Intérêt et spécificité des littoraux volcaniques en géographie environnementale by Samuel ETIENNE

Collection VOLCANIQUES

Les littoraux volcaniques ont très tôt compté parmi les éléments clefs de la recherche géographique et géologique : Darwin puis Davis s’appuieront sur les récifs coralliens associés aux îles volcaniques du Paciﬁque pour étayer leurs grandes théories. L’énoncé de la théorie de la tectonique des plaques accordera ensuite aux îles volcaniques le rôle de marqueurs cinématiques du déplacement des plaques. L’intérêt des îles volcaniques récentes réside en effet dans le contrôle chronologique de l’évolution géologique et géomorphologique sur le long terme, du fait de l’activité éruptive observée ou datée qui renouvelle régulièrement la topographie. Pourtant, les travaux mettant en relation le contexte volcano-tectonique, les variations climatiques et eustatiques et la morphologie des littoraux volcaniques sont peu nombreux. Les littoraux des îles volcaniques auraient pu constituer l’exclusivité de la matière de cet ouvrage, mais il a été choisi de ne pas se limiter à ces seules îles, souvent de taille réduite aﬁn d’essayer de faire ressortir ce qui rapproche, et ce qui éloigne, les littoraux volcaniques des îles et ceux des marges continentales, tant sur le plan de la géodynamique externe (première partie), de l’enregistrement des crises du géosystème (deuxième partie), que de l’adaptation des sociétés à ces environnements particuliers (troisième partie).

18 €

Les littoraux volcaniques : une approche environnementale

Les littoraux volcaniques Une approche environnementale Sous la direction de

Samuel ÉTIENNE & Raphaël PARIS

Illustrations de couverture Côte nord du volcan bouclier de la Gomera (Agulo, Îles Canaries), cliché Raphaël Paris, 2001. Plate-forme d’érosion marine sur la côte nord de Tenerife (Buenavista del Norte, Îles Canaries) cliché Samuel Étienne, 2001

Collection VOLCANIQUES

iÃÊ ÌÌ À>ÕÝÊÛ V> µÕiÃ 1 iÊ>««À V iÊi Û À i i Ì> i Sous la direction de

Samuel ÉTIENNE & Raphaël PARIS

PPF Volcans © Presses Universitaires Blaise-Pascal Clermont-Ferrand (France), 2007 ISBN : 978-2-84516-347-8

Collection VOLCANIQUES

iÃÊ ÌÌ À>ÕÝÊÛ V> µÕiÃ 1 iÊ>««À V iÊi Û À i i Ì> i Sous la direction de

Samuel ÉTIENNE & Raphaël PARIS Collection VOLCANIQUES

iÃÊ j j i ÌÃÊ V ivÃÊ ìÊ >Ê ÀiV iÀV iÊ «Õ iÀ ÌÊ ÃÕÀÊ iÃÊ ÀjV vÃÊ V À> i ÃÊ >Ã iÕÀÃÊ }À> ìÃÊ Ì j À iÃ°Ê ½j VjÊ ìÊ ÃÕ ÌiÊ >ÕÝÊ iÃÊ Û V> µÕiÃÊ iÊ À iÊ µÕiÃ°Ê ½ ÌjÀkÌÊ ìÃÊ iÃÊ Û V> µÕiÃÊ ìÊ ½jÛ ÕÌ Ê }j } µÕiÊ iÌÊ }j À iÊ LÃiÀÛjiÊ ÕÊ `>ÌjiÊ µÕ Ê Ài ÕÛi iÊ > ÌÊ i Ê Ài >Ì Ê iÊ V ÌiÝÌiÊ Û V> À« } iÊìÃÊ ÌÌ À>ÕÝÊÛ V> µÕiÃÊ

iÃÊ ÌÌ À>ÕÝÊÛ V> µÕiÃÊ\ÊÕ iÊ>««À V iÊi Û À i i Ì> i

iÃÊ ÌÌ À>ÕÝÊÛ V> µÕiÃ 1 iÊ>««À V iÊi Û À i i Ì> i Sous la direction de

Samuel ÉTIENNE & Raphaël PARIS

ÕiÀÊ ½iÝV ÕÃ Û ÌjÊ ìÊ >Ê >Ì mÀiÊ ìÊ DÊ ViÃÊ ÃiÕ iÃÊ iÃ]Ê Ã ÕÛi ÌÊ ìÊ Ì> iÊ i]Ê iÌÊ ViÊ µÕ Ê j } i]Ê iÃÊ ÌÌ À>ÕÝÊ ÌÊÃÕÀÊ iÊ« > ÊìÊ >Ê}j `Þ > µÕiÊiÝ j ÃÞÃÌm iÊìÕÝ m iÊ«>ÀÌ i®]ÊµÕiÊìÊ ÊÌÀ Ã m iÊ«>ÀÌ i®°

18 E

Collection VOLCANIQUES

Les littoraux volcaniques : une approche environnementale 2007, Presses Universitaires Blaise-Pascal, ISBN -978-2-84516-347-8

Intérêt et spécificité des littoraux volcaniques en géographie environnementale

Samuel étienne, Raphaël paris

Les littoraux volcaniques ont très tôt compté parmi les éléments clefs invoqués pour étayer ou contredire quelques-unes des plus grandes théories géomorphologiques ou géologiques : ceux des îles océaniques pacifiques ont été le support – mobile – de la théorie de C. Darwin sur la formation et l’évolution des récifs coralliens (1842) ; théorie longtemps dénigrée que J.D. Dana (1872) puis W.M. Davis (1928) se chargèrent de réhabiliter. Le même Davis se réfère à la structure des côtes volcaniques récentes des îles Fidji pour écarter l’hypothèse que les îles volcaniques actives sont nécessairement associées à un soulèvement tectonique – un des points chauds de la recherche géologique au xixe siècle, hypothèse d’ailleurs soutenue par Darwin (1875 ; 1902) après l’observation de plages de blocs soulevées aux Îles Galápagos – et préférer au contraire celle de leur possible subsidence éventuelle (Davis, 1920). L’énoncé de la théorie de la tectonique des plaques accordera ensuite aux îles volcaniques le rôle de marqueurs cinématiques

du déplacement des plaques (Wilson, 1963 ; McDougall, 1971). L’intérêt des îles volcaniques récentes réside en effet dans le contrôle chronologique de l’évolution géologique et géomorphologique sur le long terme, du fait de l’activité éruptive observée ou datée qui renouvelle régulièrement la topographie. Pourtant, les travaux mettant en relation le contexte volcano-tectonique, les variations climatiques et eustatiques et la morphologie des littoraux volcaniques sont peu nombreux (Robert, 1974 ; Bodéré, 1985 ; Regnauld, 1985 ; Pomel, 1986 ; Guillou et al., 1998 ; Mitchell, 1998 ; Azevedo & Portugal Ferreira, 1999) et aucune synthèse n’a été publiée. Les littoraux hawaïens et polynésiens sont les mieux documentés à ce jour (Cotton, 1944 ; Stearns, 1946 ; Moberly et al., 1963 ; Menard, 1983 ; Mohrange, 1990 ; Dickinson, 1998 ; McMurtry et al., 2004 ; Marie, 2004). En géomorphologie littorale, les côtes volcaniques ont également fait figure de sites

de référence dans l’évaluation des capacités d’érosion de la mer : pour certains, les platesformes bordant les falaises en roches volcaniques dures ne pouvaient être attribuées au travail des océans, à l’exception notable des zones très agitées de l’Océan austral (Darwin, 1846 ; Cotton, 1968). Très vite, cependant, émerge une distinction entre les produits éruptifs et leur résistance à l’érosion marine : les matériaux basaltiques sont résistants lorsqu’ils prennent la forme de coulées, parfois empilées en formations massives ; face à la plus que probable immunité de ces coulées basaltiques vis-à-vis des vagues, J.A. Steers (1952) s’interroge même sur l’origine des falaises des îles ouest-écossaises en ces termes : « How far are the cliffs simple erosion forms? », suggérant que le travail de la mer pourrait s’être limité à une simple retouche d’un versant modelé par des processus continentaux ou issu directement de l’activité tectonique. Lorsque les produits basaltiques sont scoriacés, les littoraux évoluent rapidement, l’érosion marine y travaille aisément et les îles parfois naissantes (Falcon, Anak Krakatau) ont alors une durée de vie plus limitée (Cotton, 1944). Le suivi de l’évolution du cratère émergé de l’île de Surtsey depuis 1963 a montré la fragilité de ces édifices et permis de quantifier précisément le recul respectif des falaises de téphras et celles constituées de laves, mais aussi d’apprécier le rôle protecteur pour le versant littoral des plages de tempêtes à blocs (Norrman, 1980). La recherche française a su témoigner d’une certaine originalité sur la façon d’aborder la morphologie des littoraux volcaniques : jusqu’au milieu des années 1980, sous l’impulsion d’André Guilcher, de René Battistini ou de Jean-Claude Bodéré, de nombreux travaux sur les caractéristiques

Samuel étienne, Raphaël paris

des très grandes falaises (Canaries, Madère, Açores, Pâques), des plates-formes d’érosion marine (à différentes échelles), ou la dynamique des côtes meubles soumises aux débâcles glacio-volcaniques (Islande) sont venus nourrir le débat géomorphologique (voir Battistini, 1985). Les littoraux des îles volcaniques auraient pu constituer l’exclusivité de la matière de cet ouvrage, mais il a été choisi de ne pas se limiter à ces seules îles, souvent de taille réduite – et pour cette même raison longtemps négligées par les géomorphologues (Nuun, 1987) – afin d’essayer de faire ressortir ce qui rapproche, et ce qui éloigne, les littoraux volcaniques des îles et ceux des marges continentales, tant sur le plan de la géodynamique externe (première partie), de l’enregistrement des crises du géosystème (deuxième partie), que de l’adaptation des sociétés à ces environnements particuliers (troisième partie). La position des terres émergées par rapport aux grandes limites tectoniques permet évidemment de discriminer ces mêmes littoraux : au renouvellement constant des formes en contexte actif, s’oppose la toute relative immuabilité des littoraux des marges passives. Des travaux de Guillaume Marie (p. 101-119), Samuel Étienne (p. 37-55) et Guy Caniaux (p. 1536) ressort l’évident forçage structural des coulées basaltiques sur la morphologie des côtes à plates-formes, que ces coulées soit issues de volcans-boucliers actifs (Hawaï), ou de trapps anciens (Irlande du Nord). Des constantes se retrouvent également au niveau de la taille des matériaux livrés à la dynamique littorale par ses formations rocheuses massives et, subséquemment, une certaine

Intérêt et spécificité des littoraux volcaniques en géographie environnementale

homonymie des dépôts les plus grossiers (plages de tempêtes à blocs notamment). Les littoraux volcaniques sont particulièrement exposés aux situations de crises engendrées par des évènements volcanotectoniques (éruptions, séismes) et météoocéaniques (ondes, dépressions, tempêtes, cyclones, systèmes pluvio-orageux, tsunamis) exceptionnels. La multiplicité des sources et les contrastes orographiques propres aux côtes volcaniques se traduisent par des associations d’aléas (ex. cyclone - crues torrentielles - mouvements de terrain, ou encore séisme - tsunami), qui sont souvent sousestimées en matière de gestion des crises et de prévention, comme le montre Françoise Pagney Bénito-Espinal aux Caraïbes (p. 139156). Les reliefs volcaniques imposent également une dissymétrie dans l’exposition de leurs côtes aux agents météorologiques (houles, vents, cyclones). Ainsi, les côtes caraïbes des Petites Antilles sont moins exposées aux perturbations tropicales que les côtes atlantiques, mais ces dernières sont moins affectées en matière d’érosion car le platier plus étendu anticipe le déferlement des houles cycloniques et limite leur impact à la côte (Pagney, p. 139-156). La seconde partie de cet ouvrage aborde d’abord les crises et risques sur les littoraux volcaniques à travers l’impact des évènements morphogéniques exceptionnels dans leur évolution sur le long terme. Les tsunamis se sont par exemple récemment imposés comme un paramètre non négligeable de la morphologie de certaines côtes (Dawson, 1994 ; Bryant et al., 1996 ; Felton, 2002 ; Scheffers & Kelletat, 2003). À travers l’exemple de l’Île d’Hawaï (Big Island),

Guillaume Marie fait le bilan des observations sur l’impact morphologique et sédimentologique des tempêtes et tsunamis du xxe siècle sur les côtes rocheuses volcaniques. Avec des vagues de plus de 6 m de haut, les systèmes dépressionnaires issus de tempêtes boréales, les cyclones et les tsunamis apparaissent comme les principaux agents morphogéniques des banquettes et gradins de haute mer (1-3 m a.s.l.). Les littoraux hawaïens présentent également une gamme de champs de blocs décimétriques, voire plurimétriques, déposés par les tempêtes et les tsunamis à plus de 6 m d’altitude, la distinction entre les deux agents de transport demeurant parfois problématique. En Nouvelle-Zélande, Regnauld et al. (p. 57-72) établissent une typologie des littoraux en fonction de l’importance relative du volcanisme, des tsunamis et de la néotectonique sur la morphogenèse. Enfin, la morphologie des littoraux volcaniques, très contrastée, tend à concentrer les activités humaines et les enjeux dans les zones basses, telles que les cicatrices de glissements massifs, les cônes deltaïques, les baies ou les plates-formes, plus vulnérables face aux aléas météo-océaniques. Les îles volcaniques apparaissent finalement comme des laboratoires grandeur nature en matière d’impact sur les milieux côtiers, de modélisation des risques, et de mise en place des politiques de prévision et de prévention, du fait d’une double vulnérabilité physique et humaine. C’est ce que montrent Raphaël Paris et al. à travers l’exemple des tsunamis dans les îles volcaniques (p. 121-137) et Françoise Pagney aux Petites Antilles dans un contexte de recrudescence des cyclones (p. 139-156). Les moyens institutionnels dont bénéficient les littoraux pour gérer les

catastrophes et limiter les risques sont inégaux suivant les pays et les régions. Comme le montrent Pascal Saffache et Didier Moullet (p. 159-172), les écosystèmes côtiers de la Martinique et de la Guadeloupe sont de plus en plus fragilisés par des contraintes anthropiques qui résultent essentiellement de carences politiques en matière d’aménagement du territoire, mais aussi d’un manque de sensibilisation et d’éducation de la population. Les mutations socio-économiques récentes, que ce soit aux Antilles ou aux Canaries (Pérez Chacón Espino et al., p. 173-191), ont entraîné une littoralisation des activités et une pression croissante sur les écosystèmes côtiers. Ce paradoxe entre développement économique et protection de l’environnement est crucial dans les îles volcaniques. L’enjeu est finalement de concilier une pression touristique forte et grandissante et la conservation d’écosystèmes côtiers aussi riches que fragiles, surtout dans le cas des récifs coralliens (Leão & Fournier, p. 193-219).

Références Azevado J.M.M., Portugal Ferreira M.R., 1999. Volcanic gaps and subaerial records of palaeo-sealevels on Flores Island (Azores): tectonic and morphological implications. Journal of Geodynamics, 28 (2-3) : 117-129. Battistini R., 1985. Travaux français récents sur la morphologie des littoraux volcaniques. Bull. Assoc. Géogr. Franç., 2 : 147-152. Bodéré J.-C., 1985. La région côtière sud-est de l’Islande. Recherches géomorphologiques. Thèse d’État, Université de Bretagne-Occidentale, 3 vol. : 1827 p. Bryant E.A., Young R.W. & Price D.M., 1996. Tsunami as a major control on coastal evolution, Southeastern Australia. Journal of Coastal Research, 12 : 831-840.

Samuel étienne, Raphaël paris

Cotton C.A., 1944. Volcanoes as landscape forms. Whitcombs and Tombs, Christchurch : 416 p. Cotton C.A., 1968. Plunging cliffs and pleistocene coastal cliffing in the Southern Hemisphere. Mélanges de géographie Tulippe, vol. 1, Gembloux Ducolot : 37-59. Dana J.D., 1872. Corals and coral islands. Dodd, Mead and Co, New York. Darwin C., 1842. The structure and distribution of coral reefs. Smith Elder, London. Darwin C., 1846. Geological observations on parts of South America, Being the third part of the geology of the voyage of the Beagle, under the command of Capt. Fitzroy, R.N. during the years 1832 to 1836. Smith Elder and Co, London. Darwin C., 1875 [1992]. Voyage d’un naturaliste autour du Monde. II – Les Andes, les Galápagos et l’Australie. La Découverte, Paris, 299 p. Darwin C., 1902. Observations géologiques sur les îles volcaniques explorées par l’expédition du « Beagle » et notes sur la géologie de l’Australie et du cap de Bonne-Espérance. Schleicher, Paris : 218 p. Davis W.M., 1920. The islands and coral reefs of Fidji. Part I. The volcanic islands. The Geographical Journal, 55 : 34-45. Davis W.M., 1928. The coral reef problem. American Geological Society Special Publication, no 9. Dawson A.G., 1994. Geomorphological effects of tsunami runup and backwash. Geomorphology, 10 : 83-94. Dickinson W.R., 1998. Geomorphology and geodynamics of the Cook-Austral island-seamount chain in the South Pacific Ocean: implications fot hotspots and plumes. International Geology Review, 40 (12) : 1039-1075. Felton A., 2002. Sedimentology of rocky shorelines: 1. A review of the problem, with analytical methods, and insights gained from the Hulopoe Gravel and the modern rocky shoreline of Lanai, Hawaii. Sedimentary Geology, 152 : 221-245. Guillou H., Carracedo J.C., Day J.S., 1998. Dating of the Upper Pleistocene-Holocene volcanic activity of La Palma using the unspiked K-Ar technique. Journal of Volcanology and Geothermal Research, 86 : 137-149. Marie G., 2004. L’évolution des formes et de la morphodynamique en domaine littoral volcanique : recherches dans l’archipel d’Hawaï. Thèse de Doctorat de

Intérêt et spécificité des littoraux volcaniques en géographie environnementale

géographie, Université de Bretagne Occidentale : 522 p. McDougall I., 1971. Volcanic islands chains and seafloor spreading. Nature, 231 : 141-144. McMurtry G.M., Watts P., Fryer G.J., Smith J.R., Imamura F., 2004. Giant landslides, mega-tsunamis and paleo-sea level in the Hawaiian Islands. Marine Geology, 203 : 219-233. Menard H.W., 1983. Insular erosion, isostasy and subsidence. Science, 220 : 913-918. Mitchell N.C., 1998. Characterising the irregular coastlines of volcanic ocean islands. Geomorphology, 23 : 1-14. Moberly R., Cox D.C., Chamberlain T., McCoy F.W., Campbell J.F., 1963. Coastal geology of Hawaii. Hawaii Institute of Geophysics, Report HIG 41 : 216 p. Morhange C., 1990. Mise en évidence d’une déformation de la lithosphère à partir de l’étude quantitative de l’évolution géomorphologique des Îles australes et Cook du Sud en Polynésie. Revue de Géomorphologie Dynamique, 39 (1) : 1-13. Norrman J.O., 1980. Coastal erosion and slope development in Surtsey Island, Iceland. Zeitschrift für Geomorphologie, Suppl Bd, 34 : 20-38.

Nuun P.D., 1987. Small islands and geomorphology: review and prospect in the context of historical geomorphology. Transactions of the Institute of British Geographers, New Series, vol. 12 (2) : 227-239. Pomel R.-S., 1986. Morphologie volcanique et paléoclimatologie des Îles Canaries : comparaison avec d’autres milieux volcaniques insulaires : Îles de la mer Tyrrhénienne et de la mer Égée, Île de la Réunion. Thèse de Doctorat, Université Aix-Marseille 1. 1083 p. Regnauld H., 1985. Morphologie littorale des îles Galapagos. Zeitschrift für Geomorphologie, 29 (2) : 153-168. Robert R., 1974. Morphologie littorale de la Réunion. Thèse de troisième cycle de géographie, Université de Montpellier, 2 vol. : 27 + 110 p. Scheffers A., Kelletat D., 2003. Sedimentologic and geomorphologic tsunami imprints worldwide – a review. Earth-Science Reviews, 63 : 83-92. Stearns H.T., 1946. Geology of the Hawaiian Islands. Hawaii Division of Hydrograph Bulletin, 8 : 105 p. Steers J.A., 1952. The coastline of Scotland. The Geographical Journal, 118 (2) : 180-190. Wilson J.T., 1963. Evidence from islands on the spreading ocean floors. Nature, 197 : 536-538.

Table des matières

introduction

Samuel Étienne, Raphaël Paris Intérêt et spécificité des littoraux volcaniques en géographie environnementale

Première Partie

Géomorphologie

Guy Caniaux Morphologie des littoraux aux Açores

Samuel Étienne Les plates-formes d’érosion marine des littoraux volcaniques

Hervé Regnauld, James R. Goff, Scott L. Nichol, Catherine Chagué-Goff, Jean-Noël Proust Littoraux et volcanisme en Nouvelle-Zélande : du forçage direct au contrôle en relais

Catherine Lefaure Étude géomorphologique du littoral de l’Etna

Crises et risques

Deuxième Partie

Guillaume Marie Conséquences morphologiques des tempêtes et tsunamis sur les côtes volcaniques de l’île d’Hawaï (Big Island) : genèse de plates-formes de haute mer et dépôts de blocs

101

Raphaël Paris, Franck Lavigne, Patrick Wassmer Risques et impact des tsunamis sur les littoraux des îles volcaniques

121

224

Table des matières

Françoise Pagney Bénito-Espinal Les risques associés aux perturbations tropicales sur les littoraux des Petites Antilles volcaniques

Troisième Partie

Impacts anthropiques et aménagements

139

Pascal Saffache, Didier Moullet Martinique et Guadeloupe : des écosystèmes côtiers en sursis

159

Emma Pérez-Chacón Espino, Luis Hernández Calvento, Amalia Yanes Luque Transformaciones humanas y consecuencias sobre los litorales de las Islas Canarias

173

193

Zelinda M.A.N. Leão, Jérôme Fournier Contribution à l’étude biogéomorphologique d’un archipel d’origine volcanique : une synthèse sur le complexe récifal d’Abrolhos (Bahia, Brésil)

Les Auteurs

221

Table des matières

223

Collection VOLCANIQUES

18 €

Les littoraux volcaniques : une approche environnementale

Les littoraux volcaniques Une approche environnementale Sous la direction de

Samuel ÉTIENNE & Raphaël PARIS