Dynamique des instabilités gravitaires par modélisation et télédétection: Applications aux exemples martiens

Devant le jury composé de:

Anne MANGENEY (IPGP) ................. Directeur de thèse
Daniel MÈGE (Univ. de Nantes) ........ Co-directeur de thèse
François COSTARD (Univ. Paris 11) .... Rapporteur
Oldrich HUNGR (UBC, Canada) .......... Rapporteur
Philippe LOGNONNE (Univ. Paris-7) .... Membre
Jean-Philippe MALLET (EOSR) .......... Membre


Résumé:

Les instabilités gravitaires contribuent aux processus de transport
de matière à la surface des corps planétaires solides et constituent
des risques importants pour les populations sur Terre. En dépit d'une
quantité considérable d'études, la dynamique de ces événements reste
encore mal comprise. En outre, certains exemples martiens font l'objet
de nombreux débats quant à la présence possible d'eau. Afin d'apporter
des contraintes sur la dynamique de ces instabilités gravitaires,
notre étude se base sur le couplage entre simulation numérique et
analyse des données par télédétection. Le modèle utilisé s'est montré
capable de reproduire des expériences de laboratoire. De plus, le bon
accord entre la simulation des ondes sismiques générées par un
effondrement naturel et les données observées ont permis de valider la
dynamique simulée. La distance d'arret (ou runout) des dépts est très
largement utilisée dans l'analyse de la Dynamique des glissements de
terrain ainsi que dans la calibration des paramètres rhéologiques
impliqués dans la modélisation. Cependant, les incertitudes sur la
géométrie initiale de la masse déstabilisée peuvent etre
importantes. Afin d'étudier ces effets, nous avons développé une
méthode de reconstruction topographique pré-glissement en utilisant
les données satellitaires. Nous montrons que le runout est faiblement
affecté par la géométrie du plan de rupture. Au contraire, l'extension
latérale des dépots se révèle tre controlée par cette géométrie
initiale. Ces résultats apportent des contraintes sur les conditions
initiales de mise en place et ouvrent de nouvelles perspectives pour
la compréhension de la dynamique des instabilités gravitaires.


Abstract:

Slope instabilities take part in weathering and transport processes
at the surface. Prediction of their dynamics remains difficult in
spite of a considerable amount of studies. On Mars, several types of
gravitational flows are subject of debate as to the possible water
content. The runout distance is extensively used in analysis of
landslide dynamics and in the Calibration of the rheological
parameters involved in numerical modelling. However, the unknown
impact of the uncertainty in the shape of the initial released mass on
the runout distance and on the overall shape of the deposit questions
the relevance of these approaches. Indeed, the shape of the initial
scar is generally unknown in real cases. Our study is based on
numerical simulations coupled with remote sensing data analysis. The
model used in this study has been intensively compared with laboratory
experiments and well constrained natural cases in order to establish
its range of use. We have also developed a pre-event topographic
reconstruction method using remote sensing data allowing the study of
the topographic and initial failure plane geometry effects. We show
that the runout distance is a robust parameter that is only poorly
affected by the initial scar geometry. On the contrary, the extent of
the deposits perpendicular to the main mass displacement direction is
shown to be controlled by the scar geometry, providing a unique tool
to retrieve information of the initial failure geometry, as well as on
the released volume. A feedback analysis of Martian landslides shows
excellent agreement between numerical results and geomorphological
evidence, providing insight into the initial landsliding conditions.