Apport de la paléohydrologie dans la quantification des rôles respectifs du climat et de la tectonique des systèmes fluviatiles méandriformes fossiles : application à des systèmes oligo-miocènes d'Europe occidentale

Input of the palaeohydrology for the quantification of the climatic and tectonic impacts on the fluvial meandering system : an application to oligo-miocene systems of Western Europe

• Auteur / Autrice : Anne-Edwige Held
• Direction : Isabelle Cojan
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Dynamique et ressources des bassins sédimentaires
• Date : Soutenance en 2011
• Etablissement(s) : Paris, ENMP

Mots clés

Mots clés contrôlés

Méandres

Sédiments (géologie) -- Transport

Bassins hydrographiques

Hydrologie fluviale

Précipitations (météorologie)

Paléohydrologie

Résumé

La paléohydrologie permet l'estimation des paramètres hydrologiques allant de la géométrie du chenal à celle du bassin versant, en passant par la dynamique des écoulements et le climat. Bien que les systèmes fluviatiles soient connus pour évoluer sous contrôle de paramètres allo- et auto-cycliques, leur influence n'a que peu été prise en compte dans les études antérieures. Nos travaux exposent une méthode originale de restitution paléohydrologique, basée sur la hauteur des barres de méandre (hauteur d'eau) et contrainte par le climat. Des équations originales exprimant les différents paramètres hydrologiques en fonction de la hauteur d'eau sont développées à partir de données hydrologiques actuelles appartenant à deux domaines climatiques différents. Ces lois sont validées à travers une application à deux cas d'étude géologiques bien contraints : les systèmes méandriformes Oligo-Miocène subtropical semi-humide d'avant-pays alpin (SE France) et subtropical à saisons sèches d'avant-pays ibérique (Centre Espagne). Les restitutions paléohydrologiques sont en parfait accord avec les zones source et les vitesses d'écoulement fournies par les données de terrain. Les influences respectives du climat, de la tectonique et du niveau de base sont quantifiées et discutées à travers les résultats paléohydrologiques. Les restitutions paléo-hydro-climatiques montrent la mise en place à l'Aquitanien inférieur d'un gradient climatique entre l'Espagne et la France et l'enregistrement de l'épisode froid du Mi1. L'analyse des changements de tailles des systèmes met en évidence le passage de régime méandriforme à anabranché en réponse à des déformations tectoniques liées à la création des Alpes.

Associated to a sedimentary approach, paleohydrology enables the reconstruction of hydrological parameters from the channel to the drainage area. Although fluvial systems are known to be influenced by allo-and auto-genic processes, their influences were not taken into account in previous paleohydrological works. Therefore, the present study attempts to develop a new method of paleohydrological reconstitution, based on the point-bar height (water depth), only parameters recorded in the sedimentary successions, and constrained by the climate. Thanks to hydrological data of two different climatic realms, original regional equations are developed to express hydrologic parameters using the water depth. These regional equations are validated thanks to the application to two Oligo-Miocene meandering systems, deposited under different climates: the Alpine Foreland Basin (SE France) associated to a subtropical humid realm; and the Loranca Basin (Central Spain) related to subtropical climate with dry seasons. The paleohydrological results are in agreement with mineralogical sources and flow velocity given by the field data. The respective contributions of climate, tectonic and, base level are discussed through the paleohydrological results. Paleo-hydro-climatic reconstructions show the development since the Lower Aquitanian of a climatic gradient from Spain to France. Each studied basin had recorded the cold Mi1 event. Modifications of drainage area and extreme changes in channel sizes are related to tectonic deformation indicating capture and transition of meandering to anabranching systems.