Instabilités De Terrain Dans Les Préalpes Fribourgeoises
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DÉPARTEMENT DE GÉOSCIENCES – GÉOLOGIE ET PALÉONTOLOGIE UNIVERSITÉ DE FRIBOURG (SUISSE) Instabilités de terrain dans les Préalpes fribourgeoises (Suisse) au cours du Tardiglaciaire et de l'Holocène: influence des changements climatiques, des fluctuations de la végétation et de l'activité humaine THÈSE présentée à la Faculté des Sciences de l’Université de Fribourg (Suisse) pour l’obtention du grade de Doctor rerum naturalium Florence DAPPLES de Lausanne, Suisse Thèse N° 1395 Multiprint SA, Fribourg, 2002 1 TABLE DES MATIÈRES Résumé _________________________________________ 3 3.2.1 Contexte géographique et géologique _____ 30 Abstract ________________________________________ 5 3.2.2 Description du glissement ______________ 32 Zusammenfassung ________________________________ 7 3.2.3 Description des échantillons et présentation Remerciements ___________________________________ 9 des datations _________________________ 33 3.2.4 Evolution dynamique du glissement durant le Tardiglaciaire et l’Holocène ___________ 40 1. INTRODUCTION 3.3 GLISSEMENT DE FALLI HÖLLI ________________ 44 3.3.1 Contexte géographique et géologique _____ 44 1.1 OBJECTIFS ET DÉMARCHES __________________ 11 3.3.2 Description du glissement ______________ 45 1.2 CADRE GÉOGRAPHIQUE _____________________ 13 3.3.3 Description des échantillons et présentation 1.3 HISTORIQUE ______________________________ 13 des datations _________________________ 46 1.4 TERMINOLOGIE ET DÉFINITIONS _______________ 14 3.3.4 Evolution dynamique du glissement durant l’Holocène moyen et supérieur ___________ 51 3.4 GLISSEMENT DE SCHLOSSISBODEN _____________ 54 2. MÉTHODES DE DATATION 3.4.1 Contexte géographique et géologique _____ 54 3.4.2 Description du glissement ______________ 55 2.1 INTRODUCTION ____________________________ 17 3.4.3 Description des échantillons et présentation 2.2 DENDROCHRONOLOGIE ______________________ 18 des datations _________________________ 56 2.2.1 Introduction _________________________ 18 3.4.4 Evolution dynamique du glissement durant 2.2.2 Description de la méthode ______________ 20 l’Holocène __________________________ 59 2.2.3 Avantages de la méthode _______________ 21 3.5 GLISSEMENT DE LA PÜRRENA ________________ 62 2.2.4 Limites de la méthode __________________ 21 3.5.1 Contexte géographique et géologique _____ 62 2.3 RADIOCARBONE ___________________________ 21 3.5.2 Description du glissement ______________ 62 2.3.1 Introduction _________________________ 21 3.5.3 Description des échantillons et présentation 2.3.2 Description des méthodes _______________ 22 des datations _________________________ 63 2.3.3 La calibration des âges 14C ______________ 23 3.5.4 Evolution dynamique du glissement durant 2.3.4 Avantages de la méthode _______________ 24 l’Holocène __________________________ 64 2.3.5 Limites de la méthode _________________ 24 3.6 GLISSEMENT DE VILLARBENEY _______________ 65 2.4 AUTRES MÉTHODES DE DATATION _____________ 25 3.6.1 Contexte géographique et géologique _____ 65 2.4.1 Nuclides cosmogéniques ________________ 25 3.6.2 Description du glissement ______________ 66 2.4.2 Luminescence ________________________ 26 3.6.3 Description des échantillons et présentation 2.4.3 Lichénométrie ________________________ 26 des datations _________________________ 67 2.4.4 Analyses morphologiques _______________ 27 3.6.4 Evolution dynamique du glissement durant 2.4.5 Archives et archéologie _________________ 28 l’Holocène __________________________ 69 3.7 SITE DE JAUN ____________________________ 70 3.8 DATATIONS COMPLÉMENTAIRES PROVENANT DE 3. PRÉSENTATION DES SITES D’INSTABILITÉS DE SITES SUISSES _____________________________ 73 TERRAIN ET DES DATATIONS 3.8.1 Prättigau ____________________________ 73 3.8.2 Gantrisch ___________________________ 77 3.1 INTRODUCTION ____________________________ 29 3.8.3 Stanserhorn _________________________ 78 3.2 GLISSEMENT DU HOHBERG __________________ 30 3.8.4 Leimbach ___________________________ 79 2 4. ACTIVITÉ DES INSTABILITÉS DE TERRAIN EN Tardiglaciaire et l’Holocène ____________ 113 SUISSE ET EN EUROPE AU COURS DU TARDI- 6.2.4 Discussion _________________________ 118 GLACIAIRE ET DE L’HOLOCÈNE 6.3 LA VÉGÉTATION __________________________ 120 6.3.1 Introduction ________________________ 120 4.1 ACTIVITÉ POSTGLACIAIRE DES INSTABILITÉS DE 6.3.2 Variations de la végétation durant le TERRAIN DANS LE CANTON DE FRIBOURG _______ 81 Tardiglaciaire et l’Holocène ____________ 120 4.2 ACTIVITÉ POSTGLACIAIRE DES INSTABILITÉS DE 6.3.3 Discussion _________________________ 123 TERRAIN EN SUISSE ________________________ 83 6.4 L’INFLUENCE ANTHROPIQUE ________________ 123 4.2.1 Description ds sites ___________________ 83 6.5 DISCUSSION GÉNÉRALE ____________________ 125 4.2.2 Interprétation ________________________ 89 4.3 ACTIVITÉ POSTGLACIAIRE DES INSTABILITÉS DE TERRAIN EN EUROPE _______________________ 90 7. BILAN CRITIQUE 4.4 DISCUSSION ______________________________ 92 7.1 ACQUISITION D’ÉCHANTILLONS POUR LA DATATION D’INSTABILITÉS DE TERRAIN ________________ 129 5. SIGNATURES PALÉOENVIRONNEMENTALES 7.2 DATATION DES ÉCHANTILLONS, CALIBRATION ET DANS LES SÉDIMENTS DU LAC NOIR CORRECTION DES DONNÉES _________________ 131 7.3 INTERPRÉTATION DES DATATIONS EN TERME 5.1 INTRODUCTION ____________________________ 95 D’ÉVÉNEMENTS __________________________ 131 5.2 FORAGE CAROTTÉ DU LAC NOIR ______________ 96 7.4 CHRONOLOGIE DES INSTABILITÉS DE TERRAIN DANS 5.3 ENREGISTREMENT SÉDIMENTAIRE DU LAC NOIR __ 97 LES PRÉALPES FRIBOURGEOISES AU COURS DU 5.4 ANALYSES ET RÉSULTATS ____________________ 98 TARDIGLACIAIRE ET DE L’HOLOCÈNE: 5.4.1 Diffraction aux rayons X _______________ 98 CONSTRUCTION ET INTERPRÉTATION ___________ 132 5.4.2 Perte au feu __________________________ 99 7.5 CHRONOLOGIE DES INSTABILITÉS DE TERRAIN À 5.4.3 Granulométrie ______________________ 100 L’ÉCHELLE DE LA SUISSE ET DE L’EUROPE AU 5.4.4 Datation au radiocarbone ______________ 100 COURS DU TARDIGLACIAIRE ET DE L’HOLOCÈNE _ 134 5.4.5 Palynologie _________________________ 100 7.6 CARACTÉRISATION DES FACTEURS DÉFAVORABLES 5.4.6 Discussion __________________________ 102 AFFECTANT LA STABILITÉ DES VERSANTS SUR LE 5.5 ECHANTILLONNAGE DE SURFACE _____________ 103 MOYEN ET LE LONG TERME _________________ 134 5.6 DISCUSSION _____________________________ 106 8. CONCLUSIONS ET PERSPECTIVES 6. FACTEURS INFLUENÇANT L’ACTIVITÉ DES INSTABILITÉS DE TERRAIN 8.1 CONCLUSIONS ___________________________ 137 8.2 PERSPECTIVES ___________________________ 139 6.1 INTRODUCTION ___________________________ 109 6.1.1 Facteurs passifs _____________________ 109 6.1.2 Facteurs actifs _______________________ 110 Bibliographie __________________________________ 141 6.2 LE CLIMAT ______________________________ 111 Rapports d’expertises dendrochronologiques _________ 148 6.2.1 Introduction ________________________ 111 Rapports géologiques et géotechniques ______________ 148 6.2.2 Origine des variations climatiques _______ 111 Planches ______________________________________ 149 6.2.3 Fluctuations climatiques durant le Curriculum vitae _______________________________ 158 Résumé - 3 RÉSUMÉ L'accroissement des fréquences et de l'impact de a ainsi pu être établie pour les Préalpes fribourgeoises. processus d'instabilités de terrain tels que des coulées L'interprétation de chaque datation en terme d'événe- de boue, laves torrentielles, glissements de terrain ment d'instabilité a permis de mettre en évidence l'exis- ou éboulements, au cours de la dernière décennie, a tence de phénomènes récurrents de coulées de boue, démontré la nécessité de mieux connaître les causes et laves torrentielles et glissements de terrain sur les ver- la dynamique de ces processus. Ce travail de recher- sants étudiés au fil des siècles et millénaires passés. La che s'inscrit dans une démarche visant à préciser les morphologie et le paysage actuels des sites se sont mis relations complexes ayant existé, au cours du Tardi- en place par la succession de multiples événements glaciaire et de l'Holocène, entre l'occurrence de phé- instables au cours des derniers 15'000 ans. Les sites nomènes instables et les fluctuations de paramètres restent toutefois soumis à de constantes modifications externes défavorables, tels que le climat, la végétation liées à l'existence de phénomènes d'instabilités de ter- ou encore l'influence anthropique. Diverses méthodes rain actuels. ont été appliquées dans le but de collecter des données relatives à l'activité des instabilités de terrain d'une La mise en commun de toutes les datations réa- part, et des précisions quant aux fluctuations des con- lisées sur les sites d'étude permet de définir une chro- ditions paléoenvironnementales d'autre part. nologie de l'activité des instabilités de terrain durant le Tardiglaciaire et l'Holocène. En effet, la distribution Six sites d'étude, localisés dans les Préalpes fri- des événements instables au cours du temps n'est pas bourgeoises, ont permis d'établir de riches données sur homogène. Elle détermine de nettes concentrations l'activité des instabilités de terrain depuis le retrait gla- d'activité durant certaines périodes, tandis que d'autres ciaire. Il s'agit des localités du Hohberg, de Falli Hölli, intervalles de temps sont caractérisés par des absen- de Schlossisboden et de la Pürrena, situées à proximité ces ou des fréquences très basses de mouvements de du Lac Noir, et des localités de Villarbeney et de Jaun. terrain. Quatre périodes d'activité élevée des instabi- Sur chaque site, une prospection a été réalisée afin lités de terrain ont pu être définies. Il