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Je m’informe sur les risques naturels et technologiques pour améliorer mes connaissances

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L'île de Saint-Barthélemy

Géographiquement, Saint-Martin et Saint-Barthélemy sont des îles situées dans le Nord-Est de la mer des Caraïbes, à environ 300 km à l’Est de Porto Rico et à environ 260 km de la Guadeloupe. Elles sont séparées par une distance de 25 km et sont communément appelées les îles du Nord. Situées sur le plateau de Saba, qui comprend également les îles de Saba, Saint-Eustache et Anguilla, elles sont toutes d’origine volcanique.

Situation régionale et démographie

Démographie

Saint-Barthélemy, une île escarpée d’une superficie de 21 km², abrite une population de plus de 10 000 habitants avec une densité de population de 466 habitants par km². Depuis les années soixante, elle a connu une économie florissante axée sur le tourisme, et son bilan démographique affiche une croissance constante depuis un demi-siècle.

Démographie

Saint-Barthélemy, une île escarpée d’une superficie de 21 km², abrite une population de plus de 10 000 habitants avec une densité de population de 466 habitants par km². Depuis les années soixante, elle a connu une économie florissante axée sur le tourisme, et son bilan démographique affiche une croissance constante depuis un demi-siècle.

Contexte géodynamique régional et les aléas naturels associés

L’arc volcanique antillais et son contexte tectonique

La tectonique des plaques est à l’origine de l’émergence de l’arc volcanique des Petites Antilles, qui s’étend sur près de 850 km entre les Grandes Antilles et l’Amérique du Sud. D’une orientation Nord-Sud, il se situe en bordure orientale de la plaque Caraïbe, en dessous de laquelle s’enfonce la croûte océanique atlantique à une vitesse moyenne estimée entre 1 et 2 cm/an.

Construction de l’arc antillais actuel

On considère que les Petites Antilles comptent actuellement 16 volcans actifs, alignés entre les îles de Saba au Nord et de Grenade au Sud. Neuf de ces volcans semblent avoir connu une activité éruptive depuis la découverte des Amériques. C’est dans la partie centrale de l’arc que se manifeste la plus grande activité. Ces volcans émettent des magmas différenciés, visqueux, riches en gaz, et donc à forte potentialité explosive.

En fonction de l’évolution des dynamiques de subduction, cet arc s’est construit en trois phases distinctes : la première est celle d’un arc dit ancien, suivie d’une période intermédiaire, puis de l’émergence de la chaîne volcanique actuelle, qui constitue l’arc dit récent.

Ainsi, les premiers indices de l’activité volcanique dans la région des Petites Antilles datent de 50 millions d’années. Cette activité se serait alors poursuivie jusqu’à la fin de l’Oligocène, vers 22,5 millions d’années avec un volcanisme essentiellement sous-marin. Quelques formations volcaniques aériennes ont cependant été mises en place à cette époque, en particulier à Antigua, Saint-Martin et Saint-Barthélemy.

 la fin de cette première activité volcanique et la construction des premiers reliefs, succède une période de sédimentation qui a permis le développement de complexes récifaux.

Les 16 volcans actifs de l’arc des Petites Antilles et leur périmètre de danger de rayon 200 km pour l’aléa retombées de cendre

Activité sismique très soutenue

Le contexte géodynamique actif de cette région génère une activité sismique très soutenue aux Antilles, du fait de l’affrontement entre les plaques nord et sud américaines avec la plaque Caraïbe, selon une vitesse moyenne de 2 cm/an. Ce mouvement est absorbé par une subduction sous la plaque Caraïbe au niveau de l’arc des Petites Antilles et par des décrochements au nord et au sud. Les séismes résultants peuvent prendre naissance à une profondeur de 200 km. Ceux qui se situent entre 100 et 200 km sont répartis dans une zone de 75 km de largeur sous les îles de l’arc. Ces derniers représentent 25% de la sismicité totale des Antilles. C’est dans la partie centrale de l’arc, entre la Dominique et Sainte-Lucie, que l’on observe les plus grandes magnitudes.

Les derniers grands séismes destructeurs des Antilles sont ceux de Guadeloupe du 8 février 1843 (magnitude 8.0, 3000 morts) et de Martinique du 11 janvier 1839 (magnitude 7.5, au moins 300 morts) et du 29 novembre 2007 (magnitude 7.4). D’autres séismes, plus superficiels, comme celui du 21 novembre 2004 (Saintes), ont eu lieu à l’intérieur de la plaque chevauchante Caraïbe qui se déforme en réponse à la subduction de la plaque plongeante. Ainsi, des failles normales superficielles coupant l’archipel ont produit les séismes de Guadeloupe survenus en 1851 sur la côte est de Basse Terre, en 1897 près de Pointe à Pitre, et plus récemment à l’est de Marie-Galante (1914, 1992).

 Une estimation grossière des fréquences des secousses historiques responsables de dommages conduit aux pseudo-périodes de retour de 75 à 150 ans pour l’intensité VIII (MSK), 40 à 50 ans pour l’intensité VII et plus, 12 ans pour l’intensité VI et plus. Notons que les effets des séismes peuvent être par ailleurs accrus aux Antilles, en raison de contextes géologiques, géotechniques et orographiques particulièrement favorables à l’amplification des vibrations, aux mouvements de terrain et à la liquéfaction du sol. Par ailleurs, certains systèmes de failles actives affectant superficiellement la plaque Caraïbe, pourraient engendrer des sources sismiques de taille suffisante pour que la rupture se propage jusqu’en surface du sol.

Sismicité historique

Contexte propice au déclenchement de mouvements gravitaires

Dans les Caraïbes, le contexte géologique (subduction) et le climat tropical favorisent les mouvements de terrain. Les pentes raides associés à des sols volcaniques facilitent les glissements de terrain et les coulées boueuses. Le contexte tectonique dans lequel s’inscrivent les îles de la caraïbe les exposent davantage aux séismes et au jeu et rejeu des failles. L’île de la Dominique, composé de cinq volcans actifs, est probablement l’île la plus exposés aux mouvements de terrain d’origine géodynamique, après les îles de Saba et Ste Eustache (nbre de volcans/superficie de l’île).

D’autres processus d’érosion comme les vagues et les courants côtiers le long du littoral participent au déclenchement de mouvements de terrain. Par exemple, en septembre 2017, les pluies engendrées par le passage de l’ouragan Maria (Catégorie 5) ont déclenché plus de 9900 mouvements de terrain, responsables de nombreuses coupures de routes et l’enclavement de certaines parties de l’île (Battut, 2023). Toutefois, les mouvements de terrain peuvent aussi se produire en dehors de périodes cycloniques lors de tempête tropicales.
Enfin, les avalanches de débris (correspondant à l’effondrement d’un flanc de volcan ou d’une caldeira) représentent des événements majeurs dans l’histoire des volcans (identifiées en Guadeloupe, Ste Lucie, Martinique, Dominique), capables de générer des tsunamis plus ou moins dévastateurs (Le Friant et al., 2002).

Dommages environnementaux causés par le passage du cyclone Maria en 2017 sur l’île de la Dominique

Le cyclone a atteint sa catégorie maximale (5) en passant sur l’île de la Dominique. Avec des rafales dépassant les 260 km/h, d’importantes précipitations ont débuté dans l’après-midi du 18 septembre et ont entraîné de nombreux mouvements de terrain et crues soudaines. Un maximum de 600 mm a été observé à Copthall, près de Roseau. De manière générale, la surcote marine associée au cyclone a été la plus importante sur la côte ouest dans la moitié sud de l’île, où un run up maximal de 3,7 m a été observé à Scott’s Head.

L'arc volcanique antillais et son contexte tectonique

Tectonique des plaques

La tectonique des plaques est à l’origine de l’émergence de l’arc volcanique des Petites Antilles, qui s’étend sur près de 850 km entre les Grandes Antilles et l’Amérique du Sud. D’une orientation Nord-Sud, il se situe en bordure orientale de la plaque Caraïbe, en dessous de laquelle s’enfonce la croûte océanique atlantique à une vitesse moyenne estimée entre 1 et 2 cm/an.

Construction de l'arc antillais actuel

On considère que les Petites Antilles comptent actuellement 16 volcans actifs, alignés entre les îles de Saba au Nord et de Grenade au Sud. Neuf de ces volcans semblent avoir connu une activité éruptive depuis la découverte des Amériques. C’est dans la partie centrale de l’arc que se manifeste la plus grande activité. Ces volcans émettent des magmas différenciés, visqueux, riches en gaz, et donc à forte potentialité explosive.

Formation de l’arc ancien

Les premiers indices de l’activité volcanique dans la région des Petites Antilles datent de 50 millions d’années, avec un volcanisme essentiellement sous-marin. Quelques formations volcaniques aériennes ont cependant été mises en place à cette époque, en particulier à Antigua, Saint-Martin et Saint-Barthélemy.

Période intermédiaire

Après la première phase volcanique sous-marine, la région des Petites Antilles a connu une accalmie, permettant aux processus de sédimentation de dominer. Des sédiments calcaires et détritiques se sont déposés sur plusieurs millions d’années, recouvrant les anciens reliefs volcaniques et comblant les dépressions sous-marines. Cette période a vu le développement de plateformes carbonatées, notamment à Antigua, Saint-Barthélemy et Saint-Martin, où des formations calcaires témoignent encore aujourd’hui de cette phase de sédimentation récifale.

Chaîne volcanique actuelle

L’arc actuel émerge au début du Pliocène, vers 6 millions d’années, et poursuit sa construction encore de nos jours. Depuis cette époque, on assiste en effet à la naissance de stratovolcans explosifs, ou à des volcans fissuraux effusifs qui fonctionnent plusieurs centaines de milliers d’années, puis s’éteignent. Le volcan sous-marin Kick’em Jenny (au nord de l’île de Grenade) constitue un témoin remarquable du processus d’édification de l’arc insulaire, toujours en cours.

Activité sismique très soutenue

Le contexte géodynamique actif de cette région génère une activité sismique très soutenue aux Antilles, du fait de l’affrontement entre les plaques nord et sud américaines avec la plaque Caraïbe, selon une vitesse moyenne de 2 cm/an. Ce mouvement est absorbé par une subduction sous la plaque Caraïbe au niveau de l’arc des Petites Antilles et par des décrochements au nord et au sud. Les séismes résultants peuvent prendre naissance à une profondeur de 200 km. Ceux qui se situent entre 100 et 200 km sont répartis dans une zone de 75 km de largeur sous les îles de l’arc. Ces derniers représentent 25% de la sismicité totale des Antilles. C’est dans la partie centrale de l’arc, entre la Dominique et Sainte-Lucie, que l’on observe les plus grandes magnitudes.

Les derniers grands séismes destructeurs des Antilles sont ceux de Guadeloupe du 8 février 1843 (magnitude 8.0, 3000 morts) et de Martinique du 11 janvier 1839 (magnitude 7.5, au moins 300 morts) et du 29 novembre 2007 (magnitude 7.4). D’autres séismes, plus superficiels, comme celui du 21 novembre 2004 (Saintes), ont eu lieu à l’intérieur de la plaque chevauchante Caraïbe qui se déforme en réponse à la subduction de la plaque plongeante. Ainsi, des failles normales superficielles coupant l’archipel ont produit les séismes de Guadeloupe survenus en 1851 sur la côte est de Basse Terre, en 1897 près de Pointe à Pitre, et plus récemment à l’est de Marie-Galante (1914, 1992).

 Une estimation grossière des fréquences des secousses historiques responsables de dommages conduit aux pseudo-périodes de retour de 75 à 150 ans pour l’intensité VIII (MSK), 40 à 50 ans pour l’intensité VII et plus, 12 ans pour l’intensité VI et plus. Notons que les effets des séismes peuvent être par ailleurs accrus aux Antilles, en raison de contextes géologiques, géotechniques et orographiques particulièrement favorables à l’amplification des vibrations, aux mouvements de terrain et à la liquéfaction du sol. Par ailleurs, certains systèmes de failles actives affectant superficiellement la plaque Caraïbe, pourraient engendrer des sources sismiques de taille suffisante pour que la rupture se propage jusqu’en surface du sol.

Contexte propice au déclenchement de mouvements gravitaires

Dans les Caraïbes, le contexte géologique (subduction) et le climat tropical favorisent les mouvements de terrain. Les pentes raides associés à des sols volcaniques facilitent les glissements de terrain et les coulées boueuses. Le contexte tectonique dans lequel s’inscrivent les îles de la caraïbe les exposent davantage aux séismes et au jeu et rejeu des failles. L’île de la Dominique, composé de cinq volcans actifs, est probablement l’île la plus exposés aux mouvements de terrain d’origine géodynamique, après les îles de Saba et Ste Eustache (nbre de volcans/superficie de l’île).

D’autres processus d’érosion comme les vagues et les courants côtiers le long du littoral participent au déclenchement de mouvements de terrain. Par exemple, en septembre 2017, les pluies engendrées par le passage de l’ouragan Maria (Catégorie 5) ont déclenché plus de 9900 mouvements de terrain, responsables de nombreuses coupures de routes et l’enclavement de certaines parties de l’île (Battut, 2023). Toutefois, les mouvements de terrain peuvent aussi se produire en dehors de périodes cycloniques lors de tempête tropicales.
Enfin, les avalanches de débris (correspondant à l’effondrement d’un flanc de volcan ou d’une caldeira) représentent des événements majeurs dans l’histoire des volcans (identifiées en Guadeloupe, Ste Lucie, Martinique, Dominique), capables de générer des tsunamis plus ou moins dévastateurs (Le Friant et al., 2002).

Le cyclone a atteint sa catégorie maximale (5) en passant sur l’île de la Dominique. Avec des rafales dépassant les 260 km/h, d’importantes précipitations ont débuté dans l’après-midi du 18 septembre et ont entraîné de nombreux mouvements de terrain et crues soudaines. Un maximum de 600 mm a été observé à Copthall, près de Roseau. De manière générale, la surcote marine associée au cyclone a été la plus importante sur la côte ouest dans la moitié sud de l’île, où un run up maximal de 3,7 m a été observé à Scott’s Head.

INONDATION

Les inondations

Le bassin caribéen et l’arc antillais sont sous le régime de climat tropical à deux saisons, la saison sèche appelée « Carême » de janvier à avril et la saison humide dite « Hivernage » de juin à novembre. Les précipitations annuelles de ce type de climat sont de l’ordre de 1500 à 2000 mm, mais sont très contrastées notamment à cause des reliefs. Ainsi certaines zones reçoivent environ 1000 mm tandis que d’autres cumulent près de 4000 mm par an. Les inondations sont caractérisées par des débits et des hauteurs d’eau élevés qui causent des dommages matériels (habitations, infrastructures routières, réseaux, etc.) mais portent aussi atteinte aux vies humaines. Ces phénomènes restent très dépendants des contextes locaux et il est difficile de généraliser sur l’ensemble du bassin Caraïbe..

CYCLONE

Les cyclones

Dans l’océan atlantique, la majeure partie des cyclones naît entre le continent Africain et les Antilles. Ces phénomènes se forment entre août et septembre à partir de perturbations tropicales en provenance d’Afrique, développées à proximité des îles du Cap-Vert. Les cyclones sont généralement intenses puisqu’ils peuvent parcourir les mers chaudes sur une importante distance sans rencontrer d’obstacles, depuis leur zone de formation jusqu’à leur zone d’atterrissage.
L’activité cyclonique historique est surtout concentrée au voisinage de la côte orientale des Etats-Unis, dans l’extrême Nord-Ouest de la Mer des Caraïbes et dans le Golfe du Mexique.
Les Petites Antilles, situées dans le bassin cyclonique nord-atlantique, sont concernées par une activité modérée qui augmente en direction du nord de l’arc. La saison cyclonique s’étend habituellement de juin à octobre aux Antilles (Source Météo France, 2018).