Rétroactions glace–relief–tectonique dans les alpes occidentales // ice–relief–tectonic feedbacks in the western alps

Topic description

Les glaciations quaternaires qui se sont succédées dans les Alpes au cours du Quaternaire ont profondément modifié la morphologie de ces montagnes : les glaciers ont creusé de profondes vallées et sont à l'origine de la plupart des lacs alpins. Durant l'Holocène, ces surcreusements glaciaires ont largement été comblés par des sédiments, et même les plus grands lacs actuels ne sont que de petits restes des vastes étendues d'eau qui étaient présentes à la fin de la dernière glaciation. Ce remplissage sédimentaire limite la connaissance de l'ampleur de l'érosion glaciaire et de la variabilité du surcreusement des grandes vallées. Un premier objectif de cette thèse est de mieux décrire l'ampleur de cette érosion en compilant les informations disponibles sur la profondeur du remplissage post-glaciaire. Les données disponibles seront complétées par des mesures de gravimétrie et d'analyse du bruit sismique dans les secteurs où cette information manque, ce que notre équipe a déjà fait dans plusieurs vallées alpines de Savoie (Combe de Savoie, Cluse de Chambéry, Chautagne…). Cette cartographie aidera à comprendre le rôle des paramètres qui contrôlent le creusement des vallées glaciaires (épaisseur de la calotte glaciaire, vitesse d'écoulement…) en s'appuyant sur les modèles d'écoulement glaciaire développés par les glaciologues.
En se retirant des vallées à la fin de la dernière glaciation, les glaciers ont également modifié les contraintes qui s'exerçaient au sein des massifs montagneux. Ces changements ont entrainé des instabilités gravitaires majeures, et également causé la formation d'un réseau dense de fractures résultant de la décompression des roches. Dans les massifs cristallins comme la chaîne de Belledonne, des centaines de fractures superficielles (les sackungs) sont mises en évidence par l'imagerie Lidar. Elles peuvent facilement être confondues avec des segments de failles actives, et nous chercherons, à l'aide de la cartographie de ces réseaux de fractures, à comprendre si leur orientation s'explique uniquement par la décompression post-glaciaire, ou si la tectonique active a également influencé leur formation.
Enfin, un dernier objectif de cette thèse sera de quantifier l'impact du recul de la calotte glaciaire alpine sur les contraintes s'exerçant dans la croute continentale des Alpes: les variations de contraintes ont-elles pu modifier sensiblement le cycle sismique des principales failles présentes dans les Alpes occidentales ?
Toutes ces questions visent à comprendre comment les variations de grande ampleur des glaciers alpins survenues au cours du Quaternaire ont modifié le relief, l'équilibre des forces au sein de la chaine de montagnes, et influencé l'activité des structures tectoniques crustales. Comprendre l'effet de ces événements aidera à prévoir certaines conséquences que pourraient entraîner le recul des glaciers à la suite du réchauffement climatique, dans la chaine alpine, mais aussi au niveau des calottes glaciaires encore présentes sur Terre.
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The successive Quaternary glaciations largely modified the morphology of the Western Alps: glaciers carved out deep valleys and created most of the Alpine lakes. During the Holocene, these depressions were largely filled in by sediments, and even the largest lakes today are only small remnants of the vast water surfaces that were present at the end of the last glaciation. This sedimentary filling limits our knowledge of the extent of glacial erosion and the variability of the over deepening of large valleys. A first objective of this thesis is to better describe glacial erosion in the main Alpine valleys by compiling available information on the depth of post-glacial filling. The available data will be supplemented by gravimetry measurements and seismic noise analyses in areas where this information is lacking, as our team already did in several Alpine valleys in Savoy (Combe de Savoie, Cluse de Chambéry, Chautagne, etc.). This mapping will help to understand the role of the parameters that control the deepening of glacial valleys (ice thickness, flow velocity, etc...) based on the glacial flow models developed by glaciologists.
When glaciers receded from the main valleys at the end of the Last Glacial Maximum, they altered the stresses exerted within mountain ranges. These changes led to major gravitational instabilities and caused the formation of a dense network of fractures resulting from the decompression of rocks. In crystalline massifs such as Belledonne, hundreds of superficial fractures (“sackungs”) are revealed by Lidar imaging. These can easily be confused with segments of active faults, and we will use mapping of these fracture networks to understand whether their orientation can be explained solely by post-glacial decompression, or whether active tectonics also influenced their formation.
A last objective of this thesis will be to quantify the impact of the retreat of the LGM ice cap on the stresses exerted on the continental crust of the Alps: could variations in stress have significantly altered the seismic cycle of the main faults present in the Western Alps?
All these questions concern the effects of glaciation on the geological evolution of the Western Alps: on their relief, on the balance of forces, and on the activity of crustal tectonic structures. Understanding these effects will provide insights into some of the consequences that could result from glacier retreat due to global warming in the Alps but also in the ice caps that still exist on Earth.
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Début de la thèse : 01/10/

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Public funding alone (i.e. government, region, European, international organization research grant)

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