Grands glissements de terrain du flanc Ouest des Andes Centrales : inventaire, caractérisation et contraintes temporelles.

Large landslides on the western flank of the Central Andes : inventory, characterisation and temporal constraints.

• Auteur / Autrice : Gabino Fabrizio Delgado Madera
• Direction : Stéphane Schwartz, Carlos Lenin Benavente Escobar
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences de la Terre et de l'Univers et de l'Environnement
• Date : Soutenance le 07/11/2022
• Etablissement(s) : Université Grenoble Alpes en cotutelle avec Pontificia universidad católica del Perú
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences de la terre, de l’environnement et des planètes (Grenoble, Isère, France ; 1992-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut des sciences de la Terre (Grenoble)
• Jury : Président / Présidente : José Macharé
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Laurent Baillet, Andrés Folguera
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Stella Moreiras, Jan Klimeš

Mots clés

Mots clés contrôlés

Andes

Tectonique

Glissements de terrain

Climat

Mots clés libres

Andes

Nucléides cosmogéniques

Climat

Glissements de terrain géants

Facteur déclenchant

Tectonique

Triggering factors

Tectonic

Cosmogenic nuclides

Giant landslides

Climate

Andes

Résumé

Les glissements de terrain sont responsables de pertes économiques et de décès dans le mondeentier. Les grands glissements de terrain jouent également un rôle actif dans l'érosion et l'évolutiongéomorphologique des montagnes. Ils peuvent être déclenchés par de multiples facteurs dont lesforçages climatiques et tectoniques. Cependant, les rôles respectifs des variations climatiques etde la tectonique à long terme sur les processus de glissement de terrain restent mal connus enraison du manque de données chronologiques sur les occurrences de glissement de terrain sur deséchelles de temps appropriées. Le flanc ouest des Andes centrales présente des possibilitésintéressantes pour étudier ces questions car il offre des paysages et des séquences anciennes demouvements de masse qui ont été bien préservés depuis des centaines de milliers d'années enraison d'un climat aride dominant. Dans ce contexte, l'objectif de cette thèse était de mener untravail pluridisciplinaire pour mieux comprendre les facteurs de contrôle et de déclenchement desgrands glissements de terrain dans les Andes centrales arides. Pour cela, nous avons combiné lagéomorphologie de terrain, l'analyse SIG et la datation absolue à différentes échelles spatiales : (i)un inventaire des glissements de terrain à l'échelle régionale ; (ii) un focus local sur un glissementde terrain géant emblématique pour la datation et les reconstructions géomorphologiques, et (iii)une datation plus systématique des glissements de terrain à l'échelle d'une vallée.Tout d'abord, afin d'identifier les facteurs contrôlant la formation des glissements de terrain à uneéchelle régionale le long des Andes Centrales, nous avons inventorié tous les grands glissements deterrain (surfaces >0,1 km²) entre les latitudes 15 et 20°S. Un millier de glissements de terrain ontété cartographiés, identifiant deux typologies dominantes: les éboulements (86%) et les avalanchesrocheuses (14%). En explorant statistiquement cette base de données de glissements de terrain, ila été identifié un contrôle lithologique et de relief dominant. La distribution spatiale desglissements de terrain révèle la présence de groupes de glissements de terrain à proximité desfailles crustales.Deuxièmement, nous avons mené une étude ciblée sur le glissement de terrain géant d'Aricota,situé dans le sud du Pérou, afin de savoir quand et dans quelles conditions ce grand mouvement demasse s'est produit. Une cartographie géomorphologique détaillée et une datation par nucléidecosmogénique (10Be) ont été appliquées, révélant l'occurrence de deux événements de rupture: (i)d'abord un éboulement de ~2 km 3 daté de 17,9 ± 0,7 ka, qui a endigué la vallée et formé le lacAricota (~6 km de long), (ii) ensuite un avalanche rocheuse plus petite datée de 12,1 ± 0,2 ka, quis'est déposée sur le premier événement. Cette chronologie est bien corrélée avec deux périodespaléo-humides majeures enregistrées sur l'Altiplano pendant le Younger Dryas et le Henrich 1ststadial, ce qui suggère que la transition d'un climat aride à un climat plus humide a pu influencer laformation de ce glissement de terrain.Troisièmement, afin de documenter davantage les schémas d'apparition des glissements de terraindans le temps et d'étudier plus avant leur déclenchement, nous avons reproduit la procédure dedatation sur huit autres grands glissements de terrain situés tout autour de l'éboulement d'Aricota(le groupe de glissements de terrain de Locumba). Les résultats indiquent qu'ils se sont tousproduits au cours du Pléistocène. Des âges précis ont été obtenus pour quatre cas: l'éboulementde Cotana à env. 16 ka, l'avalanche rocheuse d'Antavilca à env. 18 ka, l'avalanche de Quilahuani àenv. 114 ka et l'éboulement d'Angostura à environ 205 ka. Cependant, une forte dispersion desâges attribuée à des problèmes d'héritage de nucléides cosmogéniques a affecté les autres, s'est formé lors d'un

Landslides are responsible for economic losses and deaths around the world. Large landslides also play an active role in the erosion and geomorphological evolution of mountains. They can be triggered by multiple factors including climatic and tectonic forcing’s. However, the respective roles climate variations and long-term tectonic on landslide processes remain poorly known because of a lack of chronological data on landslide occurrences over suitable time-scales. The western flank of the Central Andes presents interesting possibilities to study those questions because it offers landscapes and old sequences of mass movements that have been well preserved since hundreds of thousand years due to a dominant arid climate. In this context the aim of this thesis was to conduct a pluri-disciplinary work to better understand the factors controlling and triggering the large landslides in the Central arid Andes. For this purpose, we combined field geomorphology, SIG analysis and absolute dating at different spatial scales (i) a regional-scale landslide inventory; (ii) a local focus on an emblematic giant landslide for dating and geomorphological reconstructions, and (iii) a more systematic dating of landslides at the scale of a valley.Firstly, in order to identify the factors controlling landslide formation at a regional scale along the Central Andes, we inventoried all the large landslides (areas >0.1 km²) between the latitude 15 and 20°S. A thousand landslides were mapped, identifying two dominant typologies: rockslides (86%) and rock avalanches (14%). By statistical exploring this landslide database, it was identified a dominant lithological and relief control. The spatial distribution of the landslides reveals the presence of landslide clusters close to the crustal faults.Secondly, we conducted a focused study on the giant Aricota landslide, located in the southern Peru, in order to know when and in which conditions this large mass movement occurred. Detailed geomorphological mapping and cosmogenic nuclide dating (10Be) were applied revealing the occurrence of two failure events: (i) first a rockslide of ~2 km3 dated at 17.9 ± 0.7 ka, which dam the the valley and formed the Aricota lake (~6 km long), (ii) second a smaller rock-avalanche dated at12.1 ± 0.2 ka, which was deposited on top of the first event. This chronology correlates well with two major paleo wet periods recorded on the Altiplano during the Younger Dryas and the Henrich 1st stadial, suggesting that the transition from arid to more humid climate may have influenced the formation of this landslide.Thirdly, in order to document more patterns of landslide occurrence though time and to further investigate their triggering, we replicated the dating procedure on eight other large landslides located all around the Aricota rockslide (the Locumba landslide cluster). The results indicated that they all occurred during the Pleistocene. Precise ages were obtained for four cases: the Cotana rock avalanche at ca. 16 ka, the Antavilca rock-avalanche at ca. 18 ka, the Quilahuani rock-avalanche at ca. 114 ka and the Angostura rockslide at ca. 205 ka. However, strong ages dispersion attributed to problems due cosmogenic nuclide inheritance have affected the others hampering robust dating. Those additional chronological constraints did not favor the hypothesis that the Locumba landslide cluster formed during a single event such as a single mega earthquake. Alternatively, the almost systematic correlation of landslide timing with paleo wet periods, including the "Ouki humid event" (ca. 100-120 ka) during the MIS5, rather support a dominant climate forcing although the co-effect of local seismicity cannot be ruled out.