Involuted soil horizons and buried organic matter in the active layer and near-surface permafrost provide evidence that soil movement or cryoturbation is occurring within the active layer in hummocky terrain. Cryoturbation in the active layer of permafrost-affected soils could have significant implications in sequestering carbon, including trace metals and contaminants that are absorbed onto organic matter. Though several hummock development theories exist, there has thus far been limited evidence to support them; similarly, few studies have been able to establish hummock age. This study aimed to contribute radiocarbon-dated ages of buried organics in both the active layer and permafrost, as well as provide evidence for the convective cell/equilibrium model and the collapse model. Trenches were dug along a transect at two well-developed hummock sites in the Mackenzie Delta near Inuvik, NWT. Active layer and permafrost samples were analyzed for distribution of gravimetric water content (GWC), organic matter, inorganic carbon, and carbon-14 (C14). Results determined material ranged in age from the modern period (1959-1987AD) to 2300 yr BP with a generally normal distribution. Buried organics within the active layer ranged from 557-670 yr BP and 1023-1240 yr BP, with average displacement rates of 0.43 mm/yr and 0.16 mm/yr, respectively. These results suggest the convective cell/equilibrium and hummock collapse models can function simultaneously.

En el extremo sureste del Perú (Arequipa, Cusco y Puno), entre la Cordillera Occidental y el Altiplano, se extiende una cadena de montañas denominada Complejo Volcánico Sillapaca, formación geológica conformada principalmente por lavas de composición andesítica. Este complejo ha experimentado colapsos o derrumbes cuyos depósitos son denominados avalanchas de escombros, eventos altamente destructivos que modificaron la morfología del terreno. Estos depósitos de avalanchas de escombros (DAE) son observados en los distritos de Santa Lucía y Cabanillas, provincia de Lampa y San Román, respectivamente, región Puno. Ahí se cartografiaron y delimitaron tres depósitos de avalanchas de escombros, en los sectores Puncune, Laripata y Quimsachata, así como las zonas de arranque o fuente de dichos depósitos, que abarcan un área de 30 km2 del total de la zona de estudio (200 km2). Se estimaron volúmenes de 0,9, 0,55 y 0,74 km3 para los DAE de Puncune, Laripata y Quimsachata, respectivamente. Se infiere que las avalanchas de escombros pudieron haberse originado por la combinación de varios factores que incluyen: (i) inyección de magma de composición diorítica porfirítica emplazado en la parte sur de los depósitos; (ii) desestabilización del edificio por crecimiento y sobrepresurización de domos de composición monzodiorítica, y (iii) paleosismos en algunas de las fallas del sistema Cusco-Lagunillas. / En el extremo sureste del Perú (Arequipa, Cusco y Puno), entre la Cordillera Occidental y el Altiplano, se extiende una cadena de montañas denominada Complejo Volcánico Sillapaca, formación geológica conformada principalmente por lavas de composición andesítica. Este complejo ha experimentado colapsos o derrumbes cuyos depósitos son denominados avalanchas de escombros, eventos altamente destructivos que modificaron la morfología del terreno. Estos depósitos de avalanchas de escombros (DAE) son observados en los distritos de Santa Lucía y Cabanillas, provincia de Lampa y San Román, respectivamente, región Puno. Ahí se carto- grafiaron y delimitaron tres depósitos de avalanchas de escombros, en los sectores Puncune, Laripata y Quimsachata, así como las zonas de arranque o fuente de dichos depósitos, que abarcan un área de 30 km2 del total de la zona de estudio (200 km2). Se estimaron volúmenes de 0,9, 0,55 y 0,74 km3 para los DAE de Puncune, Laripata y Quimsachata, respectivamente. Se infiere que las avalanchas de escombros pudieron haberse originado por la combinación de varios factores que incluyen: (i) inyección de magma de composición diorítica porfirítica emplazado en la parte sur de los depósitos; (ii) desestabilización del edificio por crecimiento y sobrepresurización de domos de composición monzodiorítica, y (iii) paleosismos en algunas de las fallas del sistema Cusco-Lagunillas.

Examination of peat samples collected from hummocks and hollows within a confined bog reveals that peat collected from different locations, designated by surface topography, vary in ash content, ash alkalinity, initial Kjeldahl nitrogen content, and fixed and total nitrogen after ammoniation with an ammonia-air mixture. The values of these properties have shown hummocks and hollows to be true entities having characteristic ranges of certain properties. The results have shown that, although peat is heterogenous with respect to certain properties, use can still be made of determined values if ranges of these values are recognized and utilized. Misinterpretations and meaninglessness of results are possible if this is not done. / Thesis / Master of Science (MSc)

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Les effondrements de flanc déclenchent de larges avalanches de débris et glissements de terrain, provoquant ainsi une modification de la pente du volcan et altérant le paysage. Les différents types de volcans subissent des effondrements de flanc lors de leur développement. Aux Philippines, par exemple, les volcans présentant des brèches sont les cônes, sub-cônes et volcans massifs. Les avalanches de débris affectent les édifices volcaniques et non-volcaniques ; leur étude constitue donc un enjeu primordial pour l’évaluation des risques naturels. Les dépôts d’avalanche de débris (DAD) présentent des structures de surface et internes, des morphologies et des textures pouvant être utilisées pour déterminer le type de transport, les mécanismes de déformation et les vitesses d’emplacement de l’avalanche de débris. Cependant, sur le terrain, les DAD sont souvent vastes et chaotiques, ainsi l’apport de la télédétection complète l’étude de terrain en apportant une vision d’ensemble de l’avalanche. Notre étude s’intéresse à la structure et morphologie des DAD par l’utilisation de modèles analogiques et en contexte naturel via l’étude du Mt Iriga et Guinsaugon aux Philippines et à travers d’autres sites dans le monde (Mt Meager, Canada ; Storegga Slide, Norvège). L’étude de la vitesse de mise en place, de la dynamique et des mécanismes de déformation des avalanches de débris s’est faite via la modélisation analogique. Il apparait ainsi que la formation de “hummocks” est un processus clé dans la structuration des DAD. Les “hummocks” sont des parties massives du volcan arrachées lors de l’avalanche de débris et qui se disloquent au fur et à mesure de son avancée. Cette dislocation des “hummocks” s’effectue via l’apparition de failles normales à fort pendage qui fusionnent avec les zones de cisaillement à faible pendage situées à la base du glissement. Les “hummocks” fournissent des informations sur les conditions de transport et la composition initiale de l’avalanche. Leur géométrie (taille et forme), leur structure interne et leur distribution spatiale sont des indicateurs de la vitesse du développement de l’avalanche. Ils permettent d’interpréter sa dynamique de mise en place. Les expériences analogiques utilisant une rampe courbée montrent le développement de zones d’accumulation et d’épaississement à l’endroit où les matériaux atteignent une surface de dépôt à faible pente. Les expériences avec des rampes rectilignes montrent de plus long glissement. L’extension de ces avalanches est accommodée par des structures en horst et graben ainsi qu’en transtension. Le dépôt consécutif à l’avalanche peut ê remobilisé lors d’effondrements secondaires. L’ensemble de ces expériences montre que la morphologie de la surface de glissement influence les mécanismes de mise en place, l’extension spatiale et la structure de l’avalanche. La cartographie structurale et morphologique acquise par télédétection ainsi que la description de caractéristiques récurrentes sur plusieurs DAD, difficiles d’accès et jusqu’ici non cartographiés (Süphan Dağı (Turkey), Cerro Pular-Pajonales (Argentina), and Tacna (Peru), a permis de préciser les scénarios, les causes et les facteurs de mise en place des DAD. La cartographie des DAD est une étape nécessaire pour retracer les évènements passés et estimer les risques naturels dans une zone spécifique. L’identification et la description des morphologies et structures des DAD devraient permettre la compréhension des mécanismes de mise en place de l’avalanche. / Flank collapse generates avalanches and large landslides that significantly change the shape of a volcano and alter the surrounding landscape. Most types of volcanoes experience flank collapse at some point during their development. In the Philippines, for example, the numerous volcanoes with breached edifices belong to the cone, subcone, and massif morphometric classes. Debris avalanches occur frequently on both volcanic and non-volcanic terrains making it an important geologic event to consider for hazard assessment. Debris avalanche deposits (DAD) preserve surface and internal structures, morphology, and texture that can be used to determine transport type, deformation history, causal mechanism, and emplacement kinematics. However, natural DAD are often too vast and chaotic-seeming in the field so that structural and morphological mapping by remote sensing is a good complement to studying them. This study describes and analyses recurrent structural and morphological features of analogue models and natural DAD at Mt Iriga and Guinsaugon (Philippines), and uses several other examples at Mt Meager (Canada), and Storegga Slide (Norway). The study explores the use of analogue models as landslide kinematics, dynamics, and emplacement and causal mechanism indicators. Hummocks are identified as a key structural element of DAD. Hummocks, a major DAD topographic feature, are formed as the mass in motion slides and evolves by progressive spreading and break up. Internally, high angle normal faults dissect hummocks and merge into low angle shear zones at the base of the slide zone. Hummock size distribution is related to lithology, initial position, and avalanche kinematics. Hummocks provide information on the transport conditions and initial composition of the landslide. Their geometry (size and shape), internal structures, and spatial distribution are kinematic indicators for landslides from development until emplacement and provide a framework for interpreting emplacement dynamics. Experiments with curved analogue ramps show the development of an area of accumulation and thickening, where accelerating materials reach a gently sloped depositional surface. Experiments with straight ramps show a longer slides with continued extension by horst and graben structures and transtensional grabens. A thickened mass is found to subsequently remobilise and advance by secondary collapse. This set of experiments show that failure and transport surface morphology can influence the emplacement mechanism, morphology, and avalanche runout. Structural and morphological mapping by remote sensing, and description of recurrent features at the remote and previously unmapped Süphan Dağı (Turkey), Cerro Pular-Pajonales (Argentina), and Tacna (Peru) DAD suggest scenarios, causes, triggering and emplacement mechanisms of these DAD. These are used to explain their avalanche kinematics and dynamics. Mapping DAD is a necessary step for identifying past events and existing hazards in specific areas. Identifying and describing the DAD structures and morphology will help understand the kinematics and dynamics of the emplaced avalanches.

Les effondrements de flanc déclenchent de larges avalanches de débris et glissements de terrain, provoquant ainsi une modification de la pente du volcan et altérant le paysage. Les différents types de volcans subissent des effondrements de flanc lors de leur développement. Aux Philippines, par exemple, les volcans présentant des brèches sont les cônes, sub-cônes et volcans massifs. Les avalanches de débris affectent les édifices volcaniques et non-volcaniques ; leur étude constitue donc un enjeu primordial pour l'évaluation des risques naturels. Les dépôts d'avalanche de débris (DAD) présentent des structures de surface et internes, des morphologies et des textures pouvant être utilisées pour déterminer le type de transport, les mécanismes de déformation et les vitesses d'emplacement de l'avalanche de débris. Cependant, sur le terrain, les DAD sont souvent vastes et chaotiques, ainsi l'apport de la télédétection complète l'étude de terrain en apportant une vision d'ensemble de l'avalanche. Notre étude s'intéresse à la structure et morphologie des DAD par l'utilisation de modèles analogiques et en contexte naturel via l'étude du Mt Iriga et Guinsaugon aux Philippines et à travers d'autres sites dans le monde (Mt Meager, Canada ; Storegga Slide, Norvège). L'étude de la vitesse de mise en place, de la dynamique et des mécanismes de déformation des avalanches de débris s'est faite via la modélisation analogique. Il apparait ainsi que la formation de "hummocks" est un processus clé dans la structuration des DAD. Les "hummocks" sont des parties massives du volcan arrachées lors de l'avalanche de débris et qui se disloquent au fur et à mesure de son avancée. Cette dislocation des "hummocks" s'effectue via l'apparition de failles normales à fort pendage qui fusionnent avec les zones de cisaillement à faible pendage situées à la base du glissement. Les "hummocks" fournissent des informations sur les conditions de transport et la composition initiale de l'avalanche. Leur géométrie (taille et forme), leur structure interne et leur distribution spatiale sont des indicateurs de la vitesse du développement de l'avalanche. Ils permettent d'interpréter sa dynamique de mise en place. Les expériences analogiques utilisant une rampe courbée montrent le développement de zones d'accumulation et d'épaississement à l'endroit où les matériaux atteignent une surface de dépôt à faible pente. Les expériences avec des rampes rectilignes montrent de plus long glissement. L'extension de ces avalanches est accommodée par des structures en horst et graben ainsi qu'en transtension. Le dépôt consécutif à l'avalanche peut ê remobilisé lors d'effondrements secondaires. L'ensemble de ces expériences montre que la morphologie de la surface de glissement influence les mécanismes de mise en place, l'extension spatiale et la structure de l'avalanche. La cartographie structurale et morphologique acquise par télédétection ainsi que la description de caractéristiques récurrentes sur plusieurs DAD, difficiles d'accès et jusqu'ici non cartographiés (Süphan Dağı (Turkey), Cerro Pular-Pajonales (Argentina), and Tacna (Peru), a permis de préciser les scénarios, les causes et les facteurs de mise en place des DAD. La cartographie des DAD est une étape nécessaire pour retracer les évènements passés et estimer les risques naturels dans une zone spécifique. L'identification et la description des morphologies et structures des DAD devraient permettre la compréhension des mécanismes de mise en place de l'avalanche.