Dynamique et chronologie des glaciers des Alpes occidentales françaises et leur avant pays depuis le maximum Würmien: Implications paléoclimatiques

Dynamics and chronology of Western French Alps glaciers and their foreland since maximum Würmien: Paleoclimatic implications

• Auteur / Autrice : Thibault Roattino
• Direction : Christian Crouzet, Riccardo Vassallo, Jean-François Buoncristiani
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Sciences de la Terre et de l'Environnement
• Date : Soutenance en 2023
• Etablissement(s) : Chambéry
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences de la terre, de l’environnement et des planètes (Grenoble, Isère, France ; 1992-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut des Sciences de la Terre
• Jury : Président / Présidente : Joseph Martinod
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Christian Crouzet, Magali Delmas, Pierre-Henri Blard, Riccardo Vassallo, Vincent Jomelli, Olivier Bourgeois, Jean-François Buoncristiani
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Vincent Jomelli, Olivier Bourgeois

Mots clés

Mots clés libres

Alpes françaises

Paléo environnement

Géomorphologie

Paléo environment

French Alps

Géomorphology

Résumé

Dans les Alpes occidentales françaises, des morphologies et dépôts glaciaires et proglaciaires sont hérités de différentes avancées glaciaires sur piémont jusqu'aux vallées internes. L'ensemble de ces stades glaciaires ont été défini suivant une approche de morphostratigraphie, mais le cadre chronologique absolu est très lacunaire. En effet, l'âge du complexe morainique de piémont laissé par le lobe glaciaire du lyonnais n'est pas clairement établi. De même, les âges des stades de retrait en amont du piémont sont très parcellaires. Le but de cette thèse est donc d'analyser géomorphologiquement et sédimentologiquement des dépôts et morphologies glaciaires et proglaciaires, puis de les dater par âge d'exposition et par luminescence (OSL), afin d'établir la chronologie des fluctuations des glaciers des Alpes occidentales françaises. Dans le piémont, une analyse géomorphologique des systèmes fluvioglaciaires au front des moraines les plus externes du lobe lyonnais a montré que différentes terrasses fluvioglaciaires sont topographiquement corrélées à différents ensembles de moraines. Ces systèmes fluvioglaciaires ont été ensuite datés par luminescence. Les résultats indiquent un dépôt des terrasses corrélées aux moraines du maximum d'extension au cours du MIS 4. D'autres terrasses fluvioglaciaires corrélées aux moraines laissées par une extension géométriquement proche de celle du MIS 4 ont été datées au MIS 3. Une dernière étude sur le piémont c'est attaché à dater les extensions du lobe lyonnais grâce à des datations 10Be sur blocs glaciaires et erratiques. Les résultats montrent une extension LGM du lobe lyonnais à 24-21 ka moins étendue ou confondue avec les extensions du MIS 4 et du MIS 3. En arrière de ces moraines, une réavancée / stabilisation a été mis en évidence à 19 ka. Enfin, un bloc erratique indique que le piémont est déglacé à 16,5 ka. Ensuite, une analyse des âges d'exposition, des âges OSL, des études sédimentologiques et des modélisations ont permis de comprendre la dynamique de retrait des glaciers des Alpes occidentales françaises après le LGM. Les analyses sédimentologiques en Maurienne ont révélées deux avancées glaciaires n'ayant pas laissées de morphologies glaciaires. Ces avancées glaciaires sont marquées par des déformations d'un dépôt deltaïque et par des conditions de dépôts de plus en plus proximales dans un environnement de cônes proglaciaires sous-aquatiques. L'ensemble des datations ont permis de retrouver 7 fluctuations des glaciers des Alpes occidentales du LGM jusqu'au Dryas récent. Sur le piémont, 2 avancées LGM du lobe lyonnais ont eu lieu à 24-21 ka et à 19 ka, suivit d'un abandon du piémont à 16,5 ka. En amont du piémont, un retrait rapide a été favorisé par un vêlage dans de grands lacs proglaciaires à environ 16,5 ka. En Maurienne, un total de 3 étapes de retraits du glacier de l'Arc ont été mis en évidence. 2 stades de réavancé du glacier de l'Arc révélés par les analyses sédimentologiques ont été datés entre 14,5 et 13,6 ka. Enfin le dernier stade marqué par des moraines correspond à une réavancée à 12,5 ka au Dryas récent. Pour toutes les fluctuations en Maurienne, une reconstitution glaciaire a été réalisée et a permis d'estimer les variations de ELA. Ces modèles ont également permis de quantifier les variations de volume de glace et de bilan de masse moyen, pendant la période de réchauffement du Bølling-Allerød, au Tardiglaciaire. Les variations de l'altitude de la ELA suggèrent des conditions de plus en plus sèches en Maurienne. Les résultats relatifs aux variations de bilan de masse moyen ont été comparés aux mêmes variables pour les glaciers actuels soumis au réchauffement climatique. Ces comparaisons montrent que les variations de volume de glace et de bilan de masse moyen des glaciers actuels sont 10 à 100 fois supérieures aux valeurs calculées pour le glacier de l'Arc pendant le Bølling-Allerød.

In the western French Alps, glacial and proglacial morphologies and deposits come from different glacial advances on the foreland to the internal valleys. All of these glacial stages are defined by morphostratigraphic approach, but the chronological framework is incomplete. Indeed, the age of the foreland morainic complex left by the Lyonnais glacial lobe is not clearly established. Similarly, the ages of the glacier retreat stages upstream of the foreland are very patchy. The aim of this thesis is therefore to geomorphologically and sedimentologically analyze glacial and proglacial deposits and morphologies, then to date them by age of exposure and luminescence (OSL), in order to establish the chronology of glacier fluctuations in the western French Alps. In the foreland, a geomorphological analysis of the fluvioglacial systems at the front of the outermost moraines of the Lyonnais ice lobe show that different fluvioglacial terraces are topographically correlated with different sets of moraines. These fluvioglacial systems are dated by luminescence. The results indicate a deposition of the terraces correlated to the moraines of the maximum extension during MIS 4. Other fluvioglacial terraces correlated to the moraines left by an extension geometrically close to that of MIS 4 are dated to MIS 3. A last study on the foreland it is attached to the 10Be exposure dating on glacial and erratic blocks on the foreland. The results show an LGM extension of the Lyonnais ice lobe at 24-21 ka less extended or confounded with the extensions of MIS 4 and MIS 3. Behind these moraines, a re-advance / stabilization was highlighted at 19 ka. Finally, an erratic block indicates that the foreland is deglaciated at 16.5 ka. Then, an analysis of exposure ages, OSL ages, sedimentological studies and modeling made it possible to understand the dynamics of glacier retreat in the western French Alps after the LGM. Sedimentological analyses in Maurienne revealed two glacial advances that did not leave glacial morphologies. These glacial advances are marked by deformations of a deltaic deposit and by increasingly proximal deposit conditions in a subaquatic proglacial fan environment. All the datings made it possible to find 7 fluctuations of the glaciers of the western French Alps from the LGM to the Younger Dryas. On the foreland, 2 LGM glacier advances of the Lyonnais lobe take place at 24-21 ka and at 19 ka, followed by an abandonment of the foreland at 16.5 ka. Upstream of the foreland, a rapid retreat was favoured by calving in large proglacial lakes at about 16.5 ka. In Maurienne, a total of 3 stages of retreat of the Arc glacier have been highlighted. 2 stages of re-advance of the Arc glacier revealed by sedimentological analyses have been dated between 14.5 and 13.6 ka. Finally, the last stage marked by moraines corresponds to a re-advance at 12.5 ka in the Younger Dryas. For all fluctuations in the Maurienne, a glacial reconstruction made it possible to estimate the variations in ELA. These models also made it possible to quantify the variations in ice volume and average mass balance during the Bølling-Allerød warming period, during the Lateglacial period. Variations in the altitude of the ELA suggest increasingly dry conditions in the Maurienne. The results relating to variations in average mass balance were compared with the same variables for present-day glaciers subject to global warming. These comparisons show that the variations in ice volume and average mass balance of current glaciers are 10 to 100 times greater than the values calculated for the Arc glacier during the Bølling-Allerød.