LE SOUS-SOL DE L’AGGLOMERATION POINTOISE …...Plan de Pointe-à-Pitre en 1775 CAOM - 11/PFA/315...

Journées Nationales de Géotechnique et de Géologie de l’ingénieur, Lille 2004 (28 - 30 juin)

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LE SOUS-SOL DE L’AGGLOMERATION POINTOISE FACE AU RI SQUE SISMIQUE THE GROUND OF POINTE-A-PITRE AND ITS SUBURBS FACING SEISMIC RISK Michèle ROBIN-CLERC Guadeloupe, France RÉSUMÉ - L’agglomération pointoise est édifiée sur des terrains totalement modifiés sur une épaisseur de 15 à 30 m. A partir de 15 à 30 mètres on trouve un calcaire d’origine sédimentaire qui subit un phénomène de karstification. Environ 80 mètres en dessous, on retrouve le sol volcanique. En cas de séisme ce sous-sol particulier peut accentuer les effets des ondes sismiques par divers effets : effets de site, effets induits, résonance. ABSTRACT - The town of Pointe-à-Pitre is built on grounds completely modified on a thickness from 15 to 30 meters. From 15 to 30 meters one finds a limestone of sedimentary origin which undergone a phenomenon of karstification. Approximately 80 meters below, the volcanic ground is found. In the event of seism this particular basement can accentuate the effects of the seismic waves by various effects: site effects, induced effects, resonance. 1. Introduction La Guadeloupe est soumise à trois types de séismes : les séismes de sources proches intraplaque Caraïbe, les séismes de sources lointaines intraplaque Caraïbe, les séismes de sources lointaines interplaques Caraïbe / Amérique, dits de subduction. Selon le décret 81-181 du 14 mai 1991, l’agglomération pointoise est située en zone III, de sismicité forte. En étudiant son sous-sol on peut préconiser des mesures permettant de réduire les effets des tremblements de terre. 2. Analyse de la sismicité On distingue les sources sismiques proches ( distance au foyer inférieure à 10 Km ) et les sources sismiques lointaines ( distance au foyer supérieure à 10 Km ). Les séismes de 1974 et de 1953, pourtant de magnitudes proches de celui de 1843, ont cependant leurs foyers beaucoup plus éloignés de la Guadeloupe que celui de 1843, ce qui explique que les dégâts occasionnés aient été moindres. La figure 1 classe par intensité les séismes forts ressentis à la Gaudeloupe durant les quatre derniers siècles et l’on voit que la grande majorité des séismes ne sont pas des séismes majeurs. Séismes forts ressentis à la Guadeloupe Intensité VI VII VIII IX XVIIème siècle 1 (1690) XVIIIème siècle 1 2 XIXème siècle 6 3 2 (1897/51) 1 (1843) XXème siècle 4 Total 1669-1978 12 5 2 1

Figure 1 : Séismes forts ressentis à la Guadeloupe (Feuillard, 1980)


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Les caractéristiques de la subduction concernant la Guadeloupe semblent justifier un niveau d’activité sismique relativement modéré par rapport à d’autres zones de subduction. L’aléa probabiliste pour une période de retour de 475 ans (soit 10% de probabilité d’occurrence sur 50 ans) permet d’estimer des valeurs de pics d’accélération de l’ordre de 0,25 à 0,3g au rocher pouvant être atteints ou dépassés dans la région de la Guadeloupe (Géoter, 2002). 3 - Aléa local Séismes intra-plaque : en plus du mouvement au rocher dû au signal sismique de séismes régionaux proches ou lointains, il faut ajouter le jeu des failles actives proches de l’agglomération ( entre 0.5 et 4 Km ). Ces failles pourraient générer des séismes proches, de faible magnitude (maximum 5.5), de courte durée, et entraînant des pics d’accélération pour les bâtiments de périodes de 0.1 à 0.5s. (Géoter, 2002). Sur la figure 2 on peut voir en rouge la faille qui a généré le séisme de 1897 et qui pourrait entraîner dans l’avenir un séisme de source proche et de magnitude faible mais cependant destructeur pour l’agglomération pointoise.

Figure 2 : Système de failles actives de la Guadeloupe (Feuillet, 2000)

Effets de site : le sol hétérogène sur lequel se trouve l’agglomération, engendre localement, sur les sols meubles, une amplification de l’action sismique qui est due à des sols alluvionnaires de forte épaisseur. Sur le sondage de sol de la figure 3 on peut voir la nature meuble du sol de l’agglomération pointoise, le substratum calcaire étant là à environ 10 mètres de profondeur.


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Figure 3 : Sondage de sol quai de Lesseps à Pointe-à-Pitre.

Effets induits : une grande partie de l’agglomération pointoise est une zone de terrains potentiellement liquéfiables, apparaissant en vert sur la figure 4.

Figure 4 : Atlas communal des risques sismiques. Carte n° 971-0606 - www.brgm.fr/risques/antilles


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4 - Histoire de Pointe à Pitre La fondation de la ville en 1775 : la ville est construite sur un sol sableux ou sur des « mornes » calcaires arasés. Les mornes sont de petites collines de l’ordre de quelques dizaines de mètres de hauteur. Les matériaux des mornes arasés (« le solide ») ont servi à combler les marais (« les comblements »). La situation à la veille du séisme de 1843 est celle-ci : sur le solide sont construites des maisons en maçonneries à 2 ou 3 étages ( maisons élevées ) ayant des charpentes en bois et de lourdes couvertures en ardoises ou en tuiles. Sur les comblements on a édifié des maisons ou des cases en bois. Les maisons n’ont pas de fondations ou des fondations légères. Il y avait 1389 maisons et terrains bâtis. Sur la figure 5 on peut voir l’emplacement des mornes calcaires en grisé, le reste du centre ancien étant édifié sur de la magrove remblayée.

Figure 5 : Emplacement des mornes calcaires

Plan de Pointe-à-Pitre en 1775 CAOM - 11/PFA/315

Le séisme du 8 février 1843 : Pointe-à-Pitre avait 12 000 habitants (il y en avait 129 000

pour la Guadeloupe). « On était le 8 février 1843, il était dix heures trente. C’était une belle matinée, le ciel était serein. Quelques nuages d’un blanc éclatant passaient au zénith. Pas de brise. La brise fraîche du nord-est atteignit la Guadeloupe après le désastre ». « Il se fit un bruit comparable à celui d’un chariot roulant sur des pavés à faible distance et le sol fut pris de trépidations. D’abord assez faible, la secousse acquérait de moment en moment plus de violence; vers le milieu, elle devint extrêmement forte puis, après un affaiblissement du mouvement, les oscillations reprirent de leur violence, acquérant plus de force que jamais. Enfin, progressivement, elles s’atténuèrent. » (Deville, 1843). Cela dura une minute trente cinq


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secondes. Les gens sont tombés, la terre leur manquant sous les pieds. Presque tous les feux étaient allumés dans les cuisines pour préparer le déjeuner. Les enfants étaient à l’école. Il y avait environ 1400 maisons à Pointe-à-Pitre. 987 maisons et 90 constructions diverses furent détruites. Les maisons s’écroulèrent. Il y eut rupture des conduites enterrées, des dégâts aux réservoirs. Les maisons se désolidarisèrent de leurs fondations quand elles en avaient. Les sols se fracturèrent. Il y eut liquéfaction de sols, c’est à dire que les sols sableux, imbibés d’eau de mer, rejetèrent cette eau en fontaines artésiennes sous l’effet des secousses et perdirent alors leur cohésion. Ils ne supportèrent plus aucune charge. L’incendie commença juste après le séisme et dévora les maisons de bois qui avaient résisté. L’hôpital brûla. Les 312 maisons restantes étaient toutes en bois et furent celles qui avaient été épargnées par l’incendie. L’église s’écroula, ne resta que sa façade debout, avec son horloge arrêtée à 10 heures 35. Il y eut 1120 morts et 1500 blessés

Figure 6 : Le séisme du 8 février 1843 Epinal 1843, fabrique de Pellerin, gravure sur bois coloriée, 40X59 cm

Pointe-à-Pitre, à la veille du séisme de 1897, est constituée de maisons ayant des rez de

chaussée et des murs pignons coupe-feu en maçonnerie et des étages en bois. Les maçonneries sont de moellons de calcaire et de mortier de chaux et de sable, sachant que la chaux de la Guadeloupe est de très mauvaise qualité. Le séisme du 29 avril 1897 « Les gens ont entendu un grondement souterrain, certains parlent d’un bruit de détonation qui aurait précédé la secousse principale, enfin d’une immense clameur au milieu d’un craquement général et du bruit d’effondrement des murs ». « La terre a tremblé pendant dix à douze secondes, d’abord d’un mouvement de trépidation puis d’un mouvement d’oscillation de l’est à l’ouest » (Lacour, 1979). Le séisme dura douze secondes, avec une intensité de VIII. Les pignons de maçonnerie s’écroulèrent. 150 maisons en maçonnerie furent détruites, il y eut 6 morts et 39 blessés.


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5 - Aspect géologique Le sol de la Grande-Terre : le socle probablement volcanique non affleurant de la Grande-Terre n’a été à ce jour atteint par aucun forage. La Grande-Terre est formée de dépôts volcano-sédimentaires et carbonatés qui couvrent des roches effusives et plutoniques dont les témoins actuels ont été mis en place de l’Eocène moyen ( - 45 millions d’années ) à l’Oligocène Supérieur ( - 25 millions d’années ). L’inclinaison générale de la Grande-Terre vers l’ouest-nord-ouest, a permis l’installation d’une zone marécageuse le long de la côte ouest de Pointe-à-Pitre à Anse-Bertrand. Constituée de vases et d’argiles d’altération transportées par les eaux de ruissellement, cette région ne s’élève que de 1 ou 2 m au-dessus de la mer. La Grande-Terre est entièrement recouverte par des terrains sédimentaires et culmine à 136 mètres.

Le sol de l’agglomération pointoise (BRGM, 1974) : la ville de Pointe-à-Pitre a été établie sur des formations marno-calcaires plus ou moins ennoyées et remblayées par la suite. Sur la figure 7 on peut voir les différentes profondeurs du substratum calcaire. La structure géologique type de cette zone est la suivante : - remblai calcaire, appelé localement tuf, ou remblai argileux : sur quelques mètres dans les secteurs aménagés, absent ailleurs. - formations vaso-tourbeuses très compressibles, matériaux de remplissage des reliefs calcaires ennoyés où se développent les mangroves. Leur épaisseur varie de quelques mètres à plus de 15 mètres. - horizon d’argile grise à bleue, généralement molle, sur 1 à 2m d’épaisseur. C’est une couche intermédiaire entre les formations vaso-tourbeuses et les argiles d’altération sous-jacentes. - formation marno-calcaire généralement hétérogène, d’origine madréporique et détritique, correspondant au substratum de la région. Cette formation est généralement recouverte par un horizon d’argile marron, d’épaisseur variable, plus ou moins compacte, renfermant fréquemment des granules de rognons calcaires à la base. La texture de ce substratum est constituée de rognons et blocs calcaires noyés dans une matrice sablo-marneuse. La dimension et le pourcentage des blocs et rognons varient rapidement tant dans le sens vertical que dans le sens horizontal. A cette hétérogénéité en grand s’ajoutent des hétérogénéités locales dues à la solubilité du carbonate de calcium qui favorise la formation, au sein de la roche, de poches de dissolution ou de réseaux karstiques. - des niveaux de tuf volcanique ou d’argile d’origine volcanique existent parfois au sein de la formation marno-calcaire. - Ce substratum marno-calcaire est d’origine sédimentaire. - On se trouve donc sur des sols très hétérogènes qui accentuent la vulnérabilité de la zone.


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Figure 7 : L’Agglomération pointoise - Carte en courbes d'iso-profondeur du toit du substratum

marno-calcaire sous la côte 0 au 1/5000° BRGM. Carte d’orientation géotechnique de l’agglomération pointoise. Décembre 1974.


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Etude des réactions des sols : d’après les études qui ont été faites sur la sismicité dans le centre ancien de Pointe-à-Pitre nous faisons la supposition suivante : lors du séisme de 1843, il y a eu résonance entre le sol et les bâtiments R+3 ou R+2+C ( période propre 0,4 secondes ) constituant la très grande majorité des bâtiments de cette époque. En effet, la période d’un sol non rocheux est donnée par la formule suivante :

Tsol = 4xH/Vs. Où H est la hauteur de la couche de sol et Vs la vitesse de propagation de l’onde S dans ce

sol, soit pour un sol en remblai de 13m de hauteur en moyenne ( comme révélé par les sondages ) : 4x13/130m/s=0.4 secondes.

L’église Saint-Pierre et Saint-Paul, détruite en 1843 et reconstruite depuis, et bien qu’elle soit en « maçonneries armées », a subi lors du séisme de 1897 les désordres suivants : la façade est toute déchiquetée, les murs des bas-côtés sont fendillés et la chapelle située à l’ouest est très endommagée. Des fouilles récentes confirment que toute la partie arrière de l’église est sur du remblai et sa partie avant sur le substratum calcaire.

Si l’on applique cette règle de calcul aux autres sols de l’agglomération, en fonction des hauteurs du toit du substratum marno-calcaire, les hauteurs de construction à éviter sont : Toit du substratum marno-calcaire compris entre 0 et - 5m : Tsol = 4x5/130m/s = 0,15 secondes, constructions de 1 à 2 niveaux. Toit du substratum marno-calcaire compris entre - 5 m et - 10m : Tsol = 4x10/130m/s = 0,30 secondes, constructions de 2 à 3 niveaux. Toit du substratum marno-calcaire compris entre - 10 m et - 15m : Tsol = 4x15/130m/s = 0,35 secondes, constructions de 3 à 4 niveaux. Toit du substratum marno-calcaire compris entre - 15 m et - 20m : Tsol = 4x20/130m/s = 0,45 secondes, constructions de 4 à 5 niveaux. Toit du substratum marno-calcaire compris entre - 20 m et - 25m : Tsol = 4x25/130m/s = 0,75 secondes, constructions de 5 à 8 niveaux. En tenant compte de la vulnérabilité particulière que présente un bâtiment fondé sur fondations superficielles sur un sol dont les épaisseurs de sols meubles ne sont pas homogènes. 6. Conclusion Environ 80 000 habitants sont concernés par ce sous-sol hétérogène et cette exposition aux risques particulière. Le fait d’en avoir une bonne connaissance permet de prendre des mesures de renforcement du bâti existant et d’éviter pour les constructions neuves certaines amplifications des effets des séismes. 7. Références bibliographiques BRGM. (1974). Carte d’orientation géotechnique de l’agglomération pointoise. Rapport BRGM

n° 74 ; ant. 19. Deville, C. (1843). Observations sur le tremblement de terre éprouvé à la Guadeloupe le 8

février. Imprimerie du Gouvernement. Géoter. (2002). Martin, Ch. et Secanell, R. Révision du zonage sismique de la France, Etude

probabiliste. Feuillard M., (1980) Nos séismes et nous. Bulletin de la Société d’Histoire de la Guadeloupe,

1980. N°43-44. 9 - 29. Feuillet N. (2000). Sismotectonique des petites Antilles. Liaison entre activité sismique et volcanique. Thèse de doctorat de l’Université Paris 7, IPGP, 283 p. Lacour, A. (1979). Histoire de la Guadeloupe. Société d’histoire de la Guadeloupe. Tome

cinquième. P171 à 189.

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