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Une méthodologie de cartographie des zones potentiellement instables Application à la région d’Al Hoceima (Maroc) Khalid Margaa et Ahmed Abdelgader

Résumé : La région d’Al Hoceima présente plusieurs indices d’instabilité. Si certaines zones demeurent relativement stables, d’autres sont sujettes à des facteurs d’instabilité ou à un glissement actif. Le but du présent article étant la cartographie des différentes instabilités et leur hiérarchisation en fonction du degré de risque potentiel. Ce travail a été entrepris par la définition des principales causes de ces instabilités : les facteurs géologiques, hydrogéologiques et géotechniques, et ensuite la mise au point d’une méthodologie de zonage et d’évaluation des potentialités d’instabilités. L’étude a montré que la plupart des zones à risque potentiel ou déclaré sont liées, essentiellement, à la présence de niveaux tendres (argile) intercalés dans des formations en général plus résistantes, ainsi qu’aux pentes des talus, très raides, à une intense fracturation et à la présence d’une eau séléniteuse. Enfin nos résultats ont été confirmés par leur confrontation à ceux obtenus par la cartographie ZERMOS et les P.E.R. Mots clés : Rif-Morocco, lithology, evaluation, instability, cartography. Abstract: The Al Hoceima region presents several instability features. Some zones remain relatively stable, but others are subject to signs of instability factors or to active slides. The aim of this study is to establish the different instabilities mapping and to define, in hierarchic order, their potential risk. This work was conducted by selecting all factors influencing stability : geological, hydrogeological, and geotechnical parameters, thus we develop a zoning procedure that permits us to quantify the potential hazards.This study shows that major potential hazards zones are essentially caused by the presence of weak cohesive layers (clay) interbedded within other, mostly stronger, formations in addition to the steep slopes, the intense fracturing, and the presence of a high piezometric surface.Finally, our results are proved by comparison to others obtained from the ZERMOS and P.E.R. cartography modes. Key words: Rif-Maroc, lithologie, évaluation, instabilité, cartographie.

Introduction Chacun de nous s’accorde aujourd’hui pour ne plus méconnaitre les risques d’instabilité des terrains, quelles que soient leur ampleur et leur fréquence. Il serait cependant excessif et dangereux d’en conclure que l’absence de mouvements passés ou présents est une garantie de stabilité pour l’avenir (Flageollet 1989). Les risques d’inondations, de glissements de terrain, d’éboulements, d’affaissements, de coulées boueuses, de ravinements, pour n’en citer que quelques uns, doivent dorénavant faire l’objet d’une grande attention. Il en résulte que l’on cherche à apprécier aussi la possibilité de survenance, ou occurrence, en dehors des endroits déclarés, à définir les zones de probabilité d’apparition de mouvements, outre celles de reprise ou réactivation. Le nombre de paramètres impliqués dans l’évolution des instabilités rend aléatoire l’utilisation des méthodes d’analyse Reçu le 12 juin 1997. Accepté le 6 mars 1998. K. Margaa. Laboratoire de Géologie Structurale et Appliquée, Université de Franche-Comté 1, Place Leclerc, 25030 Besançon, CEDEX, France. A. Abdelgader.1 Laboratoire de Mécanique des Fluides et Génie Civil Quai Frissard, B.P. 265, 76055 Le Havre, CEDEX, France. 1

Le Correspondant principal.

basées essentiellement sur le calcul (Antoine et Fabre 1980). Cependant l’accumulation de ces facteurs défavorables (géologiques, hydrogéologiques, géotechniques, etc.) conduit à localiser les zones à risques et à hiérarchiser ce risque. La région d’Al Hoceima (Maroc) est une province plutôt rurale, mais son urbanisation s’étend et ne la met pas à l’abri des risques naturels. L’élaboration d’un schéma directeur d’aménagement de la région, nécessite de tels informations. A cette fin nous essayons de mettre au point une méthodologie pour définir les zones potentiellement instables et cartographier leurs domaines d’extension dans la région d’Al Hoceima. Cette étude se propose de décrire la méthodologie utilisée pour essayer d’atteindre les objectifs précités, l’application sur un secteur précis et enfin l’extension sur l’ensemble du secteur d’étude.

Contexte géographique et géomorphologique La région d’Al Hoceima se situe dans le Rif (Nord-Maroc) (voir Fig. 1) et couvre une superficie de l’ordre de 100 km². Trois unités géomorphologiques peuvent être distinguées (voir fig. 2). La zone de relief : caractérisée par la chaîne calcaire des Bokoya faisant partie du domaine interne de la chaine rifaine. D’une longueur d’environ 40 km, d’une largeur moyenne de 7 à 8 km, son altitude ne dépasse guère 753 m. Sa morphologie © 1998 CNRC Canada

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Margaa et Abdelgader Tableau 1. Indexation des différents facteurs. Facteurs déterminant Conséquences sur la stabilité Degré de contribution à I’instabilité

X° Favorable

X+ Moyennement Favorable

X± Défavorable

X– Très Défavorable

0

1

2

3

Fig. 1. Carte schématique de situation de la région étudiée.

La zone de plaine : d’une superficie de 7000 ha, cette plaine appartient pour la plus grande partie à l’oued Nekor. Elle est entourée de flyschs schisto-gréseux, imperméables dans leur ensemble, sauf dans le secteur nord-ouest où apparaissent des calcaires, et dans le secteur nord-est où affleurent des andésites tortoniennes. La frange côtière de la Méditerranée : cette zone englobe la côte et ses formations d’origine marine et littorales aux environs de la ville d’Al Hoceima.

Aperçu géologique et structural

présente une combinaison de deux types de formes, d’une part les sommets culminant pratiquement tous à des altitudes sensiblement voisines, d’autres part les profondes vallées dont les versants possèdent des pentes fortes (Mourier 1982). Schématiquement ce secteur est subdivisé en unités morphologiques bien distinctes et qui sont du nord au sud (voir fig. 3) : — le plateau dolomitique de Ras-al-Abid du Trias moyen et supérieur, il se présente sous forme d’un losange bordé au nord-ouest et nord-est par de hautes falaises atteignant souvent plus de 150 m; — la bande «d’Al Hoceima - Talat Youcef - oued Boussicour» qui est essentiellement schisto-gréseuse (Dévonien inférieur). Elle forme le littoral nord, entre la plage de Sabadilla et la pointe de Boussicour. Quelques affleurements de calcaires du Dévonien moyen y font néanmoins saillie sous forme de klippes, telles la pointe d’El Jandak, la pointe d’Insouliyène et la pointe de Boussicour; — la bande de «Jbel Palomas - Jbel Assaguasaguane - Jbel Boussicour», la plus importante en superficie est formée essentiellement par des calcaires et des dolomies du Jurassique et séparée de la précédente par la vallée de l’oued Sidi Mansour; — la bande du Jbel Amekrane, séparée de la précédente par la vallée de l’oued Isli, forme un massif karstique qui couronne la dépression méridionale appartenant à la série des flyschs de Tisirène.

La région d’Al Hoceima fait partie du domaine interne du Rif et correspond à la partie orientale de la chaîne calcaire des Bokoya. Géomorphologiquement elle fait partie du Rif central. La zone de relief : cette proportion orientale des Bokoya, au même titre que l’ensemble de la chaîne, est constituée par l’empilement d’unités allochtones largement déplacées. Structuralement, plusieurs nappes se superposent (voir fig. 3) : —la nappe de Tisirène constituée essentiellement par des flyschs schisto-gréseux du Cénomanien; —la semelle tertiaire des Bokoya (Andrieux 1970), dite encore nappe éo-oligocène (Mégard 1963); —la nappe des calcaires à silex ou encore nappe du Jbel Boussicour; —la nappe des calcaires blancs liasiques ou encore nappe du Jbel Amekrane; —la nappe paléozoïque ou encore nappe d’Al Hoceima, localement associée à la nappe du Lias blanc. La plaine de Rhis-Nekor : la plaine de Rhis-Nekor est située en bordure de la Méditerranée, à environ 12 km au sud-est de la ville d’Al Hoceima. Elle est traversée par deux oueds à écoulement temporaire : le Rhis et le Nekor. La plaine de RhisNekor est la conséquence d’un effondrement par failles provoquant la formation d’un bassin côtier. Dans sa partie orientale, elle est limitée par de grands cônes d’accumulation subactuels installés aux débouchés des principaux torrents venant du Jbel Temsamane. Morphologie et sédimentologie de la frange côtière : sur les côtes bordant au nord-est sur près de 3 km la chaîne des Bokoya, les anciens niveaux d’origine marine (Quaternaire) sont nombreux (Maurer 1968, 1975). Trois plates-formes sont en effet entaillées dans les Schistes paléozoïques tendres, qui recouvrent les calcaires. Les principaux faciès sédimentaires sont de deux types, l’un terrigène (teneur en carbonates inférieure à 20 %), l’autre organogène (teneur en carbonates supérieure à 50 %).

Eléments de climatologie et d’hydrologie Le climat général dans la région d’Al Hoceima est du type semi-aride caractérisé par une alternance de saisons sèches © 1998 CNRC Canada

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Fig. 2. Présentation de la zone d’étude.

(juin à septembre) et de saisons humides (octobre à avril). La pluviométrie annuelle moyenne est de 300 mm et 85 % de ces précipitations tombent entre octobre et avril. Ces pluies ont souvent un caractère torrentiel avec tous les dégâts qu’elles peuvent occasionner. L’interprétation des précipitations journalières maximales sur une durée de 48 ans à la station d’Al Hoceima-ville, nous montre que la plupart des glissements de terrain survenus aux environs d’Al Hoceima coïncident généralement avec des pluies d’une hauteur supérieure ou égale à 60 mm. La majorité de ces mouvements de terrain ont affecté les schistes paléozoïques et les marnes éo-oligocènes (Margaa 1994). Les eaux météoriques sont le principal facteur climatique de la dégradation des terrains dans cette région. Ces dégradations se manifestent sur le terrain, soit sous forme de ravinements, de solifluxions ou de glissements de terrain.

Les alternances de périodes sèches et humides provoquent le retrait puis l’imbibition des formations augmentant ainsi la plasticité des argiles (Kothé 1980). D’après de nombreuses études sur les causes de déclenchement de mouvements de terrain dans le Rif, ces derniers se produisent souvent après une période de préparation comportant une longue série d’averses (Lacroix 1965, 1968). L’influence des agents météorologiques intéresse particulièrement la tranche de terrain superficielle. Toutefois elle peut, par des discontinuités (tectoniques ou stratigraphiques) s’exercer plus profondément dans le sol et même atteindre le substratum. Après une période pluvieuse, l’emmagasinement de l’eau provoque et prolonge l’imbibition, constituant ainsi un facteur d’instabilité important dans le secteur d’Al Hoceima (Lacroix 1974). © 1998 CNRC Canada

Margaa et Abdelgader

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Fig. 3. Carte géologique schématique de la région d’Al Hoceima.

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Fig. 4. Méthodologie d’estimation des potentialités d’instabilité dans un secteur donné.

Les principaux aquifères sont : — les formations superficielles et principalement les alluvions des oueds et les grès dunaires au nord de la ville; — les formations du substratum qui sont essentiellement des calcaires et des dolomies. Sur cette partie orientale des Bokoya, quelques sources apparaissent au contact des formations perméables, calcaires et dolomies, des séries imperméables, schistes et marnes.

Cartographie des zones potentiellement instables Le concept du risque pris en compte dans cette étude est celui de risque potentiel. Cette notion s’applique à toute situation statique présentant les caractères apparents d’un équilibre ou d’une absence de danger, mais dont l’analyse conduit à penser qu’elle peut n’être que transitoire. Il est certain que la détermination spatiale des risques d’instabilité serait utile pour la pré-

vision de tels événements potentiels. Le simple examen des facteurs qui entrent dans le calcul montre que cela est utopique, ceci explique pourquoi l’empirisme, s’il peut apparaître très gênant, reste une règle valable dans ce domaine. La méthodologie proposée est basée sur une analyse qualitative des facteurs déterminant le phénomène de mouvement de terrain. Nous avons entrepris ce travail selon les trois étapes suivantes : (i)— inventaire des événements qui se sont produits sur la région, (ii)— analyse des différents paramètres déterminant l’instabilité. (iii)— définition de l’aléa mouvement de terrain, comme la probabilité d’apparition d’un phénomène (éboulement, effondrement, glissement,...) sur le territoire considéré, sans préjuger du moment de son déclenchement, ni des dommages qu’il peut occasionner. La probabilité ici n’est pas prise dans son concept mathématique, mais comme la qualité d’un événe© 1998 CNRC Canada


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Fig. 5. Carte des zones potentiellement instables dans la région d’Al Hoceima.

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ment qui a beaucoup de chances de se produire, on pourra plutôt utiliser « possibilité ». Ce type de cartographie traduit donc la probabilité d’apparition spatiale d’un phénomène. Pour pouvoir l’évaluer, nous avons déterminé les paramètres fondamentaux responsables de son déclenchement. L’analyse des mécanismes de chaque mouvement de terrain inventorié nous a permis de dégager les facteurs déterminants disponibles et accessibles.

Les facteurs déterminants l’instabilité Les milieux naturels se prêtent toutefois mal, en raison de leur complexité, à une systématique trop rigide. Les recherches effectuées sur les causes et les mécanismes de mouvements de terrain, montrent dans les cas simples, quels sont les facteurs d’instabilité dont la conjugaison à un moment précis et en un endroit donné, ont provoqué le déclenchement du mouvement. Nous les avons appelé facteurs déterminants. Parmi ceux-ci, certains sont permanents, liés aux conditions topographiques, géologiques et structurales du terrain; d’autres sont temporaires comme les perturbations climatiques ou certaines activités humaines (travaux de terrassement, absence de drainage,...). L’analyse des facteurs permanents et des seuils qu’ils présentent dans les zones reconnues instables a conduit à définir des zones de présomptions dans les secteurs où ces facteurs sont présents. Dans la pratique, et compte tenu des moyens dont nous disposons à ce niveau d’étude, les principaux facteurs permanents d’instabilité pris en compte dans cette carte, sont relatifs à la pente, la nature des sols (formations superficielles) et des roches (formations du substratum) et aux données structurales et hydrogéologiques.

Méthodologie Par définition le zonage est un regroupement des terrains présentant des propriétés voisines, les méthodes d’élaboration du zonage sont basées sur l’évaluation du rôle respectif de chacun des facteurs d’instabilité retenu. Le zonage a en effet été établi à partir d’un regroupement un peu empirique, combinaison simple, des facteurs jugés subjectivement défavorables. Cette méthode consiste à présenter l’aspect spatial de la prévision. Les facteurs pris en compte sont loin d’être indépendants, par conséquent la détermination du poids relatif (coefficient de pondération) de chaque facteur d’instabilité n’est pas simple et n’implique pas, par conséquent, des résultats significatifs. Concernant notre site, certains nombre de facteurs relevant de cette étude ne sont ni disponibles ni quantifiables, en outre le manque de moyens d’investigation et d’analyse rend assez rude l’évaluation des paramètres impliqués. Il est cependant difficile d’en tenir compte de manière détaillée et précise dans une telle classification de portée générale. A ce terme nous avons eu recours à l’empirisme. Nous avons opté pour une méthode, relativement simpliste, basée sur l’individualité des facteurs défavorables, dont leurs classification couvre l’ensemble des caractéristiques du site d’Al Hoceima. Les facteurs d’instabilité sont classés qualitativement (bon, moyen ou mauvais par la qualité). On a ensuite cherché à évaluer l’importance de chacun des facteurs gradué de manière


simple, arithmétique, en les classant selon une échelle numérique au nombre de quatre (voir fig.4) : 0 : nul; 1: faible; 2 : moyen; 3 : important Cependant, il faut préciser que les indices de contribution indiqués ci-dessus (0, 1, 2, 3), sont affectés à la qualité sous laquelle chaque facteur défavorable à la stabilité pourrait se présenter. Par exemple pour un même facteur : dans une zone donnée, s’il présente l’aspect le plus défavorable à la stabilité, on lui affecte la contribution la plus importante (3); dans une autre zone s’il se présente sous la forme qui n’influe guère la stabilité, il sera classé d’importance nulle (0). Cette méthodologie a pour objectif de prendre en compte un certain nombre de paramètres primaires et de définir leurs contributions respectives aux mouvements de sol. Les facteurs pris en compte dans une telle approche cartographique des mouvements de terrain pour chaque formation considérée comme homogène, sont: La lithologie [L] : nous avons procédé au classement des formations géologiques selon leur qualité lithologique et géotechnique, car le comportement d’une formation est plus facilement appréhendable lorsque le matériau est ainsi défini. Les critères typologiques de chacun des ensembles lithologiques reconnus sont identifiés, qualitativement, par leur critère d’état géotechnique (compact, meuble, tendre, etc.) Les formations rocheuses distinguées dans la région d’Al Hoceima sont : — des roches compactes massives et dures (calcaires massifs du Dévonien moyen); — des roches compactes avec intercalation de roches tendres (dolomies et calcaires dolomitiques avec intercalation d’horizons gypseux et argileux); — des roches tendres compactes (schistes gypsifères); — des roches tendres (marnes éo-oligocènes et argiles triasiques). Les formations continentales meubles ou secondairement consolidées sont généralement : — des produits d’érosion des roches détritiques : limons, sables et galets; — des résidus argileux de décalcification, des cailloux de grés ou de quartz associés à l’argile; — des éboulis issus du démantèlement des masses rocheuses; — des encroûtements calcaires. La structure [S] : la fissuration du massif calcaire des Bokoya a induit la formation des zones vulnérables à l’érosion, sous forme de détachement de blocs en haut des falaises (Maurer 1968). La plupart des mouvements de terrain localisés dans le secteur d’Al Hoceima, apparaissent dans des zones où des failles s’entrecoupent, formant ainsi des secteurs à fracturation dense. Les discontinuités qui favorisent le glissement le long d’un versant sont celles qui constituent des surfaces de glissements potentielles, tantôt superficielles, quand il s’agit par exemple de la limite qui sépare un sol de la roche qui le supporte, parfois plus profondes, et plus nettes, quand il s’agit de discontinuités structurales dans des roches sédimentaires. Cependant vis à vis de la structure, seront pris en compte les discontinuités structurales et les surfaces de ruptures potentielles (surface ou couche mince à l’intérieur d’un milieu continu ou entre deux milieux continus différents, en général assimilable à un plan sur une certaine étendue (joints de stratification, schistosité, diaclases, fractures, failles,...)). © 1998 CNRC Canada

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La pente topographique [P] : le risque dû aux pentes est un élément fondamental de l’érosion et de l’instabilité localisées dans la région d’Al Hoceima. La plupart des glissements de terrain, liés aux pentes et à la nature lithologique des terrains, ont été repérés dans les schistes (Dévonien inférieur) et les marnes (Eo-Oligocène) dont la valeur de la pente dépasse en général 45 % (Antoine 1977). Nous avons choisi des subdivisions de valeurs des pentes topographiques en pourcentage 5 %, 25 %, 45 % qui sont des pentes couramment rencontrées dans le domaine des travaux publics et auxquelles correspondent, pour un matériau donné, des états d’équilibre limites. Notons que dans notre secteur d’étude, plus de 50 % de l’ensemble des terrains a une pente supérieure à 25 % et 10 % supérieure à 45 %. Le degré de cohésion [C] : caractérise les forces de liaison susceptibles de se développer entre les constituants solides et d’induire des variations dans la déformabilité du milieu. L’intégration qualitative de la cohésion est basée sur la nature des matériaux (dur, ferme, tendre, etc.), cet aspect reflète le degré d’association des éléments constitutifs. Quand l’instabilité se produit dans une roche homogène, dans un substrat sans recouvrement, la taille et l’arrangement des constituants, la fracturation, la fissuration, la forme des grains, le mode d’assemblage, la cimentation, le pendage, etc... ont un rôle essentiel sur la cohésion, sur les possibilités d’infiltration de l’eau et donc de rupture, puis sur le mode de déplacement lui même. L’argile [A] : les sols gonflant par l’humidité jouent un rôle défavorable pour la stabilité des versants dans le secteur d’Al Hoceima. En réalité, le changement de volume est dû lorsque deux processus alternent : un gonflement (suite à la fixation de l’eau disponible) suivi d’une rétraction (suite à la perte de l’eau fixée), occasionnant des dégâts sérieux. L’aptitude d’un sol ou d’une roche à changer de volume dépend de sa teneur en argiles gonflantes. Parmi les argiles les plus susceptibles de fixer l’eau, dans la région d’Al Hoceima, figurent les montmorillonites. Il faut signaler cependant l’importance des glissements survenus dans le secteur d’Al Hoceima suite à la présence des matériaux plastiques et de l’argile gonflante. L’importance de ce facteur est jugée par sa présence, son type et sa granulométrie. L’eau [E] : ce facteur regroupe les effets induits par les eaux des précipitations, les eaux domestiques et les eaux d’infiltration. L’eau est une principale cause de déclenchement et de l’évolution d’instabilité des terrains à Al Hoceima. Elle agit en augmentant les pressions interstitielles des terrains et en modifiant leurs caractéristiques volumiques et géotechniques (cohésion, saturation, etc.). La plupart des glissements de terrain survenus dans la région d’Al Hoceima coincident généralement avec des pluies d’une hauteur supérieure ou égale à 60 mm. La majorité de ces mouvements de terrains ont affecté les schistes paléozoïques et les marnes éo-oligocènes (Margaa 1994). Par ailleurs, les pressions interstitielles sont variables dans le temps, cela pose un problème délicat puisque toute valeur figée sur la carte devient immédiatement obsolète. Malheureusement, la pression interstitielle n’a pas été quantifiée. La contribution du facteur eau a été prise en compte, qualitativement, en fonction de sa présence et de son faciès chimique. La présence d’eau interfère avec la lithologie. Elle est en

partie responsable des propriétés géomécaniques des matériaux et en particulier de leur cohésion. L’agressivité des eaux karstiques peut favoriser l’instabilité des formations par l’action défloculante des ions Ca2+ sur les argiles contenues dans les différentes formations, qui reposent sur les calcaires et dolomies fissurés. Cette agressivité induit un affaiblissement des liaisons interparticulaires et donc une diminution de la limite de plasticité des formations en question : marnes éo-oligocènes, schistes du Dévonien et formations superficielles argileuses.

Indexation des différents facteurs Chaque facteur noté X sera symbolisé de la manière suivante (voir Tabl.1) : Tous les paramètres pris en compte seront codés logiquement, suivant la méthodologie définie, dans le tableau ci-dessus. Nous allons donc passer en revue les facteurs qui sont à notre sens déterminants dans l’évaluation des potentialités de mouvement de sol dans le site d’Al Hoceima. — La lithologie [L°] : matériau compact et homogène. [L+] : matériau meuble. [L±] : matériau hétérogène (alternance de formations meubles et tendres). [L-] : matériau tendre. — Pente topographique [P°] : p < 5% [P+] : 5% < p < 15% [P±] : 15% < p < 25% [P-] : 25% < p < 45% Par souci de simplification et d’adaptation à notre terrain d’étude, le facteur pente est pris en compte individuellement pour les faibles pentes (<45%). Les pentes raides (>45%) présentent un risque plus important dans l’instabilité, dans ce cas le facteur pente doit être pris en compte, avec précaution, en intégrant les facteurs lithologiques, structuraux (dans le cas des formations cohérentes) et hydriques. — Cohésion [C°] : forte cohésion (matériau dur). [C+] : cohésion moyenne (matériau ferme). [C±] : faible cohésion (matériau tendre). [C-] : très faible cohésion (matériau très tendre). — Argile [A°] : très peu d’argile. [A+] : présence d’éléments dont le diamètre est inférieur à 2 µm, uniquement dans le sens granulométrique et non minéralogique. [A±] : combinaison de A+ et de A[A-] : présence d’argile gonflante, essentiellement la montmorillonite. — Le facteur eau et sa nature chimique [E°] : aucune présence d’eau n’est décelée. [E+] : présence d’eau, faiblement minéralisée, saturant le sol à partir d’une certaine profondeur. Cette profondeur dépend de chaque type de formation et des conditions aux limites hydrauliques. [E±] : présence d’eau à forte minéralisation dans le sol (conductivité élevée) et non séléniteuse. [E-] : présence d’eau séléniteuse (eau drainant les formations gypsifères), importantes teneurs en Na+, Cl- et SO42© 1998 CNRC Canada

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— Structure [S°] : matériau sain, sans fracturation. [S+] : matériau présentant des stratifications, sans fissuration apparente en surface. [S±] : combinaison de S+ et de S-, pendage des couches généralement conforme à la pente. [S-] : matériau très fracturé, présentant des diaclases, et des fissures ouvertes. Pour chaque facteur pris en compte et indépendamment de l’influence des autres facteurs, on note δi le coefficient qui correspond à l’estimation de leur contribution relative et individuelle, avec 0 < δi < 3. La conjugaison du degré de contribution de chaque facteur dans l’instabilité, conduit à définir une autre échelle de probabilité d’occurrence, mais portant cette fois-ci sur la totalité des facteurs déterminant l’instabilité au niveau d’une formation. Schématiquement on peut résumer cette approche dans la figure 4. Il ressort de cette analyse (fig. 4), que le degré de risque probable a été subdivisé en cinq niveaux, d’intensité croissante. Le coefficient δi correspond à l’estimation du coefficient de contribution lié à un seul facteur, qui agit sur une formation donnée. Par exemple pour le facteur pente (P) et sur un versant marneux, on aura pour chaque valeur de (P) un niveau de contribution δp. La transposition des données recueillies, d’après l’application de cette méthode d’estimation des potentialités d’instabilité en un secteur considéré, donne pour notre cas, le zonage présenté sur la figure 5.

Exemple d’application sur le secteur de Sidi Mansour Pour les marnes éo-oligocènes du sous bassin de Sidi Mansour, où une dizaine d’instabilités ont été répertoriées, on peut appliquer cette approche d’estimation du degré d’instabilité de la façon suivante: — lithologie : essentiellement des marnes.......LδL = 3 — pente : 5% ≤ P ≤ 25%..................................P+ δp = 1 — cohésion : matériau à faible cohésion .........C± δC = 2 — argile : présence de montmorillonite 8,5%, kaolonite 81% représentant l’essentiel des argiles présentes dans les échantillons prélevés dans les marnes....A± δA = 2 — eau : à partir d’une profondeur de 11 m les marnes sont saturées en eau; l’analyse chimique de l’eau a mis en évidence une forte teneur en sel (chlorure de sodium et gypses représentés respectivement par les ions Na+, Cl- et δE = 3 SO42-)............................................................E— structure : pas de stratification ni de fracturation décelées au niveau de la formation ............................S° δs = 0 Total δ = 11 La somme des coefficients δ est égale à 11, ce nombre est inclus dans le segment [9,12] ce qui implique que le niveau de risque potentiel de cette zone est de degré 3, sur l’échelle des risques à cinq niveaux. Donc le secteur de Sidi Mansour présente un risque moyen et tout aménagement prévu doit être précédé par une étude géotechnique détaillée.


Cartographie de l’ensemble du secteur d’étude En combinant les différents facteurs d’instabilité, déjà énoncés, affectant l’ensemble du secteur d’Al Hoceima nous avons été conduits à distinguer six zones de présomption d’instabilité (fig. 5). L’examen de la carte montre que les zones qui présentent un risque potentiel ou déclaré sont liées aux vallons et essentiellement au niveau des formations marneuses et schisteuses (voir fig. 5). Ces zones se caractérisent, généralement, par une faible cohésion, une pente supérieure à 25%, des intercalations d’argile, une intense fracturation et la présence d’une eau séléniteuse. On note aussi la présence de risques de chute de blocs affectant le rebord des falaises calcaires au nord-est, et à l’ouest de la ville. Un certain nombre de mouvements de terrain nécessite des travaux de stabilisation. Les secteurs notés 4 et 5 sur l’échelle des risques, sont considérés non constructibles. Ceux notés 3 sont susceptibles d’être aménagés à condition de procéder à des travaux de stabilisation des mouvements repérés, de faire des corrections de ravines par des systèmes de seuils et de banquettes. Pour les secteurs 1 et 2, les risques d’instabilités sont faibles, et leur aménagement ne pose à priori aucune contrainte d’ordre physique. Nous précisons que la carte des niveaux d’instabilité, présente les zones où des mouvements potentiels sont susceptibles de se transformer en des instabilités déclarées. Si l’on veut utiliser cette carte dans le domaine d’aménagement, il va falloir intégrer les facteurs pente et lithologie suivant le type de l’aménagement et en respectant les normes des projets. Prenons comme exemple une formation massive (dolomies) qui ne présente pas de fracturation, avec forte cohésion et logiquement ne renfermant pas d’argile. Ces dolomies sont massives, sans fracturation donc l’action du facteur eau sur l’instabilité de cette formation est négligeable voir nulle. Ce type de faciès s’il présente une pente supérieure à 45%, on aura d’après notre méthodologie le schéma suivant : [δL: 0; δP : 3; δC : 0; δA : 0; δE : 0; δS : 0] ce qui nous donne δ = 3 et un niveau de risque global nul. Donc en l’absence de séisme, ce massif sain ne présente pas d’instabilité potentielle (surtout du type écroulement). Cette formation dolomitique bien qu’elle ne présente pas de risques liés aux mouvements de terrain, peut être considérée comme zone non aménageable puisqu’elle présente une forte pente. Ce zonage géotechnique donne une physionomie générale du secteur considéré, qui permet d’éviter les grosses erreurs pratiques. Mais au niveau de l’exécution ponctuelle, l’étude spécifique reste irremplaçable.

Comparaison à d’autres modes de cartographie Afin de confirmer nos résultats, nous les avons confronté à ceux obtenus par d’autres modes de cartographie. A ce titre nous avons choisi : — la cartographie ZERMOS (zones exposées aux risques liés aux mouvements du sol et du sous-sol) : elle fournit une interprétation, en termes de stabilité, des conditions géologiques et géotechniques locales. Il s’agit donc, en fait, d’une © 1998 CNRC Canada

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superposition des cartes de facteurs, dont les paramètres pris en compte ne représentent pas l’ensemble des causes déclenchant une instabilité (Antoine 1977). Il faut cependant préciser que la carte ZERMOS présente les conditions de risque au moment de son levé et se refuse à tout caractère prévisionnel. La gradation du risque est définie sous la forme d’un zonage en trois catégories : zone rouge (danger), zone orange (attention) et vert (sans danger). L’examen de la carte ZERMOS établie par Margaa (1994) montre en zone rouge toutes les manifestations d’instabilités actives tels que chutes de blocs, glissement de terrain ou ravinement. Il s’agit surtout de glissements de terrain apparaissant dans les formation marneuses et schisteuses, et un certain nombre de chutes de blocs et d’effondrements sur le pourtour de la côte méditerranéenne, au nord-est et à l’est de la ville d’Al Hoceima. Ces zones sont classées non aménageables. En zone orange, les risques sont liés aux thalwegs et aux formations favorables à des mouvements de terrain à savoir les marnes à inclusions gypseuses. Les instabilités sont de type glissement ou sous forme de ravinements. Les zones de relief modéré présentent soit des indices de mouvements du sol, soit des facteurs naturels peu propices à la stabilité des terrains. En zone verte, sont classés les sites, actuellement, non exposés à des manifestations ou à des conséquences de mouvement de sol. Les pentes ne dépassant pas 5% et en majorité des terrains correspondant à du Quaternaire. — la carte d’aléas préparatoire au P.E.R. (Plans d’Exposition aux Risques) : elle localise la probabilité d’apparition d’un mouvement d’un certain type et d’une certaine intensité (Pilot et Durville 1990). L’aléa combine intensité et probabilité pour aboutir à trois ou quatre niveaux : fort (3), moyen (2), faible (1), présumé nul (0). Ces cartes constituent le document graphique préparatoire des P.E.R., à l’échelle du Plan d’Occupation des Sols (Flageollet 1989). Dans cette carte à trois niveaux, établie par Margaa (1994), la plupart des mouvements de terrain ont été représentés : écroulements, glissements, chutes de blocs, effondrement et affaissements. Ces derniers affectent les versants côtiers nord et sont respectivement de nature gréseuse et calcaire. Les instabilités types glissements affectent essentiellement des terrains marneux et schisteux, surtout au niveau des vallons. Nous pouvons aussi rappeler que les terrains schisteux ou marneux avec des pentes fortes à moyennes et les terrains à roches compactes (calcaires, dolomies et grés) avec une intense fracturation, présentent le risque le plus élevé. Les types d’instabilité les plus fréquents sont les glissements de terrain, suivi par les écroulements en bordure des falaises calcaires au nord-est et à l’est de la ville. La comparaison technique des résultats obtenus par les trois modes de représentation, précités, montre dans l’ensemble que ces modes de cartographie présentent des secteurs à risque approché. La différence réside dans le choix, le nombre et la conjugaison des facteurs déterminants. Cette confrontation corrobore donc notre approche méthodologique. L’utilisation de certains facteurs, peut soit augmenter soit diminuer le risque d’une quelconque instabilité : - la chimie des eaux contenues dans le sol dans la mesure où les eaux séléniteuses influent sur les caractéristiques mécaniques des argiles; - la minéralogie des argiles, par exemple la présence de la montmorillonite à des teneurs différentes peut augmenter ou

diminuer le risque potentiel de mise en mouvement d’un versant.

Conclusion et recommandations La région d’Al Hoceima présente des zones relativement stables et d’autres à indices réels d’instabilité ou sujettes à des mouvements de terrain. Ces instabilités sont localisées dans les formations marneuses et schisteuses et caractérisées par des facteurs géotechniques défavorables à savoir : une faible cohésion, une pente supérieure à 25%, des intercalations d’argiles, une intense fracturation et la présence d’une eau séléniteuse. La méthode de zonage appliquée est simple et pratique. Malgré qu’elle présente certaines limites, elle offre un grand intérêt dans le choix d’un certain nombre de facteurs déterminants et la définition de leurs contributions individuelles au mouvement de sol. Le zonage obtenu reste de portée générale, il permet d’éviter les grosses erreurs pratiques et pourrait servir de support au schéma directeur d’aménagement de la région d’Al Hoceima. Cependant des lacunes restent encore à combler, où il est recommandé de : — déterminer le poids relatif des facteurs déterminants, dans le déclenchement des mouvements de terrains, et leurs hiérarchisation. Cela permettrait d’améliorer la conception de notre méthodologie; — réactualisation des données de terrain du point de vue géologique, géotechnique et géophysique afin : d’examiner tous les mécanismes et les facteurs qui influencent l’instabilité; et de confectionner des cartes d’évaluation de risques de mouvement de terrain plus précises; — mettre au point des outils méthodologiques rigoureux (appareillage expérimental, modèles, etc.), un système d’information géographique notamment, pour la mesure de la vulnérabilité de la région aux risques naturels et la prévision dans le temps.

Références bibliographiques Andrieux, J. 1970. La structure du Rif central. Thèse de doctorat, Université de Montpellier, Montpellier. 155p. Antoine, P. 1977. Réflexion sur la cartographie ZERMOS et bilan des expériences en cours. Bulletin BRGM, III(1), pp. 9–20. Antoine, P. et Fabre, D. 1980. Géologie appliquée au génie civil. Masson, Paris. 291p. Flageollet, J.C. 1989. Les mouvements de terrain et leur prévention. Masson, Paris. 218p. Kothé, G. 1980. Les formations molassiques de la commune de Dionay (Isère) – Géologie et géotechnique-stabilité des pentes. Thèse de doctorat, Université de Grenoble, Grenoble. 215p. Lacroix, A.M. 1965. L’instabilité des versants dans le domaine Rifain. Revue de géomorphologie dynamique, n° 9, pp. 97–109. Lacroix, A.M. 1968. Les glissements de terrain, présentation d’une carte prévisionnelle des mouvements de terrain dans le Rif. Service des mines et géologie, Maroc. Rapport n°27, pp. 45–54. Lacroix, A.M. 1974. Les cartes géotechniques au Maroc. Notes Service Mines et Géologie, n°35, pp. 145–149. Margaa, K. 1994. Essai de cartographie des risques naturels : Application à l’aménagement de la région d’Al Hoceima (Rif, NordMaroc). Thèse de doctorat, Université de Franche-Comté, Besançon. 196p. Maurer, G. 1968. Les montagnes du Rif central, étude géomorphologique. Thèse de doctorat, Université de Pierre et Marie Curie, Paris. 500p. © 1998 CNRC Canada

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Can. Geotech. J. Vol. 35, 1998 koya (Rif oriental, Maroc). Étapes de structuration de la Dorsale et tectonique longitudinale. Thèse de doctorat, Université Paris Sud, Paris. 270p. Pilot, G. et Durville, J.L. 1990. Les mouvements de terrain dans les Alpes françaises. Comptes rendus du cinquième symposium international sur les glissements de terrain, Lausanne, 10 au 15 juillet 1988. 3 pp.1515–1537.

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