Soutenance mémoire
ANALYSE MULTI-ALEAS
Situation
Situation géologique
L’île de Vulcano a été active durant les derniers siècles avec des éruptions de composition calc-alcaline à shoshonitique (Barberi et al., 1974). L’île de Vulcano peut être divisée en 5 régions principales :
La caldera del Piano qui est située au sud. Elle représente la partie la plus vieille de l’île de vulcano. Cette caldera a été formée par l’écroulement de la partie sommitale du sud de Vulcano. Cette dépression grossièrement subcirculaire a un diamètre de 2.5km. L’activité dans cette partie de l’île a été développée entre – 98.000 et -75 000 ans. Elle est formée d’andésite de basalte de téphrite et de leucite (De Astis et al., 1997).
Le complexe Lentia qui est situé à l’ouest. Il constitue un reste d’une structure si-tuée au nord de la Caldera de Piano. Il a été formé à la fin de la glaciation Würmienne entre – 25 000 et -15 000 ans. Ce secteur est composé de laves rhyoli-tiques et de dômes (De Astis et al., 1997).
Le cône volcanique La Fossa quant à lui, est situé au centre. Il a été formé entre – 4 000 et – 8 000 ans. La Fossa est constituée de pyroclastes et des laves avec une gamme de composition hautement potassique (De Astis et al., 1997).
La péninsule de Vulcanello représente la partie la plus jeune. Elle a été formée entre 1200 et 1660 après JC (Arrighi et al., 2006) et, est constituée d’un cône vol-canique latéral. La presqu’île de Vulcanello a été connectée avec Vulcano par l’accumulation de cendre dans la zone d’isthme autour de 1550 après JC. Cette zone est formée de dépôts pyroclastiques reliés à l’activité du cône de Vulcanello (Keller, 1980).
La plaine de porto Vulcano est située au nord ouest. Cette zone est essentiellement composée de dépôts alluviaux et des dépôts de plage (De Astis et al., 1997).
Figure 2: Carte géologique de Vulcano
Situation volcanique
L’île de Vulcano forme la crête d’un volcan émergé, qui diffuse des laves riches en potas-sium (HKCA) et shoshonitique (SHO) (De Astis et al., 1997, De Astis et al., 2000). Elle dérive de la combinaison de 6 étapes d’activités volcaniques, produites il y a de cela 130’000 ans, juste à la fin de la dernière période d’oscillation du niveau marin (GlobalVolcanismProgram, 2010). Ainsi, le plus ancien et important volcan formé se nomme le «Piano Vulcano », avec une altitude de 350m. Il est situé au sud-est de l’île En revanche, les vestiges les plus vieux forment le « Monté Aria » qui s’élève à 500m et la « Monté Saraceno » dont l’altitude est de 480m. D’un autre côté on distingue les volcans récents qui sont la Fossa di Vulcano ou « Gran cratere » qui se dresse à une hauteur de 380m et Vulcanello qui se hisse à 124m. L’activité volcanique de l’île est généralement explosive (type vulcanien), caractérisée par des jets de bombes et de cendres en grande quantité (Shigeo Okuma, 2006). Il faut aussi noter que les éruptions dans cette partie des îles éoliennes ont des transitions phréatomag-matiques à magmatiques comme en témoignent les données géologiques (Keller, 1980, Frazetta et al., 1984, Barberi et al., 1988, Gioncada & Sbrana, 1991). La dernière éruption s’est produite en 1888-1889 (Arrighi et al., 2006) à la Fossa, le volcan principal de l’île, qui se trouve dans le caldera de la partie nord de la région. L’île de Vulcano présente actuelle-ment une activité fumerolienne (Barberi et al., 1994).
Figure 3: Dernière éruption (1888-1889) à la Fossa image modifiée de (Di Traglia, 2010)
Situation tectonique
Les îles éoliennes sont considérées comme un arc volcanique issu de la subduction du domaine ionien en-dessous de l’arc calabrien (Barberi et al., 1973). Du point de vue structu-ral, les îles éoliennes peuvent être divisées en 3 secteurs principaux :
Le secteur occidental (Alicudi, Filicudi) dominé par des linéaments tectoniques orientés NNW-SE,
Le secteur oriental (Panera, Stromboli)) caractérisé aussi par des linéaments tecto-niques orientés NE-SW,
Le secteur central (Salina, Lipari, Vulcano) aligné le long de la faille Tindari Leto-janni (Figure 4).
L’île de Vulcano est située à l’extrême sud de l’axe volcanique Salina-Lipari-Vulcano. (Figure 4). La direction de l’axe correspond étroitement à une structure de décrochement régional actif depuis le Pléistocène. Cette faille est appelée la faille décrochante Tindari-Letojanni ou Tindari-Gardini (atg) (Figure 4) et elle est perpendiculaire à l’arc Calabro-Peloritani (Barberi et al., 1994).
Figure 4: Carte structurale de Salina-Lipari-Vulcano (Mazzuoli et al., 1995)
Situation sismique
Les îles éoliennes ont des séismes récurrents, car elles sont situées à proximité de la zone de subduction. Neri et al (1994) ont montré que la distribution de la sismicité est inhérente au contexte géodynamique de la région . L’activité sismique de l’archipel des îles éoliennes peut être scindé en 2 domaines sismiques distincts, qui sont séparés par le système de faille Tin-dari-Giardini (atg) (Figure 5). Le premier domaine se localise dans la partie occidentale et australe. Cette portion est caractérisée par une activité sismique crustale, donc constituée des séismes peu profonds. La deuxième zone, qui s’étend dans la partie australe, comporte un grand nombre de séismes intermédiaires et profonds, mais également des séismes crus-taux (Falsaperla & Spampinato, 1999). Pour apprécier la sismicité de la de l’île de Vulcano, nous avons répertorié quelques séismes qui ont eu lieu à un rayon de 100km de l’île. De fait, dans la période allant de 1499 à 1978 six principaux séismes avec des magnitudes moments (Mw) allant de 5 à 6 (Tableau1 et Figure 7), avec des profondeurs de 60km ont été invento-riés (CPTI, 2004, Neri et al., 1994). Par ailleurs, entre 1985 et 1991, la profondeur maximale des séismes était de 40km et ils étaient, en général liés à la faille Tindari-Letojanni (Figure 7).(Neri et al., 1994).
Sur la base du catalogue des séismes historiques, l’activité sismique de l’archipel éolien est relativement modérée (Falsaperla & Spampinato, 1999). Le séisme le plus important lié au système faille Tindari-Letojanni est celui du 15 avril 1978 localisé dans le Gulf de Patti (Fi-gure 6). Le dernier séisme ressenti s’est produit le 16 août 2010 avec une magnitude de 4.5, à 6 km de Lipari, l’île située au nord de Vulcano (CPTI, 2004)
Figure 5: Les îles éoliennes, Italie du sud: la zone de faille Tindari Gardini (atg) (modifié de Falsaperla and Spampinato, 1999)
Figure 6: Epicentre des séismes du système de faille Tindari Letojani (Ventura, 1994)
Figure 7: Epicentre des séismes de 1984 à 1991 (cercles en gras), les répliques de 1978 et 1980 (cercles fin) et les événements de M>5 de 1700 à 1900(carrés). Le secteur étudié 38-39 N et 13.5 à 16 E, la profondeur 0-40km b) Coupe NW-SE des hypocentres utilisant les figurés qu’en a) (Neri et al., 1994)
Tableau 1: Les tremblements de terre historiques des îles éoliennes avec des magnitudes Mw> à 5.0 durant les 1000 dernières années (Ferri et al., 1988, CPTI, 2004)
Données à disposition et méthodologie
Les systèmes d’informations géographiques (SIG) apportent de nos jours un appui précieux pour les études géologiques et environnementales.
Cette recherche sur l’île de Vulcano en rapport avec l’emploi des systèmes d’information géographiques (SIG) plus particulièrement le logiciel ArcGis10 va nécessiter l’utilisation des données suivantes :
Modèle numérique de terrain : MNT ;
Carte géologique en coordonnée UTM ;
Carte d’aléa d’effet de sites Ensure version papier ;
Carte d’aléa de coulée pyroclastique en coordonnée UTM ;
Carte glissement de terrain version papier ;
Localisation des bâtiments de l’île en coordonnée UTM ;
Fréquence fondamentale en coordonnée UTM
Ces données ont été utilisées afin de mener à bien notre analyse. Elles proviennent du groupe de volcanologie physique et de risques géologiques de la section des sciences de la terre et l’environnement, du projet Ensure dirigé par la professeure Costanza Bonadonna, de la littérature et de mon travail de master.
L’analyse multi-aléas a nécessité premièrement la reproduction des cartes d’aléas. Cette reproduction a requis d’un côté des opérations simples (carte d’aléas d’effet de site et de coulées pyroclastiques) et d’un autre côté, de géoréférencement et de la digitalisation de la (carte papier scanné de glissement de terrain). Dans le même sillage, il a été question de combiner les cartes obtenues par le biais de la juxtaposition et de réaliser des calculs de surface.
Concernant la détermination du centre de ralliement, elle a demandé l’utilisation d’un côté des requêtes qui permettent de réaliser des sélections. D’un autre côté, elle a sollicité l’utilisation des opérateurs contextuels et des opérateurs de distances ainsi que des calculs sur les rasters.
Certaines informations sont obtenues en utilisant directement les données énumérées pré-cédemment. D’autres sont acquises en réalisant plusieurs opérations, qui seront détaillées par la suite.
Préparation des données
Certaines données utiles par la suite seront obtenues à partir de celles existantes en effec-tuant une ou plusieurs manipulations sur ArcGIs 10.
A partir du MNT de l’île de Vulcano, il est possible d’obtenir le raster d’ombrage ainsi que la carte des pentes.
Création d’un raster d’ombrage
Pour mettre en exergue le relief de l’île, nous avons produit un raster d’ombrage. Il a été crée en utilisant la boite à outil Spatial Analyst, sous surface avec l’outil Hillshade (ombrage). Cet outil donne un raster qui illumine une surface à partir d’une source lumineuse, caractéri-sée par son azimuth et son altitude. Chacun des pixels est fonction de l’illumination produite par les pixels autour. (0= ombre absolue, 255= illumination complète). Le raster ombré obte-nu (voir annexe) sera utilisé comme fond de carte dans la suite.
Création d’une carte de pente
Une carte de pente est produite à partir d’une fonction de Spatial Analyst nommée Slope (pente). La carte de pente peut s’exprimer en pourcentage ou degrés. Ici, la pente du pixel est déterminée en degré. La dite fonction calcule les différences d’altitudes entre chaque pixel et leur pixels voisins. Les valeurs originelles ont été reportées à 9 classes par l’outil Reclassify (voire annexe).
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Table des matières
1. INTRODUCTION
1.1. Problématique
1.2. But de l’étude
1.3. Cadre de l’étude
1.4. Organisation du manuscrit
2. SITUATION
2.1. Situation géologique
2.2. Situation volcanique
2.3. Situation tectonique
2.4. Situation sismique
3. DONNEES A DISPOSITION ET METHODOLOGIE
3.1. Préparation des données
3.1.1 Création d’un raster d’ombrage
3.1.2 Création d’une carte de pente
4. ANALYSE MULTI-ALEAS
4.1. Les scénarii simultanées probables sur l’île
4.2. Travail préparatoire
4.2.1 Coulées pyroclastiques
4.2.2 Effet de sites
4.2.3 Instabilité de terrain
4.3. Juxtaposition des aléas élevés
5. ANALYSE DE LA LOCALISATION D’UN CENTRE DE RALLIEMENT
5.1. Identification des bâtiments importants
5.2. L’emplacement du centre de ralliement selon la distances à certains paramètres
5.3. Poids des paramètres
5.4. Sites retenus
5.3.1 Points hauts
5.3.2 Densité des bâtiments autour des sites retenus
5.3.3 Effet de résonance
6. RESULTATS ET DISCUSSION
7. CONCLUSION ET PERSPECTIVES
RÉFÉRENCES BIBLIOGRAPHIQUES
ANNEXES
LEXIQUES
REMERCIEMENTS
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