Processus sédimentaires actuels et évolution morphologique associée du canyon de Capbreton : description, observation et modélisation.

Present-day sedimentary processes and morphological evolution of the Capbreton submarine canyon : observations and modelling

• Auteur / Autrice : Léa Guiastrennec-Faugas
• Direction : Hervé Gillet
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sédimentologie marine et paléoclimats
• Date : Soutenance le 11/12/2020
• Etablissement(s) : Bordeaux
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences et Environnements (Talence, Gironde ; 1999-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Environnements et Paléoenvironnements Océaniques et Continentaux (Talence, Gironde ; 1999-....)
• Jury : Président / Présidente : Sébastien Migeon
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Hervé Gillet, Miquel Canals Artigas, Elda Miramontes García, Nathalie Babonneau, Thierry Mulder, Jeff Peakall, Ricardo Silva Jacinto, Bernard Dennielou
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Sébastien Migeon, Miquel Canals Artigas

Mots clés

Mots clés contrôlés

Modèles mathématiques

Courants de turbidité

Capbreton (Landes)

Sédiments marins

Mots clés libres

Canyon sous-Marin

Modélisation de courants de turbidité

Morphobathymétrie

Processus sédimentaires

Écoulements gravitaires

Sédimentologie marine

Submarine canyon

Turbidity currents modelling

Morphobathymetry

Sedimentary processes

Gravity flows

Marine sedimentology

Résumé

Le canyon sous-marin de Capbreton, au sud-est du golfe de Gascogne, forme une profonde incision à travers le plateau et le talus continental. Son activité sédimentaire est abondamment décrite et documentée, cependant, de nombreuses questions subsistent concernant le détail des processus affectant le transfert des sédiments de l’amont vers l’aval. Cette étude est basée sur l'analyse et la comparaison de relevés bathymétriques répétés, entre 1998 et 2018, à des profondeurs allant de 10 à 1500 m. Cette rare série temporelle met en évidence une évolution morphologique rapide, répondant à son activité actuelle. Elle est marquée par l'alternance entre des périodes de remplissage et d'érosion à l'axe du canyon, et un dépôt continu de sédiments dans la tête du canyon au cours des 20 dernières années. Le creusement du talweg est induit par l'érosion liée au recul de knickpoints migrant régulièrement vers l'amont du système. Il est également démontré que l'obstruction partielle des chenaux, dans les méandres serrés, précède l'initiation de nouveaux knickpoints. L'étude, complétée par l'analyse de données de courantomètres ADCP, de séries temporelles météorologiques et de prélèvements sédimentaires, met en évidence le lien entre les conditions météorologiques et l’hydrodynamique du canyon. Pour la première fois dans le canyon de Capbreton, plusieurs forts courants de turbidités ont été enregistrés (1 m/s en vitesse locale et 6,5 m/s en vitesse de front estimée), des ondes quasi-inertielles ont été mises en évidence. Il est démontré que les tempêtes sont l'un des principaux facteurs déclenchant ces courants, qui tous deux contrôlent fortement la dynamique sédimentaire du canyon. La modélisation numérique nous permet de discuter de l'alimentation du canyon à partir des écoulements générés à sa tête. Les courant simulés indiquent qu'un apport de sédiments fins est nécessaire pour générer des écoulements le long du canyon. Les sédiments grossiers (sables) et leurs dépôts se déposent rapidement et ne progressent que par la récurrence des évènements.

The submarine canyon of Capbreton, South East of the Bay of Biscay, forms a deep incision through the continental shelf and slope. Its sedimentary activity is abundantly described and documented; however, many questions remain concerning the details of the processes affecting the transfer of sediment from upstream to downstream. This study is based on the analysis and comparison of repeated bathymetric surveys, between 1998 and 2018, at depths ranging from 10 to 1500 m. This rare time series highlights a rapid morphological evolution, responding to its current activity. It is marked by alternating periods of filling and erosion at the axis of the canyon, and a continuous deposition of sediments in the head of the canyon over the last 20 years. The deepening of the narrow thalweg is induced by erosion according to the presence of upstream-migrating knickpoints. It has also been shown that the partial obstruction of the channels, in the tight meanders, precedes the initiation of new knickpoints. The study, supplemented by the analysis of ADCP current meter data, meteorological time series and sediment cores, highlights the link between meteorological conditions and the hydrodynamics of the canyon. For the first time in the Capbreton canyon, several strong turbidity currents were recorded (1 m/s local velocity and 6.5 m/s estimated front velocity), inertial waves were also highlighted. It is shown that storms are one of the main factors triggering these currents, both strongly controlling the sedimentary dynamics of the canyon. Numerical modelling allows us to discuss the alimentation of the canyon from the flows generated at its head. The simulated currents indicate that a fraction of fine sediment is necessary to generate flows along the canyon. Coarse sediments (sands) and their deposits are rapidly deposited and progress through the recurrence of events.