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Thèse Année : 2002

Driving mechanisms, spatio-temporal variability of river incision in the French western Alps and associated landform development

Origine, variabilité spatio-temporelle et signature morphologique de l'incision fluviatile dans les Alpes dauphinoises (SE France)

Résumé

the processes of fluvial erosion and transport constitute the main controls on continental morphology and sediment flux. A quantification of these processes on large scales is therefore essential for our understanding of the interaction between tectonics and long-term landscape development. We present a case-study from the French Western Alps where river long-profile and floodplain development are studied on different temporal scales (103 – 106 y), on rivers that experienced varying amounts of climatic (glacial) disturbances. Paleo-river profiles are reconstructed using abundant terrace remnants dates using in-situ produced cosmogenic 10-Be. The Drac River long-profile evolution is controlled by rapid km-scale base-level fluctuations due to glacial damming of its lower valley and subsequent ice-dam disappearance. Its post-glacial long profile has developed by rapid knickpoint retreat at exceedingly high incision rates. Relaxation is about to be achieved and would have lasted 15-20 ky. The contiguous Buëch River experienced limited glacial influences. Its short-term (103 y) incision rates are sensitive to climatic forcing whereas its long-term (105 y) incision rates (0.8 mm y-1) are consistent with regional denudation rates, suggesting long-term equilibrium between uplift and incision. Geomorphic analysis of relief shaped by rivers is achieved through DEM analysis of surrounding rivers. It shows that, beyond a threshold value of the yield of river power vs. bedrock strength, the river long profile is no longer sensitive to external forcing. Lithology and uplift rate then control the width of river meandering belt (valley flat). Further calibrations are required, however, to convert morphometric parameters into uplift rates.
Les mécanismes de transport et d'érosion en domaine fluvial sont les facteurs dominants qui contrôlent la morphologie des continents et des flux sédimentaires. La quantification de ces processus à grande échelle est de ce fait nécessaire à la compréhension des interactions qui existent entre la tectonique et l'évolution des reliefs sur le long terme. La présente étude s'intéresse au développement des profils longitudinaux et des plaines de divagation de rivières situées dans les Alpes du Dauphiné, sur des échelles de temps variables (103-105 ans). Les taux d'incisions et les paléo-profils sont reconstitués grâce à la datation des terrasses fluviatiles par âge d'exposition (10-Be). Les glaciers quaternaires ont soumis ces rivières à des perturbations d'importance variable. L'évolution du profil longitudinal du Drac est contrôlée par des fluctuations de son niveau de base de l'ordre du kilomètre, provoquées par l'obturation de sa vallée par d'importants glaciers. L'évolution post-glaciaire de son profil en long est caractérisée par une érosion régressive extrêmement rapide. La durée totale de la réponse et de la relaxation du système fluvial est de 15-20 ka. Dans le bassin contigu du Buëch, l'influence glaciaire est plus limitée. Les taux d'incision à court terme (103-104 ans) reflètent les effets du forçage climatique. Les taux d'incision à long terme (104-105 ans) sont réguliers (0,8 mm a-1) et proches des taux de dénudation régionaux, suggérant un certain équilibre entre l'incision et la surrection. Une analyse de la morphologie directement produite par les rivières est réalisée à l'aide d'un système d'information géographique sur des rivières situées à proximité des sites de datation. Il apparaît qu'au-delà d'une certaine valeur du rapport entre la puissance érosive des rivières et la résistance du substrat rocheux, le profil longitudinal reste régulièrement concave, les forçages lithologiques et tectoniques se répercutant sur la largeur de la bande de divagation. La complexité de ce signal nécessite néanmoins des étalonnages supplémentaires pour que la surrection puisse être déduite de la seule analyses des formes du relief.
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Citer

Gilles Y. Brocard. Origine, variabilité spatio-temporelle et signature morphologique de l'incision fluviatile dans les Alpes dauphinoises (SE France). Géologie appliquée. Université Joseph-Fourier - Grenoble I, 2002. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-00010314⟩
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