Modelling and morphological, detrital and thermochronological records of glacial erosion
Modélisation et enregistrement morphologique, détritique et thermochronologique de l'érosion glaciaire
Résumé
The Cenozoic is marked by a global climatic cooling and glacial/interglacial periods which intensified in the mid-Pleistocene from return cycles of 40 ka to 100 ka. Observations show an increase in global erosion rates during the same period. Erosion impacts the dynamics of mountain ranges by focusing deformation. Thus, there is a debate for 30 years about the impact of climate on the evolution of mountain ranges, controlled at first order by tectonics. Although our understanding of glacial erosion and its impact on the relief has increased significantly since then, ambiguities remain as to its role in the recent increase in erosion rates. In this thesis work, I adopt a numerical modelling approach to constrain, firstly, the role of lithology on the spatial distribution of glacial erosion and, secondly, the impact of glacial transport on detrital thermochronology records characterising the spatial distribution of erosion. The results show that lithology controls the spatial distribution of erosion by determining the resistance of bedrock to erosion, thus impacting the morphology of glacial valleys. Glacial transport limits the lateral mixing of sediments and promotes their storage upstream in tributary glaciers showing low ice sliding velocities. This impacts the thermochronological detrital age distributions collected at the glacier fronts, by buffering the real contribution of hillslopes and promoting the contribution of low altitudes near the sampling site; this can lead to erroneous interpretations of the spatial distribution of glacial erosion. Thus, this work brings new knowledge to the current debate, as well as perspectives on the contribution of numerical modelling in the evaluation of diagnostic tools.
Le Cénozoïque est marqué par un refroidissement global du climat et des périodes glaciaires/interglaciaires qui se sont intensifiées au milieu du Pléistocène passant de cycles de retour de 40 ka à 100 ka. Des observations montrent une augmentation des taux d’érosion globaux à la même période. L’érosion impacte la dynamique des chaines de montagnes en focalisant la déformation. Ainsi, un débat existe depuis 30 ans à savoir quel est l’impact du climat sur l’évolution des chaines de montagnes, contrôlée au premier ordre par la tectonique. Bien que notre compréhension de l’érosion glaciaire et de son impact sur le relief ait significativement augmentée depuis, des ambiguïtés demeurent quant à son rôle dans l’augmentation récente des taux d’érosion. Dans ces travaux de thèse, j’adopte une approche de modélisation numérique pour contraindre d’une part, le rôle de la lithologie sur la distribution spatiale de l’érosion glaciaire, et d’autre part, l’impact du transport glaciaire sur les enregistrements de thermochronologie détritique caractérisant la distribution spatiale de l’érosion. Les résultats montrent que la lithologie contrôle la distribution spatiale de l’érosion, en déterminant la résistance des substrats rocheux à l’érosion, impactant ainsi la morphologie des vallées glaciaires. Le transport glaciaire limite le mélange latéral des sédiments et favorise leur stockage en amont dans les glaciers tributaires montrant de faibles vitesses d’écoulement. Cela impacte les distributions d’âges détritiques thermochronologiques collectés au front des glaciers, en tamponnant la contribution réelle des versants et favorisant la contribution des basses altitudes proches du site d’échantillonnage ; pouvant ainsi mener à des interprétations erronées de la distribution spatiale de l’érosion glaciaire. Ainsi, ces travaux apportent de nouvelles connaissances au débat actuel, ainsi que des perspectives quant à l’apport de la modélisation numérique dans l’évaluation des outils de diagnostic.
| Origine | Version validée par le jury (STAR) |
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