Tsunamis - Mouvements de terrain - Perso-sdt

2007-2008
Licence S1: Planète Terre
La Terre et l’homme
Jacques DEVERCHERE
Séance 3
Risques naturels: les tsunamis et les
mouvements de terrain
CM 1h30
Tsunamis - Mouvements de terrain
1. Tsunamis
2. Mouvements de terrain
Principe, causes
Aléa, effets
Système d’alerte: Pacifique
Classification
Statistiques
3. Mouvements terrestres ou sous-marins:
Exemples
Glissements de terrain: définition, géométrie-cinétique, types
Ecoulements 1: Coulées de débris
Ecoulements 2: Avalanches sous-marines (courant de turbidité ou
turbulence)
1
1. Tsunamis
« Onde de port » en japonais
- Vague de grande longueur
d’onde déclenchée par un
phénomène d’origine interne
ou externe: énergie cinétique
transférée à l’eau
Vision d’un
tsunami, par
Hokusaï,
artiste japonais
Les 4 causes potentielles des tsunamis:
- Séisme sous la mer (typiquement, séisme de subduction)
- Glissement sous-marin (sédiments de pente continentale)
- Effondrement d’île volcanique (Krakatao 1883, Santorin 1500
av. J-C.)
- Impact de météorite
2
3. Tsunamis (suite)
- Série de vagues: hauteur initiale <~1 m, amplification
considérable près des côtes
- Longueur d’onde: entre 150 et 1000 km (~>20 fois la profondeur
moyenne des océans): déplacement des particules transmis à
toute la colonne d’eau: énergie bien supérieure aux vagues des
tempêtes – Période: > 1 heure
Comment se propage un tsunami?
« Chargement élastique »
Phase intersismique
Rupture
Phase cosismique
3
Propagation d’onde de tsunami
4
5
Tsunamis - Mouvements de terrain
1. Tsunamis
2. Mouvements de terrain
Principe, causes
Aléa, effets
Système d’alerte: Pacifique
Classification
Statistiques
3. Mouvements terrestres ou sous-marins:
Exemples
Glissements de terrain: définition, géométrie-cinétique, types
Ecoulements 1: Coulées de débris
Ecoulements 2: Avalanches sous-marines (courant de turbidité ou
turbulence)
Aléa « tsunamique »: les zones touchées
2004
Sumatra
Les récents
Les majeurs
2004
Sumatra
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Images d’archives des effets de tsunami
Voitures empilées
vague
1964
1946
1946
1960
Hilo: gare
Valparaiso
1. Tsunamis (suite)
- Vitesses élevées (~200 m/s = 700 km/h)
- Système d’alerte péri-Pacifique: par détection de
variations de pression au fond du Pacifique et suivi
post-sismique
Alaska 1964
7
Alerte au tsunami:
Peut-on se protéger
des tsunamis?
OUI
- Education
- Système d’alerte
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Temps de propagation de tsunamis dans le Pacifique
Simulations numériques:
- Etude de la propagation et
prédiction d’amplitude et de temps
d’arrivée
- Etude d’effets locaux (baies,
talus)
-> Animation: Modèle numérique du
tsunami déclenché par le séisme
d’Alger du 21 mai 2003 (CEA,
Bruyères-le-Châtel)
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Modélisation
Choc principal, Répliques
Répliques jusqu’au 6 janvier.
Document du CSEM
10
20
04
0
(9.
)
Les zones de
glissement des
grands séismes
à l’ouest de Sumatra:
la notion de « gap »
sismique
Sumatra, 26/12/2004: Le Tsunami
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Avant
Après
Fréquence des grands séismes dans la région:
8,4 en 1797
8,5 en 1861
8,7 en 1833
7,9 en 2000
Période de retour de l’ordre de 250 ans pour une
faille donnée
Sumatra 2004: D ~10-15 m, V ~5 cm/an -> t
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2. Mouvements de terrain: classification
- Intérêt: facteur de l’évolution morphologique - danger
- Agents: gravité – eau – air
- Facteurs déclenchants: érosion au pied des talus, séismes, pluies
soudaines, activités humaines
- Déplacements à dominante horizontale:
Déformation lente de versants
Glissements: rotationnel, plan, sous-marin, pelliculaire…
Ecoulements (sable, argile, de débris, avalanche)
- Déplacements à dominante verticale:
Tassements
Gonflement-rétraction
Affaissements, effondrements (pompage de fluide, soutirages, cavités souterraines)
- Déplacements mixtes (catastrophiques): chute de blocs, écroulements
rocheux, éboulements en masse
2. Mouvements de terrain: Statistiques
2 glissements actuels très importants, amorcés depuis quelques dizaines
d’années, sont sous haute surveillance :
-"La Clapière" (Alpes-Maritimes): masse instable de ~50 millions de m3
susceptible de barrer la vallée de la Tinée -> Risques: inondation en
amont – destruction possible, par vague déferlante, des villages en aval ;
-"Les Ruines de Séchilienne" (Isère): masse
de 20 millions de m3 qui pourrait barrer la
vallée de la Romanche et, en cas de rupture,
provoquer l'inondation de l'agglomération
grenobloise.
Site des Ruines de Séchilienne en rive
droite de la Romanche en Isère
Source: http://www.environnement.gouv.fr/dossiers/risques/risques-majeurs
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Imagerie de surface
Glissement plan: La Clapière
- 55 millions de m3, > 100 ans
- Instabilité de versant complexe
- Semble lié à la fracturation postplissement
D’après Delacourt et al., 2004
2. Mouvements
de terrain:
Statistiques (suite)
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3. Mouvements de terrain terrestres ou sous-
marins: Exemples
Glissements de terrain: définition
- Mouvement de terrain sur une surface de glissement (= de rupture)
- Au sens large: « descente » de roches le long d’un versant
- Instabilité active quand les contraintes de cisaillement (1) dépassent
la résistance au cisaillement (2)
(1): poids des roches, pression d’eau interstitielle, surcharges locales
(2): dépend de la cohésion des roches et du frottement
Glissements de terrain:
Géométrie -Cinétique
Déplacements par gravité
d'un versant instable ->
de vitesse lente (de
quelques mm à quelques
dm par an), ils peuvent
cependant s'accélérer en
phase paroxysmale
(jusqu'à quelques mètres
par jour) pour aller
jusqu'à la rupture
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Glissements de terrain: Principaux
types
A. Glissement rotationnel: concave,
dans un milieu isotrope, assez
homogène
– souvent associé à un peu de
liquéfaction
-
Mouvement le plus commun dans
les versants entaillant des
sédiments
-
Figure typique: les « slumps »:
masses glissées
« slumps » (masses glissées) sous la mer
Exemple de masse glissée présentant une cicatrice d ’arrachement en amont
et un bourrelet en aval – déviation en conséquence du cours profond (méandre)
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B. Glissement plan: translation sur une surface de
cisaillement plane
– Plans de faiblesse: litages, structures planaires d’origine
tectonique (schistosité), failles, diaclases
- Origine fréquente: contact d’une roche dite incompétente
C. Glissement pelliculaire: glissement d’une mince couche
de débris (altérite, sédiments glaciogéniques) sur un versant
rocheux raide
Ecoulements
- Mouvement de matériaux presque complètement fluidifiés
- Matériaux variables: argiles, sables, débris (blocs)
- Souvent associées à l’eau ou la neige (coulées humides)
- Principes hydrodynamiques:
- Particules plus grosses coulent plus vite
- Quantité et taille max. augmentent avec la vitesse
- 2 cas différents: transport par gravité seule ou en suspension
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- 1. Transport hydrodynamique solide par gravité seule
Classique
à terre
-> Grano-classement horizontal (latéral)
- 2. Transport hydrodynamique en suspension: écoulement en
régime laminaire (« stationnaire ») ou turbulent
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Profil expérimental de courant de haute densité montrant
une stratification par densité
16 octobre 1979:
Courant de turbidité
Vue en plongée de turbidites (ici, surface de 6000
km2, épaisseur de 25 cm)
14h: tsunami de quelques mètres et disparition d’un remblai de 300 m
17h45 et 22h: rupture de câbles téléphoniques
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