In mountainous regions, the study of the stability of rock slopes is of major importance for land management and safety of populations. The monitoring of several unstable alpine slopes has shown th...

Contribution à l'analyse de la déformation et de la rupture des grands versants rocheux en terrain cristallophyllien

La comprehension et la prevision de la dynamique d'evolution des mouvements de terrain peuvent etre ameliorees par un apport de donnees quantitatives sur leur geometrie tridimensionnelle, leur etat de destructuration et les circulations preferentielles de fluide. L'objet de ce travail de these, a la fois methodologique et experimental, est de mener une etude critique des apports et limites des differentes techniques geophysiques (tomographie electrique, methodes sismiques, traitement du bruit de fond sismique et mesure de la polarisation spontanee) pour la caracterisation des mouvements de terrain. Nous avons mene des campagnes geophysiques sur cinq sites tests. Ces sites ont ete choisis en milieu rocheux et de grande ampleur (Sechilienne, Isere, et La Clapiere, Alpes Maritimes) ou de taille moderee (Ravin de l'Aiguille, Isere) et en contexte argileux (Super Sauze, Alpes de Hautes Provence, et Leaz, Ain). Nous montrons que, selon le degre de remaniement, l'etude des parametres geophysiques tels que $\rho$ (tomographie electrique), $V_P$ (sismique refraction et tomographie) et $V_S$ (sismique refraction et analyse des ondes de surface) peut permettre de caracteriser la geometrie du mouvement. Nous preconisons pour l'analyse des ondes de surface de contraindre la parametrisation par $V_P$ si elle est connue en surface et par la frequence du pic H/V. En outre, pour une geometrie reguliere et des faibles gradients lateraux de $V_S$, nous montrons que la methode H/V peut aider a obtenir rapidement des informations quantitatives sur la variation spatiale de la geometrie du substratum. %Nous preconisons pour l'etude de la geometrie des mouvements rocheux, le deploiement de methodes tomographiques (electrique et sismique) et l'analyse des ondes de surface enregistrees lors de prospection sismique et par des reseaux de bruit de fond, en tenant compte des informations sur $V_P$ en surface et de la frequence de resonance du pic H/V. La caracterisation des ecoulements au sein des mouvements est amelioree lorsque l'on associe l'interpretation des mesures de resistivite et de polarisation spontanee. %Selon le degre de remaniement des argiles en mouvement, l'etude des parametres geophy\-siques tels que $\rho$ (tomographie electrique), $V_P$ (sismique refraction et tomographie) et $V_S$ (sismique refraction et analyse des ondes de surface) peut permettre de caracteriser la geometrie du mouvement. Pour une geometrie reguliere et des faibles gradients lateraux de $V_S$, l'utilisation de la methode H/V peut aider a obtenir rapidement des informations quantitatives sur la variation spatiale de la geometrie du substratum. Enfin, nous avons deploye un reseau d'electrodes impolarisables pour le suivi temporel de la polarisation spontanee sur le mouvement de grande ampleur de Sechilienne. Ce reseau a permis de mettre en evidence les trajets preferentiels de circulation de fluide au sein du massif et de rendre compte de leur complexite.

Étude de mouvements de terrain par méthodes géophysiques

Slow-moving disintegrating rockslides on mountain slopes

The distribution of gravitational spreading and collapsing ridges in the Eastern Alps is shown within crystalline basement units of the Wolzer Tauern mountain chain. In this study, a structural approach furnishes additional information for the subsurface geometry of faults created by gravitational spreading. We demonstrate the anatomy of three spreading ridges involving five sites of the sackung-type

Gravitational spreading ridges on the crystalline basement of the Eastern Alps (Niedere Tauern mountain range, Austria)

This study makes use of a highly instrumented active landslide observatory (9 years of data) in the French Alps, the Sechilienne slope. Here, we use a combination of major element chemistry and isotopes ratios (87Sr / 86Sr, δ34S) measured in different water types of the stable and unstable part of the Sechilienne instability to assess the contribution of the different lithologies of the slope and the chemical weathering mechanisms. Chemical and isotopic ratios are used to characterize weathering processes and the origin of waters and their flow paths through the massif. A mixing model allows us to allocate the different major elements to different sources, to identify secondary carbonate formation as a major process affecting solutes in the subsurface waters of the instability, and to quantify the involvement of sulfuric and carbonic acids as a source of protons. We show that the instability creates favorable and sustained conditions for the production of sulfuric acid by pyrite oxidation, by opening new fractures and supplying fresh reactive surfaces. We clearly identify the contribution of the dissolution of each mineral phase to the chemistry of the waters, with a clear role of remote gypsum dissolution to the sulfate budget in the sampled waters. We are also able to refine the preexisting hydrogeological views on the local water circulation and water flow paths in the instability by showing the hydrological connectivity of the different zones. Overall, our results show that the Sechilienne landslide, despite its role in accelerating rock chemical and physical weathering, acts as a geological source of CO2 to the atmosphere. If generalizable to other large instabilities in mountain ranges, this study illustrates the complex coupling between physical and chemical erosion and their impact on the carbon cycle and global climate. The study also highlights the importance of distinguishing between sulfite oxidation and gypsum dissolution as a source of sulfate ions to rivers, particularly in mountain ranges.

/pdf/landslides-as-geological-hotspots-of-co2-emission-clues-from-2f4bljor2v.pdf

Landslides as geological hotspots of CO2 emission: clues from the instrumented Séchilienne landslide, western European Alps.

Le versant sud du Mont Sec (Sechilienne, France), compose de micaschistes, est l'objet d'un mouvement gravitaire tres etudie depuis 1985, puisqu'il represente un risque majeur pour la vallee de la Romanche, en amont de Grenoble. Les nombreuses mesures disponibles ont pu etre modelisees par un mecanisme de deformation particulier, sans surface de rupture predefinie par la structure geologique. L'observation geomorphologique et structurale du versant sud, gneissique, de la Toura (Saint-Christophe-en-Oisans, France) a revele de si nombreuses similitudes avec le cas de Sechilienne que le mecanisme propose parait ici aussi adequat. Le poli glaciaire observe sur les contrepentes permet de faire remonter le debut des mouvements aux interstades glaciaires du Wurm. La poursuite des etudes sur ce site faiblement actif ou les conditions d'observation sont excellentes pourra apporter des eclairages utiles pour la maitrise de mouvements de versants plus sensibles comme celui de Sechilienne. Plus largement, ce phenomene semble pouvoir concerner de nombreux versants des socles metamorphiques alpins.

Déformations gravitaires post glaciaires en terrains métamorphiques. Comparaison des indices de déformation du versant sud de la Toura (Saint-Christophe-en-Oisans, France) avec le phénomène de rupture interne du versant sud du Mont Sec (Séchilienne, France)

B. Couturier

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Déformations gravitaires post glaciaires en terrains métamorphiques. Comparaison des indices de déformation du versant sud de la Toura (Saint-Christophe-en-Oisans, France) avec le phénomène de rupture interne du versant sud du Mont Sec (Séchilienne, France)