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Tsunarisque

 | 
Franck Lavigne
, 
Raphaël Paris

Chapitre 2. Impacts environnementaux du tsunami

Accumulations de blocs par le tsunami du 26 décembre 2004 à Lhok Nga, ouest de Banda Aceh

Benjamin Barthomeuf, Raphaël Paris, Delphine Grancher, Patrick Wassmer et Franck Vautier

Résumé

In this chapter, we present a description of boulder deposition induced by the 2004 tsunami in the Lhok Nga Bay, located to the West of Banda Aceh (northwest Sumatra). The 220 boulders measured range from 0.3 to 7.2 m large (typically 0.7-1.5 m), with weights from over 50 kg up to 85 tons. We found one boulder, less than 1 m large, at 1 km from the coastline, but all the others were transported less than 450 m (< 7 m a.s.l.). No fining landward boulder size distribution could be detected. The coincidence of different size modes, from boulders to fine sands, with independent spatial distributions, suggests that all the material was not transported in suspension, but rather by a combination of suspension and bed load transport. Finally, the spatial and size distributions of tsunami boulder deposits mostly depend on the location and characteristics of their source (coral reef, beach rock, platform, dams), together with clast and surface interference during transport.

Texte intégral

1. Introduction

1Les sédiments mobilisés et déposés à terre par les tsunamis sont principalement représentés par des dépôts de sables fins à grossiers, mal triés et enrichis en particules de sol et en bioclastes (voir cet ouvrage, Paris et al., p. 111). Mais les tsunamis transportent aussi des graviers, des galets et des blocs, selon le contexte sédimentaire côtier. Shi et al. (1995) ont signalé des centaines de blocs jusqu’à 200 m dans les terres suite au tsunami du 12 décembre 1992 à Florès (Indonésie). Des blocs plurimétriques parsemant les littoraux ont été décrits précédemment en Polynésie-Française (Bourrouilh Le Jan & Talandier, 1985 ; Harmelin-Vivien & Laboute, 1986), en Australie (Nott, 1997 ; Bryant & Nott, 2001 ; Nott, 2004), aux îles Hawaï (Goff et al., 2006), aux Bahamas (Hearty, 1997 ; Kelletat et al., 2004), aux Antilles néerlandaises (Scheffers, 2004), en Italie (Mastronuzzi & Sansó, 2000), à Chypre (Kelletat & Schellmann, 2002) et en Espagne (Whelan & Kelletat, 2005). Leur volume varie de 10 à plus de 1 000 m3 et, suivant la densité de la roche, leur poids peut dépasser 2 000 tonnes (Scheffers & Kelletat, 2003). Ces blocs, tantôt isolés, tantôt accumulés sous forme de cordons, sont répartis entre la zone intertidale et quelques mètres d’altitude. Leur transport est généralement attribué à des tsunamis, des ouragans ou des tempêtes de très forte intensité.

2Le tsunami du 26 décembre 2004 a déposé à Lhok Nga des centaines de blocs de corail (principalement des Porites), de beach-rock (grès de plage) et de calcaire, ainsi que des fragments plurimétriques de routes, d’édifices et de formations superficielles. Nous avons mesuré les trois axes de 220 blocs (longueur, largeur, hauteur) et leur distance par rapport à la ligne de côte (en considérant la direction du tsunami et non perpendiculairement au rivage). Nous avons aussi noté leur lithologie, pris des échantillons, calculé leur volume, leur densité et leur poids. Enfin, toutes ces données ont été intégrées dans une base de données et dans un SIG.

2. Répartition spatiale et caractéristiques des blocs

3Les 220 blocs étudiés ont des dimensions comprises entre 0,3 et 7,2 m (grand axe), la plupart mesurant entre 0,7 et 1,5 m (0,1-0,9 m3). Les blocs de beach-rock sont légèrement plus petits (volume moyen : 0,33 m3) que les blocs de corail (0,84 m3). Après avoir calculé des densités de 1,8 t/m3 pour les beach-rock, 2,4 t/m3 pour les calcaires et 1,1-1,4 t/m3 pour les coraux, nous avons estimé des poids compris entre 50 kg et 85 tonnes. Nous avons trouvé un bloc d’à peine 1 m à 1 km de la côte (soit à 7 m d’altitude), mais tous les autres ont parcouru moins de 450 m dans les terres. Nous n’avons pas trouvé de relation claire entre la taille et le volume des blocs de calcaire et de corail, et leur distance par rapport à la côte (Fig. 1). Seule la taille des beach-rock semble décroître en s’éloignant de la côte. Les tranchées que nous avons creusées autour des blocs montrent qu’ils sont enchâssés dans les dépôts sableux du tsunami, sans qu’aucune figure d’impact et d’éjecta ne soit visible (Fig. 2). Leur répartition spatiale décrit 4 principaux secteurs de dépôt.

4A. Nous avons trouvé 15 blocs de corail près de la pointe de Lhok Nga. Leur poids varie entre 160 kg et 11,4 t, 5 d’entre eux pesant plus de 3 t. Nous avons également découvert un petit bloc de beach-rock (90 kg) isolé au sud-est de la pointe. La structure et la forme des blocs de corail Porites prouve qu’ils ont été retournés, leur « pied » étant orienté vers le ciel. Leur grand axe est tangent à la direction du tsunami (nord-ouest à sud-sud-ouest dans ce secteur), ces blocs n’ont donc pas pu être déplacés par le flux de retrait du tsunami (backwash). Leur morphologie de surface présente des traces d’impact durant le transport et les branches de corail sont complètement détruites. Leur source la plus probable est le récif frangeant situé entre 250 et 500 m de la pointe, d’où des coefficients de transport des plus gros blocs compris entre 8 000 et 45 000 (coefficient de transport ou transport figure = poids × altitude × distance de la côte, défini par Kelletat et al., 2004). Les blocs sont concentrés dans l’axe du récif car leur dispersion a été freinée par un effet de diffraction des vagues autour de la pointe (voir dans cet ouvrage Grancher et al., p. 49).

FIG. 1. Analyse bivariée des caractéristiques des blocs déposés par le tsunami à Lhok Nga, comparés à d’autres dépôts de blocs attribués à des tsunamis (données de Bourrouilh Le Jan & Talandier, 1985 ; Harmelin-Vivien & Laboute,1986 ; Hearty, 1997 ; Nott, 1997 ; Mastronuzzi & Sansó, 2000 ;Bryant & Nott, 2001 ; Kelletat & Schellmann, 2002 ; Kelletat et al., 2004 ; Nott, 2004 ; Scheffers, 2004 ; Whelan & Kelletat, 2005 ; Goff et al., 2006).

FIG. 2. Blocs de corail à Lhok Nga.
Le bloc ci-dessus est large de 2,5 m et pèse plus de 4 t. Les blocs sont pour partie enchâssés dansles dépôts sableux du tsunami, sans former de figures d’impact et d’éjecta. La coïncidence de deux modes de transport au même endroit et liés au même événement suggère des mécanismes de transport alliant suspension et charge de fond.

5B. Un champ d’une centaine de blocs (~ 1 km2) se situe entre la pointe de Lhok Nga et l’embouchure du principal fleuve côtier (secteur du golf). Il se compose de 65 blocs de corail et 14 blocs de beach-rock, mesurant moins de 2 m et pesant respectivement moins de 1,1 t et 2,5 t. Certains blocs sont cassés en plusieurs parties sans que celles-ci soient dispersées. D’après les données d’orientation du tsunami, les blocs de corail seraient venus directement du prolongement sud du récif frangeant, parcourant ainsi une distance de 300 à 700 m. Le coefficient de transport du plus gros bloc est de 4 600. La source des beachrocks est plus difficile à trouver car il existe plusieurs affleurements de beach-rocks, dégagés et érodés par le tsunami. On peut cependant avancer une distance de parcours d’au moins 500 m et un coefficient de transport d’environ 5 000 pour le plus gros bloc de beach-rock (2,5 t). La répartition spatiale en arc des 100 blocs de ce secteur pourrait être due à la morphologie de l’embouchure du petit fleuve et (ou) à la présence d’un mur de 160 m de long sur sa rive droite, si l’on suppose toutefois que les blocs n’ont pas été transportés en suspension.

6C. Le troisième secteur est un champ de blocs de calcaire de 1,5 km2, résultant de la destruction partielle d’une digue (Fig. 3). Nous avons cartographié et mesuré 114 blocs, de 0,5 m à 3,3 m (3,2 m3), mais leur nombre total pourrait bien excéder le millier. Ils sont concentrés sur une bande de terre de 250 m de large entre la digue et la route principale. L’extension latérale du champ de blocs correspond à la longueur de la digue. La dispersion a donc été limitée ici également. Bien que leur source soit clairement délimitée, les blocs ne présentent pas une taille décroissante par rapport à la distance qu’ils ont parcourue. Les nombreux blocs à cassures fraîches et les figures d’impact en surface suggèrent des interférences pendant le transport. D’après le poids (< 7,7 t) et l’altitude (< 8 m) des blocs de calcaire, nous avons estimé des coefficients de transport inférieurs à 10 000.

7D. Le quatrième secteur est une petite baie située au sud du port et de la cimenterie, sur la route entre Lhok Nga et Labuhan. Nous y avons mesuré 5 blocs de corail à moins de 115 m de la côte, le plus grand mesurant 2,8 m et pesant 6,5 t (coefficient de transport de 3 000). Mais les dépôts les plus spectaculaires de ce secteur sont des fragments de la plate-forme rocheuse arrachés par le tsunami et disposés en blocs plurimétriques isolés ou en amas de blocs imbriqués les uns dans les autres. La plate-forme recoupe obliquement une séquence de formations détritiques marines indurées, riches en fragments de coraux et en coquilles de bivalves. Les plus gros blocs sont de forme tabulaire, long de 4,9 à 7,2 m et hauts de 2,1 à 3,5 m. Leur morphologie de surface et leur structure lithologique rappellent très clairement celles de la plate-forme en place (surface régulière ou karstifiée, branches de jeune corail cassées, superposition des faciès lithologiques). L’orientation de ces marqueurs montre que les blocs ont été retournés. Les cicatrices de départ sont visibles lorsque la mer est calme. Les distances parcourues sont donc réduites (< 100 m) et les coefficients de transport très certainement inférieurs à 13 000 (85 t × 1,5 m × 100 m).

3. Un outil pour la reconstitution des paléotsunamis ?

8Notre étude confirme donc que des tsunamis de forte amplitude (15-30 m) sont capables de détacher et de transporter des blocs de corail de plus de 10 tonnes sur 500 à 700 m de distance, et des blocs de 85 t issus de la plate-forme sur quelques dizaines de mètres. Les coefficients de transport pour le tsunami de 2004 à Lhok Nga sont compris entre 8 000 et 45 000 pour les blocs de corail, moins de 13 000 pour les blocs de la plate-forme et moins de 10 000 pour les blocs de calcaire. Ces estimations sont du même ordre de grandeur que les coefficients attribués à d’anciens tsunamis sur les côtes d’Italie (1496 en mer Ionnienne : Mastro-nuzzi & Sansó, 2000), d’Espagne (1755 au sud du Portugal : Whelan & Kelletat, 2005) et des îles Hawaï (1946 à Oahu : Noormets et al., 2002). Des coefficients de transport de plus de 70 000, voire 100 000, ont été calculés pour des blocs cyclopéens aux Antilles néerlandaises, en Polynésie-Française, aux Bahamas et en Australie (Scheffers & Kelletat, 2003). Cependant, ces estimations sont fondées non seulement sur le poids des blocs, mais aussi sur leur altitude et leur distance par rapport à la côte, ces dernières données pouvant être très différentes au moment du dépôt des blocs du fait d’éventuels mouvements tectoniques et variations du niveau marin.

FIG. 3. Photographie aérienne orthorectifiée (juin 2005) du sud de Lhok Nga, montrant un champ de blocs (> 1 000 blocs) et des escarpements d’érosion derrière une digue côtière.
Notez que les formes en chevrons décrites par les escarpements et les fortes concentrations en blocs sont préférentiellement situées dans l’axe des percées causées par le tsunami dans la digue.

9De plus, Nott (2003) précise que le contexte morphologique et structural de la source des blocs détermine en grande partie l’énergie requise pour les arracher et les transporter. Il distingue les blocs émergés des blocs submergés, ainsi que ceux arrachés à un substratum rocheux massif. En effet, la mobilisation de blocs plurimétriques requiert des forces d’arrachement et de soulèvement particulièrement importantes pour des blocs issus d’une plate-forme, d’une terrasse ou d’un récif compact. Le retrait de la mer avant le tsunami a certainement joué un rôle dans la préparation des blocs, comme cela a été observé à Lhok Nga en 2004 (~1 km d’après les témoignages, récif dégagé). Le piégeage de l’air dans les joints et fractures de la roche lors de la première vague pourrait avoir favorisé le détachement des blocs, bien que les témoignages de survivants confirment qu’ils ont été majoritairement charriés par la deuxième vague (15-30 m, voir dans cet ouvrage Lavigne et al., p. 27).

10D’après les équations de Nott (1997, 2003) pour des blocs émergés avant le tsunami, une vague de 1,5 m d’amplitude suffirait à déplacer les blocs de calcaire de la digue de Lhok Nga (< 7,7 t). En ce qui concerne les blocs de corail de la pointe de Lhok Nga (11 t maximum), une vague de 2,5 m d’amplitude serait suffisante. En revanche, l’amplitude de vague nécessaire pour détacher des blocs de 85 t de la plate-forme au sud du port est de plus de 15 m. Ces simulations sont inférieures aux hauteurs de vague mesurées sur le terrain. Ainsi, de plus forts coefficients de transport seraient attendus d’un tsunami aussi important que celui du 26 décembre 2004 à Sumatra, mais ce n’est pas le cas. Rappelons aussi que les comparaisons entre les dimensions des blocs et leur distance de la côte n’ont révélé aucune corrélation significative, à part peut-être pour les beach-rocks du secteur C.

11En conclusion, les accumulations de blocs n’apparaissent pas comme des outils très fiables pour reconnaître et reconstituer les caractéristiques d’anciens tsunamis, du moins en l’état actuel des connaissances et outils d’investigation. Il faudra poursuivre les recherches de ce type sur des tsunamis récents ou à venir. Seules la répartition spatiale et la position des blocs fournissent des informations utiles sur leur processus de transport et la direction du flux. Nos observations sur les blocs de la pointe de Lhok Nga confirment que les blocs de forme allongée ont tendance à disposer leur grand axe perpendiculairement à la direction du tsunami, comme cela avait été suggéré par d’autres auteurs (Mastronuzzi & Sansò, 2000 ; Scheffers, 2004 ; Whelan & Kelletat, 2005). L’orientation du grand axe et des imbrications de blocs permet donc de reconstituer la direction des courants d’un ancien tsunami et de distinguer plusieurs vagues successives, même si les plus fortes tempêtes sont susceptibles de modifier légèrement leur orientation (Felton & Crook, 2003 ; Noormets et al. 2002).

12La morphologie de surface et la structure des plus gros blocs de Lhok Nga montrent qu’ils sont souvent retournés par rapport à leur position initiale. Les blocs de type Porites, en forme de champignons dont le pied est large d’à peine 50 cm, sont particulièrement vulnérables. Le détachement et le retournement de ces blocs font penser à des mécanismes différents d’une simple suspension au sein d’un flux très rapide ou d’une déferlante (Felton & Crook, 2003). Le fait que les dépôts sableux et les blocs du tsunami se soient déposés en même temps ne plaide pas non plus en faveur d’un processus de transport en suspension pour les blocs. La coïncidence de tailles de particules très différentes, de quelques dixièmes de millimètres à plusieurs mètres, avec une répartition spatiale indépendante est typique des dépôts de tsunami (Scheffers, 2004 ; Goff et al., 2006), et suggère que tout le matériel n’est pas transporté en suspension, mais plutôt par une combinaison entre suspension et charge de fond (voir modèle de transport Fig. 9 p. 124). Finalement, la répartition spatiale et les dimensions des blocs de tsunami dépendent surtout de la localisation et des caractéristiques de leur source, ainsi que des interférences des blocs entre eux et avec la surface durant le transport.

Table des illustrations

Légende FIG. 1. Analyse bivariée des caractéristiques des blocs déposés par le tsunami à Lhok Nga, comparés à d’autres dépôts de blocs attribués à des tsunamis (données de Bourrouilh Le Jan & Talandier, 1985 ; Harmelin-Vivien & Laboute,1986 ; Hearty, 1997 ; Nott, 1997 ; Mastronuzzi & Sansó, 2000 ;Bryant & Nott, 2001 ; Kelletat & Schellmann, 2002 ; Kelletat et al., 2004 ; Nott, 2004 ; Scheffers, 2004 ; Whelan & Kelletat, 2005 ; Goff et al., 2006).
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Légende FIG. 2. Blocs de corail à Lhok Nga.Le bloc ci-dessus est large de 2,5 m et pèse plus de 4 t. Les blocs sont pour partie enchâssés dansles dépôts sableux du tsunami, sans former de figures d’impact et d’éjecta. La coïncidence de deux modes de transport au même endroit et liés au même événement suggère des mécanismes de transport alliant suspension et charge de fond.
URL http://books.openedition.org/psorbonne/docannexe/image/3805/img-2.jpg
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Légende FIG. 3. Photographie aérienne orthorectifiée (juin 2005) du sud de Lhok Nga, montrant un champ de blocs (> 1 000 blocs) et des escarpements d’érosion derrière une digue côtière.Notez que les formes en chevrons décrites par les escarpements et les fortes concentrations en blocs sont préférentiellement situées dans l’axe des percées causées par le tsunami dans la digue.
URL http://books.openedition.org/psorbonne/docannexe/image/3805/img-3.jpg
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Auteurs

© Éditions de la Sorbonne, 2011

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