Faciès, architectures stratigraphiques et dynamiques sédimentaires en contexte de régression forcée glacio-isostatique : la réponse pro- à paraglaciaire des complexes deltaïques de la Côte Nord de l'Estuaire et du Golf du Saint-Laurent (Québec, Canada)

Faciès, stratigraphic architecture and sedimentary dynamics in glacio-isostatically forced-regression : the pro- to paraglacial response of the deltaic complexes of the North Shore of the St. Lawrence Estuary and Gulf (Québec, Canada)

• Auteur / Autrice : Pierre Dietrich
• Direction : Jean-François Ghienne
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Géophysique
• Date : Soutenance le 01/12/2015
• Etablissement(s) : Strasbourg
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale des Sciences de la Terre et Environnement (Strasbourg ; 2000-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut de physique du globe (Strasbourg ; 1997-2020)
• Jury : Président / Présidente : Philippe Duringer
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Philippe Duringer, Stéphane Bonnet, Patrick Lajeunesse
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Cécile Robin, Philippe Joseph

Mots clés

Mots clés contrôlés

Saint-Laurent, Golfe du (Canada, Québec ; région)

Calottes glaciaires

Modèles mathématiques

Faciès (géologie)

Stratigraphie

Mer -- Niveau

Mots clés libres

Déglaciation,

Delta,

Épandage juxtaglaciaire

Plages soulevées

Rebond glacio-isostatique

Cortège de régression forcée

Côte Nord du St. Laurent

Inlandsis Laurentidien

Deglaciation,

Delta

Outwash fan

Raised beaches

Glacio-isostatic rebound

Falling-Stage System Tract

St. Lawrence North Shore

Laurentide Ice Sheet

Résumé

La Côte Nord de l’Estuaire et du Golfe du St. Laurent (Québec, Canada) est caractérisée par une série de complexes deltaïques mis en place en contexte de chute de Niveau Marin Relatif (NMR) forcée par le rebond glacio-isostatique, lors du retrait des marges de l’Inlandsis Laurentidien. L’étude de trois complexes deltaïques montre qu’un motif d’évolution morphostratigraphique contrôlé par le retrait des marges glaciaires prévalait au premier ordre. Le premier stade de sédimentation se caractérise par la mise en place de cônes d’épandage juxtaglaciaires sous-aquatiques. Leur localisation au front de la marge glaciaire fait que la répartition spatiale des corps sédimentaires montre localement un empilement en rétrogradation. Dès l’émergence d’un front glaciaire continental, des deltas proglaciaires se développent en contexte de chute de NMR, formant des lobes dont l’altitude décroît vers le bassin. Ces derniers sont initialement associés à un système fluviatile en tresse alimenté en sédiments glaciogéniques par les marges glaciaires en retrait. Malgré des taux de chute de NMR de plusieurs cm/an, aucune incision fluviatile n’est observée à ce stade et la dynamique de transfert est prédominante du fait des forts taux d’apports sédimentaires. Plus tard, à la suite du retrait des marges glaciaires hors des bassins versants, le remaniement paraglaciaire se développe du fait de la réduction drastique des apports en eaux et sédiments. Le système fluviatile, devenu méandriforme, s’encaisse dans les anciens dépôts deltaïques maintenant inactifs et les bordures de deltas sont remaniées par les processus littoraux (plages soulevées, terrasses marines). Cette étude révèle que la majorité du volume de ces complexes deltaïques (10-20 km3) est mis en place en quelques milliers d’années seulement, immédiatement après la déglaciation ; le remaniement paraglaciaire n’ayant contribué à l’accrétion deltaïque que très marginalement. La modélisation numérique (Dionisos) valide les différents forçages identifiés par l’analyse morphosédimentaire. Une synthèse des complexes deltaïques à l’échelle de toute la Côte Nord du St. Laurent a permis de catégoriser 21 complexes deltaïques en 4 scénarios d’évolution morphosédimentaire, directement liés à la dynamique de retrait de la marge glaciaire. Leur décryptage offre une clef de lecture originale pour l’historique du retrait des marges glaciaires de l’Inlandsis Laurentidien sur la période 12-7.5 ka cal BP.

The North Shore of the St. Lawrence Estuary and Gulf is characterized by the presence of deltaic complexes that were emplaced under falling Relative Sea Level (RSL) forced by the glacio-isostatic rebound, immediately after the retreat of the Laurentide Ice Sheet (LIS) margin. The study of three deltaic complexes reveals that a common morphostratigraphic evolution forced by the retreat of the LIS prevailed for the edification of these structures, reflecting the retreat of the LIS margin. The emplacement of subaqueous outwash fans beyond the retreating or stillstanding glaciomarine margin constitutes the first stage of this evolution. As tied to the ice-margin position, these fans are characterized in places by a backstepping stacking pattern, in spite of the forced regressive setting. From the emergence of a continental ice front, the proglacial deltaic system develops and forms lobes staged accordingly to the RSL fall. These deltaic systems actively prograde at that time because they are fed in glaciogenics by the retreating LIS margin through braided meltwater streams. In spite of the RSL fall reaching several centimeters per years, no fluvial entrenchment occurs mainly owing to the significant amount of sediment supply. Later, when the LIS margin retreats from the drainage basins of feeding rivers, fluvial systems experience a drastic drop in sediment supply that forced the interruption of the deltaic progradation and the onset of paraglacial reworking. The paraglacial reworking consists in the entrenchment of a meandering fluvial system within former deltaic deposits and shows the prevalence of shallow-marine processes (waves, tides) at the delta rim (raised beaches, marine terraces). This study reveals that the bulk of the deltaic volume (c.a. 10-20 km3) for each complex was emplaced in only a few thousands of years following the LIS margin retreat when the latter was still located in the drainage basin. The paraglacial reworking had a minor influence on the deltaic accretion. A forward stratigraphic model (Dionisos) is used to validate the variety of forcing as understood from the sedimentary analysis. A synthesis including 21 deltaic complexes of the St. Lawrence North Shore allowed the establishment of a fourfold categorization. This scheme of deltaic evolution was used in order to refine the position of the LIS margin retreating upland for a period ranging from 12 to 7.5 ka cal BP.