Le travail présenté dans le cadre de ce mémoire concerne l'étude de deux zones : la marge algérienne et la zone du glissement de Nice en 1979.<br />La marge au large d'Alger n'avait fait l'objet d'aucune campagne scientifique majeure jusqu'à la réalisation de la campagne Maradja en 2003. Du coup, le travail de thèse sur la zone d'Alger a d'abord concerné la caractérisation morpho-sédimentaire de la zone et la cartographie des instabilités et des dépôts gravitaires. Dans un deuxième temps, il s'est concentré sur la caractérisation des propriétés physiques et mécaniques des sédiments, l'identification des mécanismes responsables de l'initiation des instabilités observées dans la zone d'étude et l'évaluation de la stabilité actuelle de la zone d'étude. Plusieurs résultats importants ont été obtenus : <br />• les processus sédimentaires sont très clairement influencés par la morphologie de la marge, elle-même contrôlée par l'activité tectonique. La sédimentation sur la marge algérienne est donc très hétérogène, contrastée et contrôlée par deux processus : (a) les processus gravitaires incluant les courants turbiditiques et les glissements sous-marins et (b) la sédimentation hémipélagique ; <br />• de nombreux glissements ont été observés et décrits sur la zone d'étude. La majorité des glissements est caractérisée par une surface inférieure à 0.2 km2 et un volume moyen de 0.003 km3. Seul, un glissement au large de la ville de Dellys est hors norme, caractérisé par un volume très supérieur à la moyenne et égal à 0.18 km3 ;<br />• la présence de couches de silt et sable susceptibles de se liquéfier est un facteur prépondérant d'initiation des glissements. L'évaluation du potentiel de liquéfaction pour les couches de sable, montre une possibilité de liquéfaction pour des séismes soumettant la colonne sédimentaire à un PGA de 0.2 g, une valeur qui a pu être atteinte par les séismes historiques connus ;<br />• l'évaluation de la stabilité de la même zone montre l'instabilité et la rupture de la pente pour un PGA de seulement 0.1 g, valeur encore plus facilement atteinte par les séismes historiques connus ; <br /><br />Au contraire de la marge algérienne, la zone de Nice avait déjà fait l'objet de nombreuses études décrivant le contexte géologique lié à l'accident de 1979 et cherchant à comprendre son fonctionnement. Le travail présenté ici a d'abord concerné une synthèse de l'ensemble des données disponibles et en particulier des mesures géotechniques nouvelles réalisées dans la zone, ainsi que de nouveaux prélèvements de terrain. Ceci a permis de mieux modéliser la stabilité de la pente niçoise près de l'aéroport et de simuler la stabilité du prodelta du Var avant et après la construction de l'aéroport. Une nouvelle explication du déclenchement du glissement est proposée : ce serait le fluage d'une couche d'argile sensible sous l'effet de la charge de l'aéroport qui aurait initié la rupture. Cette hypothèse semble très solide au regard des nouvelles données obtenues. Le poids des différents facteurs déclenchant de l'accident de 1979 est aussi discuté et sert de cadre pour une estimation des risques actuels.

Le système turbiditique du Var présente la particularité d'être fréquemment parcouru par des écoulements gravitaires. Cela en fait un endroit privilégié pour étudier simultanément les facteurs déclenchant des courants de turbidité, leurs caractéristiques hydrodynamiques, leur contenu particulaire et les dépôts associés. Dans le cadre du projet Européen HERMES (6ème Programme Cadre), nous avons acquis pendant 2 ans dans le canyon du Var et dans la vallée turbiditique (1) des séries temporelles dans la colonne d'eau (30 m et 400 m au dessus du fond) sur la vitesse des courants, la température et le flux particulaire, et (2) des prélèvements répétés par carottage du sédiment de surface. Nos résultats mettent en évidence deux types de transport sédimentaire: (1) des écoulements gravitaires, et (2) des remises en suspension sur le fond par le Courant Nord. L'étude des caractéristiques hydrodynamiques des courants gravitaires permet de préciser nos connaissances sur leur mécanisme de formation. Les courants gravitaires peuvent être initiés par des déstabilisations dans le canyon ou par le plongement en mer de l'eau turbide du fleuve (courant de turbidité hyperpycnal). Ces derniers peuvent être générés lorsque le débit liquide du fleuve franchit un seuil de 306 m3.s-1 à l'embouchure, et à condition que la crue soit étendue à l'ensemble du réseau hydrographique. L'étude combinée des mesures sur les deux années et des faciès sédimentaires dans les dépôts du siècle dernier souligne la prépondérance des courants de turbidité hyperpycnaux, qui représentent 80 % des écoulements gravitaires. De plus, cette étude combinée montre que les écoulements de faible magnitude (résultant de petites instabilités ou de crues annuelles du fleuve) s'arrêtent généralement au débouché de la vallée supérieure et ne déposent du sédiment que sur une terrasse située à 70 m au dessus du fond de la vallée. Les courants gravitaires de grande magnitude (résultant de larges instabilités ou de crues majeures du fleuve) sont fortement érosifs dans la partie du système située avant le pied de pente, et déposent des séquences sédimentaires sur les terrasses, la levée, et localement dans le chenal. Le cadre chrono-stratigraphique établi pour l'étude des séquences sédimentaires permet de mieux contraindre la manière dont ces courants gravitaires sont enregistrés et préservés, à plusieurs échelles de temps.

Le système turbiditique du Var présente la particularité d’être fréquemment parcouru par des écoulements gravitaires. Cela en fait un endroit privilégié pour étudier simultanément les facteurs déclenchant des courants de turbidité, leurs caractéristiques hydrodynamiques, leur contenu particulaire et les dépôts associés. Dans le cadre du projet Européen HERMES (6ème Programme Cadre), nous avons acquis pendant 2 ans dans le canyon du Var et dans la vallée turbiditique (1) des séries temporelles dans la colonne d’eau (30 m et 400 m au dessus du fond) sur la vitesse des courants, la température et le flux particulaire, et (2) des prélèvements répétés par carottage du sédiment de surface (...) / In the framework of the HERMES European project, this study aims to characterize the sedimentary processes acting in the Var turbiditic system, their impact on the morphology, and their evolution through time and space. This work uses data acquired along the system, including interface cores, acoustic data, and measurement in the water column (temperature, particulate fluxes, speed and direction of the currents) thanks to mooring lines. The Var turbiditic system is under the influences of the Northern Current and of the Var river by a direct connection. Sedimentary processes are related to gravity-driven currents, oceanic currents which remobilizes sediments and hemipelagic decantation. Gravity-driven processes are dominant and are responsible of 80% of the mean annual sedimentary transport in the system, at the scale of two years (2005-2007). They are characterized by a mean speed of 100 to 600 mm.s-1 and a mean particulate flux of 10 to more than 400 g.m-2.j-1. The combination of the river discharge data and our in-situ measures allows to discriminate the mechanism responsible of their triggering: mass-wasting or river floods. Hyperpycnal turbidity currents, generated by the plunging of the turbid plume are observed for flood extended to the whole hydrographic system, with a river discharge of more than 306 m.s-1 at the river mouth (...)

Les glissements de terrains sous-marins, même de petite taille, représentent un risque majeur d’érosion littorale et de submersion marine lorsqu’ils sont déclenchés à proximité des côtes. Ce fut le cas à Nice (France) avec l’effondrement en mer d’une partie de la plateforme aéroportuaire, suivit d’un tsunami du fait d’un glissement sous-marin en octobre 1979. Du fait que la pente continentale niçoise soit abrupte, à proximité des côtes et soumise à une activité sismique modérée, elle constitue un véritable laboratoire naturel pour l’étude des glissements sous-marins de petite échelle. Ce travail repose sur une approche multidisciplinaire permettant une étude globale des processus de glissement dans la zone proximale. Il intègre des données issues de la géophysique marine, de la sédimentologie de la géotechnique et une phase préliminaire de modélisation numérique. Pour la première fois, la morphologie ainsi que l’architecture des dépôts du delta du Var ont été investigués à partir de données de très haute résolution. Elles ont permis d’identifier la signature de nombreux processus gravitaires de petite taille en surface (morphologie / taille / répartition spatiale) ainsi que leur imbrication en profondeur. Dans le cas du glissement de 1979, des éléments encore inconnus ont été identifiés tels que : 1) ses cicatrices Est et Ouest ; 2) des blocs et paquets glissés non évacués ; 3) la surface de glissement en profondeur ; 4) l’estimation d’un volume total déplacé différent du volume de sédiments évacués. Les carottes sédimentaires ont ensuite permis de discuter de la répartition en zone proximale des dépôts/érosion et de l’enregistrement de paléoglissement à partir de l’état de surconsolidation des dépôts. L’activité des glissements a été estimée dans le temps. Les plus grands glissements (V > 106 m3) ont des fréquences estimées ~50 ans, les glissements de taille moyenne (105 < V < 106 m3) autour de 3 à 25 ans, et les nombreux petits glissements (V < 105 m3) tous les 1-2 mois à 5 ans au cours des périodes actives des 50 dernières années. Ces glissements sont enregistrés dès la zone proximale à des fréquences de 3-7 ans au cours des périodes de plus forte activité depuis 400 ans. L’évolution de la morphologie suit des cycles successifs de déclenchement/quiescence/rechargement. À l’échelle de temps humaine deux cycles s’étendent de 1967-1999 et de 1999-2011 ; les ruptures se regroupent en cluster de 5-10 ans. À l’échelle pluriséculaire, les clusters de turbidites durent 20-40 ans et les périodes de quiescence ~100 ans. Enfin, cette étude apporte de nouvelles contraintes à propos des facteurs déclenchants ou préconditionnants agissant sur le delta du Var. L’état de stabilité de la zone semble être fortement préconditionné par la complexité de la topographie, l’état de consolidation des sédiments et l’importance des apports sédimentaires du Var. L’architecture des dépôts semble principalement contraindre la profondeur des instabilités. Parmi les forçages externes connus sur la zone, nous avons cartographié l’extension de la zone riche en gaz ainsi que des panaches de fluides dans la colonne d’eau. Notre analyse montre que l’amplitude des précipitations, des crues et du niveau de la nappe alluviale seraient trop faibles au cours des 50 dernières années pour agir en tant que facteur déclenchant de manière isolée. Afin de déstabiliser les pentes, ces forçages semblent devoir être couplés entre eux ou associés à l’action de séismes. Les analyses des bases de données en lien avec l’activité des glissements ainsi que les tests numériques permettent de suggérer que la sismicité régionale et que les séismes historiques sont soit 1) de magnitude trop faible, soit 2) à de trop grandes distances des zones de déclenchement, pour générer des PGA assez fort (0,2 g) et avoir individuellement un impact sur les pentes du Delta. / Small submarine landslides, when triggered near the coast represent a major coastal hazard due to erosion of the coastline and marine submersion. In October 1979, a submarine landslide generated a part of the airport platform of Nice (France) to collapse at sea and provoked a tsunami. Because the continental slope off this region is abrupt, close to the coast and subject to moderate seismic activity it is a natural laboratory to study small-scale submarine mass movements processes. This work is based on a multidisciplinary approach allowing a global study of landslide processes in the source area. It integrates data from marine geophysics, sedimentology, geotechnics and numerical modelling. For the first time morphology and architecture of the Var delta deposits are investigated using very high resolution data. It allows identification of numerous small-size gravitational processes signatures as well as their embedding at depth. In the case of the 1979 landslide previously unknown features are identified: 1) eastern and western scars, 2) in-situ blocks and lateral spreading’s traces, 3) in-depth sliding surface, 4) estimation of a total displaced volume, which is different from the evacuated sediment volume. The sedimentary cores are then used to discuss the proximal distribution of deposits, erosion and paleo-landslides records from the deposits overconsolidation. The landslide activity has been estimated over time in terms of return frequencies. The largest landslides (>106 m3) have return frequencies nearing 50 years; the medium-size landslides (105 > V > 106 m3) between 3 and 25 years; and the numerous small landslides (<105 m3) every 1-2 months to 5 years during the most active periods in the last 50 years. Landslides deposits recorded in the source area show return frequencies of 3-7 years during periods of greater activity over the last 400 years. The morphology’s evolution follows successive cycles of sliding/quiescence/reloading. In recent times, two main cycles can be observed (from 1967 to 1999 and from 1999 to 2011) during which triggering are clustered in 5-10 years. On a longer time scale, the turbidites clusters span 20-40 years and quiescence periods ~100 years. Finally, this study brings new constraints on preconditioning and triggering factors acting on the Var delta. The stability of the area seems to be strongly conditioned by the complexity of the topography, the sediments consolidation and the quantity of sediments brought by the Var river. The deposits architecture mainly constrains the depth of the instabilities. Among the external drivers known in the area the extension of the gas-rich zone as well as fluids plumes in the water column have been considered and mapped. Looking at other external drivers, the analysis shows that the magnitude of rainfall and floods, and the alluvial water level would be too low over the past 50 years to act as an isolated triggering factor. In order to destabilize slopes, these external drivers need to be tackled together or associated to earthquakes. Relationships between databases analyses, landslides activity and numerical tests suggest that regional seismicity and historical earthquakes are either too small or too distant from the source areas to generate sufficient peak ground acceleration (0.2 g) and to have an individual impact on the delta slopes.

Ce travail présente une analyse de la morphologie et de la dynamique sédimentaire des systèmes turbiditiques actuels du Cap-Ferret et de Capbreton (sud du Golfe de Gascogne). La reconnaissance effectuée sur le système de Capbreton est la première à le considérer dans son ensemble. Ce travail se base sur des données acoustiques de subsurface (sondeur multifaisceaux, sondeur de sédiments Chirp) et de carottages issues de la campagne océanographique Sargass menée par l’Université de Bordeaux. L’analyse morpho-bathymétrique révèle l’organisation amont-aval des géométries sédimentaires dans ces systèmes et, couplée aux données sédimentaires, de préciser les processus de dépôts liés aux écoulements gravitaires. Le fonctionnement holocène du canyon de Capbreton montre des processus gravitaires haute fréquence, révélant son rôle de dépôt-centre pour le sud du golfe de Gascogne. Dans le système du Cap-Ferret, la zone de transition chenal-lobe a été investiguée à fine échelle, documentant ainsi des structures sédimentaires rarement identifiées avec ce niveau de détails dans les systèmes turbiditiques modernes. La dynamique sédimentaire de chacun de ces systèmes est soumise à des forçages auto-cycliques et glacio-eustatiques qui affectent chacun des systèmes de façons différentes. Ces informations ont permis de proposer un modèle régional de fonctionnement sédimentaire au cours des derniers 50 000 ans. / This work presents an analysis of the morphology and sedimentary dynamic of the Cap-Ferret and Capbreton turbidite systems (south Bay of Biscay), containing the first recognition of the whole Capbreton turbidite system. The dataset comprises subsurface geophysical data (multibeam bathymetric and imagery, Chirp sub-bottom profiler) and piston cores, acquired during the oceanographic cruise Sargass conducted by the Bordeaux University. Studied by morpho-bathymetric analyses, the upstream-downstream evolution of the sedimentary bodies joined to the sedimentological data help to understand the active gravity processes of the systems. In the Capbreton system, a special focus is made on its Holocene gravity deposits occurring at high frequencies. In the Cap-Ferret system, the channel-lobe transition zone has been investigated at high resolution and revealed sedimentary structures poorly documented at this scale of details in recent turbidite systems. The glacio-eustatic and autocyclic forcing are expressed in different ways in each turbidite sytem. A regional sedimentary dynamic model is proposed for the last 50,000 years.

La marge de l’Algarve est un système contouritique principalement construit par l'action de la Veine d'Eau Méditerranéenne (MOW) et dont l'évolution est fortement influencée par les processus gravitaires, comme l'atteste les nombreux canyons et chenaux qui entaillent la pente continentale. A partir de l’analyse et de l’interprétation de données acoustiques haute résolution, cette thèse propose une reconstruction du fonctionnement du système contouritique de l’Algarve sur l’ensemble du Quaternaire. Ce travail améliore la compréhension des interactions existant entre les processus gravitaires et contouritiques ainsi que les connaissances concernant leurs facteurs de contrôle. Le schéma de circulation actuelle est conforme à la distribution des faciès sédimentaire et à l’architecture des drifts. La morphologie du fond marin, et notamment la présence de canyons, exercent un contrôle important sur l’orientation et l’intensité de la branche supérieure de la MOW (MUW). Les variations spatiales de la circulation océanique, comme celle induite par la capture du courant par un canyon, se traduisent directement par des différences géométriques et morphologiques au sein des dépôts sédimentaires. D’autre part, la présence de paléochenaux sous les drifts révèle l’existence d’un ancien système gravitaire fossilisé par la construction contouritique. La géométrie interne de ces paléochenaux montre que leur évolution temporelle est étroitement liée à l’interaction entre les écoulements gravitaires et l’hydrodynamique régionale. L’étude sismique met en évidence la présence de corps sédimentaires lenticulaires et sableux, intercalés dans les drifts et interprétés comme des « lobes perchés ». La granularité grossière de ces dépôts ainsi que leur fossilisation rapide et leur préservation par la croissance des drifts font de ces corps sédimentaires particuliers de potentiels réservoirs pour les hydrocarbures, et leur confère ainsi un intérêt industriel important. La mise en place des dépôts au cours des deux derniers millions d'années révèle que la construction de la marge de l’Algarve s’effectue sous l’action indépendante ou conjointe des processus gravitaires et des processus contouritiques. La sédimentation de cette marge est essentiellement contrôlée par les fluctuations climato-eustatiques : (1) en haut niveau marin relatif, les processus contouritiques dominent et les drifts croissent sous l’action d’une MUW intense; (2) en bas niveau marin relatif, la MUW est affaiblit et la croissance des drifts est réduite ; les processus gravitaires deviennent dominants et permettent la mise en place de lobes perchés sur la pente. / The Algarve Margin is a contourite system principally built under the action of the Mediterranean Outflow Water (MOW). The margin evolution is strongly influenced by gravity processes as attested by the presence of numerous canyons and channel that incise continental slope. Based on analysis and interpretation of high resolution acoustic data, this thesis proposes a reconstruction of sedimentary history of Algarve Margin during Quaternary. This work improves the understanding of the interactions existing between gravity processes and contourite processes, and their forcing parameters. The present circulation pattern reflects the sedimentary facies distribution and the drift geometry. The seafloor morphology and notably presence of canyons play an important role on the orientation and intensity of the MOW upper branch (MUW). Spatial variations of oceanic circulation, such as induced by current capture by a canyon, generate differences in geometry and morphology in sedimentary deposits. Furthermore, the presence of paleochannels under the drifts underlines the existence of ancient gravity system buried by contourite construction. The filling geometry of paleochannels shows that their temporal evolution is strongly linked to the interaction between gravity currents and regional hydrodynamics. Seismic data analyse emphasizes the presence of sandy lenticular sedimentary bodies intercalated in drifts. They are interpreted as “perched lobes”. Their sand content and their rapid fossilization and preservation by drift construction, confer them an important industrial interest. During the two last million years, sedimentary deposits show that Algarve Margin developed under the action of contourite processes, gravity processes and their interactions. On this margin, the sedimentation is principally controlled by climato-eustatic variations: (1) during high sea level, contourite processes are dominant and drifts grow under the influence of intense MUW; (2) during sea level lowstand MUW decrease and drifts growth decreases; gravity processes become dominant and generate the formation of perched lobes on the slope.