Hockai Fault Zone; tectonic scarp; geomorphological analysis; LiSAR-DEM; seismic and electrical tomography; ancient mass movements
Abstract :
[en] Geomorphological markers such as scarps, river diversions and slope failures can be used as proxy indicators for the seismotectonic activity of a region. This study concentrates on the Malmedy-Bévercé area, E-Belgium, where formerly unknown geomorphological features have been recently discovered in the frame of a new regional geological mapping campaign. The area is characterised by gentle to locally very steep slopes along the Warche valley crossing the Stavelot Massif and the Malmedy Graben. Coupled with a LiDAR-DEM and UAV imagery analysis, field mapping has revealed a steep scarp extending near two landslides on the southern hillslopes of the Warche valley at Bévercé. These slope failures developed in the Permian conglomerates of the Malmedy Formation (also known as the Poudingue de Malmedy), which represent the infill of the Malmedy Graben. Roughly perpendicular to the graben axis, the scarp has a N330°E orientation similar to that of the seismotectonically active Hockai Fault Zone that crosses the Malmedy region in this area. In this paper, we present the geological and geomorphological context of the Bévercé scarp and of the
largest landslide. Furthermore, we demonstrate the results of a geophysical reconnaissance survey of the structures (seismic refraction and electrical resistivity profiling). The geophysical results highlight a vertical displacement of the seismic layers and laterally changing electrical properties across the scarp, with very low resistivity values in its middle part. A low resistivity zone in the subsurface can also be found within the larger landslide, right in the prolongation of the scarp. All these observations hint at the presence of a major, probably seismically active, fault belonging to the eastern border of the Hockai Fault Zone.
Disciplines :
Earth sciences & physical geography
Author, co-author :
Mreyen, Anne-Sophie ; Université de Liège - ULiège > Département de géologie > Géologie de l'environnement
Demoulin, Alain ; Université de Liège - ULiège > Département de géographie > Unité de géographie physique et quaternaire (UGPQ)
Havenith, Hans-Balder ; Université de Liège - ULiège > Département de géologie > Géologie de l'environnement
Language :
English
Title :
Seismotectonic activity in East Belgium: relevance of a major scarp and two associated landslides in the region of Malmedy
Alternative titles :
[en] Seismotectonic activity in the region of Malmedy - new insights
Ahorner, L., 1983. Historical seismicity and present-day microearthquake activity of the Rhenish Massif, Central Europe. In Fuchs, K., von Gehlen, K., Mälzer, H., Murawski, H. & Semmel, A. (eds), Plateau Uplift: The Rhenish Shield – A Case History. Springer, Berlin, 198– 221.
Alexandre, P., Kusman, D., Petermans, T. & Camelbeeck, T., 2008. The 18 September 1692 earthquake in the Belgian Ardenne and its aftershocks. In Fréchet, J., Meghraoui, M. & Stucchi, M. (eds), Historical Seismology: Interdisciplinary Studies of Past and Recent Earthquakes. Springer, Dordrecht, 209–230. https://doi. org/10.1007/978-1-4020-8222-1_10
Ancion, C. & Evrard, E.,1957. Contribution à l’étude des failles Monty, Mouhy et d’Ostende dans la partie orientale du Massif de Herve. Annales de la Société Géologique de Belgique, 80, B477–B488.
Antun, P., 1954. La période continentale posthercynienne: le poudingue de Malmédy et formations analogues. In Fourmarier, P. (ed.), Prodrome d’une description géologique de la Belgique. Société Géologique de Belgique, Liège, 369–375.
Barchy, L. & Marion, J.-M., 2000. Carte géologique de Wallonie: Dalhem – Herve 42/3-4. 1/25 000. Namur, Ministère de la Région wallonne, Direction générale des ressources naturelles et de l’environnement, avec une notice explicative de 71 p.
Bless, M.J.M., Bouckaert, J., Camelbeeck, T., Dejonghe, L., Demoulin, A., Dupuis, C., Felder, P.J., Geukens, F., Gullentops, F., Hance, L., Jagt, J.W.M., Juvigné, E., Kramm, U., Ozer, A., Pissart, A., Robaszynski, F., Schumacker, R., Smolderen, A., Spaeth, G., Steemans, Ph., Streel, M., Vandenven, G., Vanguestaine, M., Walter, R. & Wolf, M., 1990. The Stavelot massif from Cambrian to recent. A survey of the present state of knowledge. Annales de la Société Géologique de Belgique, 113/2, 53–73.
Camelbeeck, T., 1993. Mécanisme au foyer des tremblements de terre et contraintes tectoniques: le cas de la zone intraplaque belge. Unpublished PhD thesis. Université Catholique de Louvain, Belgium, 295 p.
Camelbeeck, T., Alexandre, P., Vanneste, K. & Meghraoui, M., 2000. Long-term seismicity in regions of present day low seismic activity: the example of western Europe. Soil Dynamics and Earthquake Engineering, 20/5, 405–414. http://dx.doi.org/10.1016/S0267-7261(00)00080-4
Challis, K., Forlin, P. & Kincey, M., 2011. A generic toolkit for the visualization of archaeological features on airborne LiDAR elevation data. Archaeological Prospection, 18/4, 279–289. http://dx.doi. org/10.1002/arp.421
Cunningham, D., Grebby, S., Tansey, K., Gosar, A. & Kastelic, V., 2006. Application of airborne LiDAR to mapping seismogenic faults in forested mountainous terrain, southeastern Alps, Slovenia. Geophysical Research Letters, 33/20, L20308. http:// dx.doi.org/10.1029/2006GL027014
Delvenne, Y., Demoulin, A. & Juvigné, E., 2004. L’évolution géomorphologique dans le secteur de l’ancienne confluence Warche-Trô Maret. Hautes Fagnes, 2004/4, 256, 101–105.
Demanet, D., 2000. Tomographies 2D et 3D à partir de mesures géophysiques en surface et en forage. Unpublished PhD thesis. Université de Liège, Belgium, 153 p.
Demoulin, A., 1988. Cenozoic tectonics on the Hautes Fagnes plateau (Belgium). Tectonophysics, 145/1-2, 31–41. https://doi. org/10.1016/0040-1951(88)90313-7
Demoulin, A., 2006. La néotectonique de l’Ardenne-Eifel et des régions avoisinantes. Académie Royale de Belgique, Mémoires de la Classe des Sciences, in 8°, 25, 252 p.
Demoulin, A. & Chung, C.-J.F., 2007. Mapping landslide susceptibility from small datasets: A case study in the Pays de Herve (E Belgium). Geomorphology, 89/3-4, 391–404. http://dx.doi.org/10.1016/j. geomorph.2007.01.008
Demoulin, A. & Glade, T., 2004. Recent landslide activity in Manaihan, East Belgium. Landslides, 1/4, 305–310. http://dx.doi.org/10.1007/s10346-004-0035-z
Demoulin, A., Pissart, A., Poty, E., Barchy, L., Marion, J.M. & Chung C.F., 2000. Les glissements de terrain du Pays de Herve. Unpublished report. Ministère de la Région wallonne, Namur, 146 p.
Demoulin, A., Pissart, A. & Schroeder, C., 2003. On the origin of late Quaternary palaeolandslides in the Liège (E Belgium) area. International Journal of Earth Sciences, 92/5, 795–805. http://dx.doi. org/10.1007/s00531-003-0354-7
Demoulin, A., Delvenne, Y. & Juvigné, E., 2004. Les cours hypothétiques de la Warche pendant le Tertiaire et le Quartenaire ancien. Hautes Fagnes 2004/3, 255, 80–83.
Dewitte, O., Van Den Eeckhaut, M., Poesen, J. & Demoulin, A., 2018. Landslides in Belgium—Two case studies in the Flemish Ardennes and the Pays de Herve. In Demoulin, A. (ed.), Landscapes and Landforms of Belgium and Luxembourg. Springer, Cham, 335–355. https://doi.org/10.1007/978-3-319-58239-9_20
Dumont, A.H., 1832. Mémoire sur la constitution géologique de la province de Liége. Mémoires couronnés et mémoires des savants étrangers de l’Académie des Sciences et Belles-Lettres de Bruxelles, 8, 374 p.
ESRI, 2015. ArcGIS 10.3 Desktop Help. ESRI, Redlands, CA. ArcGIS
Forir, H., 1905. Le pays de Herve. Essai de géographie physique. Annales de la Société Géologique de Belgique, 33, M163–M171.
Geukens, F., 1957. Les failles bordières du Graben de Malmedy. Bulletin de la Société Belge de Géologie, 66, 71–81.
Geukens, F., 1995. “Strike slip deformation” des deux côtés du Graben de Malmedy. Annales de la Société Géologique de Belgique, 118/2, 139–146.
Juvigné, E. & Delvenne, Y., 2005. La capture de la Warche entre Bévercé et Mont-Xhoffraix. Hautes Fagnes, 2005/1, 257, 21–25.
Juvigné, E. & Schumacker, R., 1985. Données nouvelles sur l’âge de la capture de la Warche à Bévercé. Bulletin de la Société géographique de Liège, 21, 3–11.
Lamberty, P., Geukens, F. & Marion, J.-M., in press. Carte géologique de Wallonie: Stavelot – Malmedy 50/5-6. 1/25 000. Namur, Service Public de Wallonie, avec une notice explicative.
Lecocq, T., 2011. L’activité sismique en Ardenne et sa relation avec la tectonique active. Unpublished PhD thesis. Université libre de Bruxelles, Belgium, 265 p.
Lin, Z., Kaneda, H., Mukoyama, S., Asada, N. & Chiba, T., 2013. Detection of subtle tectonic–geomorphic features in densely forested mountains by very high-resolution airborne LiDAR survey. Geomorphology, 182, 104–115. http://dx.doi.org/10.1016/j. geomorph.2012.11.001
Loke, M.H., 2004. Tutorial: 2-D and 3-D electrical imaging surveys. Geotomo Software, Malaysia, 128 p.
Loke, M.H. & Barker, R.D., 1996. Practical techniques for 3D resistivity surveys and data inversion. Geophysical prospecting, 44/3, 499–523. https://doi.org/10.1111/j.1365-2478.1996.tb00162.x
Ozer, A., 1967. Contribution à l’étude géomorphologique des régions où affleure “le Poudingue de Malmedy.” Unpublished Master thesis. Université de Liège, Belgium, 180 p.
Ozer A., 1979. Les phénomènes karstiques développés dans le Poudingue de Malmedy. Annales de Spéléologie, 26, 407–422.
Ozer A. & Macar P., 1968. Le poudingue de Malmédy occupe-t-il un graben? Annales de la Société Géologique de Belgique, 91, 559–568.
Pissart, A. & Juvigné, E., 1982. Un phénomène de capture près de Malmedy: la Warche s’écoulait autrefois par la vallée de l’Eau Rouge. Annales de la Société Géologique de Belgique, 105, 73–86.
Prick A. & Ozer A., 1995. Les paysages physiques de l’Ardenne. In Demoulin A. (Ed.), L’Ardenne: essai de géographie physique. Département de Géographie physique et Quaternaire, Université de Liège, Liège, 31–52.
Renier, A., 1902. Le poudingue de Malmedy – Essai géologique. Annales de la Société Géologique de Belgique, 29, M145–M223.
Rixhon, G. & Demoulin, A., 2018. The picturesque Ardennian valleys: Plio-Quaternary incision of the drainage system in the uplifting Ardenne. In Demoulin, A. (ed.), Landscapes and Landforms of Belgium and Luxembourg. Springer, Cham, 159–175. https://doi. org/10.1007/978-3-319-58239-9_10
Service Public de Wallonie (SPW), 2015. IMAGERIE/ORTHO_2015 (MapServer). Retrieved 2016-03-01 from http://geoservices. wallonie.be/arcgis/rest/services/IMAGERIE/ORTHO_2015/MapServer.
Vanneste, K., Camelbeeck, T., Verbeeck, K. & Demoulin, A., 2018. Morphotectonics and past large earthquakes in Eastern Belgium. In Demoulin, A. (ed.), Landscapes and Landforms of Belgium and Luxembourg. Springer, Cham, 215–236. https://doi.org/10.1007/978-3-319-58239-9_13
