Dynamics and internal structure of sand-and-gravel coastal barriers in hypertidal environments : experimental and in-situ approaches
Dynamique et structure interne de barrières littorales sablo-graveleuses en environnement hypertidal : approches expérimentale et in-situ
Résumé
The objective of the thesis is to extend the existing knowledge on the morphodynamic behaviour and sediment record of sand-and-gravel coastal barriers in hypertidal environments. These complex systems present a high grain size variability, usually restricted sedimentary sources, and variable and intermittent wave dynamics, linked to the rapid translation of the water level on the beach profile induced by the tide. The experimental and in-situ approaches implemented allow to study the dynamics of these sedimentary bodies at different spatio-temporal scales, from the instantaneous processes operating on the beach profile, to the multi-decadal to centennial evolution of complex barrier systems. The physical modelling of a gravel beach with low-density plastic sediment showed the response of the beach profile to various swell and water level scenarios, as well as to the bimodal character of the sediment. Ground-penetrating radar (GPR) data acquired on different types of coastal barriers in the hypertidal inlets of the Baie de Somme (France) and the Santa Cruz estuary (Argentina), allowed to characterize in detail their architecture. The tidal signature is difficult to identify in the architecture of the barriers, but some indicators, such as the presence of berms at varying elevations in beach ridges, could be revealed. A particular attention was paid to the barrier spits with the realization of a depositional model including the formation of sedimentary hooks. The combined analysis of the stratigraphy and of the morphological evolution of a barrier spit has proved to be useful to study their controlling factors, of natural or anthropogenic origin.
L'objectif de la thèse est d'approfondir les connaissances existantes sur le comportement morphodynamique et l'enregistrement sédimentaire des barrières littorales sablo-graveleuses en environnement hypertidal. Ces systèmes complexes présentent une forte variabilité granulométrique, des sources sédimentaires généralement restreintes, et une dynamique de houle variable et intermittente, liée à la translation rapide du niveau d'eau sur le profil de plage sous l’action de la marée. Les approches expérimentale et in-situ mises en œuvre permettent d'aborder la dynamique de ces barrières à différentes échelles spatio-temporelles, depuis les processus instantanés opérant sur le profil de plage, jusqu'à l'évolution pluri-décennale à centennale de systèmes de barrières complexes. La modélisation d’une plage de galets par des sédiments plastiques de faible densité a permis de montrer la réponse du profil de plage à divers scénarios de houle et de niveau d’eau, ainsi qu’au caractère bimodal du sédiment. Les données géoradar acquises sur différents types de barrière littorales dans les embouchures hypertidales de la Baie de Somme (France) et de l'estuaire du Santa Cruz (Argentine), ont permis de caractériser en détail leur architecture. La signature tidale est difficilement identifiable dans l'architecture des barrières mais certains indicateurs, comme la présence de bermes à des altitudes variables dans les beach ridges, ont pu être révélés. Une attention particulière a été portée sur les flèches littorales avec la réalisation d'un modèle de dépôt incluant la formation des crochons sédimentaires. L'analyse combinée de la stratigraphie et de l'évolution morphologique d'une flèche littorale s'est avérée utile pour en étudier les facteurs de contrôle, d’origine naturelle ou anthropique.
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