Interactions millénaires et présentes entre sismicité et mouvements gravitaires dans le massif des Aiguilles Rouges (NW Alpes) // Millennial and present interactions between seismicity and gravity movements in the Aiguilles Rouges massif (NW Alps)

La vallée de Chamonix est sujette aux aléas sismiques et gravitaires. Plus spécifiquement, dans le massif des Aiguilles Rouges, ces deux aspects sont étroitement liés. La faille tectonique de la Remuaz, capable de provoquer des séismes Mw ≥ 6 au cours des derniers millénaires, recoupe une large zone de ruptures gravitaires affectant le versant sur plusieurs km. Le plus fort séisme historique connu dans la zone (Mw 5,3 en 1905 (Cara et al., 2017)) a provoqué de nombreux effondrements, dont un qui a significativement touché la célèbre Aiguillette d'Argentière située à l'extrémité nord des Aiguilles Rouges. La faille a déjà rompu jusqu'en surface il y a moins de 10000 ans avec un déplacement décrochant cumulé d'environ 2,5 m (Ritz et al., 2021). Compte tenu de l'épaisseur sismogénique estimée de cette structure (~10 km) et des relations empiriques appliquées sur les déformations co-sismiques observées en surface, cela signifie que des séismes de Mw ≥ 6 se sont déjà produits sur la faille. On peut donc supposer que des tremblements de terre de plus forte intensité pourraient réactiver les structures gravitaires majeures.

Dans ce système géologique, une écaille rocheuse d'environ 300 m de long dominant la vallée et séparée de la paroi par une discontinuité majeure représente à la fois un potentiel danger pour la vallée et un enregistreur très sensible des mouvements passés et en cours. Cette écaille a commencé à glisser il y a environ 2000 ans et son instabilité pourrait être accentuée par un tremblement de terre important, dont la faille de la Remuaz voisine est une source potentielle. Son grand volume (≥ 1 million m3) et sa position à l'aplomb d'Argentière méritent une caractérisation géo-mécanique plus fine et un suivi en continu de ses mouvements.

• L'objectif de cette thèse est de mieux caractériser et surveiller les risques sismiques et gravitaires associés à cette écaille avec une approche multi-temporelle. L'aspect long-terme (milliers d'années) a été en partie exploré ces dernières années en mettant en évidence l'occurrence de phénomènes sismiques et gravitaires d'une amplitude insoupçonnée par rapport aux observations relatives aux archives instrumentales et historiques dans le massif, mais nécessite d'établir un calendrier précis des différents événements. L'analyse paléosismologique (en tranchée ou dans les lacs) et la datation par nucléides cosmogéniques de dépôts gravitaires sur des cibles géologiques déjà identifiées devraient permettre d'obtenir ces résultats. Pour l'aspect court-terme le site a récemment bénéficié d'une instrumentation de pointe : 3 distancemètres à haute résolution et 8 capteurs sismiques à haute fréquence. Un distancemètre laser à haute résolution est installé dans la rupture principale de la grande écaille rocheuse afin de mesurer et surveiller en continu ses mouvements. Ce dispositif, conçu et fourni par les collègues de la Czech Academy of Sciences, a une précision infra-millimétrique et pourra nous renseigner sur la réponse du versant à l'activité sismique locale, enregistrée finement grâce au réseau sismologique dense autour du massif du Mont Blanc (Helmstetter et al., 2020) ainsi qu'aux capteurs sismiques à haute fréquence installés sur l'écaille elle-même. Deux extensomètres à vérin dans une fracture parallèle complètent le système de mesure ponctuelle de la déformation sur les structures majeures. Cette instrumentation a permis d'acquérir des données de déformation en continu depuis l'année dernière et continuera à en assurer le suivi au cours de la thèse.

Dans le contexte actuel de déreglement climatique, de plus en plus d'éboulements gravitaires ont lieu dans les Alpes. Il sera donc également primordial d'observer d'éventuels mouvements en fonction de la saisonnalité et en particulier d'étudier l'effet de la température et de la fonte des neiges avec une circulation de fluides accentuée dans les discontinuités au cours de l'été.
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The Chamonix Valley is subject to both seismic and gravitational hazards. More specifically, in the Aiguilles Rouges massif, these two aspects are closely linked. The Remuaz tectonic fault, capable of producing Mw ≥ 6 earthquakes over the past millennia, intersects a large zone of gravitational ruptures affecting the slope over several kilometers. The strongest historical earthquake known in the area (Mw 5.3 in 1905 (Cara et al., 2017)) caused numerous collapses, including one that significantly impacted the famous Aiguillette d'Argentière at the northern end of the Aiguilles Rouges. The fault has already ruptured up to the surface less than 10,000 years ago with a cumulative strike-slip displacement of about 2.5 meters (Ritz et al., 2021). Given the estimated seismogenic thickness of this structure (~10 km) and the empirical relationships applied to the co-seismic deformations observed at the surface, this suggests that Mw ≥ 6 earthquakes have occurred on the fault. Therefore, it can be assumed that more intense earthquakes could reactivate major gravitational structures.
In this geological system, a rock slab about 300 meters long, dominating the valley and separated from the cliff face by a major discontinuity, represents both a potential hazard to the valley and a highly sensitive recorder of past and ongoing movements. This slab began to slide about 2,000 years ago, and its instability could be exacerbated by a major earthquake, for which the nearby Remuaz fault is a potential source. Its large volume (≥ 1 million m³) and its position directly above Argentière warrant more detailed geomechanical characterization and continuous monitoring of its movements.

The objective of this thesis is to better characterize and monitor the seismic and gravitational risks associated with this slab using a multi-temporal approach. The long-term (thousands of years) aspect has been partly explored in recent years, highlighting the occurrence of seismic and gravitational events of unexpected magnitude compared to the instrumental and historical records in the massif. However, a precise timeline of these events still needs to be established. Paleo-seismological analysis (in trenches or lakes) and cosmogenic nuclide dating of gravitational deposits on already identified geological targets should provide these results. For the short-term aspect, the site has recently been equipped with state-of-the-art instrumentation: three high-resolution distance meters and eight high-frequency seismic sensors. A high-resolution laser distance meter has been installed in the main rupture of the large rock slab to measure and continuously monitor its movements. This device, designed and provided by colleagues from the Czech Academy of Sciences, has sub-millimeter precision and will help us understand the slope's response to local seismic activity, which is finely recorded thanks to the dense seismic network around the Mont Blanc massif (Helmstetter et al., 2020), as well as high-frequency seismic sensors installed on the slab itself. Two extensometers with hydraulic jacks in a parallel fracture complete the measurement system for localized deformation on major structures. This instrumentation has allowed continuous deformation data collection since last year and will continue to monitor the area throughout the thesis.

In the current context of climate change, increasing gravitational landslides are occurring in the Alps. Therefore, it will also be essential to observe any potential movements based on seasonality, particularly studying the effect of temperature and snowmelt with enhanced fluid circulation in the discontinuities during the summer.
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Début de la thèse : 01/10/2025

Contrat doctoral

Concours pour un contrat doctoral

Université de Savoie Mont-Blanc

105 STEP - Sciences de la Terre de l'Environnement et des Planètes

Profil disciplinaire: Compétences solides en traitement du signal et parfaite autonomie pour l'utilisation de code informatiques en Python ou en Matlab. Capacité à gérer des données et à les traiter. Des bonnes bases en géologie et géomorphologie. Profil extra-disciplinaire: Esprit d'initiative, adaptabilité, travail en autonomie et en équipe, aptitude à la marche en montagne, capacité communicative et rédactionnelle (en français et en anglais).
Disciplinary profile: Solid skills in signal processing and perfect autonomy in the use of computer code in Python or Matlab. Ability to manage and process data. Good grounding in geology and geomorphology. Extra-disciplinary profile: initiative, adaptability, ability to work independently and as part of a team, ability to hike in the mountains, communication and writing skills (in French and English).