Interactions géomorphologiques et sédimentaires entre bassin versant et piémont alluvial : modélisation numérique et exemples naturels dans les Andes

Geomorphologic and sedimentary interactions between foreland and mountain catchments : numericals models and Andean natural case studies

• Auteur / Autrice : Emilie Pépin
• Direction : Sébastien Carretier, Gérard Hérail
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Géomorphologie
• Date : Soutenance en 2010
• Etablissement(s) : Toulouse 3

Mots clés

Mots clés contrôlés

Changements climatiques

Érosion

Mots clés libres

Système montagne-piémont

Taux d'érosion

Incisions autocycliques

10Be cosmogénique

Modélisation

Climat

Résumé

Les incisions d'un paysage, formant généralement des terrasses, sont interprétées comme les marqueurs de changements climatiques ou tectoniques passé, de variations de niveau de base ou de rétroactions propres au système. Cette thèse propose de préciser leur interprétation en étudiant un système montagne-piémont. Une étude utilisant le modèle numérique CIDRE, a montré que des incisions autogéniques (sans changement climatique ou tectonique) se développaient dans le système s'il existait un seuil de transport non négligeable et une condition aux limites aval correspondant à une rivière transversale. Les incisions se propagent de l'apex du piémont vers l'aval et vers l'apex de la montagne. Les rétroactions avec la montagne sont d'autant plus importantes que le piémont est long. Le couplage montagne-piémont induit une réponse simple ou complexe du système à un changement climatique selon l'intensité de ce dernier. L'étude de cas naturels a montré que les taux d'érosion actuels des bassins versants au Chili sont essentiellement contrôlés par les débits moyens et des seuils de couverture végétale et de pente moyenne. Le système montagne-piémont de Las Tunas (Sud de Mendoza, Argentine) est incisé en trois niveaux terrasses. La géométrie des terrasses et leur continuité depuis le piémont jusqu'à la Cordillère sont précisées par nos données GPS. Elles attestent des fortes interactions entre montagne et piémont. Les analyses 10Be montrent que les incisions sont reliées aux cycles glaciaires-interglaciaires. Enfin, les profils de 10Be versus profondeur montrent une remobilisation des terrasses (faiblement pentées et déconnectées) sur plus de deux mètres de profondeur.

Climatic or tectonics changes, base level variation or natural feedbacks markers can be interpreted from terraces formed by landscapes entrenchments. This study provides improved entrenchment interpretation by focussing on a mountain catchments-foreland system. Two necessary conditions for permanent autogenic entrenchment (without climate or tectonic changes) in a catchment-fan system are defined using the CIDRE digital model. These include a significant transport threshold (critical shear stress) and a downstream boundary condition corresponding to a transversal river. The entrenchments propagate from the fan apex both upstream to mountain divides and downstream to the fan base. The strength of feedback with the mountain catchments is dependent on the size of the foreland. This relationship between mountain and foreland is responsible for simple or complex responses to the degree of climatic change perturbations. Natural cases studies show that the current erosion rates of Chilean catchments are essentially controlled by mean runoff rates combined with mean slope and plant cover thresholds. The mountain catchment-fan system of Las Tunas (Argentina) has been strongly entrenched in three main terraces levels. Terrace geometry and continuity from foreland to mountain have been detailed by our kinematic GPS study proving strong relationships between mountain and foreland. 10Be studies has revealed two significant results: (1) entrenchments are correlated glacial-interglacial cycles and (2) 10Be concentration versus depth profiles show that terrace remobilization (plane and disconnected surfaces) occurs down to two meters of depth.