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.