La déformation gravitaire des côtes à falaises sédimentaires : Modélisations numériques et expérimentales du secteur côtier Le Havre - Antifer (Haute-Normandie)

Jérôme Le Cossec (1)

1 LOMC - Laboratoire Ondes et Milieux Complexes

This study focuses on the effect of clay and sand layers on the gravity instabilities affecting the coastal chalk cliffs located along the French eastern English Channel coastline. The impact of these potential detachment layers is investigated using finite element numeric simulations and experimental modelling under conditions of pore-fluid overpressure. Results indicate that the cliff sliding ratio is linked to the clays layers position with regard to cliff base. The cliff instability is characterized by horizontal seaward sliding guided by the Kimmeridgian clays at the base of the cliff or by the Albian Gault clays at a variable elevation in the cliff. The gravitational deformation is associated with a normal fault network in the chalk and with an inland propagation as a function of the clays layer elevation. Moreover, the clay layer stops the downward propagation of the deformation and acts as a decoupling layer.

Cette thèse porte sur les effets des niveaux d'argiles et de sables sur les instabilités gravitaires affectant les falaises côtières du Crétacé en Haute-Normandie, le long du littoral de la Manche entre les Caps de la Hève et d'Antifer. L'impact de ces niveaux potentiels de décollements a requit une caractérisation mécanique des lithologies affleurantes. Le comportement de ce trait de côte a alors été analysé aux moyens de la simulation numérique en éléments finis (code ADELI) et de la modélisation expérimentale avec surpression de fluides aux pores. Il ressort que l'instabilité des falaises est caractérisée par un glissement translationnel vers la mer guidé localement par les argiles. Le taux de glissement de la falaise dépend de la position des niveaux d'argiles par rapport à la base de la falaise. Deux formations peuvent guider les déformations : les argiles du Kimméridgien situées en base de falaise et les argiles du Gault de l'Albien situées à une hauteur variable en front de falaise. Le niveau d'argiles du Gault joue un rôle de niveau de découplage mécanique. Au dessus du Gault, les déformations gravitaires affectant la craie du Cénomanien se caractérisent par un réseau de failles normales dont la propagation dans les terres varie en fonction de la position verticale du niveau d'argile en front de falaise. En dessous, la basse falaise constituée des argiles du Kimméridgien et de l'Albien ainsi que des sables Aptien est extrudée avec une amplitude accentuée par l'élévation des niveaux d'argiles. Le long du trait de côte entre les Caps de la Hève et d'Antifer, les niveaux d'argiles sont progressivement enfouis sous la plateforme littorale en progressant vers le Nord, du fait d'un pendage stratigraphique de 0,7° NE. Il en résulte une évolution différentielle du trait de côte avec des vitesses de glissement plus importantes au sud, où l'argile du Gault est haute dans la falaise, qu'au nord, où l'argile du Gault est à proximité de la plateforme littorale. Cette évolution différentielle a produit une réorientation du trait de côte vers l'est. Cette hypothèse est renforcée par les donnés bathymétriques mettant en évidence une géométrie en éventail entre le cap de la Hève et le cap d'Antifer. L'érosion de ce secteur côtier apparaît comme étant essentiellement guidée par le type lithologique et la structuration géologique de la falaise, qui conditionnent les vitesses de mouvements sous le seul effet de la gravité.

Mots clés: Falaise côtière; la Manche; glissement gravitaire; modélisation numérique; modélisation analogique

Domaines: Géomorphologie; Sciences de la Terre

Jérôme Le Cossec. La déformation gravitaire des côtes à falaises sédimentaires : Modélisations numériques et expérimentales du secteur côtier Le Havre - Antifer (Haute-Normandie). Géomorphologie. Université du Havre, 2010. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-00531742⟩