La dynamique des versants

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La dynamique des versants

• Éboulis

• Reptation et solifluxion

• Glissements

• Coulées

• Avalanches

• Glaciers rocheux

Chapitre 7

Notions de base et définitions

• La roche mère est altérée par la météorisation chimique et physique. Des débris sont rendus disponibles (chapitre 6)

• Ce matériel est pris en charge pas un agent de transport.

• Ce chapitre se concentre sur un agent de transport en particulier: la gravité

•La gravité engendre des mouvements de masse (mass wasting), vers le bas d’un versant.

• Le transport des sédiments par gravité se réalise sous différentes formes, de manière lente ou rapide, selon leurs teneurs en eau et leurs propriétés physiques.

• Outre la gravité, les mouvements de masse nécessitent des facteurs déclencheurs.

(2)

Convexe

Concave

Droite

Convexo-concave

Convexo-concave avec segment droit

Complexe

Types géométriques de versants

• Gravité / Gravitation

• Pente (degrés et %)

• Résistance au cisaillement

• Plan de cisaillement

• Pression interstitielle

(1) www.cmontmorency.qc.ca/~gcaron/semain11.ppt

(1)

Résistance au cisaillement Pourcentage d’une pente

Notions de base et définitions

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La reptation

Décrochement

Solifluxion (gélifluxion)

Glissement

rotationel Glissement

planaire

Éboulement

Avalanche de débris

Coulée boueuse

Dynamique des versants

Les mouvements de masse lents: la reptation (creeping)

• La reptation désigne un lent mouvement du sol, du régolithe, voire des formations rocheuses vers le bas des versants.

• Mesurée en mm/an

• Accentué en milieu périglaciaire (frost creep) : soulèvement par le gèle et déplacement gravitaire lorsque la glace fond.

• Autre facteurs de perturbation: humidité/séchage,

chaleur/froid, piétinement, creusement, labours, séismes,…

(4)

Les mouvements de masse lents: la reptation

http://www.mountainnature.com/geology/erosion.htm

http://easyweb.easynet.co.uk/iany/patterns/soil_creep_slope.htm

http://crawford.tardigrade.net/journal/album7314.html

Les mouvements de masse lents: le fauchage Dynamique des versants

(5)

Les mouvements de masse lents: le fauchage

Fauchage: basculement vers l’aval (bas de pente) des têtes de couches rocheuses en place sous l’effet de la gravité. Concerne surtout les formations litées, schisteuses et montrant une structure en colonnes séparées par des discontinuités. Nécessité d’un pendage important (voire subvertical).

http://academic.emporia.edu/aberjame/struc_geo/primary/primary1.htm

Les mouvements de masse lents: la solifluxion

• La solifluxion est le mouvement lent d’une masse de terrain saturée d’eau, généralement argileux, sur une couche de terrain imperméable.

• Plan de cisaillement

• Implique un fluage (écoulement lent)

• Lobe, langue, loupe, terrasse, banquette

• Particulièrement active en terrain périglaciaire. L’eau provient du dégel (gélifluxion).

(6)

Les mouvements de masse lents: la solifluxion

Lobes de solifluxion

http://www.landforms.eu/cairngorms/solifluction.htm

http://www.unifr.ch/geoscience/geographie/ssgmfiches/gravitaire/4202.php

La solifluxion est un mouvement de masse gravitaire lent d’une masse de terrain saturée d’eau

Les mouvements de masse lents: la solifluxion Dynamique des versants

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Les mouvements de masse lents: les glaciers rocheux

• Les glaciers rocheux sont des masses de blocs et de roches mélangés, en proportion variable, avec de la glace, qui peut être de la glace de glacier ou de la glace « active ».

• Ils s’écoulent lentement vers le bas de pente par gravité et fluage de la glace, un peu comme le fait un glacier.

• Comme le couvert de roche protège la glace présente au cœur du glacier rocheux, ces derniers peuvent demeurer actifs là où les glaciers ne sont plus présents.

• Généralement, la partie inférieure du glacier rocheux est plissée et forme des lobes de blocs rocheux.

Glacier rocheux actif, Tungsten, T.N.O.

Les glaciers rocheux actifs contiennent de la glace. Ils sont l’expression

morphologique la plus évidente du pergélisol en milieu alpin.

Les glaciers rocheux Dynamique des versants

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Glacier rocheux actif, Parc national Kluane, Yukon .

Les glaciers rocheux

Tienshan, Chine

Les glaciers rocheux Dynamique des versants

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Glacier rocheux stabilisé.

St-Urbain, Charlevoix.

Les glaciers rocheux

Mouvements de masse rapide sans plan de cisaillement

• Chutes de blocs

• Éboulis

• Écroulements/éboulements

• Effondrements

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• Chute rapide et catastrophique (rupture)

• Pas de plan de cisaillement

• La teneur en eau n’entre pas en considération (pas de fluage)

• Affectent des roches rigides et fracturées (calcaire, grès, roches cristallines,…)

• On parle de chute de blocs quand des blocs tombent isolément ou en groupe.

• Éboulement, écroulement et effondrement sont plus ou moins synonymes…

• On parle davantage d’écroulement quand une importante masse rocheuse tombe en se désagrégeant et « roule » sur une certaine distance.

• On utilise davantage le terme d’effondrement quand il y a affaissement d’un

« plafond ».

Mouvements de masse rapides sans plan de cisaillement

Grès de Gaspé

Chute de blocs Dynamique des versants

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Grès de Gaspé

Éboulement

Frank, Alberta, 1903: 75 morts. 90 millions de tonnes de calcaire.

Ressources Naturelles Canada

Éboulement Dynamique des versants

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Lac Brazeau, parc national Jasper, Alberta

Écroulement rocheux fossile

Falaises de craie et silex (Normandie)

Éboulement Dynamique des versants

(13)

Les cônes et les tabliers d’éboulis sont alimentés par la chute de blocs et les éboulements.

Angle de repos: 34-36 °

Un tablier est une suite de cône.

Tablier et cônes d’éboulis Dynamique des versants

(14)

Éboulement

Éboulement, Québec, 19 septembre 1889 (40 morts)

Mouvements de masse rapides avec plan de cisaillement:

Les glissements de terrain

• Planaire (ou translationnel)

• Pelliculaire

• Rotationnel

• Rétrogressif

Un glissement de terrain est un mouvement de terrain le plus souvent rapide qui se développe le long d’une surface de glissement (plan de cisaillement).

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Glissement planaire Plan de cisaillement planaire

Glissement rotationel (plus profond)

Plan de cisaillement courbé

Les glissements de terrain

Les glissements de terrain planaires (translationnels)

• Une couche ou un ensemble des couches se déplacent selon une surface de glissement plus ou moins plane.

• Les couches ou les ensembles de couches de terrain se mettent en mouvement le long d’une couche plus faible ou d’une

discontinuité lithologique ou structurale (ex: niveau argileux).

• Mouvement gravitaire généralement rapide.

• Souvent suite à de fortes précipitations.

• Peut affecter des épaisseurs de quelques décimètres (glissement pelliculaire) à plusieurs dizaines de mètres.

(16)

Office fédéral de l’environnement (OFEV) Division Prévention des dangers. Photo: Hugo Raetzo, BAFU

Les glissements de terrain planaires

Glissement translationnel de Falli Hölli 1994

Les glissements de terrain pelliculaires

• Mouvement d’une couche de débris très mince sur un versant rocheux abrupte (> 35°).

• Épaisseur en moyenne inférieur à 50cm.

• Décollement de la couverture végétale et du mince régolithe ou autres sédiments (glaciaires) qui recouvrent la roche

• Engendrés par la saturation en eau de la couche de débris qui entraine rapidement et brusquement la couche de végétation sus-jacente.

• Laissent souvent des cicatrices rectilignes (perpendiculaires à la pente) et caractéristiques sur les versants. La roche est mise à nue.

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Les glissements de terrain pelliculaires

Glissement de terrain pelliculaire, Charlevoix, Qc

Les glissements de terrain rotationnels

• La terrain glissé se déplace vers l’aval le long d’une surface de rupture circulaire.

• Se déclenchent dans un milieu homogène et isotrope (mêmes propriétés dans toutes les directions), le plus souvent argileux ou silteux

• Le mouvement s’apparente à une rotation de la masse autour du centre du cercle.

• En général, faible remaniement interne du matériel glissé.

• Implique habituellement une étendue de terrain limitée

(18)

Escarpement

Zone

d’affaissement Zone ou langue

de fluage Plan de

cisaillement

http://www.ccma.vic.gov.au/soilhealth/photos.htm

(19)

Cecil Lake, nord-est de Fort St. John, Colombie-Britannique, juillet 2001

Yamaska , avril 1974

Escarpement d’un glissement rotationnel Dynamique des versants

(20)

Langue de fluage d’un glissement rotationnel

Berges du lac St-Jean, septembre 1976

Langue de fluage d’un glissement rotationnel

Berges du lac S-Jean, septembre 1976

(21)

• Une coulée est une masse de matériaux en mouvement à peu près complètement fuidifiée.

• Elles surviennent souvent suite à de fortes pluies sur des pentes fortes lorsque la limite de liquidité des sédiments est dépassée (seuil).

• Concernent tous les dépôts meubles: argiles, sables, gravier ou débris.

• Le plus souvent, elles sont portées par l’eau ou la neige

• On appelle aussi coulées les formes résultants de l’écoulement d’argiles liquéfiées sur des pentes faibles. Lorsque les sédiments sont gorgés d’eau, les pressions interstitielles excèdent la capacité de résistance au cisaillement (limite de plasticité et de liquidité) des matériaux ce qui entraîne leur mise en mouvement de façon plastique (plus ou moins rapide) ou liquide (rapide) vers le bas de pente.

Mouvements de masse rapide : les coulées

Liquéfaction des argiles sensibles: coulées argileuses Dynamique des versants

(22)

Lemieux, vallée de la rivière Nation Sud, Ontario, 20 juin 1993.

Coulée argileuse

2,5 à 3,5 millions m³de sédiments ont glissé dans la vallée de la rivière Nation Sud, en recouvrant le fond sur 1,6 km en aval et sur 1,7 km en amont du glissement de terrain.

Coulée argileuse Dynamique des versants

(23)

Rivière Machiche St-Boniface, Qc, 1996 7 millions de m³

Coulée argileuse

• Coulée sableuse suite à une forte pluie.

• Ravins d'une profondeur de 30 m, «tronc» principal d'une longueur de 2,5 km.

• Formés en 5 heures,

• 3,5 millions de mètres cubes de sables liquéfiés avant de s'écouler dans la rivière Moisie (à droite).

Coulée sableuse Dynamique des versants

(24)

• Type de glissement généralement planaire

• Reculent par étapes

• Quand un pan de versant se détache en bordure le pan suivant est déstabilisé et finit par glisser à son tour.

• Le glissement se stabilise quand la pente atteint un équilibre

• Pergélisol et autres terrains

Les glissements rétrogressifs

www.cmontmorency.qc.ca/~gcaron/semain11.ppt

Glissements rétrogressifs concentriques, littoral de la Mer de Beaufort

(25)

Glissement rétrogressif de dégel (retrogressive thaw slump): fleuve Mackenzie, Territoires du Nord-Ouest.

(26)

Glissement rétrogressif au dégel dans du till. Île Bylot.

Ile Bylot, Détroit de Lancaster, Passage du Nord Ouest

(27)

Glissement rétrogressif dans le till, Parc de la Mauricie, Qc

Avalanche et couloir d’avalanche Dynamique des versants

(28)

Baie Déception, 19 mai 2005: Avalanche humide (slush flow)

Avalanche et couloir d’avalanche

Avalanche et couloir d’avalanche Dynamique des versants

(29)

Couloirs d’avalanche, Colorado

Avalanche et couloir d’avalanche

Cône de déjection Talus d’éboulis

Ravinement et érosion différentielle Dynamique des versants

(30)

Ravinement et érosion différentielle

Ravinement, gélifraction et gélifluxion, Ile Bylot

Île Bylot (formations rocheuses peu consolidées du Crétacé-Tertiaire)

(31)

Cheminées de fées (angl. Hoodoos), Ile Bylot

Cheminées de fées, Ile Bylot

(32)

Butte témoin résiduelle, Ile Bylot

Vallée en U (bassin de réception)

Couloir de transport

Cônes de déjection

Couloirs de transport et cône de déjection Dynamique des versants

(33)

Coulées boueuses sur cônes de déjection

Couloirs de transport et cône de déjection

Couloirs de transport et cône de déjection Dynamique des versants

(34)

Île Bylot

Couloirs de transport et cône de déjection

Couloir de transport

Cône de déjection