Prospection électrique pour l'étude de glissement de terrain dans la région volcanique du Pichincha

Ardisson, Marie-Hélène; Albouy, Yves; Risser, Vincent; Xu Shi Zhe La

Description

nColloque GEOFCANGéophysique des sols et des formations super f i c i e l l e s11-12 septembre 1997, Bondy, FranceBRGM, INRA, ORSTOM, UPMCAbstracts et Résumés étendusrospection électrique pour l’étude de glissement de terrain Pdans la région volcanique du Pichincha (Equateur)1,2,3 1 2 4Marie-Hélène Ardisson , Yves Albouy , Vincent Risser , Xu Shi Zhe1 ORSTOM, 32 avenue Henri Varagnat, 93143 Bondy, France2 ORSTOM, A.P. 1711, 6596 Quito, Equateur3 Laboratoire de Géophysique d’Orléans, 30 avenue de la Recherche Scientifique, 45071 Orléans, France4 Institute of Geology and Geophysics, Ocean University of Qingdao, Qingdao, 266003, Pop. Rep. of ChinaAbstractThe aim of this work was to evaluate the landslides risks on the volcano El Pichincha in Ecuador, in esti-mating the thickness of the conductive layer that may slide. The method used were electrical Schlumberger soundings. The main problem encountered during theinterpretation was the topographic effect A correction had been used that revealed the real apparent resistivity curve and the anisotropy of the site.87nWIntroductionDans le cadre d’un projet équatorien SISHILAD, lancé par L’EMAAP-QUITO, l’entreprise d’eau potable dela ville de Quito, des prospections géophysiques ont été réalisées sur les flancs du volcan El Pichincha .Cette note présente les principaux résultats obtenus en sondages électriques Schlumberger qui contri-buent à la compréhension de la nature des terrains et de leur répartition ...

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Co lloqueGEOFCAN GÈophysique des sols et des formations superf i c i e l l e 11-12 septembre 1997, Bondy, France BRGM, INRA, ORSTOM, UPMC Abstracts et RÈsumÈs Ètendus

P rospection Èlectrique pour lÕÈtude de glissement de terrain dans la rÈgion volcanique du Pichincha (Equateur)

1,2,3 12 4 Marie-HÈlËne Ardisson, Yves Albouy, Vincent Risser, Xu Shi Zhe

1 ORSTOM, 32 avenue Henri Varagnat, 93143 Bondy, France 2 ORSTOM, A.P. 1711, 6596 Quito, Equateur 3 Laboratoire de GÈophysique dÕOrlÈans, 30 avenue de la Recherche Scientifique, 45071 OrlÈans, France 4 Institute of Geology and Geophysics, Ocean University of Qingdao, Qingdao, 266003, Pop. Rep. of China

Abstract The aim of this work was to e valuate the landslides risks on the volcano El Pichincha in Ecuador, in esti - mating the thickness of the conductive layer that may slide. The method used were electrical Schlumberger soundings. The main problem encountered during the interpretation was the topographic effect A correction had been used that revealed the real apparent resistivity curve and the anisotropy of the site.

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Introduction Dans le cadre dÕun projet Èquatorien SISHILAD, lancÈ par LÕEMAAP-QUITO, lÕentreprise dÕeautapbole de la ville de Quito, des prospections gÈophysiques ont ÈtÈ rÈalisÈes sur les flancs du volcan El Pichincha . Cette note prÈsente les principaux rÈsultats obtenus en sondages Èlectriques Schlumberger qui contri- buent ‡ la comprÈhension de la nature des ter rains et de leur rÈpartition spatiale. La mÈthode utilisÈe pour la prospection est classique mais son utilisation en rÈgion montagneuse est dif - ficile, des traitements de correction topographique Ètant nÈcessaires dans cer tains cas.

Cadre gÈologique et limites du terrain

LÕÈtude a ÈtÈ faite entre 2 900 m et 4 100 m dÕaltitude, partant de zones habitÈes qui reposent sur dÕÈpaisses couches de cendres jusquÕaux crÍtes. Des Ètudes pÈdologiques ont montrÈ la prÈsence de deux fines couches de pierres ponces blanches (20 cm dÕÈpaisseur en moyenne).

LesdonnÈesgÈologiquesdebaseÈtantpeunombreuses,descomplÈmentsontÈtÈapportÈsparlÕobser- vation directe sur le terrain. De nombreuses voies dÕeau, dites acÈquias, dÈcoupent le paysage. Elles limi- tent ainsi les lieux de sondages possibles. En effet, il est difficile dÕÈtendre des c‚bles de plus de 100 m de long sans rencontrer de cours dÕeau, or, 100 m est la longueur minimale nÈcessaire en AB/2 pour obtenir une courbe de rÈsistivitÈ apparente significative. Il a fallu parfois Ètendre les lignes dans le sens de la pente. DÕautre part, dÕanciens glissements sont recouverts par la vÈgÈtation. Il est souvent difficile de se rendre compte de cette situation lorsque lÕon se trouve sur le terrain. LÕon peut, malencontreusemant, effectuer un sondage sur des terrains de nature diffÈrente qui semblent a priori identiques : le ter rain glis- peuvent apparaÓtre dans ce cas : ces glis- 50 m de long.

Fi ure1 - Deux modËles interprÈtatifs 4 ou 5 terrains et les courbes correspondantes en trait plein. Les valeurs mesurÈes sont figurÈes par des points

eaudepluiequisÕinfiltreseretrouvedans rio. Mesurer la conductivitÈ de lÕeau du rio ermet dÕimposer une limite maximale ‡ la onductivitÈ du terrain

u fond des vallÈes, la rÈsistivitÈ de lÕeau du o est de 60Wm. Cette valeur augmente en ltitude, lÕeau y Ètant plus pure.

nterprÈtation

es courbes de rÈsistivitÈ obtenues sont de pe quatre ou cinq ter rains(figures 1a et b).

n imposant les deux couches de pierres onces trËs rÈsistantes lors de lÕinterprÈta- on, on obtient un deuxiËme terrain trËs sistant, ‡ plus de 10 000 Ohm.m(figure a).

es glissements ont ÈtÈ observÈs dans les onesmÈdianes:lessecteurso˘lÕonatro-u È une Èpaisseur de ter rain conducteur plus mportante quÕailleurs. Nous avons observÈ sur un glissement rÈcent que lÕinstabilitÈ du

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terrain Ètait due ‡ une couche de sable oxydÈ dÕorigine inconnue, o˘ les traces de circulation de fluides sont nettement visibles. Cette couche se trouve ‡ environ 2 m de profondeur, elle est Èpaisse de 2,50 m. Un sondage a ÈtÈ fait au-dessus de ce glissement(figure 1b)et a permis dÕobtenir la rÈsistivitÈ du terain qui provoque le risque : environ 140. LÕinterprÈtation unidimensionnelle a ÈtÈ rÈalisÈe avec un programme du CNRS de Garchy (J. Tabbagh) et un programme russe IPI-1D (V. Shevnin). Une interprÈtation ‡ 2 dimensions a ÈtÈ tentÈe mais lÕÈloignement des sondages rend cette approche difficile.

Il a ÈtÈ nÈammoins possible de comparer les sondages des diffÈrentes zones et de voir aussi lÕvÈolution du terrain conducteur, des crÍtes aux zones basses. Les rÈsistivitÈs sont plus ÈlevÈes sur les crÍtes et beau - coup plus faibles dans les zones mÈdianes.

Dans les zones basses, les couches conductrices sont plus Èpaisses : cÕest la Kongawa, une couche de cendres compactÈes qui retient lÕeau. Les habitations sont construites sur cette terre trËs stable et malgrÈ son importante conductivitÈ, les risques dans cette zone sont minimes. Seules les zones mÈdianes prÈ- sententdescaractÈristiquespropicesauxrisquesdeglissement,cÕest-‡-direquelÕinstabilitÈduterrainest due aux pierres ponces et aux sables, lieux dÕune importante circulation des fluides.

La topographie Les problËmes dus ‡ la topographie sont connus en prospection gÈoph ysique, souvent mentionnÈs, rare- ment pris en compte numÈriquement. Bien que la plupart des sondages aient ÈtÈ effectuÈs parallËlement auxlignesdeniveau,lÕextensiondeslignes‡100menAB/2nepeutquÕinduirecertaineserreursdues‡ la topographie. Les derniËres rÈsistivitÈs apparentes qui augmentent ou diminuent brutalement en fin de courbes peuvent Ítre dues respectivement ‡ une bosse ou un creux topographique en fin des lignes. Les derniËres donnÈes sont alors peu fiables. Une correction topographique est nÈcessaire, ceci impliquant une connaissance e xacte de la gÈomÈtrie du profil. Ainsi, deux sondages ont ÈtÈ corrigÈs par un pr o- gramme de correction topographique, dÈveloppÈ par lÕun de nous (Xu Shi Zhe). LÕun des sondages, Antenne 2, a ÈtÈ menÈ p e rp e n d i c u l a i re au sens dÕune coulÈe, et lÕautre, Antenne 3, l long de la coulÈe (figure 2). Une faible longueur en AB/2 du sondage perpendiculai- re est insuffisante pour compearrdeuxson- dages en croix car les d i f fÈenrcesappara i - sent pour des AB/2 assez gran d NÈanmoins, sur les sondaesgencroi e fefctuÈs,il est pos- sible de voir les effets dus ‡ la topographie e t de calculer une rÈsisti- vitÈ apparente due ‡ la topoagprhie,r. La to p rÈsistivitÈ corrigÈe de la to p o gaprhie estr c o avecr=r/r Figure 2 -Effet de la topographie, reprÈsentÈe au bas, cor obstop soit parallËlement ‡ lÕaxe : entenne 3 ; soit perpendiculairement : antenne 2 M.H. Ardisson, Y.Albouy, V.Risser, Xu Shi Zhe n 89

rÈtant la rÈsistivitÈ appa- obs re net mesurÈe. Le sondage Antenne2, perpendiculaire ‡ la coulÈe, prÈsente, avant cor- rection, une faible chute des rÈ s i s t iÈvspartir dei t ‡ AB/2=20. Le sondage parallËle ‡ la coulÈe, Antenne 3, montre une courbe de rÈsisti - vitÈ apparente qui croÓt pour des AB/2 ÈlevÈs. La correction to p o g ra p uhei qestconsidÈ- rable sur Antenne 2 pour les AB/2 supÈrieurs ‡ 10 m, et se traduit par une forte remontÈe des rÈsistivitÈs apparentes. La courbe de rÈsistivitÈ corrigÈe Figure 3 - Photographie de la section topographique reste diffÈrente de la courbe de mesure le long de la cou- lÈe, ce qui ne nous surprend pas Ètant donnÈe la for te anisotropie que lÕon peut attendre suivant le sens de la coulÈe et suivant sa perpendiculaire.

Conclusion Bien que la mÈthode de prospection soit simple, il est souvent nÈcessaire de corriger les donnÈes mesu- rÈesdelÕeffettopographique,etdoncdemesurer,‡mieuxquelemËtre,lesdiffÈrencesdÕaltitudesurun sondage. Les sondages en croix menÈs pour Ètudier lÕanisotropie dÕun terain peuvent Ítre utilisÈs ‡ titr e de comparaison dans un terrain ‡ fort relief. Les problËmes de topographie ont ÈtÈ ÈvitÈs tant que possible durant cette Ètude, en orientant les son- dages Èlectriques parallËlement aux courbes. Aussi, les rÈsultats obtenus quant ‡ la dÈtection des terrains ‡ risques restent fiables. On peut confirmer la fragilitÈ des ter rains des zones mÈdianes. Le risque pour la population reste faible Ètant donnÈ lÕÈloignement des rÈgions habitÈes par rapport au volume susceptible de glisser.

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