Stratigraphie, morphodynamique, paléoenvironnements des terrains sédimentaires meubles à forte déclivité du domaine périglaciaire alpin

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ID Serval serval:BIB_BD6570018DD9
Type de publication
Thèse: thèse de doctorat.
Collection Publications
Fonds UNIL/CHUV
Auteur(s) Scapozza C.
Directeur(s) Reynard, E.
Titre Stratigraphie, morphodynamique, paléoenvironnements des terrains sédimentaires meubles à forte déclivité du domaine périglaciaire alpin
Institution Université de Lausanne, Faculté des géosciences et de l'environnement
Adresse Faculté des géosciences et de l'environnement Université de Lausanne UNIL - Sorge Amphipôle - bureau 314 CH-1015 Lausanne SUISSE
Statut éditorial Acceptée
Année 2012
Langue français
Nombre de pages 549
Résumé Dans le contexte d'un climat de plus en plus chaud, une étude « géosystémique » de la
répartition du pergélisol dans l'ensemble d'un versant périglaciaire alpin, de la paroi rocheuse
jusqu'au glacier rocheux, s'avère primordiale. S'insérant dans cette problématique, ce travail de
thèse vise comme objectif général l'étude des versants d'éboulis situés à l'intérieur de la
ceinture du pergélisol discontinu selon deux volets de recherche différents : une étude de la
stratigraphie et de la répartition du pergélisol dans les éboulis de haute altitude et des processus
qui lui sont associés ; une reconstitution de l'histoire paléoenvironnementale du domaine
périglaciaire alpin pendant le Tardiglaciaire et l'Holocène.
La stratigraphie et la répartition spatiale du pergélisol a été étudiée dans cinq éboulis des Alpes
Valaisannes (Suisse), dont trois ont fait l'objet de forages profonds, grâce à la prospection
géophysique de détail effectuée à l'aide de méthodes thermiques, de résistivité, sismiques et
nucléaires. Les mesures effectuées ont permis de mettre en évidence que, dans les cinq éboulis
étudiés, la répartition du pergélisol est discontinue et aucun des versants n'est intégralement
occupé par du pergélisol. En particulier, il a été possible de prouver de manière directe que,
dans un éboulis, le pergélisol est présent dans les parties inférieures du versant et absent dans
les parties supérieures. Trois facteurs de contrôle principaux de la répartition du pergélisol
déterminée au sein des éboulis étudiés ont été individualisés, pouvant agir seuls ou de manière
combinée : la ventilation ascendante, l'augmentation de la granulométrie en direction de l'aval
et la redistribution de la neige par le vent et les avalanches. Parmi ceux-ci, la relation
ventilation-granulométrie semble être le facteur de contrôle principal permettant d'expliquer la
présence de pergélisol dans les parties inférieures d'un éboulis et son absence dans les parties
supérieures. Enfin, l'analyse de la structure des éboulis périglaciaires de haute altitude a permis
de montrer que la stratigraphie du pergélisol peut être un élément important pour
l'interprétation de la signification paléoclimatique de ce type de formes.
Pour le deuxième volet de la recherche, grâce aux datations relatives effectuées à l'aide de
l'utilisation conjointe de la méthode paléogéographique et du marteau de Schmidt, il a été
possible de définir la chrono-stratigraphie du retrait glaciaire et du développement des glaciers
rocheux et des versants d'éboulis des quatre régions des Alpes suisses étudiées (régions du
Mont Gelé - Mont Fort, des Fontanesses et de Chamosentse, dans les Alpes Valaisannes, et
Massif de la Cima di Gana Bianca, dans les Alpes Tessinoises). La compilation de toutes les
datations effectuées a permis de montrer que la plupart des glaciers rocheux actifs étudiés se
seraient développés soit juste avant et/ou pendant l'Optimum Climatique Holocène de 9.5-6.3
ka cal BP, soit au plus tard juste après cet évènement climatique majeur du dernier
interglaciaire. Parmi les glaciers rocheux fossiles datés, la plupart aurait commencé à se former
dans la deuxième moitié du Tardiglaciaire et se serait inactivé dans la première partie de
l'Optimum Climatique Holocène. Pour les éboulis étudiés, les datations effectuées ont permis
d'observer que leur surface date de la période entre le Boréal et l'Atlantique récent, indiquant
que les taux d'éboulisation après la fin de l'Optimum Climatique Holocène ont dû être faibles,
et que l'intervalle entre l'âge maximal et l'âge minimal est dans la plupart des cas relativement
court (4-6 millénaires), indiquant que les taux d'éboulisation durant la période de formation
des éboulis ont dû être importants. Grâce au calcul des taux d'érosion des parois rocheuses sur
la base du volume de matériaux rocheux pour quatre des éboulis étudiés, il a été possible mettre
en évidence l'existence d'une « éboulisation parapériglaciaire » liée à la dégradation du
pergélisol dans les parois rocheuses, fonctionnant principalement durant les périodes de
réchauffement climatique rapide comme cela a été le cas au début du Bølling, du Préboréal à la
fin de l'Atlantique récent et, peut-être, à partir des années 1980.
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In the context of a warmer climate, a « geosystemical » study of the permafrost distribution in a
whole alpine periglacial hillslope, from the rockwall to the rockglacier, is of great importance.
With respect to this problem, the general objective of this PhD thesis is the global study of talus
slopes located within the alpine periglacial belt following two different research axes: the
analysis of the internal structure and of the permafrost distribution of high altitude talus slopes
and of the related processes; the reconstruction of the palaeoenvironmental history of the alpine
periglacial belt during the Lateglacial and the Holocene.
The stratigraphy and the permafrost distribution were studied in five talus slopes of the
Valais Alps (Switzerland) with the analysis of borehole data (on three of the five talus
slopes) and other methods of permafrost prospecting: Electrical Resistivity Tomography
(ERT), Refraction Seismic Tomography (RST) and nuclear well logging. The collected data
shows that, in all of the studied talus slopes, permafrost distribution is discontinuous and that
neither of the hillslopes is integrally characterised by permafrost. In particular, this data
proves by direct investigations that, in talus slopes, permafrost is present in the lower parts of
the hillslope, whereas it is absent in the upper parts. Permafrost distribution in alpine talus
slopes is depending of the combination of almost three controlling factors, whose respective
importance is variable: the chimney effect, the increase of grain size downslope and the
redistribution of snow by avalanches. Depending on the size of the talus and on
topographical and geomorphological heterogeneities, various cases are possible: one
dominant controlling factor or the combination of various factors. Nevertheless, it would be
an error to consider each controlling factor independently, without considering their
relationships. Between these controlling factors, the relationship chimney effect/grain size
seems to be the most important factor controlling the presence of permafrost in the lowest
part of periglacial talus slopes, and its absence in the upper parts. Finally, the analysis of the
talus structure shows that the permafrost stratigraphy may be an important element of
interpretation of the palaeoclimatic significance of an alpine talus slope.
The second research axe focused on the establishment of a chronology of the Lateglacial
glacier retreat and the dating of rockglaciers and talus slopes development in four studied
regions of the Swiss Alps (Mont Gelé - Mont Fort, Fontanesses and Chamosentse regions, in
the Valais Alps, and the Cima di Gana Bianca Massif, in the Ticino Alps). The compilation
of the dates acquired through the combination of the palaeogeographical method and of the
Schmidt hammer indicates that most of the investigated active rockglaciers started to evolve
during the early phases of the Holocene or, at the latest, after the early-to-mid Holocene
Climatic Optimum (ending around 6.3 ka cal BP). For the dated relict rockglaciers, most of
them started to evolve in the second half of the Lateglacial, and probably became inactive at
the beginning of the Holocene Climatic Optimum. For the investigated talus slopes, the
relative dating carried out allowed to show that their surface date from the period included
between the Boreal and the end of the Atlantic, pointing out that the rockwall retreat after the
end of the Holocene Climatic Optimum was weak, and that the interval between maximal
and minimal ages is in most cases relatively short (4-6 millennia). Therefore, the rockwall
retreat during the development period of the talus slopes must has been considerable. Thanks
to the calculation of rockwall erosion rates based on the volume of talus accumulations for
four of the investigated hillslopes, it was possible to find evidences of the existence of
"paraperiglacial rockfall phases" related to the permafrost degradation in rockwalls. These
phases coincide with rapid climate warming periods, as at the beginning of the Bølling,
during the Preboreal or, maybe, since 1980.
URN urn:nbn:ch:serval-BIB_BD6570018DD96
OAI oai:serval.unil.ch:BIB_BD6570018DD9
Référence externe Rero : R007109369
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Dernière modification 2012-09-24