension sont spatialement corrles avec une crote paisse et avec des zones montrant un soulvement rapide. La notectonique Alpine est en effet rgie par les forces de flottabilit, plutt que par le raccourcissement le long de la zone de collision Afrique / Europe. La modlisation numrique corrobore cette interprtation (Delacou et al., 2005).

    Etat de contraintes dans les Alpes occidentales (d'aprs Delacou et al., 2004). L'extension est reprsente en bleu, la compression en rouge. On note une trs bonne corrlation avec le relief alpin, et donc avec la racine crustale.

    Les interactions entre les diffrents processus godynamiques contrlent l'quilibre entre la dynamique intrinsque et extrinsque et expliquent l'volution tectonique tardive de la chane (Sue et al., 2007). De nombreux moteurs godynamique sont impliqus dans l'volution des Alpes occidentales et centrales du Nogne

    15 Chapitre 1 : Phnomnes gravitaires crustaux grande chelle

  • l'actuel : les conditions aux limites (collision, rotation, frontire ligure libre), la dynamique profonde (forces de flottabilit, la dynamique du slab, la dlamination crustale), et les processus de surface (rosion, transferts de masses, rebond post-glaciaire). Trois principaux processus semblent jouer un rle fondamental dans l'volution tectonique tardive et la notectonique des Alpes. Tout d'abord, la fin de l'ouverture de la mer Ligure au Miocne terminal impliquerait une diminution de l'extension parallle la chane. Deuximement, la diminution progressive de la vitesse de collision des plaques continentales (Afrique-Europe) est un paramtre fondamental dans l'volution du rgime tectonique. La diminution du taux de convergence permet le dveloppement des forces de flottabilit et un contrle de la dynamique alpine. Troisimement, l'augmentation des taux d'rosion au Pliocne implique d'importantes modifications godynamiques (Champagnac et al., 2007), qui tendent rquilibrer l'orogne alpin en termes de transfert de masse incluant une tectonique extensive.

    Rfrences Champagnac, J.D., Molnar, P., Anderson, R., Sue, C., Delacou, B. 2007. Quaternary erosion-induced isostatic rebound in the western

    Alps, Geology, (2007); 35-3, 195-198; doi: 10.1130/G23053A. Champagnac, J.D., Sue C., Delacou, B., Tricart, P., Allanic, C., Burkhard, M. 2006. Miocene orogen-parallel extension in the inner

    Western Alps revealed by dynamical fault analyses. Tectonics, doi: 10.1029/2004TC001779. Delacou, B., Sue, C, Champagnac, J.-D., Burkhard, M. 2005. Origin of the current stress field in the western/central Alps: role of

    gravitational reequilibration constrained by numerical modeling. In Gapais, D. et ,al. (Eds): Mechanisms, Rheology and Tectonics: from Minerals to the Lithosphere, Geol. Soc. London Spec. Pub., 295-310.

    Delacou, B., Sue, C., Champagnac, J.D., Burkhard, M. 2004. Present-day geodynamics in the bend of the western and central Alps as constrained by earthquake analysis. Geophys J Int, 158: 753-774.

    Sue, C., Delacou, B., Champagnac, J.D., Allanic, C., Tricart, P., Burkhard, M. 2007: Extensional neotectonics around the bend of the Western/Central Alps: an overview. Int. J. Earth Sci. doi:10.1007/s00531-007-0181-3.

    Sue, C., Thouvenot, F., Frchet, J, Tricart, P. 1999. Widespread extension in the core of the western Alps revealed by earthquake analysis. J. Geophys Res.104: 25611-25622.

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  • Glissements gravitaires en Provence : lien avec l'effondrement des Alpes Claude RANGIN & Xavier LE PICHON Centre Europen de Recherche et dEnseignement des Gosciences de lEnvironnement, UMR 6635 CNRS, Europle de lArbois, BP80, F-13545 Aix-en-Provence cedex 04, France. Le SE de la France enregistre un phnomne godynamique majeur, l'talement puis l'effondrement gravitaire de la chane Alpine. Ce processus crustal ou confin la couverture sdimentaire msosozoique et cnozoique a des rpercussions toute les chelles pour la rgion PACA qui vont des sismes de faible intensit des dstabilisations gravitaires superficielles asismiques.

    Mcanismes au foyer et grands systmes de failles dans le SE alpin.

    Tout d'abord, l'chelle globale de la tectonique des plaques, cette activit tectonique ne peut tre attribue au raccourcissement Afrique/Europe puisque la godsie spatiale dmontre qu'il n'y a pas de mouvement significatif du bloc corso-sarde par rapport l'Eurasie, et puisque les Alpes sont caractrises par un effondrement gravitationnel durant les derniers millions d'annes. En Provence dans le bassin du SE (en vert sur la figure 1) qui s'tend de Valence la rgion de Marseille et du front Alpin au rebord des Cvennes, le socle palozoique n'a pas subi de dformation

    17 Chapitre 1 : Phnomnes gravitaires crustaux grande chelle

  • significative depuis sa formation comme le dmontre l'analyse des profils sismiques dans ce bassin. Par contre sa couverture msozoique et cnozoique de 12 km d'paisseur qui repose sur une srie salifre vaporitique salifre, chaude et fluide, dcouple cette couverture du socle, permettant celle-ci de glisser vers le sud. Ainsi les failles et plis prsents dans la couverture, faille de la moyenne Durance, le Lubron, La Trvaresse , les chevauchements Ventoux Lure et la ceinture plisse des Diois-Baronnies n'tant pas enracins dans le socle, traduisent une tectonique de couverture correspondant un glissement gravitaire en masse vers le sud.

    Mouvements gravitaires dans le SE alpin depuis lOligocne.

    Les units pri-alpines (en rose sur la figure 1), situes au SW des massifs du Pelvoux et du Mercantour (en passant par l'chancrure de Barcelonnette), sont caractrises par des nappes gravitaires nognes (nappes de l'Ubaye-Embrunais au nord, nappe de Digne au sud), s'coulant vers le SO et le Sud. La sismicit crustale de cette rgion tmoigne de l'implication du socle dans ces nappes. Ce mouvement gravitaire qui se fait initialement vers le SO au droit de Barcelonnette est rapidement dflchi rapidement vers le Sud en allant vers l'ouest. La prsence de la lithosphre rigide du bassin du SE et de sa marge orientale est probablement la cause de cette dviation vers le sud. La tectonique gravitaire active de la rgion PACA est donc directement lie l'effondrement des Alpes internes par perte d'nergie

    18 Chapitre 1 : Phnomnes gravitaires crustaux grande chelle

  • potentielle accumule au centre de cette chane lors de sa construction par empilement de nappes crustales. L'talement prcoce de la chane alpine ds l'Oligocne terminal puis son effondrement gnralis rcent rend complexe l'volution gravitaire de cette rgion. Dans le bassin du SE la progression de ces glissements sur sel s'est probablement dveloppe lors de deux priodes distinctes. a: l'Oligocne suprieur Miocne infrieur- moyen, lors de l'talement du prisme alpin et l'extrusion d'units telle que le Pelvoux les raccourcissements sont confins dans le nord du bassin (Diois-Baronnies), alors que du Burdigalien nos jour (b) ces dplacements gravitaires encore actifs affectent tout le bassin et sont clairement lis l'effondrement sensu stricto de la chane alpine. les tirets indiquent les trajectoires supposs de ces glissements. Pour les nappes crustales en Ubaye et dans la rgion de Digne (reprsentes en gris sur la figure ci-dessous), les trajectoires de glissement ( l'exception de la priode actuelle) sont plus difficiles imager et restent tudier. Cette tectonique gravitaire permet d'expliquer de manire simple la mise en place des nappes de la rgion de Barcelonette, par l'effondrement Alpin qui conditionne la majorit des glissements gravitaires actifs de la rgion. Ces processus gravitaires, sont indpendants de la tectonique globale (affrontement des plaques Afrique Europe) et sont entretenus par le soulvement continu des Alpes centrales soumises une intense rosion.

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  • 20 Chapitre 1 : Phnomnes gravitaires crustaux grande chelle

  • Instabilit gravitaires et sdimentation turbiditique au front des Alpes. Comprhension des grs d'Annot pour la recherche ptrolire Christian RAVENNE Institut Franais du Ptrole, 1 & 4, avenue de Bois-Prau, F-92852 Rueil-Malmaison Cedex, France A la fin des annes 1970, plusieurs compagnies dcouvrirent que de nombreux rservoirs auparavant attribus des dpts d'environnement peu profond, voire de plateforme, avaient t en fait dposs en environnement "profond". Un grand nombre de campagnes sismiques ont alors t effectues dans les annes 80 pour comprendre les processus et les gomtries des ventails sous-marins profonds ( deep sea fans ), poursuivant ainsi les efforts antrieurement entrepris d'exploration intensive des marges dites passives . Les principaux rsultats concernent la complexit de ces corps et l'importance des volumes remobiliss (jusqu' 50 km3). Ces rsultats seront illustrs avec les donnes sismiques marines du golfe de Gascogne (Biscay Bay), de l'Indus et des Bahamas. L'importance des arrachements nous a conduit tudier les bouffes de densit car ce sont elles qui refltent le mieux les processus responsables de l'volution des larges volumes remobiliss et de leur resdimentation. Des tudes de terrain (Annot et sud Vercors en France et Taiwan) ont t chaque fois conduites dans le but de mieux interprter les profils sismiques et nous avons pu montrer l'importance des tudes conjointes de sismique marine et de terrain. Les rsultats obtenus sont toujours d'actualit bien que l'chelle de ces tudes diffre de celle des tudes actuelles, focalises sur les rservoirs. Parmi les rsultats obtenus sur une dure de plus de 10 ans partir des campagnes sismiques, des tudes de terrain et des expriences en canal et en cuve, il a t montr :

    - au Cap-Ferret (Golfe de Gascogne), la trs grande complexit du systme o il a t impossible d'aboutir un schma simple, l'importance des vnements catastrophiques, l'amlioration des concepts de sismique stratigraphie, de nouvelles interprtations de la gologie (importance des glissements), l'importance des facis chaotiques, etc. ;

    - aux Bahamas, la trs grande taille des arrachements, la similitude des ventails silicoclastiques et carbonats et le

    dveloppement de l'ventail en 2 phases : la sdimentation conscutive aux larges arrachements gravitaires puis le systme canyon-chenal avec remaniement par des gyres ;

    - Annot, o les tudes taient ddies l'amlioration de l'interprtation des campagnes sismiques, la mise en

    vidence des onlaps de Chalufy, les grands pandages gravitaires des schistes blocs (Kerckhove 1964) et l'arrangement squentiel des barres granules aisment expliqu par les expriences sur les bouffes de densit ( density surges ) ;

    - dans le Sud-Vercors, le reflet des grands vnements d'arrachement dans les remplissages de canyon ; - enfin, avec les expriences en canal et en cuve, une explication simple de plusieurs aractristiques des turbidites,

    l'importance des ressauts hydrauliques (hydraulic jumps et celle la couche d'eau sous la tte des bouffes de densit.

    21 Chapitre 1 : Phnomnes gravitaires crustaux grande chelle

  • Dpts gravitaires observs en sismique (Cap Ferret) et sur affleurements (Annot s.l.).

    Les comparaisons terrain-sismique permettent de proposer des interprtations possibles de certaines configurations (ce qui dpend aussi du matriel disponible). L'encadr A sur la sismique montre des terminaisons de rflexions de forte amplitude, sub-horizontales, en onlap contre des rflexions inclines de faible amplitude. L'analogie avec la photographie A (Chalufy) suggre un dpt de grs contre des argiles de pente. Les encadrs A et D sur la sismique montrent de nouveau des rflexions de forte amplitude, sub-horizontales qui peuvent tre interprtes comme des dpts de grs relativement massifs par comparaison avec les photographies C (cime de la Blanche) et D (montagne de l'avalanche). Enfin l'encadr B montre des rflexions de forte amplitude, sub-horizontales rodes et recouvertes par des rflexions chaotiques. Ces dernires taient classiquement interprtes comme des dpts de haute nergie , et donc potentiellement riches en sable. La comparaison avec la photographie B (Tte noire) montre qu'il peut s'agir de dpts principalement argileux et donc sans aucune proprit rservoir. Les tailles verticales des photographies et du profil sismique sont relativement comparables (environ 500 m pour l'encadr A, 200 m pour les photographies A, C et D, 400 m pour la photographie B.

    22 Chapitre 1 : Phnomnes gravitaires crustaux grande chelle

  • Glissements gravitaires nognes dans le golfe du Mexique, Marge Occidentale et Pninsule du Yucatan Juventino MARTINEZ-REYES UNAM, Centro de Geociencias, Blvd Juriquilla 3001, Juriquilla, Quertaro, 76230, Mxico Le Groupe de Godynamique du Collge de France en collaboration avec le Centre de Gosciences de l'Universit Nationale Autonome du Mexique a ralis plusieurs tudes dans le cadre du projet GOMEX. Ce projet a mis l'accent sur la tectonique Nogne de la marge occidentale du Golfe et a t soutenu par les compagnies ptrolires Total et PEMEX. Les glissements gravitaires de la plateforme du Texas sur de grandes failles listriques qui regardent vers le Golfe sont bien connus. Cette tectonique gravitaire de surface est induite par une tectonique crustale profonde, visible sous la zone de dtachement principal, o apparat la crote jurassique du Golfe amincie au Cnozoque. Cet amincissement se produit via des failles pendage vers le continent et atteignant le Moho. Le systme de failles Corsair (Corsair fault) est situ au-dessus de cette zone et constitue une zone de rifting qui provoque une extension de plusieurs dizaines de kilomtres, absorbe en partie par le cisaillement snestre de la Faille du Rio Bravo. L'ge de la dformation doit tre plac au cours de l'Oligocne-Miocne. La tectonique gravitaire du Texas principalement extensive, peu peu se propage vers le sud sur le territoire mexicain en tectonique de dcrochement dextre. D'abord transtensive au nord et puis transpressive au sud, elle se manifeste en mer et a terre au large par une zone de dcrochements NNW-SSE s'tendant du front de la Sierra Madre Orientale l'Ouest jusqua la marge profonde du Golfe l'Est, o il atteint la zone de transition entre la crote continentale et la crote ocanique. Cette zone correspond l'emplacement de la Faille Orientale Mexicaine (East Mexican fault) dont le mouvement est dcrochant dextre. Au Mexique cette tectonique est clairement nogne. Le bassin de Veracruz et le massif volcanique de Los Tuxtlas d'ge nogne sont recoups par un cisaillement majeur snestre orient NO-SE affectant aussi les roches du Pliocne Xalapa et Huauchinango: la Faille de Veracruz (Veracruz fault). Cette faille tablie la jonction entre le systme Tula-Chapala transtensif snestre qui affecte l'axe volcanique Trans-Mexicain au nord et les dcrochements galement snestres qui affectent la Sierra de Chiapas au Sud. Ces trois zones de dformation constituent la frontire active entre le bloc Sud Mexicain (Southern Mexican bloc) et la plaque Amrique du Nord, dont il se dtache actuellement et fuit vers le Sud-Est, comme par le pass l'a fait le bloc Chortis. Le mouvement snestre de la Faille de Veracruz en position plus continentale semble tre conjugu avec le mouvement dextre de la Faille Orientale Mexicaine en position plus marine. L'action conjointe de ces deux failles tmoigne d'un allongement Nord Ouest-Sud Est de la marge occidentale du Golfe du Mexique. Cette tectonique d'tirement est lie la fuite vers le Sud-Est de la plaque des Carabes (bloc Chortis) et a t accompagne depuis le Miocne par l'effondrement de l'arc volcanique palogne de la Sierra Madre Occidental. Ce dernier induit par le retrait soudain de la subduction de la plaque Farallon qui a donn lieu la tectonique du Bassin and Range. Les glissements gravitaires de la marge occidentale du Golfe du Mexique pourraient aussi tre induits par ce phnomne d'effondrement. La pninsule du Yucatan est galement caractrise par des processus de glissements gravitaires nognes, toujours actifs. Nanmoins, ils peuvent tre lis au mouvement du bloc Maya par rapport au bloc Chortis. La pninsule du Yucatan est compose de carbonates d'ge Myso-cnozoques apparemment sans dformation tectonique. L'analyse morphologique et topographique dtaille montre, cependant, qu'une partie de la pninsule est perturb dans sa partie centrale par un linament structural orient NNE-SSO qui culmine 400 m d'altitude: l'anticlinal Becan-Calakmul- El Mirador. Cette "structure" est jalonne par des failles normales orientes NE-SO induisant l'effondrement des carbonates : l'Ouest, ont t mises en vidence des failles listriques qui regardent vers le Golf et, au-del, le bassin du

    23 Chapitre 1 : Phnomnes gravitaires crustaux grande chelle

  • Tabasco glisse sur le sel Triasique; l'Est, la plateforme s'effondre vers le bassin du Yucatan la faveur de failles listriques qui ractivent d'anciennes failles dcrochantes dextres. La plateforme mso-cnozoque carbonate de la pninsule du Yucatan a t affecte par une tectonique transtensive au Palogne lors de l'ouverture du bassin du Yucatan et par une tectonique gravitaire au Nogne. La tectonique gravitaire (Miocne, 12 Ma) est une consquence du mouvement de la rgion limitant la plaque Nord-amricaine (bloc Maya) de la plaque Carabe (bloc Chortis), qui absorbe une partie du mouvement entre ces deux plaques, qui sont probablement fortement couples. La tectonique transtensive (Palocne) a t-elle un rapport avec l'impact de la mtorite Chicxulub (65 Ma) qui aurait pu fragiliser la crote et ainsi faciliter l'ouverture du bassin du Yucatan? En consquence le Mexique et caractris par une tectonique gravitaire rgionale l'image du systme Alpin actuel.

    Carte structurale des principaux linaments tectoniques de la marge occidentale du Golfe du Mexique (2008).

    24 Chapitre 1 : Phnomnes gravitaires crustaux grande chelle

  • Carte structurale des principaux linaments tectoniques de la pninsule du Yucatan (2008)

    25 Chapitre 1 : Phnomnes gravitaires crustaux grande chelle

  • 26 Chapitre 1 : Phnomnes gravitaires crustaux grande chelle

  • Le rle des fluides dans le fonctionnement des glissements gravitaires Tiphaine ZITTER Centre Europen de Recherche et dEnseignement des Gosciences de lEnvironnement, UMR 6635 CNRS, Europle de lArbois, BP80, F-13545 Aix-en-Provence cedex 04, France. Les pentes continentales sont des domaines de transition entre continents et ocans affects de processus actifs tels que de grands glissements ou coulements gravitaires. De plus, de nombreuses tudes sur les marges continentales indiquent qu'elles sont frquemment le sige de manifestations de circulation de fluides (eau, hydrocarbures) et que ces derniers ont un lien troit tant avec les structures tectoniques qu'avec les instabilits gravitaires. Les facteurs dclenchants de ces instabilits sont encore mal contraints. La comprhension de tels phnomnes, pouvant mobiliser plusieurs dizaines de km3 de sdiments, reprsente un enjeu scientifique et socital important puisqu'ils vont directement agir sur l'volution des marges continentales et qu'ils sont l'origine d'importants alas (dont les tsunamis) affectant particulirement les populations et infrastructures des domaines littoraux. Les glissements gravitaires sont frquemment associs avec les zones d'chappement de fluides (sites de suintements froids, volcanisme de boue). En Mer de Marmara, les plonges sous- marines sur un glissement actif ont montr son association avec de nombreux sites de suintements froids (zones de sdiments noirs rduits du fait de la sortie de gaz et d'eau, associes des voiles blanc de communauts bactriennes chmosynthtiques et des encrotements carbonats). A l'Est du Venezuela, l'pais apport sdimentaire de l'Ornoque dans le bassin de Columbus, provoque un glissement de la marge accommod par de grandes failles de croissance, parallle au bord de la marge. Ces failles fournissent le rseau de piges pour les nombreux champs de gaz. Les champs d'huiles majeurs sont quant eux contrls par des rides anticlinales de trs grande longueur d'onde orientes N50. En bas de pente, ces rides se connectent aux alignements de volcans de boue et rides diapiriques prsentes dans le prisme, compensant le glissement. Ainsi les expulsions de fluides marquent la dformation gravitaire du fait de la surcharge sdimentaire associe. Les fluides peuvent galement tre directement l'origine des dstabilisations sdimentaires. La migration des fluides, ainsi que leur accumulation, contrlent la rpartition des contraintes in situ en crant un tat de surpression du fluide interstitiel pouvant considrablement rduire sa rsistance mcanique. La salinit du fluide joue galement un rle dans la modification des proprits rhologiques des matriaux. Ainsi des tudes ont dmontr le rle de la liqufaction de certaines units stratigraphiques (prisme de Nankai, Henry et al. 2010) ou l'apport d'eau douce en domaine ctier (catastrophe de l'aroport de Nice, Dan et al. 2007) dans le dclenchement de glissements gravitaires. La connaissance des proprits physiques et gochimiques in situ est donc indispensable pour expliquer le fonctionnement des systmes drainant les fluides et leur participation l'instabilit de la couverture sdimentaire. Rfrences Dan G., et al. 2007. The 1979 Nice harbour catastophe revisited : trigger mechanism inferred from geotechnical measurments and

    numerical modelling. Marine Geology 245, 40-67. Deville E., et al.2006. Liquefied vs stratified sediment mobilization processes: Insight from the South of the Barbadosaccretionary

    prism. Tectonophysics, 428, 1-4 ,33-47. Henry P., et al. 2011. Drilling quaternary submarine landslides on the Nankai accretionnary wedge: results from IODP 333,

    geophysical research abstracts, vol. 13, EGU2011-4540-1.

    27 Chapitre 1 : Phnomnes gravitaires crustaux grande chelle

  • Carte bathymtrique de la Mer de Marmara, Turquie (donnes multifaisceaux de la campagne MARMARA 2000)

    montrant un glissement gravitaire avec cicatrices d'arrachement et des sites de suintements froids au pied du glissement (photos sous marines de la campagne MARNAUT 2007).

    Carte structurale et bathymtrique du Bassin de Columbus, Vnzuela (donnes multifaisceaux de la campagne

    CARAMBA 2001) montrant les relations entre les grandes failles listriques du Bassin de Columbus (ligne sismique en encart (A)) et les volcans de boue et rides diapiriques en amont (encart (B), d'aprs Deville et al. 2006). En vert et en

    rouge sont ports les champs d'hydrocarbures, huiles et gaz respectivement.

    28 Chapitre 1 : Phnomnes gravitaires crustaux grande chelle

  • L'effondrement du plateau tibtain et ses consquences : glissements gravitaires crustaux et sdimentaires dans le bassin du Bengale Thomas MAURIN Universit de Nice Sophia Antipolis, Goazur, 250 rue Albert Einstein, Sophia-Antipolis F-06560 Valbonne, France Dans les chanes de montagnes il existe une comptition ingale entre des forces tectoniques, qui finissent par s'puiser, et l'action obstine de l'rosion et des forces gravitaires, qui tendent lisser les htrognits d'nergie potentielle, faire disparatre les reliefs. Durant les 20 dernires annes, l'observation de structures accommodant une extension de mme direction que celle de la convergence des plaques (e.g dans les Andes ou au Tibet) a contribu faire rapparatre le concept d'effondrement orognique dj voqu dans les annes 50. De plus, de nouveaux outils de mesures ont permis de mettre en vidence la part non ngligeable des mouvements verticaux dans le champ de dformation. Ces mouvements verticaux impliquent invitablement le rle des forces gravitaires qui s'opposent par dfinition au soulvement et contribuent a l'effondrement. Il est dsormais ncessaire de prendre en compte le rle de ces forces dans la comprhension de l'histoire orognique. Les forces gravitaires agissent toutes les chelles, depuis l'boulement jusqu' l'effondrement d'une chane de montagne. Les dstabilisations de pente, comme celles qui s'observent dans les Alpes, peuvent tre induites par des sismes, les prcipitations et/ou des surpressions de fluides dans les roches. Il n'est pas rare qu'un vnement gravitaire en engendre un autre de plus petite dimension, la faon d'un effet domino. Peut-on alors retrouver le signal de l'effondrement orognique dans des dstabilisations gravitaires de plus petite dimension?

    Glissement de Ramree sur la marge birmane. Deux type de glissements s'observent un glissement de la pile sdimentaire avec se failles normales associes, et un boulement

    29 Chapitre 1 : Phnomnes gravitaires crustaux grande chelle

  • Les glissements sous marins qui s'observent le long de la marge birmane, ont des dimensions spectaculaires et un potentiel dvastateur, bien qu'ils n'affectent que la partie suprieure de la pile sdimentaire. Leur localisation et la taille de la zone dstabilise suggrent que leur origine soit un soulvement local de la marge. Dans ce cas il faut rechercher les causes de la dstabilisation de pente dans les contraintes qui s'appliquent la marge et donc comprendre le contexte tectonique. La microplaque birmane a t cre par un processus de partitionnement de la dformation en lien avec la convergence oblique entre la plaque Indienne et la plaque de la Sonde. Son individualisation rsulte donc de contraintes tectoniques horizontales s'appliquant la marge la marge indo-birmane. Une particularit est que cette microplaque est situe au pied du plateau tibtain et que ce dernier s'effondre depuis 8 12 Ma. Les zones les plus leves et/ou les plus paissies du plateau s'tirent, alors qu'un front de dformation compressif apparat leur priphrie. En Birmanie, on observe plus de raccourcissement que celui qui pourrait tre dduit de la convergence des plaques. Cet excdent pourrait alors s'expliquer par la superposition d'un autre phnomne li l'effondrement gravitaire du plateau tibtain. Cet effondrement orognique, phnomne de grande envergure, participerait ainsi aux contraintes qui s'appliquent aux frontires de la microplaque birmane. Le cas prsent ici suggre que l'effondrement orognique est un processus diffus et rgional, qui s'enracine profondment. Il pourrait, sous certaines conditions, participer des phnomnes catastrophiques de plus petites dimensions tels que des glissements de terrain. La dynamique de la dformation associe ces effondrements, leur temps caractristique et l'importance des forces impliques sont cependant encore mal contraints.

    Carte structurale et bathymtrique du Bassin de Columbus, Vnzuela (donnes multifaisceaux de la campagne CARAMBA 2001) montrant les relations entre les grandes failles listriques du Bassin de Columbus (ligne sismique en encart (A)) et les volcans de boue et rides diapiriques en amont (encart (B), d'aprs Deville et al. 2006). En vert et en

    rouge sont ports les champs d'hydrocarbures, huiles et gaz respectivement.

    30 Chapitre 1 : Phnomnes gravitaires crustaux grande chelle

  • Chapitre 2

    ALEAS GEOMORPHOLOGIQUES ET HYDRO-GRAVITAIRES DANS LE SUD-EST DES ALPES

    Coordinateurs : J.-P. Malet & O. Maquaire

    31 Chapitre 2 : Alas gomorphologiques et hydro-gravitaires dans le sud-est des Alpes

  • 32 Chapitre 2 : Alas gomorphologiques et hydro-gravitaires dans le sud-est des Alpes

  • Gomorphologie des versants de Terres Noires : volution historique et susceptibilit aux phnomnes hydro-gravitaires Alexandre REMATRE & Jean-Philippe MALET Institut de Physique du Globe de Strasbourg, CNRS UMR 7516, Universit de Strasbourg / EOST, 5 rue Descartes, F-67084 Strasbourg. Olivier MAQUAIRE Facult de Gographie, Universit de Caen-Basse-Normandie, Esplanade de la Paix, F-14032 Caen La majeure partie des Alpes du Sud est caractrise par lomniprsence daffleurements de roches carbonates (marnes et calcaires) dont lge stend du Lias au Crtac. Les marnes noires, appeles aussi Terres noires, constituent la squence la plus ancienne, du Bathonien lOxfordien. Elles stendent sur une vaste surface dlimite par la valle du Rhne louest, par Grenoble au nord, par la frontire italienne lEst et par les Pralpes de Nice au sud. Les affleurements de marnes noires sont affects par de nombreux processus drosion : ravinement, glissements de terrain translationnel ou rotationnel, coules de boue, etc. Ces processus concernent une large gamme de volumes (102 106 m3) et de vitesses (de quelques centimtres par an plusieurs m.s-1) constituant ainsi un risque lev pour les populations locales dans plusieurs secteurs des Alpes du Sud : les Baronnies, le Buch, la rgion de Digne et la moyenne valle de lUbaye. Ceci est particulirement vrai pour le bassin de Barcelonnette o les risques lis aux glissements de terrain et la torrentialit sont omniprsents. La grande susceptibilit aux mouvements de terrain des reliefs dvelopps dans les Terres Noires sexpliquent entre autres par des caractristiques mcaniques favorables : faible rsistance au cisaillement, diffrence tenue entre limites de plasticit et de liquidit, grande sensibilit aux processus de mtorisation (cryoclastie et hydroclastie) (Maquaire et al., 2003 ; Malet et al., 2004 ; Rematre et al., 2005). Le Bassin de Barcelonnette constitue une fentre gologique entaille dans deux nappes de charriage cristallines (Autapie et Parpaillon) qui coiffent une paisse couche de Terres Noires (entre 250 et 350 m). Si les crtes sont armes par des formations rsistantes (calcaire, flysch), les versants intermdiaires (en dessous de 1900 m daltitude) sont entaills dans des marnes qui sont le plus souvent recouvertes par des formations morainiques et des colluvions. Le profil des versants est trs adouci (pente moyenne de 20 en ubac, de 25 en adret). Le climat montagnard tendance continental et mditerranen est agressif et favorise le dmantlement des affleurements marneux. Durant la priode estivale, les pluies issues des violents orages sont lorigine dun important ruissellement et dun ravinement intense des marnes noires. Au printemps, laction combine des fortes pluies printanires et de la fonte du manteau neigeux conduit favoriser une saturation des formations superficielles issues de la dsagrgation des marnes. Ces mcanismes sont galement lorigine du dclenchement de trois importants glissements-coules (Poche, Super-Sauze et La Valette ; (Malet et al., 2004)) et de lactivit de nombreux torrents (Abous, Bourget, Faucon, Sanires et Riou-Bourdoux ; Rematre et al., 2010). Lanalyse des diffrentes archives et les nombreuses investigations gomorphologiques menes depuis une vingtaine danne ont permis la construction dune base de donnes mouvements de terrain et torrentialit dans le bassin de Barcelonnette. Depuis le 15me sicle, prs de 550 mouvements de terrain et un peu plus dune centaine de laves torrentielles ont t identifis. La dforestation massive opre en Ubaye entre le 18 et le 19 sicle est lorigine de la recrudescence des instabilits de versant et des coulements torrentiels. Les actions des services RTM ont permis de diminuer progressivement loccurrence temporelle des mouvements de terrain, mais une recrudescence est observe dans le bassin de Barcelonnette depuis le milieu des annes 70. Les analyses de susceptibilit menes partir de diffrentes techniques statistiques (approche probabiliste de la thorie de lvidence, logiques floues, rgressions logistiques, etc.) ont permis de hirarchiser diffrents facteurs de contrle : gradient et aspect des pentes, occupation du sol, lithologie, type et paisseur des formations superficielles et distance aux cours deau (Thiery, 2007).

    33 Chapitre 2 : Alas gomorphologiques et hydro-gravitaires dans le sud-est des Alpes

  • Morpho-structure du bassin de Barcelonnette : (a) Esquisse gomorphologique), (b) Coupe gologique Nord-Sud de la fentre tectonique de Barcelonnette (modifie de Maquaire et al., 2003).

    34 Chapitre 2 : Alas gomorphologiques et hydro-gravitaires dans le sud-est des Alpes

  • Panorama du versant de Poche en 1894 et 2004 (Thiery, 2007). (1) Mouvement translationnel complexe, (2) mouvement rotationnel, (3) mouvement rotationnel de berge, (4) glissement-coule de Poche, (5) Mouvements

    translationnels complexes, (6) mouvement rotationnel de berge.

    Rfrences Malet, J.-P., Maquaire, O., Locat, J., Rematre, A. (2004). Assessing debris-flow hazard associated to slow moving landslides:

    methodology and numerical analyses. Landslides 1(1): 83-90. Maquaire, O., Malet, J.-P., Rematre, A., Locat, J., Klotz, S., Guillon, J. (2003). Instability conditions of marly hillslopes: towards

    landsliding and gullying? The case of the Barcelonnette Basin, South East France. Engineering Geology 70(1-2): 109-130. Rematre, A. & Malet, J.-P. (2010). The effectiveness of torrent check dams to control channel instability: example of debris flow

    events in clay shale (Chapter 10). In C.C. Garcia and M.A. Lenzi (Eds): Check Dams, Morphological Adjustments and Erosion Control in Torrential Streams, Nova Science Publishers, 211-237.

    Rematre, A., Malet, J.-P., Ancey, C., Locat, J., Maquaire, O. (2005). Flow behaviour and runout modelling of a complex debris flow in clay-shales basin. Earth Surface Processes and Landforms 30: 479-488.

    Thiery, Y. (2007). Susceptibilit du Bassin de Barcelonnette aux 'mouvements de versant' : cartographie morphodynamique, analyse spatiale et modlisation probabiliste. Thse de luniversit de Caen, France, 445p.

    35 Chapitre 2 : Alas gomorphologiques et hydro-gravitaires dans le sud-est des Alpes

  • 36 Chapitre 2 : Alas gomorphologiques et hydro-gravitaires dans le sud-est des Alpes

  • Analyse hydro-gophysique de glissements de terrain dans les Terres Noires Gilles GRANDJEAN, Adnan BITRI & Kvin SAMYN BRGM, Bureau de Recherches Gologiques et Minires, Service Risques, Avenue Claude Guillemin, F-45060 Orlans, France. Julien TRAVELLETTI & Jean-Philippe MALET Institut de Physique du Globe de Strasbourg, CNRS UMR 7516, Universit de Strasbourg / EOST, 5 rue Descartes, F-67084 Strasbourg. Les mthodes gophysiques, comme la tomographie sismique ou lectrique sont bien adaptes lauscultation des glissements de terrain car elles permettent de caractriser leurs structures internes. Ces informations savrent ncessaires pour comprendre les mcanismes de la dformation qui les affectent. De telles mthodes sont en gnral non intrusives et caractrisent le massif par le biais de paramtres gophysiques comme la vitesse acoustique (Vp), la vitesse en cisaillement (Vs) et la rsistivit lectrique (). Ces grandeurs physiques sont la base des proprits intrinsques du milieu rocheux et permettent didentifier des anomalies structurales (telles que les fractures), lithologiques (passes dargiles) ou hydrologiques (prsence dhumidit).

    Carte de localisation des glissements de terrain tudis. Les tirets blancs reprsentent les limites des glissements de terrain; les coupes gophysiques discutes sont indiques par les codifications A1-A2 pour Super-Sauze et B1-B2 pour

    La Valette. Ces mthodes ont t testes sur les glissements de Super-Sauze et de La Valette, glissement-coules emblmatiques de la valle de lUbaye. Affectant les terres noires du Callovo-oxfordien, de nombreux boulement de crte permettent aux matriaux marneux de saccumuler sur des versants, formant ainsi un amas de roches dstructures, sensibles la gravit et aux prcipitations (Malet, 2003). Les mesures prsentes dans cette tude proviennent de deux profils transverses ces deux glissements. Pour chacun deux, des donnes sismiques et lectriques ont t produites et traites pour estimer la distribution de Vp, Vs et . Les tomographies de Vp furent calcules par inversion des premiers temps darrive selon Grandjean et Sage (2004) ; la distribution de Vs fut estime par inversion de la dispersion locale des ondes de Rayleigh (Grandjean et Bitri, 2006), puis interpolation des rsultats en deux dimensions, le long du profil ; Le tomogramme de rsistivit fut produit par inversion de la rsistivit apparente selon Loke (1994).

    37 Chapitre 2 : Alas gomorphologiques et hydro-gravitaires dans le sud-est des Alpes

  • (a) Section interprte reprsentant la possibilit que le matriau du glissement de Super-Sauze a un comportement

    mcanique de type solide ; (b) linterface entre les possibilits forte et faible (au centre du glissement de terrain) correspond la surface de glissement observ par inclinomtrie ; (c) Section interprte reprsentant la possibilit que le matriau du glissement de La Valette est remani ; linterface entre les possibilits forte et faible est confirme

    par linterprtation de donnes de forage. La difficult dintgrer ces donnes dans une interprtation combine est grande si lon ne prend pas soin de prendre en considration les incertitudes lies ces traitements et la signification de chacune des anomalies prsentes sur les tomogrammes. Cette tude utilise des formulations issues de la thorie des sous-ensembles flous (Dubois et Prade, 1980) pour combiner ces donnes en produire une information gologique ou gomcanique (Grandjean et al., 2007). Sachant que Vp est sensible la fissuration du massif, Vs sa capacit de dformation cisaillante et la prsence deau, nous pouvons construire des fonctions dappartenance qui permettent de transformer les variations des paramtres gophysiques en possibilit que le matriau tudi soit fissur, cisaill ou satur en eau. Chacune de ces fonctions est son tour intgre dans une hypothse dordre plus lev, permettant de produisant une image du sous-sol identifiant les matriaux fragiles ou mobilisables sous laction des pluies. Les rsultats obtenus sur les glissements de Super-Sauze ou de La Valette sont prometteurs car ils permettent didentifier la zone fragile se dformant par fissuration dans le premier cas et lpaisseur des matriaux mobilisables dans le second cas. Pour chacune des exprimentations, les zones identifies par leur maximum de possibilit ont t confirmes par des mesures inclinomtriques ou par forages. Bien que produites par des systmes de mesures et des algorithmes complexes, ces coupes permettent dtre finalement mieux interprtes par les gologues ou les gotechniciens qui doivent ensuite tudier le comportement de ces massifs dun point de vue hydromcanique. Rfrences Dubois D., Prade H. 1980. Fuzzy sets and systems: theory and applications. Academic Press, New York. Grandjean, G., Sage, S., 2004. JaTS: a fully portable seismic tomography software based on Fresnel wavepaths and a probabilistic

    reconstruction approach. Comp. & Geosciences 30, 925-935. Grandjean, G., Bitri, A. 2006. 2M-SASW: Multifold multichannel seismic inversion of local dispersion of Rayleigh waves in laterally

    heterogeneous subsurfaces: application to the Super-Sauze earthflow, France. 4(6): 367-375. Grandjean, G., Malet, J.-P., Bitri, A. and Mric, O. 2007. Geophysical data fusion by fuzzy logic for imaging the mechanical behavior

    of mudslides. Bull. Soc. Gol. Fr., 177, 127-136. Loke, M.H. 1994. The inversion of two dimensional resistivity data. PhD thesis, Univ. of Birmingham, U.K. Malet, J.-P. 2003. Les glissements de type coulement dans les marnes noires des Alpes du sud. Morphologie, fonctionnement et

    modlisation hydro-mcanique. Thse de Doctorat de lUniversit de Strasbourg I, France.

    38 Chapitre 2 : Alas gomorphologiques et hydro-gravitaires dans le sud-est des Alpes

  • Les sackungs dans les Alpes franaises Jean-Claude HIPPOLYTE, Didier BOURLES, Rgis BRAUCHER, Latitia LEANNI, Anne-Elisabeth LEBATARD & Frdric CHAUVET Centre Europen de Recherche et dEnseignement des Gosciences de lEnvironnement, UMR 6635 CNRS, Europle de lArbois, BP80, F-13545 Aix-en-Provence cedex 04, France. Les sackungs (terme allemand signifiant affaissement) sont des dformations gravitaires de grande ampleur, lchelle dune montagne, et caractrises par des morphostructures spectaculaires : crtes ddoubles, fosss de crtes, escarpements de failles gants et gnralement contrepente, crevasses. Ces mouvements gravitaires se diffrencient des autres glissements gravitaires non seulement par leur grande taille, mais aussi par lpaisseur du massif rocheux mobilis (une plusieurs centaines de mtres ; Chemenda et al., 2005) et par la faible vitesse moyenne des mouvements (0.4-5 mm/an). Lorigine des ces mouvements gravitaires gants est mal comprise. Si la dglaciation des valles est probablement le premier facteur de dstabilisation, lactivit gravitaire maintenue parfois pendant des milliers dannes suggre lintervention de facteurs externes comme le climat et les eaux pluviales. Un facteur frquemment voqu, en particulier lorsque la gomtrie des failles contre-pente dfie les lois de la mcanique des roches, est une dstabilisation du massif sous leffet dune secousse sismique. Cette origine possible de certains sackungs a t confirme par des exemples en Alaska et en Californie o des escarpements de failles sackungs ont t observs la suite de tremblements de terre.

    Carte de localisation de quelques sackungs tudis dans les Alpes franaises, et description morphologique.

    Afin de mieux comprendre quels sont les facteurs lorigine des sackungs, leur datation est primordiale. Elle peut permettre non seulement de connatre leur ge, mais aussi leur dure dactivit, la priode climatique des mouvements et leur vitesse. La datation de ces sackungs est dsormais possible grce aux mthodes de datation de surfaces par dure dexposition au rayonnement cosmique. Ces mthodes sont dveloppes au CEREGE dAix-en-Provence qui procde le spectromtre de masse par acclrateur ASTER (Acclrateur pour les Sciences de la Terre,

    39 Chapitre 2 : Alas gomorphologiques et hydro-gravitaires dans le sud-est des Alpes

  • Environnement, Risques), instrument national ddi aux nuclides cosmogniques. Elles permettent depuis quelques annes de dater les escarpements et miroirs de failles qui apparaissent lors de ces mouvements gravitaires, mais aussi les surfaces morphologiques dcales par ces failles (glaciers rocheux, surfaces dboulis, polis glaciaires). Dans les Alpes, des escarpements de failles rcents, qui dcalent des surfaces morphologiques ou des dpts rcents, ont souvent t interprts comme lexpression de failles tectoniques actives et sismiques. Nous avons montr dans plusieurs cas, par lanalyse de la morphologie des versants, que ces escarpements rcents rsultaient de mouvements gravitaires de type sackung (Hippolyte et al., 2009). Mais, la prsence de sackungs sur des failles supposes actives a port certains auteurs proposer que ces mouvements gravitaires puissent masquer la composante de mouvement tectonique de failles actives sous-jacentes (Agliardi et al., 2001). Nous prsentons ici ltat davance des travaux danalyse gomorphologique et de datation des sackungs dans les Alpes. Parmi les plus grands sackungs des Alpes franaises citons le Sackung du Rognier dans le massif de Belledonne, le Sackung des Arcs, le sackung de lAlpe-dHuez et les sackungs de Haute-Ubaye (Vars-les-Couniets, La Mortice, Parouart). Ils se situent gnralement dans des roches comptentes (dures) et fractures. Les datations par dure dexposition (10Be) ralises en Savoie (Hippolyte et al., 2009) ont permis de distinguer deux types dactivit gravitaire : (1) une activit post-glaciaire brve qui sarrte il y a 8500 ans et qui est lie du fauchage de couches (sackung de Vars); (2) une activit trs longue (>14 000 ans) et rgulire (sackung du Rognier) lie au mouvement gravitaire de fractures tectoniques. La seconde pourrait tre entretenue pas des secousses sismiques. Les datations par dure dexposition permettent par ailleurs de conclure que le sackung du Rognier, qui domine la valle de la Maurienne, est encore actif. Nos recherches se tournent actuellement vers les relations entre sackungs et failles tectoniques actives, dont la sismicit pourrait tre un dclencheur de ces mouvements gravitaires gants. La Haute Ubaye est connue pour avoir subi un des sismes les plus violents de France mtropolitaine depuis celui de Lambesc 1909, le 5 avril 1959 (magnitude : Ml=5.3 et intensit MSK de VII-VIII). Nous travaillons la cartographie et lanalyse des failles actives et des sackungs de cette rgion pour essayer de comprendre leur relation et de trouver des critres cinmatiques permettant de distinguer phnomnes tectoniques et gravitaires quand ils affectent les mmes terrains. Rfrences Agliardi, F., Crosta, G., Zanchi, A., 2001. Structural constraints on deep-seated slope deformation kinematics. Engineering Geology

    59, 83-102. Chemenda, A., Bouissou, S., Bachmann D., 2005. Three-dimensional physical modeling of deep-seated landslides: New technique

    and first results. Journal of Geophysical Research, v. 110, F04004, doi: 10.1029/2004JF000264. Hippolyte, J.-C., Bourls, D., Braucher, R., Carcaillet, J., Lanni, L. Arnold, M., and Aumaitre, G., 2009. Cosmogenic 10Be dating of

    a sackung and its faulted rock glaciers, in the Alps of Savoy (France) Geomorphology, 108, pp. 312-320. Hippolyte, J.C., Brocard, G., Tardy, M., Nicoud, G., Bourls, D., Braucher, R., Mnard, G. and Souffach, B. 2006. The recent fault

    scarps of the Western Alps (France): Tectonic surface ruptures or gravitational sackung scarps? A combined mapping, geomorphic, levelling, and 10Be dating approach. Tectonophysics, 418, 3-4, pp. 255-276. DOI: 10.1016/j.tecto.2006.02.009.

    40 Chapitre 2 : Alas gomorphologiques et hydro-gravitaires dans le sud-est des Alpes

  • Analyse de la cinmatique de glissements de terrain par imagerie satellite et aroporte. Exemples en Ubaye et en Tine. Christophe DELACOURT Laboratoire Domaines Ocaniques, CNRS UMR 6538, IUEM, Universit de Bretagne Occidentale, Place Nicolas Copernic, F-29280 Plouzan, France. Pascal ALLEMAND Laboratoire de Gologie de Lyon Terre, Plante, Environnement, CNRS UMR 5276, Universit Lyon 1 et ENS-Lyon, Lyon, Campus de la Doua, Bt. GEODE, 2, rue Raphal Dubois, F-69622 Villeurbanne Cedex, France. Jean-Philippe MALET & Julien TRAVELLETTI Institut de Physique du Globe de Strasbourg, CNRS UMR 7516, Universit de Strasbourg / EOST, 5 rue Descartes, F-67084 Strasbourg. Connatre le champ de dplacement de surface des glissements de terrain est un paramtre cl pour accder leurs gomtries ainsi qu leurs proprits mcaniques. Les dplacements de surface peuvent tre calculs grce des techniques de Tldtection telles que linterfromtrie pour les images radar ou la corrlation dimages optiques. Ces mthodes ont t dveloppes au cours de la dernire dcennie, et appliques avec succs diffrents capteurs (radar, appareil photos, scanner laser photogrammtrique) embarqus sur des plateformes spatiales ou ariennes, telles les satellites, les avions et les plateformes radiocommandes, ou fixes des positions fixes en face des glissements.

    Interfrogramme diffrentiel du glissement de La Valette (Valle de l'Ubaye) reprsentant le champ de dplacement dans la ligne de vise des capteurs SAR ERS1 et ERS2. Les acquisitions ont t ralises les 22 et 23 Octobre 1995.

    Une variation de phase de 2p correspond 2,8cm de dplacement. (d'aprs Squarzoni et al., 2003). Cette prsentation passe en revue ces diffrentes techniques danalyses dimages et examine les performances de chaque type de plateforme. Des exemples dapplication de ces techniques sur des glissements situs dans les Alpes Franaises du Sud sont prsents. En fonction des conditions dexposition, de la taille, de la vitesse du glissement et de lobjectif de ltude (oprationnel ou scientifique), la solution optimale peut se rvler tre soit une seule technique ou la combinaison de techniques et de donnes (caractrises par diffrentes rsolutions, prcisions, surfaces couvertes,

    41 Chapitre 2 : Alas gomorphologiques et hydro-gravitaires dans le sud-est des Alpes

  • temps de revisite). Les techniques interfromtriques et PS sont principalement ddis des objectifs scientifiques en raison des diffrentes limitations affectant leur utilisation en zones montagneuses. Les images acquises par des satellites optiques ou lors de missions ariennes peuvent tre utilises pour des objectifs scientifiques mais sont fortement dpendantes des conditions atmosphriques. Les plateformes et capteurs drone, appareil photos et radar fixes ainsi que Lidar offre lavantage de la souplesse dutilisation. Ils fournissent des mesures trs haute rsolution spatiale et grande prcision (de lordre du centimtre) utilisables la fois pour des objectifs scientifiques et oprationnels.

    Caractristiques des dplacements de surface du glissement de la Clapire (valle de la Tine) mesures partir de photographies ariennes et de modles numriques de terrain (MNT). a) MNT diffrentiel pour l'intervalle de temps 1995 1999. b) Carte des vitesses de dplacement en surface c) carte des directions de dplacement. (Casson et al.,

    2005).

    Rfrences Casson, B., Delacourt C., Allemand, P. (2005) Contribution of multi-temporal remote sensing images to characterize landslide slip

    surface - Application to the La Clapire landslide (France). Natural Hazards and Earth System Science, 5: 425-437. Squarzoni C., Delacourt, C., and Allemand P. (2003), Spatial and temporal evolution of the La Valette landslide observed by SAR

    interferometry. Enginering Geology, 68: 53-66.

    42 Chapitre 2 : Alas gomorphologiques et hydro-gravitaires dans le sud-est des Alpes

  • Comportement hydrologique et hydro-gochimique des versants marneux de Terres Noires Vincent MARC, Taha-Hocine DEBIECHE, Emilie GAREL, Vronique de MONTETY, Federico CERVI, Alexandre CRAS, Anne-Laure COGNARD-PLANCQ & Christophe EMBLANCH Universit dAvignon et des Pays de Vaucluse, UMR EMMAH 1114 INRA-UAPV, 33 rue Louis Pasteur, F-84000 Avignon, France. Catherine BERTRAND UMR 6249 Chrono-environnement, La Bouloie - UFR Sciences et Techniques, 16 route de Gray, F-25030 Besanon cedex, France. Stphane RUY Institut National de la Recherche Agronomique, UMR EMMAH 1114 INRA-UAPV, Domaine Saint-Paul, F-84914 Avignon Cedex 9, France. Thom BOGAARD Water Resources Section, Faculty of Civil Engineering and Geosciences, Delft University of Technology, Stevinweg 1, NL-2628 CN Delft, The Netherlands. Jean-Philippe MALET Institut de Physique du Globe de Strasbourg, CNRS UMR 7516, Universit de Strasbourg / EOST, 5 rue Descartes, F-67084 Strasbourg, France. Sbastien KLOTZ Cemagref Grenoble, Unit de Recherche ETNA, BP 76, F-38402 Saint Martin d'Hres, France. Dans les zones dnudes de montagne, les conditions de formation des coulements de surface, de subsurface ou souterrains sont des questions centrales lorsquon sintresse au dclenchement des mouvements de versant (Malet et al., 2005) ou lrosion des sols (Mathys et al., 2005). Ltude du fonctionnement hydrologique de ces versants ncessite de comprendre au mieux non seulement les modalits de la recharge en fonction du temps (c'est--dire classiquement en fonction de la hauteur ou de lintensit des pluies et de ltat hydrique initial des sols) mais galement la structuration spatiale des infiltrations. Cette organisation hydrologique spatio-temporelle peut se dfinir au moins 2 chelles : une chelle rgionale impliquant des eaux long temps de rsidence et une chelle locale o se produit la recharge vnementielle, notamment via des coulements prfrentiels. Le dfi consiste mettre en uvre des mthodes exprimentales adaptes aux chelles dintrt afin de proposer in fine une modlisation hydrologique puis hydro-mcanique de ces systmes.

    Concept hydrologique dcoulement des eaux du glissement de Super-Sauze (De Montety et al., 2007).

    43 Chapitre 2 : Alas gomorphologiques et hydro-gravitaires dans le sud-est des Alpes

  • Parmi les moyens permettant la conceptualisation des mcanismes lchelle dun versant ou dun bassin versant, le traage des eaux est une mthodologie intgrative efficace. Dans le cadre des projets de recherche sur les marnes noires des Alpes du Sud, les techniques de la gochimie-hydrochimie et de lhydrologie isotopique en traage naturel et artificiel ont t utilises dans le but de clarifier les mcanismes dinfiltration et de recharge de la nappe diffrents pas de temps et toutes chelles despace. Observations et investigations exprimentales lchelle rgionale : Sur le glissement de Super-Sauze, des hypothses nouvelles concernant les conditions de recharge de la nappe ont pu tre proposs partir dun suivi saisonnier de la chimie des eaux (de Montety et al., 2007 ; Cervi et al., 2010). Lanalyse spatiale de lhydrochimie couple une modlisation gochimique a rvl les processus dominants de lacquisition de la minralisation. La nature des terrains elle seule na pas permis de justifier la qualit de leau souterraine. Cette constatation associe lobservation danomalies hydrochimiques et isotopiques corrles lactivit du glissement plaide en faveur dune contribution hydrologique complmentaire linfiltration sur limpluvium. Compte tenu des fortes caractristiques hydrochimiques de ces eaux (enrichissement important en magnsium, sodium et sulfates), la contribution la plus probable est celle dune eau profonde qui trouve son origine dans les niveaux vaporitiques de la base de la nappe de charriage du Parpaillon (Klippe de Lan) qui domine topographiquement la coule. Dans des conditions structurales comparables, des rsultats similaires ont t obtenus dans le bassin versant de Draix. Ils remettent ainsi en cause les conditions aux limites et rvlent une plus grande extension du bassin versant. Ces coulements profonds sont appels jouer un rle lchelle inter-annuelle. Leur prsence indique que lhydrosystme tudi doit tre regard dans son contexte hydrogologique rgional.

    Approche exprimentale multi-chelle dtude des circulations hydrologiques en versants marneux, dveloppe par lUniversit dAvignon.

    Investigations exprimentales lchelle locale et au laboratoire : Sur les sols htrognes de Draix et de Super-Sauze, linfiltration verticale rapide dans la macroporosit est considre comme un processus dimportance majeure. Ce mcanisme peut participer efficacement la recharge de la nappe et laugmentation rapide de la pression en profondeur. Mais il est minemment variable dans lespace et en fonction du temps. Du point de vue exprimental, lusage de la simulation de pluie associ au suivi pizomtrique, hydrique et hydrochimique des eaux est apparu comme un moyen pertinent dobserver et quantifier ces processus (Debieche et al., 2011 ; Garel, 2010). Sur les 2 sites, les rsultats ont montr le rle important de la structure des matriaux marneux dans le transfert plus ou moins rapide de leau. Cette structure a un fort impact sur le type de macroporosit rencontr (fissures, relations blocs/matrice) et semble tre fortement lie la nature des argiles. Cependant, il est trs difficile de relier de manire simple les tats de surface (par exemple, la densit de fractures en surface) aux comportements hydrologiques. Cela prouve que linformation pertinente se trouve dans la masse rgolithique sous jacente, ce qui pose le problme de la dmarche exprimentale adapte une description 3D in situ de ces milieux. Les exprimentations

    44 Chapitre 2 : Alas gomorphologiques et hydro-gravitaires dans le sud-est des Alpes

  • menes dans diffrentes conditions structurales et dtat hydrique du sol ont permis de faire ressortir des typologies de comportement. Cette hirarchisation des processus mane de la nature des interactions entre les rservoirs actifs. Il est probable que ce rle relatif des diffrentes porosits impliques prend une part primordiale dans la capacit du milieu librer par drainage les pressions deau excessives et dans la susceptibilit du versant devenir instable. Rfrences Cervi, F., Marc, V., Bertrand, C., Malet, J.-P., 2011. Hydrogeochemical modelling of clay-rich landslides and anomalies in

    groundwater compositions: evidences from case studies in the northern Apennines of Italy and South Alps of French. Geophysical Research Abstracts, Vol. 13, EGU2011-4097, Vienna.

    Debieche, T.-H., Bogaard, T. A., Marc, V., Emblanch, C., Krzeminska, D. M., Malet, J.-P., 2011. Hydrological and hydrochemical processes observed during a large-scale infiltration experiment at the Super-Sauze mudslide (France). Hydrological Processes, 25: n/a. doi: 10.1002/hyp.7843.

    De Montety, V., Marc, V., Emblanch, C., Malet, J.-P., Bertrand, C., Maquaire, O. and Bogaard, T.A., 2007. Identifying the origin of groundwater and flow processes in complex landslides affecting black marls: Insights from a hydrochemical survey. Earth Surface Processes and Landforms, 32(1): 32-48.

    Garel, E., 2010. Etude des processus de recharge des nappes superficielles et profondes dans les versants marneux fortement htrognes. Cas des Terres noires des Alpes du sud de la France ORE Draix. Thse de doctorat, 180 p., Universit dAvignon et des pays de Vaucluse, nov. 2010.

    Malet, J-P., Van Asch, T.W.J., Van Beek, R. and Maquaire, O., 2005. Forecasting the behaviour of complex landslides with a spatially distributed hydrological model. Natural Hazards and Earth System Science, 5(1): 71-85.

    Mathys, N., Klotz, S., Esteves, M., Descroix, L., Lapetite, J.M., 2005. Runoff and erosion in the Black Marls of the French Alps: Observations and measurements at the plot scale. Catena, 63(2-3): 261-281.

    45 Chapitre 2 : Alas gomorphologiques et hydro-gravitaires dans le sud-est des Alpes

  • 46 Chapitre 2 : Alas gomorphologiques et hydro-gravitaires dans le sud-est des Alpes

  • La surveillance de glissements de terrain en Ubaye : le service dobservation INSU-OMIV Jean-Philippe MALET, Patrice ULRICH, Alexandre REMATRE, Julien TRAVELLETTI, Alice TONNELLIER, Romy SCHLGEL, Julien GANCE, Andr STUMPF & Frdric MASSON Institut de Physique du Globe de Strasbourg, CNRS UMR 7516, Universit de Strasbourg / EOST, 5 rue Descartes, F-67084 Strasbourg. Gilles GRANDJEAN BRGM, Bureau de Recherches Gologiques et Minires, Service Risques, Avenue Claude Guillemin, F-45060 Orlans, France. Thom BOGAARD Water Resources Section, Faculty of Civil Engineering and Geosciences, Delft University of Technology, Stevinweg 1, NL-2628 CN Delft, The Netherlands. Erik PETERS Alert Solutions, Molengraaffsingel 12-14, NL-2629 JD Delft, The Netherlands. Simone FRIGERIO Research Institute for Geo-hydrological Protection, Section of Padova, Italian National Research Council, Corso Stati Uniti 4, IT-35126 Padova, Italy. Vincent MARC Universit dAvignon et des Pays de Vaucluse, UMR EMMAH 1114 INRA-UAPV, 33 rue Louis Pasteur, F-84000 Avignon, France. Olivier MAQUAIRE Facult de Gographie, Universit de Caen-Basse-Normandie, Esplanade de la Paix, F-14032 Caen, France. Jean-Robert GRASSO Institut des Sciences de la Terre, CNRS UMR 5275, Universit Joseph Fourier, Maison des Gosciences, 1381, rue de la Piscine, BP 53, 38041 Grenoble cedex, France. Cette contribution prsente le Service dObservation (SO) OMIV (Observatoire Multidisciplinaire des Instabilits de Versants) lablis en 2007 par lInstitut National des Sciences de lUnivers (INSU) du CNRS. Son objectif est de contribuer la comprhension des mcanismes de contrle des mouvements hydro-gravitaires (dclenchement, propagation). Les interactions entre les nombreux facteurs de prdisposition et de dclenchement des instabilits de pente (volutions spatiale et temporelle des proprits gomcaniques et des forages externes tels que les forages climatiques ou sismiques) rendent difficile l'laboration de modles - physiques ou numriques - pertinents, sans apport de donnes multidisciplinaires denses. En particulier lcoute sismique couple des mesures fines de godsie et dhydrologie permettent de quantifier les types dendommagements et de rhologie des massifs et leurs volutions temporelles (fragile-plastique pour les roches dures ; glissement-coulement pour les roches tendres). Afin de contribuer dbloquer ce verrou scientifique au niveau international, le SO OMIV dploie une stratgie dobservation homogne, spcifique aux instabilits de versants sur plusieurs sites reprsentatifs des mcanismes observs dans les Alpes franaises et en domaine littoral, constituant ainsi une base de donnes unique au niveau international.

    47 Chapitre 2 : Alas gomorphologiques et hydro-gravitaires dans le sud-est des Alpes

  • Les objectifs du SO OMIV sont : (i) linstallation coordonne et la prennisation de trois gammes dobservables (dplacement, sismologie,

    hydro-gochimie des eaux) sur des mouvements de versants types ; (ii) limplantation de nouvelles mesures pour accder une gamme dobservables homogne sur lensemble

    des sites cibles (tant sur le type de paramtres mesurs que sur leur chantillonnage spatial et temporel); (iii) moyen terme, larchivage des observations et leur mise disposition de la communaut scientifique en

    temps quasi-rel ; (iv) moyen terme, que le portail web OMIV devienne une plateforme de mise disposition et de partage

    dalgorithmes de traitement des observations et de modles de simulations de glissement stable/instable, mmes de reproduire des signaux synthtiques associables aux signaux mesurs.

    La valle de lUbaye est un des sites dobservation du SO OMIV, la fois en termes de mesures instrumentales sur des sites reprsentatifs (glissement de Super-Sauze, glissement de La Valette) et en terme dinventaires dvnements (Bassin de Barcelonnette). Sur ces sites, le SO OMIV assure la gestion instrumentale des capteurs, la transmission et larchivage des donnes. A titre dexemple, la fiche type des instrumentations sur le site de Super-Sauze est prsente ci-dessous. Le site Internet du SO OMIV-EOST (http://eost.u-strasbg.fr/omiv/) prsente lensemble des mesures, et permet laccs certaines donnes des mthodes exprimentales adaptes aux chelles dintrt afin de proposer in fine une modlisation hydrologique puis hydro-mcanique de ces systmes.

    Super-Sauze : photographie du site & instrumentation permanente

    Site web OMIV-EOST : http://eost.u-strasbg.fr/omiv/Super_Sauze_intro.html

    Coupe schmatique S-N et localisation des instruments

    Instrumentation OMIV sur le site de Super-Sauze.

    Le SO OMIV dploie galement des mthodes de traitement (semi-)automatises des donnes de cinmatique, dhydrologie et de sismologie (Travelletti et al., 2011). Par exemple, une routine de traitement automatique des observations GPS a t mises en place lEOST en 2010 (Peters et al., 2010 ; Deprez et al., in press) avec un calcul journalier automatique de lignes de base avec le logiciel Gamit/GlobK, la ralisation de graphiques journaliers dvolution et lenvoi dun email de synthse des rsultats.

    48 Chapitre 2 : Alas gomorphologiques et hydro-gravitaires dans le sud-est des Alpes

  • Des solutions de traitement automatise dimages terrestre trs haute rsolution sont galement mises en place pour tudier le champ de dplacement par corrlation dimages (Travelletti et al., in press).

    Champ de dplacement du glissement de Super-Sauze dtermin par corrlation dimages terrestre sur la priode 20 mai 13 juin 2008 (Travelletti et al., 2011).

    Un serveur WebGIS appel [email protected] et ddi la diffusion de donnes (cartes dinventaire, cartes de facteurs de contrles, rsultats de modlisation numriques, carte dala, donns instrumentales) a t mis en place en utilisant les solutions libre proposes par lenvironnement MapServer. Le service permet de visualiser de manire interactive des donnes cartographiques disponibles autour des sites instruments de Super-Sauze et La Valette (Frigerio et al., 2010). Un contrle qualit de lensemble des donnes (go-rfrencement, cohrence des donnes, incertitudes) a t ralis avant lintgration dans le service WebGIS et des mta-donnes ont t cres.

    49 Chapitre 2 : Alas gomorphologiques et hydro-gravitaires dans le sud-est des Alpes

  • Architecture du WebGIS OMIV-EOST

    Plateforme de visualisation

    Architecture et plateforme de visualisation du WebGIS OMIV EOST [email protected] (Frigerio et al., 2010). Rfrences Dprez, A., Malet, J.-P., Masson, F. Ulrich, P. (accept, sous presse). Continuous monitoring and near-real time processing of GPS

    observations for landslide analysis: a methodological framework. Engineering Geology, 16p. Frigerio, S., Skupinski, G., Puissant, A., Malet, J.-P., Rose, X. 2010. An open source WebGIS platform for sharing information and

    communicating about risks: the Barcelonnette Basin (South French Alps) as pilot study. In: Malet, J.-P., Glade, T., Casagli, N. (Eds): Proceedings of the International Conference Mountain Risks: Bringing Science to Society, CERG Editions, Strasbourg, 477-482.

    Peters, E.T., Malet, J.-P., Bogaard, T.A. 2010. Multi-sensor monitoring network for real-time landslide forecasts in early warning systems. In: Malet, J.-P., Glade, T., Casagli, N. (Eds): Proceedings of the International Conference Mountain Risks: Bringing Science to Society, CERG Editions, Strasbourg, 335-340.

    Travelletti, J., Delacourt, C., Allemand, P., Malet, J.-P., Schmittbuhl, J., Toussaint, R., Bastard, M. (accept, in press). A multi-temporal image correlation method to characterize landslide displacements with a terrestrial camera. International Journal of Photogrammetry & Remote-Sensing, 23p. (accept, in press).

    Travelletti, J., Malet, J.-P. 2011. Characterization of the 3D geometry of flow-like landslides: a methodology based on the integration of multi-source data. Engineering Geology, 19p. doi.org/10.1016/j.enggeo.2011.05.003.

    50 Chapitre 2 : Alas gomorphologiques et hydro-gravitaires dans le sud-est des Alpes

  • Caractrisation de la susceptibilit, de lala et du risque gravitaire : approches cartographiques Olivier MAQUAIRE Facult de Gographie, Universit de Caen-Basse-Normandie, Esplanade de la Paix, F-14032 Caen, France. Jean-Philippe MALET Institut de Physique du Globe de Strasbourg, CNRS UMR 7516, Universit de Strasbourg / EOST, 5 rue Descartes, F-67084 Strasbourg, France. Yannick THIERY Ajilon, Engineering & IT Consulting, 88ter Avenue du Gnral Leclerc, 92100 Boulogne-Billancourt, France. Melanie KAPPES Department of Geography and Regional Research, University of Vienna, Vienna, Austria. Anne PUISSANT Laboratoire Image, Ville, Environnement, CNRS ERL 7230 Universit de Strasbourg, Facult de Gographie et dAmnagement, 3 rue de l'Argonne, F-67000 Strasbourg, France. La communication porte sur l'valuation du risque mouvements de terrain par l'utilisation de modles danalyse spatiale (SIG). La mthodologie comprend trois tapes successives : (1) l'valuation et la cartographie de la susceptibilit des versants (zones sources de glissement de terrain) par

    l'utilisation d'un modle probabiliste bivari simulant la relation entre des facteurs de contrle de la localisation des glissements et leur distribution passe et actuelle, et un modle topographique FLOW-R pour lidentification des zones de propagation des coulements gravitaires ;

    Carte de susceptibilit Expert (gauche) et carte simule de la susceptibilit totale aux glissements de terrain obtenue par analyse bivarie (droite). Exemple du territoire communal dEnchastrayes avec zoom sur la station du Sauze.

    (2) lvaluation et la cartographie des consquences dun vnement par l'identification des lments exposs et

    l'analyse de leurs dommages ventuels. Ces derniers sont valus par un modle spatialis semi-empirique combinant plusieurs critres de description des enjeux directs (structurel, fonctionnel et corporel) et indirects ;

    51 Chapitre 2 : Alas gomorphologiques et hydro-gravitaires dans le sud-est des Alpes

  • (3) l'valuation et la cartographie du risque par la combinaison des cartes de susceptibilit et de consquences.

    Carte de susceptibilit des zones de propagation dcoulements gravitaires partir de diffrentes zones sources

    (simulation avec le modle Flow-R, scnario extrme). Exemple du versant Adret du Bassin de Barcelonnette (daprs Kappes et al., 2011).

    La mthodologie est applique sur une zone soumise des glissements de versants dans le bassin de Barcelonnette, et les rsultats obtenus par le procd SIG sont compars une analyse experte conduite selon la mthodologie franaise, dfinie par le Ministre de lEcologie, du Dveloppement Durable, des Transports et du Logement, pour valuer le risque et crer des cartes de risque mouvement de terrain dans le cadre des PPR.

    Carte des consquences potentielles totales directes et indirectes (gauche) et carte de risque total (droite). Exemple du

    territoire communal dEnchastrayes avec zoom sur la station du Sauze.

    52 Chapitre 2 : Alas gomorphologiques et hydro-gravitaires dans le sud-est des Alpes

  • Cette recherche dmontre les potentialits des techniques danalyse spatiale pour valuer le risque glissement de terrain grande chelle (1:10,000), chelle de travail correspondant la cartographie rglementaire du risque en France. Une cartographie indicative pour lexpert en charge de la ralisation des plans rglementaires peut ainsi tre obtenue, sous rserve de contrler la source et la qualit des donnes dentre et de caractriser les conditions de validit des modles. Pour valuer la susceptibilit, la procdure doit tre adapte en fonction des types de glissements de terrain observs sur la zone dtude. Une dfinition prcise de leur activit doit permettre de hirarchiser le degr de danger et dapprcier leur poids respectif dans le calcul du niveau de susceptibilit. Ces rsultats indiquent que lanalyse spatiale bivarie par thorie de lvidence, fonde la fois sur lobjectivit du calcul et lexprience de lexpert est performante pour la cartographie de la susceptibilit des versants. De mme, pour lvaluation des consquences, la mthodologie propose permet de saffranchir de donnes conomiques prcises sur la valeur des lments exposs ou sur le cot des dommages. Nanmoins, pour aboutir des relles cartes de risque, probabilistes et quantitatives, les recherches se poursuivent pour introduire la composante temporelle (probabilit de rupture, probabilit de propagation, priode de retour) et lintensit des phnomnes dans lvaluation de lala. Rfrences Kappes, M.S., Malet, J.-P., Rematre, A., Horton, P., Jaboyedoff, M., Bell, R. 2011. Assessment of debris flow susceptibility at

    medium-scale in the Barcelonnette Basin, France. Natural Hazards and Earth System Sciences, 11: 627-641. doi:10.5194/nhess-11-627-2011

    Malet, J.-P., Thiery, Maquaire O., Y., Puissant, A., 2006. Analyse spatiale, valuation et cartographie du risque glissement de terrain. Revue Internationale de Gomatique - European Journal of GIS and Spatial Analysis, vol. 16, n3-4, p.499-525.

    Thiery Y., Malet, J.-P., Sterlacchini S., Puissant, A., Maquaire O, 2005. Analyse spatiale de la susceptibilit des versants aux glissements de terrain. Comparaison de deux approches spatialises par SIG. Revue Internationale de Gomatique, vol. 15, n2, p. 227-245.

    Thiery, Y. (2007). Susceptibilit du Bassin de Barcelonnette (Alpes du Sud, France) aux 'mouvements de versant' : cartographie morphodynamique, analyse spatiale et modlisation probabiliste. Thse de Doctorat, Universit de Caen-Basse-Normandie, Caen, France, 445p.

    Thiery, Y., Malet, J.-P., Sterlacchini, S., Puissant, A., Maquaire, O. 2007. Landslide susceptibility assessment by bivariate methods at large scales: Application to a complex mountainous environment. Geomorphology, 9(1-2): 38-59.

    53 Chapitre 2 : Alas gomorphologiques et hydro-gravitaires dans le sud-est des Alpes

  • 54 Chapitre 2 : Alas gomorphologiques et hydro-gravitaires dans le sud-est des Alpes

  • Vulnrabilit des rseaux routiers et modlisation de laccessibilit routire en cas de laves torrentielles dans les Alpes Frdric LEONE, Julien DEYMIER, Laurent CHAPELON & Albert COLAS Laboratoire Gouvernance, Risque, Environnement, Dveloppement, CNRS UMR 0007, Universit de Montpellier 3, 17 rue Abb de lEpe, F-34090, Montpellier, France. Vincent JOMELLI Laboratoire de Gographie Physique, CNRS UMR 8591, 1 Place Aristide Briand, F-92195, Meudon, France. Que ce soit pour instaurer une dynamique conomique ou pour rduire une fracture territoriale, les rseaux sont des lments structurants indispensables la vitalit des territoires. En espace montagnard, laccessibilit routire revt un caractre particulirement stratgique pour le maintien des activits conomiques, notamment celles lies aux stations touristiques, mais galement pour les interventions de secours en cas de catastrophe naturelle. Or cette accessibilit, naturellement trs dpendante du relief, prsente une faible connectivit qui peut tre dgrade davantage par loccurrence de divers alas naturels (avalanches, crues torrentielles, mouvements de terrain). La vulnrabilit des rseaux routiers face ces phnomnes, peut tre analyse a posteriori ou a priori, sous plusieurs de ses formes : vulnrabilit physique (structurelle) de linfrastructure routire, vulnrabilit fonctionnelle du rseau routier, vulnrabilit territoriale lie aux pertes daccessibilit routire de diffrents types denjeux vitaux mis en relation par ces rseaux routiers (populatio