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# Formations superficielles et aléas naturels à Mayotte

Jean-Christophe Audru, Christian Mathon, Jean-François Desprats, Philippe Sabourault, Serge Guillobez

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## To cite this version:

Jean-Christophe Audru, Christian Mathon, Jean-François Desprats, Philippe Sabourault, Serge Guil-lobez. Formations superficielles et aléas naturels à Mayotte. Géologues, 2003, Spécial DOM-TOM Océan Indien, 137, pp.107-112. hal-04687580

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# Formations superficielles et aléas naturels à Mayotte

J. C. Audru<fnref n="1" />, C. Mathon<fnref n="2" />, J. F. Desprtas<fnref n="3" />, P. Sabourault<fnref n="2" /> et S. Guillobez<fnref n="4" />

## Introduction

Mayotte, située dans l'archipel des Comores, au centre du Canal de Mozambique dans l'océan Indien, comporte une île principale, Grande-Terre, entourée d'une trentaine d'îlots épars dont le plus important est celui de Petite-Terre. La superficie des terres de Mayotte est d'environ 370 km<fnref n="2" />, au milieu d'un vaste lagon de 1100 km<fnref n="2" />. La population est estimée à 160 265 habitants au 30 juillet 2002 (recensement INSEE 2002). Le chef-lieu administratif est Dzaoudzi (Petite-Terre) et le chef-lieu économique Mamoudzou (Grande-Terre).

L'île de Mayotte est exposée à plusieurs types d'aléas naturels, qui résultent des contextes géologique et géographique particuliers de l'île. Le climat chaud et humide favorise l'altération des roches volcaniques, tandis que l'intensité des précipitations et parfois des cyclones contribue à l'érosion, aux mouvements de terrain et aux inondations. Les aménagements migrent des plaines côtières vers les contreforts de l'île, sur des zones d'aléa fort, ce qui contribue à augmenter le niveau des risques.

Un programme pluriannuel "Risques naturels et Érosion" a donc été mis en place en 2001, cofinancé par la Direction du service public du BRGM et par la Collectivité Départementale de Mayotte. Ce programme a pour objectif d'évaluer et de cartographier les aléas naturels suivants: mouvements de terrain, inondations pluviales, séismes, surcote cyclonique (en collaboration avec Météo-France) et érosion des sols (en coopération avec le CIRAD). Les résultats des études seront restitués sous forme d'atlas cartographiques par bassins de risques. Les observations qui suivent ont été réalisées dans le cadre de ce projet.

## Géologie sommaire des Comores et de Mayotte

Mayotte est la plus méridionale et la plus ancienne des quatre îles volcaniques des Comores (séries alcalines fortement sous-saturées, Stieltjes, 1988). Un modèle récent (Späth et al., 1996) reprend l'idée de la dérive de la plaque somalienne au dessus d'un point chaud (Emerick et Duncan, 1982) : les laves, issues d'un réservoir de magma mantellique, auraient subi des cristallisations fractionnées pendant leur ascension dans des "chevelus" à travers un plancher océanique épaissi en mouvement. L'activité volcanique actuelle n'est relevée que sur le volcan du Karthala, à la Grande Comore.

L'activité tectonique régionale se traduit par la distension continentale de l'Afrique suivant les failles des rifts est-africains (Chorowicz, 1992). Cette déformation passe en mer en utilisant le système de failles de la ride de Davie (Mougenot et al., 1986) et semble atteindre les Comores et Madagascar (Terrier et al., 2000), comme en témoignent la sismicité et les mécanismes au foyer (Fig. 1).

L'archipel de Mayotte culmine à 660 m (Fig. 2) et résulte de l'édification d'appareils volcaniques coalescents entre -8 et -4 Ma puis de leur submersion progressive à partir de -2 Ma ; l'activité volcanique s'atténue puis se termine il y a 80 000 ans (Stieltjes, 1988 ; Thomassin, 1999 ; Debeuf et Bachèlery, 2001). Les lithologies principales observées sur le terrain sont des coulées de laves de type basaltique et des phonolites ainsi que, plus localement, des dépôts pyroclastiques à cendres, lapillis et blocs (Fig. 3A).

<figure><img src="image_4.png" /><figcaption>Figure 1: Cadre géodynamique de Mayotte dans l'océan Indien.</figcaption></figure>

<footnote n="1">1. BRGM, antenne de Mayotte, BP 1398, 97600 Mamoudzou, Mayotte. Courriel: jc.audru@brgm.fr;</footnote>

<footnote n="2">2. BRGM, Service ARN, 117 av. de Luminy, F-13176 Marseille;</footnote>

<footnote n="3">3. BRGM, Service ARN, 1039 rue de Pinville, F-34000 Montpellier;</footnote>

<footnote n="4">4. CIRAD, TA 60/15, F-34398 Montpellier Cedex 5.</footnote>
<figure><img src="image_5.png" /><figcaption>Figure 2: Topographie numérique de Mayotte.</figcaption></figure>

Des failles normales et des décrochements recoupent l'ensemble de Mayotte, mais aucune structure néotectonique n'y a été observée à ce jour. Les failles observées (N170°, N140° et N040°) résultent du rejeu tardif de failles héritées de la croûte océanique et de déformations propres à la mise en place des appareils volcaniques. En mer, une carte bathymétrique sommaire, dressée à partir des cartes de navigation du SHOM (1974 à 2000, In: Audru et al., 2002), laisse supposer l'existence de cônes volcaniques, de glissements sous-marins d'extension plurikilométrique, ainsi que de failles normales dont la trace, encore nette, suggère qu'elles puissent être récentes. L'altitude totale de Mayotte au dessus du plancher océanique dépasse ainsi 3700 m.

L'évolution géomorphologique de Mayotte depuis les dernières éruptions volcaniques se traduit par des reliefs peu élevés culminant à 660 m (à titre comparatif, 2263 m pour le volcan actif du Karthala à la Grande Comore), des profils d'altération épais d'une dizaine de mètres, et par une couronne récifale qui illustre la subsidence générale de l'île depuis environ 1,5 Ma (Coudray et al., 1985). Les bas niveaux marins du Quaternaire ont été enregistrés dans les karsts qui jalonnent le récif aujourd'hui immergé de Mayotte. L'évolution géologique contemporaine se traduit par le comblement des dépressions volcaniques et des

cratères d'explosion, l'érosion et l'altération argileuse des séries volcaniques et l'installation de plages sableuses et de lagunes à mangroves.

## Les formations superficielles à Mayotte

Ce sont principalement des altérites en place ou colluvionnées. Ces altérites sont des formations argileuses meubles qui dérivent de l'altération physique et chimique des roches volcaniques. L'altération peut être d'origine endogène (circulation de fluides chauds d'origine tellurique) ou bien supergène (agents météoriques). Aucune analyse autre que la diffractométrie n'ayant été effectuée, on ne peut pas pour l'instant distinguer leur origine.

Les altérites supposées endogènes sont observables autour des massifs de phonolites ; ce sont des kaolinites. En effet, les fumerolles qui accompagnent la mise en place des laves visqueuses de phonolites altèrent simultanément la phonolite et, en particulier, les feldspaths potassiques en kaolinites blanches dominantes (Stieltjes et Rocher, 1982). Les amas de kaolinite sont vastes et uniformes (collines de kaolinite centrées sur le dôme de phonolite) ou bien se présentent en amas plus petits et diffus (le long de dykes, de fissures ou en petites poches).

La formation des altérites supposées supergènes s'est effectuée par hydrolyse météorique des roches volcaniques sous des climats chauds et humides (altération lessivante), lors des phases d'érosion qui ont séparé les phases d'effusion. A Mayotte, les altérites sont principalement issues de l'altération des basaltes, plus rarement de cendres. Ce sont des argiles ocres et rouges dont l'analyse diffractométrique (Stieltjes, 1981) montre qu'il s'agit essentiellement de smectites (montmorillonites), avec une proportion de kaolinite réduite ou nulle.

Sur les basaltes, on identifie deux stades d'altération (Fig. 3B) :

* les allotérites : argiles rouges qui forment la partie supérieure et la plus évoluée des altérites ; elles se caractérisent par une réduction de volume et par une disparition de la texture par rapport à la roche-mère;

* les isaltérites : "basaltes argileux" qui contiennent des boules résiduelles de basaltes sains en base de profil. Ces isaltérites conservent le volume et la texture de la roche-mère (prismation, fentes, débit etc.).

L'épaisseur moyenne des profils supergènes en place ne dépasse pas une dizaine de mètres. Des épaisseurs plus importantes traduisent en fait un colluvionnement d'altérites issues du ruissellement et de la solifluxion sur les fortes pentes. Des sols ferrallitiques forment généralement les horizons supérieurs des profils. Des paléosur-
<figure><img src="image_6.png" /><figcaption>Figure 3: A. Coupe géologique schématique représentative de Mayotte. B. Coupe de détail de coulée.</figcaption></figure>

faces successives sont fréquemment observables dans l'île ; elles se caractérisent par des sols ferrallitiques ou par des altérites scellées à leur sommet par des coulées de lave tardives. D'un point de vue géomorphologique, les profils d'altérites épais sont à l'origine de la création de vastes zones de bad-lands, appelées "padzas" à Mayotte.

Les aléas naturels, directement liés à la présence des formations superficielles argileuses à Mayotte, sont les mouvements de terrain, l'érosion et l'aléa sismique local.

## Les mouvements de terrain

Deux grandes familles d'événements sont mises en évidence à Mayotte :

* les chutes de blocs. Prises au sens strict (éboulement en milieu rocheux), elles ont été observées en bord de mer, en contrebas de coulées massives de basalte et à l'aval des reliefs à phonolites. Ces chutes sont fréquentes au niveau des affleurements de paléosurfaces, où des altérites smectitiques de laves basaltiques se localisent au mur de coulées de laves saines ;

* les glissements de terrain, impliquant, ou pas, des blocs. En zone urbaine ou périurbaine, les glissements sont principalement observés dans les talus argileux des routes et des habitations. Hors des zones urbaines, la morphologie des versants ou des padzas a conservé la trace de glissements superficiels et profonds affectant les altérites.

Les conditions initiales favorables identifiées sont :

* les pentes : elles semblent tout juste à l'équilibre et toute accentuation est susceptible d'entraîner des mouvements ;

* la lithologie : les glissements affectent principalement les altérites alors que les chutes de blocs apparaissent en contrebas des coulées ou des massifs de roches saines. Les horizons kaoliniques à proximité des phonolites (Photo 1) et les altérites smectitiques de laves basaltiques forment souvent la semelle de ces glissements dont la topographie résiduelle est souvent l'objet d'une érosion intense (formation de padzas). Lors des périodes à forte pluviosité, ces glissements évoluent fréquemment en fluage (= reptation) et coulées de boue à forte propagation.
<figure><img src="image_7.png" /></figure>

<figure><img src="image_8.png" /><figcaption>Photo 1: Glissements dans les argiles kaoliniques d'un dôme de phonolite altérée.</figcaption></figure>

A proximité des dômes de phonolites, des blocs volumineux (plusieurs m³) sont produits par l'érosion. Ces blocs peuvent se propager dans les pentes sur des distances d'autant plus importantes qu'ils seront libérés, par l'érosion, de la gangue colluviale ou argileuse qui peut les enchâsser. Les colluvions, instables par nature, peuvent aussi être le siège de mouvements de terrain. Les facteurs de déclenchement semblent principalement être :

* les précipitations abondantes sur une longue période (saison des pluies de novembre à avril), les cyclones (pluies et vents déracinant les arbres et déstabilisant les pentes; même saison que les pluies). D'une manière générale, l'eau s'infiltre dans les altérites (perméabilité de pores et de fissures) et en réduit les caractéristiques mécaniques. Des phénomènes d'érosion régressive sont également observés dans les talus à forte épaisseur d'altérites ;

* l'intervention anthropique, qui est clairement identifiée dans de nombreux événements, en particulier dans les talus routiers, les décaissements en zone urbaine, les déblais (souvent instables) déposés sur les pentes et dans la non-maîtrise des eaux de ruissellement principalement en site urbain. Les éboulements et chutes de blocs, au front des coulées notamment, peuvent être indépendants des actions anthropiques;

* les secousses sismiques, voir ci-après.

Ces phénomènes sont généralement d'ampleur métrique à décamétrique. Cependant, l'analyse en cours du Modèle Numérique de Terrain, ainsi que la poursuite du travail de terrain, révèlent de plus en plus de vastes glissements de versants, d'ampleur hectométrique à kilométrique.

## L'érosion

Mayotte est affectée par des phénomènes d'érosion très actifs qui déterminent des bad-lands (appelées "padzas" à Mayotte). Ces padzas (Photo 2) sont des évolutions naturelles des altérites qui occupent les crêtes des col-

lines, évolutions parfois accélérées par les techniques cultureales et par l'urbanisation. Ces padzas sont bien plus abondantes à proximité des dômes de phonolites, dans les zones d'altérites enrichies en kaolinite.

Les padzas seraient la conséquence de mouvements de terrain ayant affecté les parties meubles des crêtes des collines (Guillobez, 2002). Le couvert forestier original est détruit et les formations superficielles se retrouvent directement soumises à l'agressivité des pluies et donc à l'érosion pluviale. Le ruissellement qui s'amorce devient érosif, il provoque la formation de rigoles puis de ravines, donnant au paysage son aspect de bad-lands.

Les padzas sont bien visibles sur les données satellitales (en particulier Spot 1995 et 2002), du fait de leur contraste important avec les surfaces végétalisées. Leur réflectance dans les différents canaux de SPOT est proche des sols totalement urbanisés (Guillobez, 2002).

Dans les padzas et dans les cendres mises à nu en particulier, les pluies de la mousson sont très efficaces en termes d'arrachement et de ruissellement. L'érosion intense des argiles d'altération accroît le flux sédimentaire vers l'océan et participe de plus en plus à la destruction des terres agricoles, à l'accumulation d'argiles sur le littoral et à l'envasement du lagon. Des opérations de revégétalisation et de mise en place de pièges à sédiments dans des padzas de Mayotte ont été effectués par le CIRAD et par la Direction de l'Agriculture et de la Forêt de Mayotte; ces dispositifs parviennent à stabiliser les formations superficielles argileuses avec une végétation arbustive adaptée et protectrice et finissent par enrayer ce processus de "badlandisation".

<figure><img src="image_9.png" /><figcaption>Photo 2: Padzas (=bad-lands) à Mayotte, secteur d'érosion très active.</figcaption></figure>
Outre les *padzas*, l'érosion touche aussi les versants de faible pente. L'érosion agricole de Mayotte est liée à certaines pratiques culturales inadaptées (défrichements, brûlis, techniques de préparation du sol) d'autant plus que la préparation du sol est effectuée avec retard. Quant à l'érosion urbaine, elle se manifeste au niveau des infrastructures routières et urbaines (rigoles ou ravines dans les talus argileux) et des décaissements pour la construction sur fortes pentes.

La cartographie résultante de l'aléa "érosion" s'appuie sur la cartographie préliminaire du potentiel de ruissellement, sur la carte morphopédologique de E. Latrille (1981), sur les travaux de Raunet (1992), sur la rugosité qui a été déduite de l'occupation du sol et, enfin, sur la susceptibilité des sols à l'arrachement.

## L'aléa sismique local

On retrouve de manière générale dans l'île, la superposition de laves saines et massives, et d'altérites. Cette hétérogénéité lithologique est renforcée par le fait que certaines coulées de lave ont emprunté des paléovallées, ce qui aboutit à une forte imbrication des formations géologiques dans l'espace et à des effets induits particuliers. Du point de vue de la propagation des ondes sismiques, cette superposition pouvant être répétée plusieurs fois à la verticale d'un site et les caractéristiques géotechniques des altérites étant médiocres, de forts contrastes de vitesse d'onde de cisaillement sont envisageables.

Des mesures sismiques (de type SASW et H/V) réalisées à l'échelle de l'île pour les atlas et à l'échelle locale sur Mamoudzou (In: Audru et al., 2002; Sabourault et al., 2002) ont effectivement montré que ces configurations lithologiques modifiaient le signal sismique. Localement, les accélérations horizontales maximales sont amplifiées par les remplissages de colluvions d'altérites et de mangroves (effet de site lithologique).

Le BRGM a donc installé une station accélérométrique dans ses locaux à Mamoudzou (Photo 3), sur un site où de fortes amplifications du signal sismique ont été mesurées lors de la première campagne d'acquisition. Cet appareil permet d'enregistrer les mouvements (accélérations) du sol, sans saturation dans la gamme de fréquences intéressant le génie civil. Les signaux ainsi récupérés aident à caler les méthodes de simulation numérique des mouvements du sol en cas de séisme fort.

Les séismes ont aussi probablement entraîné des mouvements de terrain à Mayotte. Le séisme de 1829, relaté par Gevrey (1870) aurait entraîné un vaste glissement de versant sur Grande-Terre, au sud de Mamoudzou ; l'ana-

<figure><img src="image_10.png" /><figcaption>Photo 3: Accéléromètre installé à Mayotte dans les locaux du BRGM.</figcaption></figure>

lyse du MNT de Mayotte a effectivement permis d'identifier un ancien glissement correspondant aux descriptions.

La consultation, aux Archives Territoriales de Mayotte, d'anciens journaux locaux a également révélé que le séisme plus récent du 1er décembre 1993 (Mb = 5,2) avait entraîné des instabilités locales de versants. Ce séisme avait, en effet, destabilisé des formations superficielles, déjà saturées d'eau par deux mois de mousson, induisant des glissements superficiels. Nous avons commencé à identifier quelques sites où nous avons trouvé les traces de glissements superficiels dans les altérites.

## Conclusions

L'évaluation des aléas naturels à Mayotte (en particulier des mouvements de terrain, de l'érosion et de l'aléa sismique local) est fortement dépendante de la connaissance des formations superficielles. Pour la cartographie détaillée de ces aléas à des échelles grandes (1/5 000 par exemple), il se révèlera indispensable d'effectuer une cartographie fine des formations superficielles, en particulier de la lithologie des altérites et de leur géométrie actuelle et passée (paléosurfaces).

## Bibliographie

* Audru J.C., Bitri A., Desprats J.F., Mathon C., Maurillon N., Sabourault P., Terrier-Sedan M. et Sedan O., 2002 :

* Projet risques naturels et érosion à Mayotte : résultats d'année 1.

* Rapport BRGM/RP-51738-FR, 2002 MAYOTTE 03.

* Chorowicz J., 1992 :

* The role of ancient structures in the genesis and evolution of the East African Rift.

* *Bull. Soc. Geol. Fr.*, 3, 217-227.

* Coudray J., Thomassin B.A. et Vasseur P., 1985 :

* Géomorphologie comparée des récifs coraliens de Nouvelle-Calédonie et de Mayotte (province indo-pacifique).

* *In V.M. Gabrie C. (Editor), 5th Int. Coral Reef Congr., Tahiti, 671 p.*
**Debeuf D. et Bachèlery P., 2001 :**

Carte lithologique à 1/10 000 des villes de Mamoudzou et Koungou, Mayotte.

Rapport d'étude du Laboratoire des Sciences de la Terre de l'Université de la Réunion.

**Desgrolard F., 1996 :**

Pétrologie des laves d'un volcan intraplaque océanique : le Karthala, Île de la Grande Comore (RFI des Comores).

Thèse Univ. Grenoble 1.

**Emerick C.M. and Duncan R.A., 1982 :**

Age progressive volcanism in the Comores archipelago, Western Indian Ocean and implications for Somali plate tectonics.

Earth and Planetary Sciences Letters, 60, 415-428.

**Gevrey A., 1870 :**

Essai sur les Comores. Réédition.

Éditions du BAOBAB, 1997, 206p.

**Guillobez S., 2002 :**

Risques naturels et érosion, contribution à l'atlas du bassin de risques de Mamoudzou, Koungou et Petite-Terre.

Rapport CIRAD.

**Latrille E., 1981 :**

Inventaire des terres cultivables et de leurs aptitudes culturales.

Rapport GERDAT-IRAT, 96 p. et carte morphopédologique au 1/50 000.

**Raunet M., 1992 :**

Île de Mayotte (archipel des Comores, Océan Indien). Les facteurs de l'érosion des terres et de l'envasement du lagon.

Rapport CIRAD, 68 p.

**Sabourault P., Sedan O., Audru J.C., Mathon C., Nédellec J.L., Bitri A., Bour M., Lebrun B. et Rançon J. -P., 2002 :**

Microzonage sismique de Mamoudzou-centre, île de Mayotte.

Rapport BRGM RP-51839-FR, 107 p.

**SHOM, 1974 à 2000 :**

Île de Mayotte, cartes marines à 1/35 000 et 1/156 080, n°987, 6237, 6240 et 6530.

**Späth A., Le Roex A. et Duncan R.A., 1996 :**

The Geochemistry of lavas from the Comores Archipelago, Western Indian Ocean: Petrogenesis and Mantle Source Region Characteristics.

Journal of Petrology, 37-4, 961-991.

**Stieltjes L., 1988 :**

Carte géologique de Mayotte à 1/50 000 et sa notice.

Édition BRGM.

**Stieltjes L. et Rocher P., 1982 :**

Les argiles kaoliniques de Chirongui (Mayotte) pour la production de terres cuites (briques, tuiles).

Rapport BRGM 82 REU 12.

**Terrier M., Audru J.C., Bour M. et Dominique P., 2000 :**

Étude de l'aléa sismique régional de l'île de Mayotte ; détermination des mouvements sismiques de référence.

Rapport BRGM RP-50250-FR.

**Thomassin B., 1999 :**

Mayotte, île volcanique à large lagon (N. Canal de Mozambique, Océan Indien) : sa construction et celles de ses récifs coralliens.

Bulletin des Naturalistes, Historiens et Géographes de Mayotte, 1, 4-18.