STUDY OF THE RISKS OF GROUND MOVEMENTS IN THE SAFI REGION (MOROCCO): GEOMATIC, GEOPHYSICAL AND GEOSTATISTICAL APPROACH

Safi region is part of the coastal Mesta. A Meso-Cenozoic sedimentary cover laying on a primary bedrock characterizes this region. These kinds of mainly carbonated and gypsiferous formations are susceptible to the karstification phenomenon. The latter represents a major geological risk in Safi region with respect to infrastructure, population and agricultural land. This issue has attracted the attention of policymakers to find the best methodologies and solutions to draw such prevention plans as susceptibility maps to ground movements, which can be taken into account in the future development plans.With regard to this problematic, the present thesis research aims at studying and mapping of collapses and landslides in relation to karst in Safi region. In order to achieve this objective, this work was based on two main approaches; mapping and geophysical prospection.The mapping approach was based firstly on mapping the inventory of landslides and collapse sinkholes. To do this, field missions were undertaken to identify different types of landslides. The movements thus identified were classified according to an internationally adopted classification. Next, a database of the different types of movements was created in a geographic information system (GIS) with the objective to determine the spatial distribution of non-flat surfaces susceptible to movements. In addition to the field missions, an establishment of inventory maps was based on visual and stereoscopic interpretation of aerial photographs as well as on the analysis of satellite images. Five types of inventory maps were generated: rockslides, rock falls, debris flow, topple maps and collapse sinkhole maps.The resulting inventory maps were then crossed with the predisposing factors for each of the spotted landslides. This operation was conducted using a bivariate statistical approach: the Matrix Method GIS (GMM). This method, being widely and internationally used, has established several susceptibility maps for different types of ground movements. One of the originalities of the present work is the application of this approach to the construction of the collapse sinkhole susceptibility map.The geophysical approach is based on performing multiple profiles of electric resistivity tomography in two sectors of the study area affected by collapse. The objective is to map the spatial extent and depth of underground cavities that could collapse. The results obtained show that the disorder observed in the surface is mainly due to the presence of underground cavities related to gypsiferous deep karst and carbonated surface karst in the south and north of the study area, respectively. On the basis of the obtained results in this thesis, the movements observed in the study area are mainly due to the presence of carbonated and gypsiferous karst formations. The morphology of the land accompanied by the neotectonic effect also plays a decisive role in the distribution of landslides and collapse sinkholes. Indeed, the coastal cliffs are the most likely areas to undergo different types of landslides. In addition, the boundary between the Sahel and the plains of Doukkala- Abda, in the north of the study area, is most likely to know collapse sinkholes.As for the south, the results show that the karst depressions, like poljes, are most likely to have collapse sinkholes. These collapses are aligned with preferred directions which usually coincide with the directions of the major tectonic accidents in the region; Alpine, to the south, and Hercynian, to the north.
La région de Safi fait partie de la meseta côtière. Cette région est caractérisée par une couverture sédimentaire Méso-cénozoïque déposée sur un substratum primaire. Ces formations de nature principalement carbonatée et gypsifère sont susceptibles au phénomène de la karstification. Cette dernière représente un risque géologique majeur dans la région de Safi vis-à-vis les infrastructures, la population et les terrains agricoles. Cette problématique a attiré l’attention des décideurs de la région pour trouver les meilleures méthodologies et solutions en vue de tracer un plan de prévention sous forme de cartes de susceptibilité aux mouvements de terrains, qui peuvent être prises en considération dans les futurs plans d’aménagement.Au vue de cette problématique, l’objectif de ce travail de thèse s’est focalisé sur l’étude et la cartographie des effondrements et des glissements de terrain, en relation avec la karstification, dans la région de Safi (les Abda). Pour répondre à cet objectif, ce travail a été basé sur deux principales approches ; la cartographie et la prospection géophysique.L’approche cartographique s’est appuyée premièrement sur la cartographie de l’inventaire des glissements de terrain et des dolines d’effondrement. Pour ce faire, des missions de terrain ont été réalisées pour repérer les différents types de mouvements de terrain. Les mouvements ainsi repérés ont été classés selon une classification adoptée à l’échelle internationale. Ensuite, une base de données regroupant les différents types de mouvements a été créée dans un Système d’Information Géographique (SIG), l’objectif est de déterminer la répartition spatiale des terrains instables susceptibles aux mouvements. Outre les missions de terrain, l’établissement des cartes d’inventaire s’est basé sur l’interprétation visuelle et stéréoscopique des photographies aériennes ainsi que sur l’analyse des images satellites. Cinque type de cartes d’inventaires ont été générées : carte des glissements rocheux, carte des éboulements rocheux, carte des basculements rocheux, carte des écoulements de débris et enfin carte des dolines d’effondrement.Les cartes d’inventaire obtenues ont été, ensuite, croisées avec les facteurs de prédisposition pour chaque type de mouvements de terrain repéré. Cette opération a été conduite à l’aide d’une approche statistique bivariée appelée la Méthode de la Matrice par SIG (GMM). Cette méthode, largement utilisée à l’échelle internationale, a permis d’établir différentes cartes de susceptibilité aux différents types de mouvements de terrain. L’une des originalités de ce travail, est l’application de cette approche pour la construction de la carte de susceptibilité aux dolines d’effondrement.L’approche géophysique s’est basée sur l’exécution de plusieurs profils de Tomographie de Résistivités Electriques dans deux secteurs de la région d’étude, affectée par les effondrements. L’objectif est la cartographie de l’extension spatiale et en profondeur des cavités souterraines susceptibles de s’effondrer. Les résultats obtenus ont montré que le désordre observé en surface est dû principalement à la présence des cavités souterraines liées au karst gypsifère profond et au karst carbonaté superficiel respectivement au sud et au nord de la zone d’étude.A la lumière des résultats obtenus dans ce travail de thèse, les mouvements observés dans la région d’étude sont dû principalement à la présence de formations karstiques carbonatées et gypsifères. La morphologie du terrain accompagnée par l’effet de la néotectonique joue, également, un rôle déterminant dans la répartition des glissements de terrain et des dolines d’effondrement. En effet, les falaises côtières sont les zones les plus susceptibles aux différents types de glissements de terrain. En addition, la limite entre le Sahel et la plaine des Doukkala-Abda, dans le nord de la région d’étude, est la plus susceptible aux dolines d’effondrement. Tandis que vers le sud, les résultats obtenus ont montré que les dépressions karstiques, comme les poljés, sont les plus susceptibles aux dolines d’effondrement. Ces dernières, sont alignées selon des directions préférentielles qui coïncident généralement avec les directions des accidents tectoniques majeurs dans la région ; alpines vers le sud et hercyniennes vers le nord.