Rapport entre le pendage et les glissements de terrain

Les données de structure géologique ont été utilisées dans les modèles de glissement par Lee et al. (2002) et Donati et Turrini (2002). Au Vietnam, le rôle de la structure géologique dans les glissements de terrain est abordé mais, pour le moment, il n’y a aucun modèle tenant compte de ces données. La structure géologique est liée aux roches stratifiées, c'est-à-dire les sédimentaires ou les sédimentaires métamorphisées. La probabilité de glissement dépend de la relation entre la structure géologique ou le pendage et la surface de terrain.

Les roches sédimentaires, à cause des mouvements tectoniques, sont déformées, plissées avec des couches aux différents pendages qui sont caractérises par:

− L’azimut : l’angle entre la projection sur la surface horizontale et le nord. L’azimut variant de 0° - 360° indique l’orientation d’une couche géologique.

− L’angle d’inclinaison : l’angle entre la ligne de plus grande inclinaison ou de plus grand pente d’une couche géologique et la surface plane horizontale. Cet angle varie de 0° à 90°.

Pour la surface de terrain, il y a aussi deux indications similaires :

− L’orientation du versant déterminée par l’angle entre la projection sur la surface horizontale et le nord. Elle varie de 0° à 360°

− La pente du relief déterminée par l’angle entre la ligne de plus grande inclinaison du relief et la surface plane horizontale. Cet angle varie de 0° à 90°.

Les relations entre l’azimut de la roche et l’orientation du relief et entre l’inclinaison de la roche et la pente du relief jouent un rôle important pour le glissement de terrain dans la région des roches stratifiées. Les glissements se produisent plus facilement si l’azimut de la strate est de même sens que l’orientation du versant (Figure 4.23) et autant plus si l’inclinaison de la couche géologique est égale à la pente du relief. La possibilité de glissement décroît avec l’augmentation des différences entre l’azimut de la strate et l’orientation du versant et entre l’inclinaison de la couche géologique et la pente du relief.

Figure 4.23. Glissement de terrain sur un plan de stratification

(Photo : Phan Dong Pha, 2000)

Les roches stratifiées sont trouvées principalement au sud-ouest de Thua Thien Hué (Figure 4.24). Elles appartiennent aux 6 formations :

− Nui Vu du NéoProtérozoïque - Cambrien,

− A Vuong du Cambrien moyen – Odovicien inférieur,

− Long Dai du Ordovicien inférieur – Silurien inférieur,

− Tan Lam du Dévonien inférieur,

− Phong Son du Dévonien supérieur - Carbonifère inférieur et

− A Lin du Permien.

Figure 4.24. Répartition des roches stratifiées

L’analyse du rapport entre le pendage des roches et les glissements de terrain est donc basée sur les données suivantes :

− La pente du relief

− L’orientation du relief

− Le pendage des roches ou l’inclinaison

− L’azimut du pendage ou l’orientation de la pente de la couche

Les données de pente (Figure 4.13) et de l’orientation du relief (Figure 4.25) peuvent être obtenues à partir de MNT qui est créé en digitalisant les cartes topographiques à l’échelle de 1 :50.000. Pour analyser le rapport entre les orientations du relief et celles de la roche, les régions plates dans la carte d’orientation du relief sont éliminées (Figure 4.26).

Les cartes de l’inclinaison et de l’azimut d’orientation de la pente de roche sont levées en se basant sur les données présentées dans les cartes géologiques aux échelles 1 :200.000 et 1 :50.000 publiées par le Bureau de Géologie et des Ressources Minérales du Vietnam (Vu Manh Dien, 1994 ; Nguyen Xuan Duong, 1996 ; Nguyen Van Trang, 1996 ; Pham Huy Thong, 1997) et les données collectées lors du travail sur le terrain. Ce sont des données ponctuelles au nombre de 1005 points (Annexe 8).

La formation géologique est une unité stratigraphique de base qui comprend des couches (strates) géologiques successives. Chaque formation représente un évènement géologique

spécifique (dépôt de tel sédiment à telle époque suivi d'un autre dépôt à une autre époque, etc.) ce qui permet de mieux comprendre l'histoire géologique d'un lieu. Donc les pendages dans une formation peuvent être regardés qu’ils varient d’un point à l’autre de façon continuelle. Les formations se distinguent par des discordances donc avec des pendages qui changent brusquement d’une formation à l’autre.

Figure 4.25. Orientation du relief à Thua Thien Hué

Figure 4.26. Orientation du relief sans compter les régions plates

Dans chaque formation, à partir des données ponctuelles du pendage, l’interpolation IDW est appliquée pour calculer tous les endroits en supposant que ces données varient continuellement. Les cartes d’inclinaison (Figure 4.27) et d’orientation (Figure 4.28) des roches stratifiées sont les intégrations des cartes respectives de six formations dans la région qui sont créées de cette façon.

Figure 4.27. Inclinaison des couches dans les roches stratifiées

Figure 4.28. Azimut de l’orientation de la pente de la couche dans les roches stratifiées

La différence entre l’orientation penchée des roches et celle du relief est calculée par la Carte d’orientation penchée (Figure 4.28) moins la Carte d’orientation du relief sans compter les régions plates (Figure 4.26). Les valeurs dans ces deux cartes varient de 0° à 360°, donc la différence varie de -360° à 360°. La valeur négative ou positive de la différence ne change pas la nature de la relation entre les orientations de penchement et du relief en glissement de terrain. Il est possible de convertir les valeurs de l’échelle [-360°, 360°] en [0°, 360°] pour la carte de différence de ces orientations en utilisant la fonction “ABSOLUTE” c’est à dire :

[Différence] = Abs ([orientation penchée des roches] - [orientation du relief])

Il y a des logiciels de SIG pour la réalisation, mais ARCVIEW est utilisé avec des données maillées en taille de 30 m. Dans ce cas, la seule intersection entre la surface d’orientation de relief non plat et celle des roches stratifiées est calculée, le reste est connu comme « non données » (Figure 4.29).

La possibilité de glissement diminue si cette différence varie de 0° à 180° et elle augmente si la différence continue à augmenter de 180° à 360°. Le glissement de terrain se produit plus facilement si la différence est 0° ou 360° et plus difficilement si la différence est 180°. Cette relation peut être exprimée en fonction du cosinus de la différence - cos α

cos α = 1, si α = 0° ou 360°, plus favorable au glissement

cos α > 0, si α [0°, 90°] ou [270°, 360°], favorable au glissement cos α = -1, si α = 180°, plus défavorable au glissement

cos α < 0, si α [90°, 270°] défavorable au glissement cos α = cos (360°-α)

La carte du cosinus des angles de différence entre les orientations des roches et du relief (Figure 4.30) peut être créée à partir de la carte de différence par une expression dans Arcview: [cosinus différence] = ([Différence] * 3.14159.AsGrid / 180.AsGrid).Cos

Figure 4.29. Différence entre les orientations des roches et du relief

Figure 4.30. Cosinus des angles de différence entre les orientations des roches et du relief

Le rapport entre l’inclinaison des strates de roche et la pente du relief est estimé par la différence entre eux et est présentée par l’expression suivante :

[Différence] = [Inclinaison des roches] - [Pente du relief]

La valeur négative ou positive de la différence ne change pas la nature de cette relation donc qu’il est possible d’utiliser la fonction ABSOLUTE et l’angle de différence varie entre 0 et 90° (Figure 4.31). Il est aussi possible d’utiliser les données du cosinus de l’angle de différence entre l’inclinaison des roches et la pente du relief. Ces valeurs varient de 0 à 1 (Figure 4.32).

Figure 4.31. Différence entre l’inclinaison des roches et la pente du relief

En supposant que les orientations des roches et du relief sont dans le même sens, la condition est plus favorable au glissement de terrain si l’angle ß de différence entre l’inclinaison des roches et la pente du relief est zéro ou cosß = 1; la plus défavorable si cet angle est 90° ou cosß = 0. Donc la relation entre l’angle de différence ß et le glissement de terrain peut être exprimée en cosß.

En intégrant la différence α entre l’orientation penchée des roches et celle du relief et la différence ß entre l’inclinaison des roches et la pente du relief, la relation entre le pendage des roches et le glissement de terrain peut être exprimée en cosα .cosß. Cette valeur qui varie de 1 à -1 peut être utilisée comme l’indice d’influence du pendage sur le glissement (Figure 4.33).

cosα.cosß > 0, favorable au glissement de terrain cosα.cosß < 0, défavorable au glissement de terrain cosα.cosß =0, neutre au glissement de terrain

Figure 4.32. Cosinus de l’angle de différence entre l’inclinaison des roches et la pente du relief

Figure 4.33. Influence du pendage sur le glissement de terrain

Les zones « no data », ce sont la région de roches non stratifiées (dépôts meuble, roches intrusives) ou la région de roches stratifiées mais le terrain plat et déjà éliminé dans le calcul, peuvent être considérées comme neutres au glissement de terrain (cosα.cosß =0). Cette conception permet d’élargir la couche de données de l’influence du pendage sur tout le territoire (Figure 4.34).

Figure 4.34. Influence du pendage sur le glissement de terrain en tenant compte des roches non stratifiées

Les données de l’influence du pendage sur le glissement sont classées en trois groupes : Défavorable, Neutre et Favorable et puis sont échantillonnées pour analyser ce rapport dans les deux cas : sans compter les roches non stratifiées (Figure 4.35) et en comptant les roches non stratifiées (Figure 4.36).

Figure 4.35. Echantillonnage de pendage sans compter les roches non stratifiées

Figure 4.36. Echantillonnage de pendage en comptant les roches non stratifiées

Dans tous les deux cas, le résultat montre que la densité de glissement de la classe de

« Défavorable » est plus élevée que celle « Neutre » (Tableau 4.13). Il est impossible de l’expliquer par l’influence du pendage de roches. Peut-être, le pendage des roches y joue un rôle insignifiant à cause de la forte altération en pays tropical humide. En effet, les glissements de terrain sur le plan de stratification ont été observés dans certains cas particuliers. Pour la plupart des cas, la stratification des roches est cachée par une couche épaisse d’altération et le glissement s’y passe souvent.

Tableau 4.13. Rapport entre le pendage et le glissement de terrain par l’échantillonnage

# Classe

Sans roches non stratifiées Avec roches non stratifiées

Surface # glis. Densité Poids Surface # glis. Densité Poid s

1 Défavorabl

e 130101 10 7,68634.10^-5 6 130101 10 7,68634.10^-5 5

2 Neutre 230 0 0 1 406011 12 2,95558.10^-5 1

3 Favorable 137964 16 11,59723.10^-5 9 137964 16 11,59723.10^-5 9