Impact du climat et de la tectonique sur l'évolution géomorphologique d'un piémont : exemple du piémont nord du Tian Shan depuis la fin du pléistocène

Climatic and tectonic influence on the geomorphic evolution of a piedmont : case of the northern piedmont of Tian Shan since the late pleistocene

• Auteur / Autrice : Blanche Poisson
• Direction : Jean-Philippe Avouac
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Terre, océan, espace
• Date : Soutenance en 2002
• Etablissement(s) : Paris 11

Mots clés

Mots clés contrôlés

Chine

Piémonts

Géomorphologie dynamique

Néotectonique

Changements climatiques

Géomorphologie

Mots clés libres

Tian Shan (piémont nord), Chine

Résumé

Un piémont constitue la zone de transition entre une chaîne de montagnes et son bassin d'avant-pays. L'étude du piémont Nord du Tian Shan oriental (NO de la Chine) permet de décrire les influences climatique et tectonique qui s'y exercent, tout en quantifiant les phénomènes observés. Le signal tectonique intervient sur le long terme, par le soulèvement de la chaîne qui induit un flux de matière vers le piémont, et par la migration de la déformation vers le bassin sous forme de plis d'avant-pays. Le signal climatique se manifeste à plus court terme, suivant les grands cycles climatiques globaux parfois localement modifiés. En période glaciaire, le matériel érodé en haute altitude est difficilement exporté de la chaîne. Le transport est facilité à la transition vers l'interglaciaire, qui provoque la mise en place de grands cônes alluviaux vers 12 ka BP. Les rivières s'encaissent ensuite dans ces cônes à des taux d'incision de 1 à 2. 5 cm/an sur l'Holocène. Les terrasses abandonnées durant cette phase sont d'abord très larges, puis les vallées rétrécissent sans que l'incision ne cesse. Nous modélisons l'évolution d'une de ces rivières pendant l'Holocène en cherchant à retrouver la décroissance de la pente du lit observée à l'aide de la topographie des terrasses. Cette reconstruction suggère que le débit de la rivière a chuté d'un facteur 3 depuis la mi-Holocène. Cette étude est complétée par l'exploitation de données de niveaux holocènes du lac exutoire du piémont. Des lignes de rivage situées à plus de 50 m montrent que le lac s'est étendu sur une surface triple de sa surface actuelle au début de l'Holocène. Le calcul de bilans hydrologiques pour les conditions actuelles et mi-Holocène atteste que les apports des rivières vers 6000 BP étaient supérieurs d'un facteur 2. 6 aux apports actuels. Nous en concluons que la région a connu pendant la première moitié de l'Holocène un climat très humide, dans une mesure jusqu'alors ignorée des reconstitutions paléoclimatiques.

A piedmont consists in the transition zone between a mountain range and its foreland basin. We studied the northern piedmont of Eastern Tian Shan (NW China), in order to describe the influence of climate and tectonics on this zone and to quantify observed surface processes. Tectonics induces a long-term signal by uplifting the range, giving rise to a sedimentary flow toward the piedmont, and through the development of a fold-and-thrust belt. Climate has a short-term influence because its evolution follows the main global climatic cycles with some local modifications. During glacial times, some material is eroded in the high range but it is difficult to export from there. Sediment transport becomes easy at the transition to the interglacial, so that large alluvial fans emplace in the piedmont around 12 ka BP. They are then deeply entrenched by the rivers with incision rates ranging from 1 to 2. 5 cm/yr over the Holocene. During this phase, wide terraces are first abandoned. Then, valleys become narrows without stopping river incision. We propose a modeling for one of these rivers over the Holocene, and so intend to inverse the decreasing trend of riverbed gradient shown by topographic profiles of terraces. This approach suggests that river discharge was divided by 3 since the mid-Holocene. This study is supported by the analysis of the lake into which the piedmont rivers flow. The lake surroundings show evidence of ancient shorelines corresponding to Holocene lake-levels. The lake-level may have been 50 m higher than today, attesting that the lake area was 3 times larger than present one. We compute a lake hydrological balance for present and mid-Holocene conditions, respectively. This calculation shows that the river inflow was 2. 6 higher at 6000 BP. From this two complementary studies, we conclude that Holocene climate was regionally much wetter than today, as paleoclimatic models had already shown but not quantified.