Dynamique et chronologie des glaciers des Alpes occidentales françaises et leur piémont depuis le maximum du dernier cycle glaciaire. - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2023

Dynamic and chronology of the Western French Alps glaciers and their foreland since the last glacial cycle maximum.

Dynamique et chronologie des glaciers des Alpes occidentales françaises et leur piémont depuis le maximum du dernier cycle glaciaire.

Thibault Roattino
  • Fonction : Auteur
  • PersonId : 1099804

Résumé

In the western French Alps, morphologies and deposits from glacial and proglacial environments are inherited from Quaternary glaciations. Geomorphological and geological analyses of these morphologies and deposits highlighted different glacier advances on the foreland and in the internal valleys. These glacier advances have been defined using a morphostratigraphic approach, but the absolute chronological framework represented mainly by 14C dating is very incomplete. More precisely, the absolute age of the foreland morainic complex left by the lyonnais glacial lobe, during its extensions of the last glacial cycle, is not clearly established. Similarly, the ages of the retreat stages upstream of the foreland in the Alpine valleys are incomplete. The aim of this thesis is therefore to characterize geomorphologically and sedimentologically glacial and proglacial deposits, and to date them in order to establish the chronology of glacier fluctuations in the western French Alps. The absolute datings carried out come from the dating methods by cosmogenic radionuclides and by luminescence (OSL). This thesis focuses on the foreland of the western French Alps and more specifically on the internal morainic complex (IMC) resulting from the glaciations of the last glacial cycle and on the associated fluvioglacial systems. Secondly, this thesis aims to highlight and date the fluctuations (glacier advances and glacier retreats) of the glaciers of the French Western Alps from the mountain front to the Maurienne valley. The Maurienne valley where the Arc glacier flowed, is one of the accumulation zones of the lyonnais lobe. In the foreland, a geomorphological and sedimentological analysis of the fluvioglacial systems at the front of the CMI indicate that the fluvioglacial terraces are topographically correlated with different sets of moraines. These fluvioglacial systems were then dated by luminescence. The results indicate a fluvioglacial activity at 75-60 ka during MIS 4 at the origin of the deposition of the terraces correlated to the moraines of the maximum extension of the lyonnais lobe. A second fluvioglacial activity at 30-40 ka at MIS 3 is at the origin of the fluvioglacial terraces correlated to the moraines left by an extension of the lyonnais lobe geometrically similar to that of MIS 4.To complete this OSL chronology, a study on the piedmont aim to date the extensions of the lyonnais lobe using 10Be dating on 9 glacial boulders located on the morainic complex and on with 12 erratic boulderslocated on the rest of the foreland. The results show a return of the lyonnais lobe on the foreland at the LGM at 24-21 ka. This LGM extension is similar with the extensions of MIS 4 and MIS 3. Behind these moraines, a re-advance/stabilization was highlighted at 19 ka. Finally, the exposure ages indicate that the piedmont is deglaciated at 16.5 ka. Upstream of the foreland, unpublished 10Be exposure ages on erratic boulders and published exposure ages on erratic and glacial boulders located in an area spanning the Chambéry cluse and the Maurienne valley, allow to reconstruct the deglaciation dynamic in the French Western Alps during the Lateglacial. These results made it possible to find glacial positions from the entrance of the foreland to the Maurienne between ~16.5 and ~12.5 ka. Between the foreland and the downstream part of the Maurienne, similar exposure ages suggest a rapid glacier retreat at around 16.5 ka over ~120 km, probably promoted by calving in large proglacial lakes. These dates allow to locate glacial positions without identifying fluctuations. In Maurienne, sedimentological analyses of two outcrops have revealed two glacier advances that did not leave moraines. The first glacier advance is suggested in the first outcrop by deformations found in a deltaic deposit. In the second outcrop, increasingly proximal facies towards the top of the sedimentary succession and deformations of ice contact delta attest to the second glacier advance. Sedimentological analyses, dating by exposure and by luminescence, allow to reconstruct 6 fluctuations of the Arc glacier. Three stages of glacier retreat have been highlighted at 16.7-14.6 ka; 15.3 and 14.5 ka respectively. Then, the two stages of re-advance of the Arc glacier highlighted by sedimentological analyses were estimated between 14.5 and 13.6 ka. Finally, the last stage is marked by frontal moraines resulting from a re-advance at 12.5 ka during the Younger Dryas. For the 6 fluctuations identified in the Maurienne, a glacial reconstructions was carried out and made it possible to estimate the variations of the equilibrium line altitude (ELA) between 16.7 and 12.5 ka. These models are also enable to quantify the variations in ice volume and the average mass balance between 16.7 and 14.5 ka, during the period of global warming during the early Bølling-Allerød, in the Lateglacial. Variations in the ELA suggest increasingly dry climatic conditions in the Maurienne. The average mass balance was compared to the mass balances of current glaciers subjected to anthropogenic global warming. These comparisons show that the average mass balances of current glaciers are 10 to 100 times higher than the values calculated for the Arc glacier during the Bølling-Allerød.
Dans les Alpes occidentales françaises, de nombreuses morphologies et dépôts issus d’environnements glaciaires et proglaciaires sont hérités des glaciations du Quaternaire. Depuis plus d’un siècle, deux complexes morainiques ont été reconnus dans la zone de piémont et attribués aux dernières glaciations du Quaternaire. A partir d’analyses géomorphologiques et géologiques sur le piémont et dans les vallées internes, différentes avancées glaciaires ont été identifiées. Ces avancées glaciaires ont été définies par une approche morphostratigraphique, mais le cadre chronologique absolu basé principalement sur des datations 14C reste très fragmentaire. Ainsi, l’âge absolu du complexe des moraines internes (CMI) se trouvant sur le piémont et mis en place par le lobe glaciaire lyonnais reste encore débattu. De même, la dynamique et la chronologie du retrait glaciaire, depuis le dernier maximum glaciaire jusque dans les vallées alpines restent très parcellaires. Le but de cette thèse est donc de définir un meilleur cadre chronologique du dernier maximum glaciaire et des différents stades de retrait dans les Alpes occidentales françaises. Ce travail de thèse se focalise sur le piémont des Alpes occidentales françaises et plus précisément sur le CMI et sur les dépôts fluvioglaciaires associés. Ce travail se concentre également sur la dynamique de retrait depuis le piémont jusqu’en amont de la vallée de la Maurienne. Pour la première fois sur ce secteur, les méthodes de datation absolue par radionucléides cosmogéniques 10Be et par luminescence (OSL) ont été utilisées. Cette étude est basée sur une nouvelle caractérisation géomorphologique et sédimentologique des dépôts glaciaires et proglaciaires, afin de mettre en évidence et de dater les fluctuations (avancées et retraits) des glaciers des Alpes occidentales françaises depuis le front montagneux jusqu’en amont de la vallée de la Maurienne. Dans le piémont, les analyses géomorphologiques et sédimentologiques des systèmes fluvioglaciaires localisés au front du CMI ont mis en évidence une corrélation topographique entre les terrasses fluvioglaciaires et les différents ensembles de moraines. Ces systèmes fluvioglaciaires ont été ensuite datés par luminescence. Les résultats indiquent une activité fluvioglaciaire à 75-60 ka au cours du MIS 4 à l’origine du dépôt des terrasses corrélées aux moraines du maximum d’extension du lobe lyonnais. Une seconde activité fluvioglaciaire à 30-40 ka au MIS 3 est à l’origine des terrasses fluvioglaciaires corrélées aux moraines laissées par une extension du lobe lyonnais géométriquement proche de celle du MIS 4. Pour compléter cette chronologie OSL, nous avons réalisé des datations par âges d’exposition 10Be sur 9 blocs glaciaires localisés sur le complexe morainique et sur 12 blocs erratiques situés sur le reste du piémont. Les résultats montrent un retour du lobe glaciaire sur le piémont au LGM à 24-21 ka. Cette extension LGM est légèrement moins étendue que les extensions du MIS 4 et du MIS 3. En arrière de ces moraines, une réavancée / stabilisation a été mise en évidence à 19 ka. Enfin, les âges d’exposition indiquent que le piémont est déglacé à 16,5 ka. En amont du piémont, des âges d’exposition 10Be ont permis de reconstituer la dynamique de déglaciation dans les Alpes occidentales françaises au Tardiglaciaire. Ces âges d’exposition sont issus de datations inédites sur blocs erratiques ainsi que de datations sur blocs erratiques et glaciaires publiées. Ces résultats ont permis de retrouver des positions glaciaires de l’entrée du piémont (Culoz) jusqu’en amont de la Maurienne (Bessans) entre ~16,5 et ~12,5 ka. Entre l’entrée du piémont et la partie aval de la Maurienne (Pas du Roc), des âges d’exposition proches les uns des autres suggèrent un retrait rapide à environ 16,5 ka sur ~120 km, probablement favorisé par un vêlage dans de grands lacs proglaciaires. En Maurienne, des analyses sédimentologiques de deux affleurements (Verney et Lanslebourg) ont permis de mettre en évidence deux avancées glaciaires n’ayant pas laissé de moraines. La première avancée glaciaire est marquée par des déformations retrouvées dans un dépôt deltaïque au Verney. A Lanslebourg, des faciès de plus en plus proximaux vers le haut de la succession sédimentaire et des déformations de cônes proglaciaires sous-aquatiques attestent de la seconde avancée glaciaire. Les analyses sédimentologiques, les datations par exposition et les âges par luminescence, permettent de reconstituer six fluctuations du glacier de l’Arc. Trois étapes de retrait glaciaire ont été mises en évidence à 16,7-14,6 ka ; 15,3 et 14,5 ka respectivement. Puis, deux stades de réavancée du glacier de l’Arc mis en évidence par les analyses sédimentologiques dont l’âge est estimé entre 14,5 et 13,6 ka. Enfin le dernier stade est marqué par des moraines frontales issues d’une réavancée à 12,5 ka au Dryas récent. Pour les six fluctuations glaciaires identifiées en Maurienne, une modélisation géométrique glaciaire a été réalisée et a permis d’estimer les variations de la ligne d’équilibre glaciaire (ELA) entre 16,7 et 12,5 ka. Ces modèles ont également permis de quantifier les variations de volume de glace et le bilan de masse moyen entre 16,7 et 14,5 ka, pendant la période de réchauffement climatique au début du Bølling-Allerød. Les variations de l’altitude de la ELA suggèrent des conditions de plus en plus sèches en Maurienne. Le bilan de masse moyen a été comparé aux bilans de masse des glaciers actuels soumis au réchauffement climatique anthropique. Ces comparaisons montrent que les bilans de masse moyens des glaciers actuels sont 10 à 100 fois supérieurs aux valeurs calculées pour le glacier de l’Arc pendant le Bølling-Allerød.
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Citer

Thibault Roattino. Dynamique et chronologie des glaciers des Alpes occidentales françaises et leur piémont depuis le maximum du dernier cycle glaciaire.. Sciences de l'environnement. Université Savoie Mont Blanc, 2023. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-03989870⟩
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