LATE CRETACEOUS ROCK MASS OF OCCIDENTAL LABOURD: WEATHERING PROCESSES AND COASTAL LANDSLIDES
LES MASSIFS ROCHEUX DU CRETACE SUPERIEUR DU LABOURD OCCIDENTAL : PROCESSUS D’ALTERATION ET INSTABILITES LITTORALES
Résumé
Coastal erosion threatens human lifes, private properties and public substructures and buildings. Along the coast of Labourd (France), it is mainly the result of landslides. Previous studies show that most of the slidings occur in weathered rock (weathering of cretaceous marls and limestones with flysch facies), called alterites. In order to understand failure processes in these rocks, geological, geotechnical and hydrogeological context is studied. Weathered rocks are very heterogeneous silty clays with flints. The parent rock structure has been conserved although being compressed. At the base, the limestones are characterized by a karstic channels system containing in situ alterite. This level, called karstified level, constitutes the « roots » of the weathered rocks. It is formed by the particular weathering process called « ghost rocks alteration », which consists in the dissolution and the oxidation of the rock mass by very slow percolation water. According to the parent rock facies, that induce variations in calcareous contents, the depth of the seepage of the weathering front is variable. The alterites thickness can reach 50 m, and reaches its peak in the most calcareous parent rocks. The fluctuation in the altitude of the footwall of the alterites is the roots of the coastal morphology evolution. Erosion is easier in alterites leading to a faster retreat of the coast in this rock and, so, to the formation of coves. Nowadays, erosion is the consequence of numerous landslides in alterites: in fact, weathering process generates a reduction of rock strength. Moreover the weathered rock structure, and in particular the karstified level, induce an easier water circulation which is canalized, in one hand, by permeable levels of alterites (silty and sandy levels and fractured flint beds) and, in the other hand, by karstic channels that have been recently hollowed out. Water creates destabilizing strengths in the weak rock mass. Thus, water circulation is the main factor inducing the failure in the rock mass. These analyses and observations allowed to create a tool to estimate the hazards in the alterites. Based on the presence of mains triggering factors of landslides, it will be used to make the hazards mapping evolve with new fact that can appear subsequently.
L’érosion du littoral est un aléa qui menace les vies, les biens personnels et les infrastructures publiques. Sur la côte labourdine (Pays Basque français), elle est en partie le fait de nombreuses instabilités de versant. Les études préliminaires menées par le BRGM, dans le cadre des travaux de l’Observatoire de la Côte Aquitaine, ont mis en évidence la présence et l’implication de roches altérées, les altérites, dans ces mouvements de terrain. Dans la continuité de ces observations, l’étude du contexte environnemental des instabilités qui mobilisent ces roches méconnues est réalisée afin de mieux appréhender in fine les processus de rupture. Elle est focalisée sur les altérites des marno-calcaires à faciès flysch du Crétacé supérieur, qui forment les deux tiers des reliefs côtiers basques. Les produits d’altération de ces roches sont des argiles silteuses au sein desquelles perdurent des bancs de chailles fracturés. Ces altérites ont conservé la structure de la roche-mère, litage et déformations tectoniques, bien qu’elles se soient tassées. A leur base, l’horizon karstifié, caractérisé par un réseau de conduits formés dans les bancs calcaires pleins d’altérites en place, forme les « racines » de l’altération dans les roches-mères. Le processus qui a conduit à cette transformation a consisté en une oxydation et une dissolution des carbonates, probablement par une masse d’eau inerte, par « fantômisation ». De ce fait, il apparait une altérabilité croissante avec la teneur en carbonates des marno-calcaires : dans les faciès de flysch caractérisés par une dominance des bancs calcaires sur les niveaux marneux, le front d’altération s’est enfoncé plus profondément. L’épaisseur d’altérite peut alors, aujourd’hui, atteindre plus de 50 m.
La variabilité dans l’altérabilité des roches du Crétacé supérieur est en partie à l’origine du développement de baies. Ces dernières, creusées dans les altérites, correspondent à des secteurs où l’érosion a progressé plus rapidement que sur le reste du littoral. Aujourd’hui, cette désagrégation des reliefs littoraux est le fait de nombreux glissements circulaires. L’altération des marno-calcaires est, en effet, à l’origine d’une dégradation des propriétés mécaniques de la roche. L’étude de ces dernières montre, par ailleurs, leur extrême dispersion du fait de l’hétérogénéité des altérites héritée de celle de la roche-mère. De plus, la structure des massifs altérés facilite les circulations hydrogéologiques ; en effet, d’une part, l’hétérogénéité lithologique de l’altérite permet des circulations d’eau, chenalisées par les bancs de chailles fracturés et les niveaux les plus silteux, et d’autre part, la formation de conduits dans les marno-calcaires de l’horizon karstifié, récemment vidangés, a permis la formation d’un aquifère de type karstique, fréquemment captif sous les altérites. En créant des contraintes déstabilisatrices dans le massif rocheux aux propriétés dégradées, les circulations hydrogéologiques représentent le principal facteur déclenchant les mouvements de terrain comme cela a été montré par le test de différents scénarios par modélisation numérique (FLAC ©Itasca). Ces analyses et observations ont permis l’élaboration d’un outil d’estimation de l’aléa dans l’altérite. Basé sur la présence des facteurs de prédisposition et déclenchants, cet outil permettra de faire évoluer la cartographie de l’aléa en fonction des nouvelles connaissances hydrogéomécaniques.
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