Dynamique tardi-quaternaire des nunataks dans le massif des Ecrins : approche morphométrique et géochronologique
Résumé
Nunataks, geomorphological features above alpine glaciers, may have played a major role as refuges for the alpine flora during Quaternary glacial periods. Several studies in alpine ecology tend to confirm this refuge hypothesis, but nunataks remain poorly studied from a geomorphological perspective. Traditionally considered as stable landscape features during the Quaternary, recent research outcomes suggest significant periglacial dynamics instead, highlighting the need for a better morphological characterization of nunataks and their temporal evolution in an alpine context.
This thesis investigates these questions from a multiscale and multi-method approach in the Ecrins Massif (Western Alps), particularly in the Soreiller cirque, which show evidence of significant glaciation during the Quaternary. A GIS (Geographic Information System) mapping analysis is first conducted at a large scale to inventory the nunataks and their spatial distribution. A morphometric characterization is then performed to quantify the influence of geomorphological processes and bedrock lithology on their morphologies. Finally, a geochronological approach, combining cosmogenic nuclides (in-situ produced 10Be) and Schmidt hammer, allows for dating the exposure of bedrock surfaces and quantifying the evolution of nunataks and cirque glaciers since the Last Glacial Maximum (LGM).
Results show that the spatial extent of nunataks in the Ecrins Massif was largely overestimated and constitutes only about 400 km² (25% of the total study area), compared to the previously proposed 700 km². The morphometric study of nunataks reveals a large diversity in sizes and shapes within the Ecrins Massif, influenced by glaciation during the LGM and lithology (crystalline basement vs. sedimentary cover). Furthermore, the nunatak morphology appears to be related to the impact of cirque glaciers during the Quaternary, illustrating the combined action of glacial and periglacial processes in their evolution. 10Be dating results on quartz indicate surface exposure ages ranging from 0.5 to 26 ka for nunataks, showing a large range compared to glacially-polished bedrock surfaces in the Soreiller cirque. Schmidt hammer data acquisition, conducted during the sampling campaign, confirms a significant disparity in bedrock surface conditions depending on their morphology, lithology/fracturing and altitude. These results help to quantify the role of periglacial processes in the current structuring of the alpine landscape and provide quantification for the long-term stability of nunataks in alpine settings.
Les nunataks, modelés rocheux proéminant au-dessus des glaciers alpins, ont possiblement joué un rôle majeur de refuge pour la flore alpine au cours des périodes glaciaires du Quaternaire. Plusieurs études en écologie alpine tendent à confirmer cette hypothèse de refuge, cependant les nunataks restent peu étudiés d’un point de vue géomorphologique. Traditionnellement considérés comme des formes stables dans le paysage au cours du Quaternaire, de récents résultats suggèrent au contraire une dynamique périglaciaire importante, confirmant la nécessité de mieux caractériser morphologiquement les nunataks et leur évolution temporelle en contexte alpin.
Ce mémoire aborde ces questions d’un point de vue multiscalaire et multi-méthodes dans le massif des Ecrins (Alpes occidentales), et plus particulièrement au cirque du Soreiller, témoin d’un englacement significatif durant le Quaternaire. Une analyse cartographique SIG est d’abord menée à large échelle, afin d’inventorier les nunataks et leur distribution spatiale. Une caractérisation morphométrique est ensuite réalisée pour quantifier l’influence des processus géomorphologiques et de la lithologie du substratum rocheux sur leurs morphologies. Enfin, une approche géochronologique, combinant nucléides cosmogéniques (10Be produit in-situ) et marteau de Schmidt, permet de dater l’exposition des surfaces rocheuses et ainsi de quantifier l’évolution des nunataks et des glaciers de cirque depuis le dernier maximum glaciaire (DMG).
Les résultats montrent que l’emprise spatiale des nunataks dans le massif des Ecrins était largement surestimée et ne constitue qu’environ 400 km² (25% du secteur étudié) contre 700 km² auparavant. L’étude morphométrique des nunataks produit une grande diversité de tailles et de formes au sein du massif des Ecrins, liée à l’englacement au DMG ou encore à la lithologie (socle cristallin vs. couverture sédimentaire). De plus, la morphologie des nunataks semble être reliée à l’effet des glaciers de cirque au cours du Quaternaire, illustrant une action conjointe des processus glaciaires et périglaciaires dans leur évolution. Les résultats de datation 10Be sur quartz amènent des âges d’exposition compris entre 0.5 et 26 ka pour les nunataks, montrant une plus forte variabilité que pour les polis glaciaires dans le cirque du Soreiller. La campagne d’acquisition de données par marteau de Schmidt conjointement réalisée lors de l’échantillonnage confirme une disparité significative de l’état des surfaces rocheuses en fonction de leur morphologie, la lithologie/fracturation et l’altitude. Ces résultats permettent de quantifier le rôle des processus périglaciaires dans la structuration actuelle du paysage alpin, et apportent une quantification sur la question de stabilité long-terme des nunataks en contexte alpin.
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