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Tesfay Kiros Mebrahtu, Andre Banning, Ermias Hagos Girmay, Stefan Wohnlich

• The volcanic terrain at the western margin of the Main Ethiopian Rift in the Debre Sina area is known for its slope stability problems. This report describes research on the effects of the hydrogeological and hydrochemical dynamics on landslide triggering by using converging evidence from geological, geomorphological, geophysical, hydrogeochemical and isotopic investigations. The chemical characterization indicates that shallow to intermediate aquifers cause groundwater flow into the landslide mass, influencing long-term groundwater-level fluctuations underneath the landslide and, as a consequence, its stability. The low content of total dissolved solids and the bicarbonate types (Ca–Mg–\(HCO_3\) and Ca–\(HCO_3\)) of the groundwater, and the dominantly depleted isotopic signature, indicate a fast groundwater flow regime that receives a high amount of precipitation. The main causes of the landslide are the steep slope topography and the pressure formed during precipitation, which leads to an increased weight of the loose and weathered materials. The geophysical data indicate that the area is covered by unconsolidated sediments and highly decomposed and weak volcanic rocks, which are susceptible to sliding when they get moist. The heterogeneity of the geological materials and the presence of impermeable layers embodied within the highly permeable volcanic rocks can result in the build-up of hydrostatic pressure at their interface, which can trigger landslides. Intense fracturing in the tilted basalt and ignimbrite beds can also accelerate infiltration of water, resulting to the build-up of high hydrostatic pressure causing low effective normal stress in the rock mass, giving rise to landslides.
• Les terrains volcaniques de la bordure ouest du Grand Rift Ethiopien, dans la région de Debre Sina, sont connus pour leurs problèmes de stabilité de pente. Le présent article décrit les recherches concernant les effets des dynamiques hydrogéologique et hydrochimique sur le déclenchement des glissements de terrain, sur la base de preuves convergentes émanant des investigations géologiques, géomorphologiques, géophysiques, hydrogéochimiques et isotopiques. La caractérisation chimique montre que les aquifères peu profonds ou intermédiaires sont à l’origine d’un écoulement d’eau souterraine dans la masse du glissement de terrain, influençant les fluctuations à long terme du niveau des eaux souterraines sous le glissement et en conséquence sa stabilité. La faible teneur en solides dissous totaux et la présence des types de bicarbonates (Ca–Mg–\(HCO_3\) et Ca–\(HCO_3\)) des eaux souterraines, ainsi que la signature isotopique sensiblement réduite, indiquent un régime d’écoulement rapide des eaux souterraines, soutenu par une forte hauteur de pluies. Les causes principales du glissement de terrain sont la topographie escarpée et la pression générée pendant les précipitations, qui conduit à un accroissement du poids des matériaux meubles et altérés. Les données géophysiques indiquent que la région est recouverte par des sédiments non consolidés et par des roches volcaniques fortement décomposées et fragiles, qui sont susceptibles de glisser quand ils s’imprègnent d’eau. L’hétérogénéité des matériaux géologiques et la présence de couches imperméables intercalées dans des roches volcaniques très perméables peuvent se traduire par une montée de la pression hydrostatique à leur interface, ce qui peut déclencher des glissements de terrain. Une fracturation intense des couches inclinées de basalte et d’ignimbrite peut aussi accélérer l’infiltration de l’eau, entraînant l’instauration d’une pression hydrostatique élevée à l’origine d’une faible contrainte normale effective dans la masse rocheuse et donnant lieu à des glissements de terrain.
• El relieve volcánico del margen occidental del Ethiopian Main Rift en la zona de Debre Sina es conocido por sus problemas en la estabilidad de las laderas. En el presente documento se describen las investigaciones sobre los efectos de la dinámica hidrogeológica e hidroquímica en el desencadenamiento de los deslizamientos de tierra utilizando pruebas convergentes de investigaciones geológicas, geomorfológicas, geofísicas, hidrogeoquímicas e isotópicas. La caracterización química indica que los acuíferos de poca profundidad a intermedios provocan el flujo de aguas subterráneas en la masa del deslizamiento, influyendo en las fluctuaciones a largo plazo del nivel de las aguas subterráneas por debajo del deslizamiento y, en consecuencia, en su estabilidad. El bajo contenido de sólidos totales disueltos y los tipos de bicarbonato (Ca–Mg–\(HCO_3\) y Ca–\(HCO_3\)) de las aguas subterráneas, así como la firma isotópica predominantemente empobrecida, indican un régimen de flujo rápido de las aguas subterráneas que recibe una alta cantidad de precipitaciones. Las principales causas del deslizamiento de tierra son la topografía de pendiente pronunciada y la presión que se forma durante las precipitaciones, lo que hace que aumente el peso de los materiales sueltos y meteorizados. Los datos geofísicos indican que la zona está cubierta por sedimentos no consolidados y rocas volcánicas muy frágiles y sumamente degradadas, que son susceptibles de deslizarse cuando se humedecen. La heterogeneidad de los materiales geológicos y la presencia de capas impermeables incorporadas en las rocas volcánicas altamente permeables pueden dar lugar a un aumento de la presión hidrostática en su interfaz, lo que puede desencadenar deslizamientos. La intensa fractura en los lechos inclinados de basalto e ignífuga también puede acelerar la infiltración de agua, lo que da lugar a la acumulación de una alta presión hidrostática que causa una baja tensión normal efectiva en la masa rocosa, dando lugar a deslizamientos de tierra.
• O terreno vulcânico da margem oeste do principal rift Etiópe na área Debre Sina é conhecido por seus problemas de estabilidade de encosta. Este documento descreve a investigação sobre os efeitos das dinâmicas hidrogeológica e hidroquímicas sobre o desencadeamento de deslizamentos de terras, utilizando evidências convergentes de investigações geológica, geomorfológica, geofísica, hidrogeoquímica e isotópica. A caracterização química indica que aquíferos superficiais a intermediários promovem fluxo nas massas de deslizamento, influenciado a variação do nível da água subterrâneas a longo prazo abaixo do deslizamento e, como consequência, sua estabilidade. O baixo conteúdo de sólidos totais dissolvidos e os tipos de bicarbonatos (Ca–Mg–\(HCO_3\) e Ca–\(HCO_3\)) da água subterrâneas, e a assinatura isotópica predominantemente empobrecida, indica um regime de fluxo rápido das águas subterrâneas que recebem grande quantidade de precipitação. As principais causas para os deslizamentos são a topografia de declive acentuado e a pressão formada durante a precipitação, o que leva ao aumento de peso dos materiais soltos e intemperizados. Os dados geofísicos indicam que a área é coberta por sedimentos não consolidados e rochas vulcânicas altamente decompostas e frágeis, que são susceptíveis ao deslizamento quando úmidas. A heterogeneidade dos materiais geológicos e a presença de camadas impermeáveis incorporadas nas rochas vulcânicas altamente permeáveis podem resultar no aumento de pressão hidrostática em sua interface, que pode desencadear deslizamentos de terra. Intenso faturamento nos leitos de basalto e de ignibrito também pode acelerar a infiltração de água, resultando no aumento da pressão hidrostática causando a perda da tensão normal efetiva na massa de rocha, gerando aumento de deslizamentos de terra.