Chronologie et dynamique de la formation des terrasses fluviales dans des chaînes des montagnes avec une surrection modéré : l'exemple du Vénézuéla et de l'Albanie

Timing and dynamics of river terraces formation in moderate uplifted ranges : the example of Venezuela and Albania

• Auteur / Autrice : Oswaldo Guzman Gutierrez
• Direction : Jean-Louis Mugnier
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences de l'univers
• Date : Soutenance le 30/10/2013
• Etablissement(s) : Grenoble
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences de la terre, de l’environnement et des planètes (Grenoble ; 199.-....)
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : Institut des Sciences de la Terre
• Jury : Président / Présidente : Christian Beck
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Franck Audemard, Riccardo Vassallo, François Roure, Stephane Dominguez
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Vincent Regard, Bernard Delcaillau

Mots clés

Mots clés libres

Terrasses fluviales

Taux d’incision

Control climatique

Taux de surrection

Vénézuéla

Albanie

10Be datation

River terraces

Incision rate

Climatic control

Uplift rate

Venezuela

Albania

10Be dating

Résumé

Cette recherche porte sur les interactions entre la tectonique, le climat et les processus géomorphologiques de la surface de la Terre à travers l'étude des terrasses fluviales au Venezuela et l’Albanie. Ces deux domaines ont été soumis à une surrection modérée, aux variations climatiques du Quaternaire et fournissent un large registre de terrasses fluviales. Ces contextes donnent l’opportunité d’étudier la dynamique de la formation des terrasses fluviales à l'échelle de temps 102-105 ans. Ainsi, une approche morpho-chronologique a été appliquée afin de parvenir à une meilleure compréhension de cette dynamique dans les rivières du Venezuela et de l’Albanie.Dans le système des rivières Pueblo Llano et Santo Domingo situé sur le flanc sud-est des Andes de Mérida au Venezuela, douze terrasses fluviales ont été identifiées pour les derniers 200 ka. Les mesures des concentrations du 10Be réalisées sur les dépôts fluviatiles et glaciaires ont permis d'estimer l'âge d’exposition de sept terrasses et d’un complexe de moraines frontales. Un modèle dynamique de terrasses soutenues par ces datations et des données géomorphologiques, stratigraphiques et sédimentologiques, indique que la formation de terrasses est principalement contrôlée par des variations climatiques de haute fréquence (103 à 104 ans) qui induisent un déséquilibre entre capacité de transport de l'eau et apport des sédiments. Néanmoins, le type de réponse a été très lié à l'altitude du site et l'influence des glaciers en amont. En effet, dans la partie supérieure du système, la succession des phases d'aggradation et d’incision a été synchronisée avec la succession des périodes froides-sèches et chaudes-humides, tandis que la partie inférieure du système montre une tendance opposée. Basé sur la restauration temporelle du taux d'incision de la partie inférieure du système, un taux de surrection de 1.1 mm/an au cours des dernières 70 ka a été estimé pour le flanc sud-est des Andes de Mérida. En outre, l'identification et la datation d'un complexe de moraines frontales situé à l'altitude de 2300 m au dessus du niveau de la mer met en évidence le fait que l'avancée glaciaire au cours du Dernier Maximum Glaciaire, dans d'autres domaines des Andes de Mérida, pourrait également avoir atteint des élévations inférieures à celles déjà signalés entre 2900 et 3500 m au dessus du niveau de la mer.En Albanie, les six principales rivières ont été analysées. De nouvelles données géomorphologiques et géochronologiques ont été intégrées aux données publiées afin de proposer un cadre stratigraphique et chronologique homogène à l’échelle régional pour les derniers 200 ka. Sur la base de ce cadre, l’âge de la formation de onze terrasses fluviales régionales a été établi. En Albanie, les processus de formation des terrasses ont également été principalement contrôlés par des variations climatiques de haute fréquence (103 à 104 ans). Néanmoins, les résultats montrent également que la réponse géomorphologique du système fluvial était probablement modulée par la taille des bassins versants et par les variations eustatiques. En effet, pour la période précédant le MIS 2, les terrasses de remplissage et d’abrasion ont été formées respectivement dans les grands et petits bassins versants. Pour la période après le début du MIS 2, une relation complexe entre les variations climatiques et eustatiques a favorisé le développement de terrasses d’abrasion partout en Albanie. Malgré des différences entre les réponses des rivières, la succession de phases d’aggradation ou d'abrasion latérale et de phases d'incision a été synchronisée avec la succession des périodes froides-sèches et chaudes-humides dans toutes les rivières de l'Albanie.

This research addresses interactions between tectonics, climate and geomorphic processes at the surface of the Earth through the study of river terraces in Venezuela and Albania. Both areas have been exposed to moderate uplift, to Quaternary climatic variations and provide a wide record of river terraces. These contexts furnish opportunities to investigate the dynamics of terraces formation at 102-105 year time scale. Thus, a morphochronologic approach was applied in order to achieve greater understanding about this issue for the Venezuelan and Albanian rivers. In the Pueblo Llano and Santo Domingo rivers system located in the Southeastern flank of the Mérida Andes in Venezuela, twelve river terraces were identified for the last 200 ka. Analysis of 10Be concentration provides for the first time exposure ages for seven terraces and for one frontal moraine complex. A terraces model supported by these dating and geomorphologic, stratigraphic and sedimentologic data indicates that the formation of terraces was mainly controlled by high frequency (103-104 years) climatic variations through unsteady discharge of water and sediments. Nevertheless, the type of response was highly related to the altitude of the site and the influence of usptreams glaciers. As a matter of fact, in the upper reaches of the system, the succession of aggradation and incision phases were synchronized with the succession of cold-dry and warm-humid periods, while the lower reaches of the system show the opposite pattern. Based on the temporal restoration of the incision rate of the lower reaches of the system an uplift rate at 1.1 mm/a for the last 70 ka was estimated for the Southeastern flank of the MA. Additionally, the identification and dating of a frontal moraine complex located at elevation of 2300 m a.s.l. in the Pueblo Llano valley highlights the fact that the glacier advance during the Last Glacial Maximum, in other areas of the MA could have also reached lower elevation than those reported between 2900 and 3500 m a.s.l. In the Albania domain, the terrace records of the six main Albanian rivers were analyzed. New geomorphologic and geochronological data were integrated with published data in order to propose a regional homogeneous stratigraphic/chronologic framework for the last 200 ka. Based on this framework the timing of formation of eleven regional river terraces was established. In Albania, the processes of terraces formation were also mainly controlled by high frequency (103-104 years) climatic variations. Nonetheless, the results also show that the geomorphic responses of the fluvial systems were probably modulated by the size of the catchments and by eustatic variations. Indeed, for the pre-Marine Isotope Stage 2 (MIS 2) period, fill and strath terraces were formed in the large and small catchments, respectively. After the beginning of the MIS 2, a complex relation between climatic and eustatic variations only favored the development of strath terraces in large and small catchments. Despite of the differences between the rivers responses, the succession of aggradation or lateral erosion and incision phases were synchronized with the succession of cold-dry and warm-humid periods in all the rivers of Albania. Finally, the restoration of spatial and temporal variation of incision rate allowed: 1) identify the spatial variation of the mean long-term incision rate. It varies from less than 0.1 mm/a in Southern Albania to 1 mm/a in Northern Albania; 2) estimate vertical slip rates for eight active faults for the last 19 ka in Southern Albania. These vertical slip rates appear to decrease from ~2 to ~0.1 mm/a from the extensional domain in the Eastern Albania to the compressional domain in Western Albania.