Déstabilisations rocheuses dans le massif du Mont-Blanc depuis le Petit Âge Glaciaire Quantification des volumes, fréquences et taux d’érosion par balayage laser terrestre diachronique et nucléides cosmogéniques

Rockfalls in the Mont-Blanc massif since the Little Ice Age Quantification of volumes, frequencies, and erosion rates by diachronic terrestrial laser scanning and cosmogenic nuclides

• Auteur / Autrice : Léa Courtial-manent
• Direction : Jean-Louis Mugnier, Ludovic Ravanel
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Géographie Physique et Environnementale
• Date : Inscription en doctorat le ; Soutenance le 18/12/2024
• 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 : François Nicot
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Jean-Louis Mugnier, Ludovic Ravanel, Reynald Delaloye, Stéphanie Girardclos, Armelle Decaulne, Vincent Godard
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Armelle Decaulne, Vincent Godard

Mots clés

Mots clés libres

Déstabilisations rocheuses

Taux d'érosion

Nucléides cosmogéniques

Balayage laser terrestre

Crise climatique

Massif du Mont-Blanc

Rokfalls

Erosion rates

Cosmogenic nuclides

Terrestrial laser scanning

Climate crisis

Mont-Blanc massif

Résumé

Au cours des deux dernières décennies, les Alpes ont été marquées par une recrudescence de la fréquence des déstabilisations rocheuses à haute altitude, faisant régulièrement les gros titres dans les médias. De nombreux travaux ont déjà montré que cette recrudescence était liée à la crise climatique actuelle, notamment à travers la dégradation du permafrost. Cette thèse vise à comprendre les dynamiques d’érosion et de déstabilisation des parois rocheuses dans le massif du Mont-Blanc, en quantifiant les taux d’érosion, en analysant les caractéristiques géométriques des déstabilisations et en identifiant les liens entre crise climatique et fréquence de ces processus. Pour ce faire, cette étude propose une approche originale combinant deux méthodes complémentaires : l’analyse de la concentration en nucléide cosmogénique (10Be) dans des clastes supra-glaciaires pour les estimations à long terme (siècles), et le balayage laser terrestre (TLS) pour les taux d’érosion à court terme (années). En plus de travailler sur deux échelles temporelles, la thèse intègre également une double échelle spatiale, permettant ainsi des observations à la fois à l’échelle des bassins versants et des parois rocheuses. Les résultats révèlent des contrastes de dynamique d’érosion marqués entre les versants nord-ouest et sud-est du massif. Les taux d’érosion à long terme atteignent 1.3 ± 0.7 mm.a-1 pour le versant nord-ouest et 0.2 ± 0.1 mm.a-1 pour le versant sud-est. Pour le court terme, le TLS montre une nette accélération des taux d’érosion moyens, particulièrement durant la dernière décennie : de 4.0 mm.a-1 entre 2005 et 2011 sur le versant nord-ouest, ils augmentent à 26.7 mm.a-1 entre 2011 et 2018, puis se stabilisent à 23.4 mm.a-1 de 2018 à 2022. Cette intensification est flagrante sur la face est de la Tour Ronde, une des parois suivies par TLS, où le taux d’érosion atteint 46.8 mm.a-1 entre 2018 et 2022. La dynamique d’érosion du versant sud-est, bien que moins intense, présente une augmentation significative, révélant une sensibilité croissante aux fluctuations thermiques récentes. Le taux d’érosion à court terme sur ce versant est passé de 0.7 mm.a-1 entre 2005 et 2011 à 6.1 mm.a-1 entre 2011 et 2018, avant d’augmenter encore à 15.9 mm.a-1 entre 2018 et 2022. L’analyse des caractéristiques géométriques des déstabilisations met en évidence l’influence de la dégradation du permafrost, notamment par la fragilisation des joints de glace qui agissent normalement comme un « ciment ». Près de 90 % des déstabilisations observées sur l’ensemble des parois suivies par TLS sont peu profondes (< 4 m), tandis que les rares ruptures plus importantes peuvent atteindre jusqu’à 25 m de profondeur, comme observé lors des étés caniculaires récents. La crise climatique, par l’élévation des températures et le retrait glaciaire associé, expose par ailleurs au rayonnement solaire de nouvelles zones rocheuses autrefois protégées, favorisant des échanges thermiques entre leur surface et l’atmosphère, amenant à la formation d’une couche active au niveau du permafrost. À la Tour Ronde, la couverture glacio-nivale a diminué de 68 % entre 2006 et 2022, et la surface du glacier du Géant a baissé d’environ 10 m au pied de la paroi. Cette thèse montre qu’une approche multi-méthodes et multi-échelles permet de préciser l’influence de la crise climatique sur les dynamiques d’érosion en haute montagne. Elle souligne également l’importance de poursuivre le suivi des parois rocheuses pour mieux anticiper les risques gravitaires croissants à haute altitude.

Over the past two decades, the Alps have experienced an increase in the frequency of rockfalls at high elevation, regularly making headlines in the media. Numerous studies have already shown that this increase is linked to the current climate crisis, particularly through permafrost degradation. This doctoral research aims to understand the dynamics of erosion and rockfalls in the Mont-Blanc massif by quantifying erosion rates, analyzing the geometric characteristics of rockfalls, and identifying links between the climate crisis and the frequency of these processes. To do so, this study proposes an original approach combining two complementary methods: analysis of cosmogenic nuclide (10Be) concentration in supraglacial clasts for long-term estimates (centuries), and terrestrial laser scanning (TLS) for short-term erosion rates (years). In addition to working on two timescales, the research also incorporates a dual spatial scale, enabling observations at both slope and rockwall scales. The results reveal clear contrasts in erosion dynamics between the north-western and south-eastern sides of the massif. Long-term erosion rates reach 1.3 ± 0.7 mm.a-1 for the northwestern side and 0.2 ± 0.1 mm.a-1 for the southeastern side. In the short term, the TLS shows a clear acceleration in average erosion rates, particularly in the last decade: from 4.0 mm.a-1 between 2005 and 2011 on the northwest side, they increased to 26.7 mm.a-1 between 2011 and 2018, then stabilize at 23.4 mm.a-1 from 2018 to 2022. This intensification is particularly evident on the east face of the Tour Ronde, one of the rockwalls monitored by TLS on the northwest side, where the erosion rate reaches 46.8 mm.a-1 between 2018 and 2022. On the southeastern side, erosion dynamics, although less intense, show a significant increase, revealing a growing sensitivity to recent thermal fluctuations. The short-term erosion rate on this slope rose from 0.7 mm.a-1 between 2005 and 2011 to 6.1 mm.a-1 between 2011 and 2018, before increasing again to 15.9 mm.a-1 between 2018 and 2022. Analysis of the geometric characteristics of the rockfalls highlights the influence of permafrost degradation, especially through the weakening of ice infills normally acting as a “cement”. Nearly 90 % of the rockfalls observed by TLS across the whole massif are shallow (< 4 m), while the rare large rockfalls can reach depths of up to 25 m, as observed during recent summer heatwaves. The climate crisis, through rising temperatures and the glacier retreat, is exposing new areas of previously snow or ice-shielded rockwalls to the open air, promoting heat exchange between their surface and the atmosphere, and leading to the formation of an active layer in the permafrost. At Tour Ronde, the surface of the ice apron decreased by 68 % between 2006 and 2022, and the surface of the Géant glacier shrank by around 10 m at the foot of the rockwall. This doctoral research shows that a multi-methods and a multi-scales approach enables us to comprehensively precise the influence of the climate crisis on erosive dynamics in the Mont-Blanc massif. It also underlines the importance of continuing to monitor rockwalls to better anticipate the growing risks in high mountain areas.