Thèse en cotutelle : Université Laval, Québec, Canada et Université de Strasbourg, Strasbourg, France. / La reconstitution des paléo-inlandsis constitue un élément majeur de la compréhension des dynamiques glaciaires puisque leur comportement peut être analogue à celui des inlandsis modernes. L'Inlandsis laurentidien, en Amérique du Nord, était le plus grand inlandsis de l'hémisphère nord au cours du dernier cycle glaciaire. Les effets de sa disparition sur le climat régional et les changements du niveau marin global au cours de la déglaciation sont sans équivoque. Cependant, sa caractérisation est aussi pertinente pour l'étude du climat global en raison du rôle critique que les inlandsis jouent dans les multiples rétroactions gouvernant le système climatique. Il est donc crucial de mieux comprendre les interactions entre les anciens inlandsis et les changements climatiques afin de prédire les taux de fonte des calottes glaciaires actuelles et leur contribution à la hausse du niveau marin global. Toutefois, plusieurs interrogations subsistent concernant l'extension maximale et les patrons de déglaciation de la marge orientale de l'Inlandsis laurentidien au cours de la dernière glaciation ; sa reconstruction demeure parfois controversée et différents modèles ont été proposés. Une chronologie précise des fluctuations glaciaires de ce secteur est déterminante pour établir une reconstruction paléoglaciologique fiable à l'échelle de l'inlandsis. Il est utile de cibler différents secteurs présentant des caractéristiques différentes, telles que la topographie et l'influence des variations eustatiques, afin de préciser leurs effets sur la dynamique de retrait glaciaire. L'acquisition de données géophysiques et géologiques dans le système de fjord-auge glaciaire de Clyde a permis d'identifier des formes glaciaires et des assemblages sédimentaires qui nous renseignent sur l'étendue maximale de l'Inlandsis laurentidien dans le secteur et de définir les facteurs contrôlant son retrait. Nos résultats montrent que, pendant le Dernier maximum glaciaire, la marge de l'Inlandsis laurentidien s'étendait à quelques kilomètres de la limite du plateau continental. Les données bathymétriques révèlent aussi un vaste système de moraines s'étendant le long de la pente continentale au large de l'île de Baffin, indépendamment des glaciers ancrés sur le plateau continental. Ces données démontrent qu'une plate-forme de glace flottante (ice shelf) d'environ 500 mètres d'épaisseur couvrait le nord de la Baie de Baffin au cours du dernier épisode glaciaire. L'importance glaciologique des plates-formes de glace est relativement bien établie pour la stabilité des inlandsis modernes. En comparaison, les anciennes platesformes de glace flottantes de l'Arctique sont peu documentées et leur rôle dans la stabilité des anciens inlandsis reste peu connu. L'existence d'une plate-forme de glace flottante dans la baie de Baffin au cours du dernier épisode glaciaire avait auparavant été suggérée et débattue, mais cette hypothèse était restée peu concluante en raison de l'absence de données convaincantes. Nos résultats démontrent que cette plate-forme de glace flottante a eu un impact important sur la stabilité de nombreux courants de glace qui drainaient l'intérieur des inlandsis laurentidien, innuitien et groenlandais. Sa disparition a probablement conduit à la déstabilisation et à la réorganisation des flux de glace tributaires de ces trois inlandsis. La déglaciation de l'auge de Clyde a quant à elle été marquée par la désintégration initiale du front glaciaire il y a 16 500 ans, suivie d'un lent retrait et de stabilisations qui ont conduit au dépôt de moraines de récession mineures et de lignes d'ancrage majeures, à l'origine de prismes de zone d'ancrage (grounding-zone wedge - GZW), moraines terminales et bancs morainiques. Le retrait de la marge glaciaire à l'intérieur du fjord a quant à lui été plus rapide, mais tout de même marqué par de nombreuses stabilisations intermédiaires. Nos résultats ont permis de démontrer que les stabilisations majeures observées dans le système fjord-auge glaciaire de Clyde coïncident avec des événements de refroidissement climatique important, tels que le Dryas récent (12 900-11 700 ans BP) et les intervalles de chute abrupte de la température enregistrés au début de l'Holocène (11 700-8200 ans BP). La bathymétrie et la hausse du niveau marin global ont pour leur part influencé les taux de retrait, qui sont plus élevés en périodes de hausse marquée du niveau marin et lorsque le front glaciaire se retire dans de plus importantes profondeurs d'eau. Les lignes d'ancrage observées aux endroits où il y a des hauts bathymétriques et des rétrécissements de la largeur du fjord indiquent également que la position des stabilisations de la marge glaciaire a été influencé par la topographie. La reconstruction de la déglaciation du système fjord-auge glaciaire de Clyde permet de définir un modèle qui peut être applicable à des systèmes similaires du nord-est de l'île de Baffin, en particulier sur le plateau continental où des lacunes chronologiques subsistent. L'identification de systèmes morainiques et la datation par exposition des nucléides cosmogéniques ont permis d'analyser le retrait de la marge glaciaire dans l'est du Québec-Labrador. Nos résultats révèlent que l'Inlandsis laurentidien s'est déconnecté de la calotte glaciaire de Terre-Neuve il y a environ 14 000 ans. Les échantillons prélevés sur les blocs morainiques indiquent également la présence de cinq stades majeurs de stabilisation et/ou de réavancé de la marge de l'Inlandsis laurentidien il y a ~12 900, ~11 500, ~10 300, ~9300 et ~8400-8200 ans. L'âge de ces stabilisations glaciaires révèlent une forte sensibilité du dôme du Québec-Labrador aux changements de températures dans l'hémisphère nord, coïncidant avec les refroidissements brusques enregistrés dans les carottes de glace du Groenland. Ces observations soutiennent l'idée d'un mécanisme de rétroaction négative induit par les forçages d'eau de fonte dans l'océan Atlantique Nord qui, à son tour, a provoqué des inversions des températures pendant le Dryas récent et au début de l'Holocène. Enfin, l'analyse de la morphostratigraphie de la vallée inférieure de la rivière Churchill démontre qu'elle est caractérisée par une succession sédimentaire déposée en régression forcée induit par le rebond glacio-isostatique et la baisse du niveau matin relatif, allant des sédiments de contact glaciaire aux assemblages côtiers tardi- à post-glaciaires. Nos résultats révèlent que la déglaciation, à partir d'environ 8400 ans, a contribué au remplissage initial de la vallée inférieure de la rivière Churchill par des sédiments deltaïques proglaciaires. L'incision fluviale a commencé il y a environ 7600 ans lorsque le système a été déconnecté de sa source de sédiments à la suite du retrait de la marge glaciaire hors du bassin versant de la rivière Churchill, au-delà du lac Winokapau. Cette évolution a mené au profil en escalier de la progradation deltaïque. Des terrasses fluviales se sont ensuite développées à intervalles irréguliers au cours de l'Holocène, enregistrant la chute rapide du niveau marin relatif. Des datations par luminescence stimulé optiquement et radiocarbones ont permis de dater la formation de terrasses à ~6700 (50 m), ~5300 (33 m), ~3700 (16 m) et ~3000 ans (10 m). Nos résultats permettent de mieux comprendre le retrait de la marge glaciaire à travers le bassin versant, ainsi que l'interaction entre les apports sédimentaires, le rebond glacio-isostatique et les environnements de dépôt. L'ensemble des résultats présentés dans cette thèse permet une couverture temporelle quasi intégrale de la dernière déglaciation pour la partie orientale de l'Inlandsis laurentidien, depuis sa couverture maximale et le retrait initial de la plate-forme de glace flottante au large de Clyde Inlet jusqu'à sa désintégration terrestre enregistrée par le système fluvio-deltaïque de la rivière Churchill à l'Holocène. Ils permettent aussi de préciser l'historique glaciaire de deux secteurs présentant des différences physiographiques et géographiques importantes et, ainsi, de discuter dans le chapitre de conclusion de l'influence relative de facteurs externes aux inlandsis (forçages climatiques ; rôle des topographies héritées ; changements du niveau marin global) sur les dynamiques de déglaciation et leur archives morphostratigraphiques.

Thèse en cotutelle : Université Laval, Québec, Canada et Université de Strasbourg, Strasbourg, France. / La reconstitution des paléo-inlandsis constitue un élément majeur de la compréhension des dynamiques glaciaires puisque leur comportement peut être analogue à celui des inlandsis modernes. L'Inlandsis laurentidien, en Amérique du Nord, était le plus grand inlandsis de l'hémisphère nord au cours du dernier cycle glaciaire. Les effets de sa disparition sur le climat régional et les changements du niveau marin global au cours de la déglaciation sont sans équivoque. Cependant, sa caractérisation est aussi pertinente pour l'étude du climat global en raison du rôle critique que les inlandsis jouent dans les multiples rétroactions gouvernant le système climatique. Il est donc crucial de mieux comprendre les interactions entre les anciens inlandsis et les changements climatiques afin de prédire les taux de fonte des calottes glaciaires actuelles et leur contribution à la hausse du niveau marin global. Toutefois, plusieurs interrogations subsistent concernant l'extension maximale et les patrons de déglaciation de la marge orientale de l'Inlandsis laurentidien au cours de la dernière glaciation ; sa reconstruction demeure parfois controversée et différents modèles ont été proposés. Une chronologie précise des fluctuations glaciaires de ce secteur est déterminante pour établir une reconstruction paléoglaciologique fiable à l'échelle de l'inlandsis. Il est utile de cibler différents secteurs présentant des caractéristiques différentes, telles que la topographie et l'influence des variations eustatiques, afin de préciser leurs effets sur la dynamique de retrait glaciaire. L'acquisition de données géophysiques et géologiques dans le système de fjord-auge glaciaire de Clyde a permis d'identifier des formes glaciaires et des assemblages sédimentaires qui nous renseignent sur l'étendue maximale de l'Inlandsis laurentidien dans le secteur et de définir les facteurs contrôlant son retrait. Nos résultats montrent que, pendant le Dernier maximum glaciaire, la marge de l'Inlandsis laurentidien s'étendait à quelques kilomètres de la limite du plateau continental. Les données bathymétriques révèlent aussi un vaste système de moraines s'étendant le long de la pente continentale au large de l'île de Baffin, indépendamment des glaciers ancrés sur le plateau continental. Ces données démontrent qu'une plate-forme de glace flottante (ice shelf) d'environ 500 mètres d'épaisseur couvrait le nord de la Baie de Baffin au cours du dernier épisode glaciaire. L'importance glaciologique des plates-formes de glace est relativement bien établie pour la stabilité des inlandsis modernes. En comparaison, les anciennes platesformes de glace flottantes de l'Arctique sont peu documentées et leur rôle dans la stabilité des anciens inlandsis reste peu connu. L'existence d'une plate-forme de glace flottante dans la baie de Baffin au cours du dernier épisode glaciaire avait auparavant été suggérée et débattue, mais cette hypothèse était restée peu concluante en raison de l'absence de données convaincantes. Nos résultats démontrent que cette plate-forme de glace flottante a eu un impact important sur la stabilité de nombreux courants de glace qui drainaient l'intérieur des inlandsis laurentidien, innuitien et groenlandais. Sa disparition a probablement conduit à la déstabilisation et à la réorganisation des flux de glace tributaires de ces trois inlandsis. La déglaciation de l'auge de Clyde a quant à elle été marquée par la désintégration initiale du front glaciaire il y a 16 500 ans, suivie d'un lent retrait et de stabilisations qui ont conduit au dépôt de moraines de récession mineures et de lignes d'ancrage majeures, à l'origine de prismes de zone d'ancrage (grounding-zone wedge - GZW), moraines terminales et bancs morainiques. Le retrait de la marge glaciaire à l'intérieur du fjord a quant à lui été plus rapide, mais tout de même marqué par de nombreuses stabilisations intermédiaires. Nos résultats ont permis de démontrer que les stabilisations majeures observées dans le système fjord-auge glaciaire de Clyde coïncident avec des événements de refroidissement climatique important, tels que le Dryas récent (12 900-11 700 ans BP) et les intervalles de chute abrupte de la température enregistrés au début de l'Holocène (11 700-8200 ans BP). La bathymétrie et la hausse du niveau marin global ont pour leur part influencé les taux de retrait, qui sont plus élevés en périodes de hausse marquée du niveau marin et lorsque le front glaciaire se retire dans de plus importantes profondeurs d'eau. Les lignes d'ancrage observées aux endroits où il y a des hauts bathymétriques et des rétrécissements de la largeur du fjord indiquent également que la position des stabilisations de la marge glaciaire a été influencé par la topographie. La reconstruction de la déglaciation du système fjord-auge glaciaire de Clyde permet de définir un modèle qui peut être applicable à des systèmes similaires du nord-est de l'île de Baffin, en particulier sur le plateau continental où des lacunes chronologiques subsistent. L'identification de systèmes morainiques et la datation par exposition des nucléides cosmogéniques ont permis d'analyser le retrait de la marge glaciaire dans l'est du Québec-Labrador. Nos résultats révèlent que l'Inlandsis laurentidien s'est déconnecté de la calotte glaciaire de Terre-Neuve il y a environ 14 000 ans. Les échantillons prélevés sur les blocs morainiques indiquent également la présence de cinq stades majeurs de stabilisation et/ou de réavancé de la marge de l'Inlandsis laurentidien il y a ~12 900, ~11 500, ~10 300, ~9300 et ~8400-8200 ans. L'âge de ces stabilisations glaciaires révèlent une forte sensibilité du dôme du Québec-Labrador aux changements de températures dans l'hémisphère nord, coïncidant avec les refroidissements brusques enregistrés dans les carottes de glace du Groenland. Ces observations soutiennent l'idée d'un mécanisme de rétroaction négative induit par les forçages d'eau de fonte dans l'océan Atlantique Nord qui, à son tour, a provoqué des inversions des températures pendant le Dryas récent et au début de l'Holocène. Enfin, l'analyse de la morphostratigraphie de la vallée inférieure de la rivière Churchill démontre qu'elle est caractérisée par une succession sédimentaire déposée en régression forcée induit par le rebond glacio-isostatique et la baisse du niveau matin relatif, allant des sédiments de contact glaciaire aux assemblages côtiers tardi- à post-glaciaires. Nos résultats révèlent que la déglaciation, à partir d'environ 8400 ans, a contribué au remplissage initial de la vallée inférieure de la rivière Churchill par des sédiments deltaïques proglaciaires. L'incision fluviale a commencé il y a environ 7600 ans lorsque le système a été déconnecté de sa source de sédiments à la suite du retrait de la marge glaciaire hors du bassin versant de la rivière Churchill, au-delà du lac Winokapau. Cette évolution a mené au profil en escalier de la progradation deltaïque. Des terrasses fluviales se sont ensuite développées à intervalles irréguliers au cours de l'Holocène, enregistrant la chute rapide du niveau marin relatif. Des datations par luminescence stimulé optiquement et radiocarbones ont permis de dater la formation de terrasses à ~6700 (50 m), ~5300 (33 m), ~3700 (16 m) et ~3000 ans (10 m). Nos résultats permettent de mieux comprendre le retrait de la marge glaciaire à travers le bassin versant, ainsi que l'interaction entre les apports sédimentaires, le rebond glacio-isostatique et les environnements de dépôt. L'ensemble des résultats présentés dans cette thèse permet une couverture temporelle quasi intégrale de la dernière déglaciation pour la partie orientale de l'Inlandsis laurentidien, depuis sa couverture maximale et le retrait initial de la plate-forme de glace flottante au large de Clyde Inlet jusqu'à sa désintégration terrestre enregistrée par le système fluvio-deltaïque de la rivière Churchill à l'Holocène. Ils permettent aussi de préciser l'historique glaciaire de deux secteurs présentant des différences physiographiques et géographiques importantes et, ainsi, de discuter dans le chapitre de conclusion de l'influence relative de facteurs externes aux inlandsis (forçages climatiques ; rôle des topographies héritées ; changements du niveau marin global) sur les dynamiques de déglaciation et leur archives morphostratigraphiques.

La vallée glaciaire est une forme de relief associée aux montagnes qui ont été affectées par une glaciation régionale. L’étude de cette forme de relief aide les chercheurs à mieux connaitre le développement du système glaciaire régional qui reflète les changements climatiques globaux. La tâche d’identification de ces formes sur un modèle numérique de terrain est primordiale pour toutes les études géomorphologiques ou environnementales. Avec le développement desSystèmes d’Information Géographique et des outils informatiques, l’automatisation de cette tâche devient une solution pour la diminution de la durée et du coût exigés par la méthode manuelle. Cependant, les méthodes automatiques actuelles comme la classification morphométrique ou l'analyse d’images par objets (Object Based Image Analysis) sont limitées pour l'identification d'une forme de relief entière comme la vallée glaciaire. Ces méthodes sont basées en général sur des approches de classification du terrain en éléments de relief sans la prise en considération du contexte géomorphologique. À cet égard, nous avons comme objectif le développement d'une méthode automatique d'extraction des formes des vallées glaciaires. Notre méthode est basée sur l’idée de la saillance issue de la cognition humaine en matière des formes de relief. Nous admettons que la vallée glaciaire est définie par l’assemblage spatial du fond et des versants dans un contexte géomorphologique donné. L’identification de ces formes est réalisée à partir de l’identification des cours d’eau et des contreforts comme éléments saillants de ces composants et par leur assemblage autour d’une saillance globale, le talweg. Nous avons appliqué notre méthode automatique sur des modèles numériques de terrain de différentes zones glaciaires parmi lesquelles la vallée Jacques-Cartier au Québec. Nous avons obtenu des entités spatiales qui caractérisent l'étendue géographique de la vallée glaciaire et de ses éléments composants accompagnées de leurs indicateurs de forme. / La vallée glaciaire est une forme de relief associée aux montagnes qui ont été affectées par une glaciation régionale. L’étude de cette forme de relief aide les chercheurs à mieux connaitre le développement du système glaciaire régional qui reflète les changements climatiques globaux. La tâche d’identification de ces formes sur un modèle numérique de terrain est primordiale pour toutes les études géomorphologiques ou environnementales. Avec le développement desSystèmes d’Information Géographique et des outils informatiques, l’automatisation de cette tâche devient une solution pour la diminution de la durée et du coût exigés par la méthode manuelle. Cependant, les méthodes automatiques actuelles comme la classification morphométrique ou l'analyse d’images par objets (Object Based Image Analysis) sont limitées pour l'identification d'une forme de relief entière comme la vallée glaciaire. Ces méthodes sont basées en général sur des approches de classification du terrain en éléments de relief sans la prise en considération du contexte géomorphologique. À cet égard, nous avons comme objectif le développement d'une méthode automatique d'extraction des formes des vallées glaciaires. Notre méthode est basée sur l’idée de la saillance issue de la cognition humaine en matière des formes de relief. Nous admettons que la vallée glaciaire est définie par l’assemblage spatial du fond et des versants dans un contexte géomorphologique donné. L’identification de ces formes est réalisée à partir de l’identification des cours d’eau et des contreforts comme éléments saillants de ces composants et par leur assemblage autour d’une saillance globale, le talweg. Nous avons appliqué notre méthode automatique sur des modèles numériques de terrain de différentes zones glaciaires parmi lesquelles la vallée Jacques-Cartier au Québec. Nous avons obtenu des entités spatiales qui caractérisent l'étendue géographique de la vallée glaciaire et de ses éléments composants accompagnées de leurs indicateurs de forme. / The glacial valley is a landform associated with mountains that have been affected by regional glaciation. The study of this kind of valley helps researchers to better understand the development of the regional glacial system that reflects global climate change. The task of identifying these forms on a digital elevation modelis essential for all geomorphological or environmental studies. With the development of GIS and IT tools, the automation of this task becomes a solution for reducing the time and cost required by the manual method.However, current automatic methods like morphometric classification or Object Based Image Analysis are limited when trying to identify an entire landform such as the glacial valley. These methods are generally based on land classification approaches of terrain elements without taking into consideration the geomorphological context. In this respect, we aim to develop an automatic method for extracting glacial valleys. Our method is based on the idea of salience resulting from human cognition of relief. We admit that the glacial valley is defined by the spatial assembly of the bottom and slopes in each geomorphological context. The identification of these forms is based on the identification of streams and foothills as salient elements of its components and their assembly around a global salience, the thalweg. We applied our automatic method on digital terrain models of different glacial zones, including the Jacques-Cartier Valley in Quebec. We obtained spatial entities that characterize the geographic extent of the glacial valley and its component elements accompanied with form indicators. / The glacial valley is a landform associated with mountains that have been affected by regional glaciation. The study of this kind of valley helps researchers to better understand the development of the regional glacial system that reflects global climate change. The task of identifying these forms on a digital elevation modelis essential for all geomorphological or environmental studies. With the development of GIS and IT tools, the automation of this task becomes a solution for reducing the time and cost required by the manual method.However, current automatic methods like morphometric classification or Object Based Image Analysis are limited when trying to identify an entire landform such as the glacial valley. These methods are generally based on land classification approaches of terrain elements without taking into consideration the geomorphological context. In this respect, we aim to develop an automatic method for extracting glacial valleys. Our method is based on the idea of salience resulting from human cognition of relief. We admit that the glacial valley is defined by the spatial assembly of the bottom and slopes in each geomorphological context. The identification of these forms is based on the identification of streams and foothills as salient elements of its components and their assembly around a global salience, the thalweg. We applied our automatic method on digital terrain models of different glacial zones, including the Jacques-Cartier Valley in Quebec. We obtained spatial entities that characterize the geographic extent of the glacial valley and its component elements accompanied with form indicators.

Les interactions entre les océans, l'atmosphère et les calottes glaciaires constituent la clé de voûte de la compréhension du système climatique global. Deux méthodes croisées sont possibles afin de dénouer les fils de cette trame complexe : la modélisation des processus et l'étude des fluctuations passées. Dans cette thèse, nous nous sommes intéressés à la seconde alternative et, plus précisément, aux interactions entre les marges glaciaires et les changements climatiques et océanographiques du dernier cycle glaciaire. La reconstitution et la compréhension de la dynamique des marges glaciaires exigent une connaissance précise de leur instabilité dans le temps afin d'appréhender les processus intrinsèques. Cependant, l'érosion des traces géologiques directes des fluctuations des marges glaciaires contraint à l'étude d'empreintes indirectes, les sédiments marins, comme unique source d'information. La localisation de la séquence sédimentaire étudiée ici (HU2008-029-016PC) est idéale puisque le régime sédimentaire du site a été influencé par la dynamique des calottes glaciaires régionales (i.e., laurentidienne, innuitienne et groenlandaise) durant les dernières glaciations. Cependant, l'analyse de cette archive sédimentaire présente des difficultés de datation. En effet, les méthodes traditionnelles chronostratigraphiques, telles que la stratigraphie isotopique (δ18O sur les tests de foraminifères) ou la datation par le radiocarbone (14C), ne permettent pas l'établissement de modèles d'âges concluants dans cette région. L'approche paléomagnétique utilisée dans cette thèse a dès lors été guidée par cette problématique chronostratigraphique, avant de permettre une lecture environnementale de la variabilité des lithofaciès sédimentaires et de leurs origines. Dans le premier chapitre de cette thèse, nous proposons une chronostratigraphie originale sur base de mesures paléomagnétiques, plus précisément à partir de l'enregistrement de la paléointensité relative du champ magnétique terrestre par les sédiments. Toutefois, l'identification d'une modulation lithologique (e.g., taille des grains, concentration) des propriétés magnétiques nous a obligé à filtrer les données pour éliminer la composante "environnementale" du signal magnétique. Pour ce faire, nous avons conduit des analyses détaillées afin de caractériser les minéraux magnétiques présents. Les résultats nous ont permis de définir que l'aimantation rémanente naturelle était portée majoritairement par des grains de magnétite dans une gamme de taille adéquate pour un enregistrement optimal du champ magnétique terrestre existant au moment de leurs dépôts. Aussi, ces analyses ont permis l'identification de certaines couches non représentatives, ayant surtout enregistré une lithologie particulière; elles ont dès lors été écartées de l'enregistrement paléomagnétique proprement dit. Nous avons reconstruit le signal de paléointensité relative en normalisant l'aimantation rémanente naturelle par l'aimantation rémanente anhystérétique induite, afin de réduire significativement l'empreinte magnétique environnementale secondaire. Le signal obtenu se compare avec succès aux enregistrements et compilations existants ce qui a permis de dériver un modèle d'âge fiable couvrant le dernier cycle glaciaire (depuis 115 ka BP). La reconstruction des directions du champ magnétique terrestre a permis notamment l'identification de 2 excursions géomagnétiques (i.e., de Laschamp et de la mer de Norvège-Groenland) déjà bien connues et datées, renforçant ainsi la confiance dans le modèle d'âge proposé. Dans le second chapitre, nous avons mis à profit le nouveau cadre chronostratigraphique afin d'interpréter l'origine des dépôts carbonatés. Sur base d'analyses minéralogiques des carbonates associées à des données granulométriques, de microfluorescence X et aux propriétés magnétiques des grains, nous avons identifié 14 couches carbonatées grossières. La composition minéralogique a permis de lier l'origine de ces dépôts aux glaciers du nord de la baie de Baffin (i.e., Laurentidien et Innuitien), tandis que les couches de sédiments fins riches en titane ont été associées à d'autres sources (Groenland et/ou est de l'île de Baffin). Le chronométrage des couches carbonatées a permis d'associer ces dépôts à la dynamique des glaciers nordiques, sensibles aux oscillations climatiques (ou océanographiques) de haute fréquence de type Dansgaard-Oeschger (dépôt bref, <1.5 ka), ou avec des avancées majeures (suivis pas des retraits progressifs) des glaciers nordiques à différentes périodes glaciaires (dépôt long, 3-6 ka). Nous concluons que ces dépôts sont distincts des événements de Heinrich enregistrés dans l'Atlantique Nord. Dans le troisième chapitre, nous avons étudié les lithofaciès sédimentaires et les assemblages minéralogiques afin de retracer précisément les apports sédimentaires en provenance des marges groenlandaises et de l'île de Baffin. Pour ce faire, nous avons utilisé le programme SedUnMix afin d'estimer statistiquement les sources ayant contribué aux assemblages minéralogiques observés. Les sédiments en provenance de l'île de Baffin sont caractérisés par des dépôts rapides de sédiments grossiers transportés par la glace de mer et/ou des icebergs. Ils présentent également un synchronisme avec les dépôts carbonatés, ce qui suggère des réponses similaires des glaciers nordiques et de l'ouest de la baie de Baffin aux fluctuations et réorganisations océaniques de haute fréquence. Les sédiments en provenance du grand complexe glaciaire d'Uummannaq ont été mis en place durant de longs intervalles correspondant à des niveaux marins plus bas. Notamment, la signature sédimentaire singulière du dernier maximum glaciaire suggère une étendue de la marge glaciaire groenlandaise jusqu'à la marge du plateau continental. Des avancées plus réduites sur le plateau continental groenlandais ont également été identifiées durant les stades isotopiques 5b, 5d et 4. Globalement, les résultats de cette thèse permettent de confirmer l'installation rapide de larges glaciers couvrant la région innuitienne immédiatement après le dernier interglaciaire, comme le suggèrent de récents efforts de modélisation. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Baie de Baffin, Dernier cycle glaciaire, Sédiments glaciomarins, Couches carbonatées, Paléocéanographie, Glaciers, Multi-proxy

La région de Charlevoix, dans le sud-est du Québec, est caractérisée par un paysage spectaculaire formé par la jonction des Hautes-Laurentides, de l’astroblème de Charlevoix et de l'estuaire du Saint-Laurent. Cette étude, basée sur deux campagnes de terrain et sur l'interprétation de photos aériennes numériques de haute résolution 3D et de données LiDAR, documente un géosystème glaciaire dominé par le développement de lacs proglaciaires lors de la déglaciation en raison d'une topographie très irrégulière et de la présence de grands systèmes morainiques. Les résultats fournissent une chronologie relative pour le développement et le drainage d’une série de lacs proglaciaires pendant chaque étape de la déglaciation. Dans la région, les Hautes-Laurentides sont caractérisées par un haut plateau (700 - 1174 m) et des vallées profondément encaissées (Malbaie, Sainte-Anne, à Mars). L’astroblème de Charlevoix est caractérisé par un graben circulaire (vallées du Gouffre et Malbaie) et une remontée centrale (mont des Éboulements et collines de Saint-Hilarion). Quatre systèmes morainiques sont observés dans la région: les systèmes Rochette et Brûlée-Sainte-Anne, probablement développés pendant la Dryas ancien (~ 14 cal. ka BP.), et les systèmes de Mars-Batiscan et de Saint-Narcisse, datant du Dryas récent (12,9 - 11,7 cal. ka BP). La présence de deltas, de rythmites, de dépôts littoraux, de terrasses lacustres, de brèches de drainage et de dépôts de drainage a été utilisée pour identifier 91 lacs proglaciaires. Cinq systèmes de lacs proglaciaires ont été identifiés sur la base de leur emplacement, leur chemin de drainage, leur type de barrages, leur complexe morainique associé et leur stratigraphie: 1- Système des lacs se drainant la vallée du Saint-Laurent : des lacs étant contenus par le courant glaciaire du Saint-Laurent ou par les moraines de Rochette; 2- Système des vallées latérales de l’astroblème : des lacs se drainant dans le graben de l’astroblème, contenus par les langues glaciaires du Gouffre et Malbaie; 3- Système du secteur de Sainte-Aimée-des-lacs : des lacs situés dans le graben de l’astroblème, contenus par des crêtes morainiques associées au complexe de Saint-Narcisse; 4- Système du Secteur Sainte-Anne : des lacs se drainant par les vallées des rivières Sainte-Anne et Montmorency, contenus par les moraines du complexe de Brûlé-Sainte-Anne ou par des glaciers de vallées; 5- Système des Laurentides Nord : des lacs se drainant vers le nord (Saguenay, rivière Noire), contenus d’abord par l’Inlandsis laurentidien et ensuite par les moraines des complexes de Saint-Narcisse et de Mars-Batiscan. / The Charlevoix region, in southeastern Québec, is characterized by a dramatic landscape formed by the junction of the Laurentian Highlands, the Charlevoix Astrobleme and the St. Lawrence Estuary. This study, based on two extensive field campaigns and the interpretation of high-resolution 3D digital air photos and LiDAR data, documents a glacial landsystem dominated by the development of proglacial lakes during deglaciation due to a very irregular topography and the presence of major moraine systems. Our results provide a relative chronology for the development and drainage of series of proglacial lakes formed during each successive stage of deglaciation. In the region, the Laurentian Highlands are characterized by a high plateau (700-1174 m) and deeply incised river valleys (Malbaie, Saint-Anne, à Mars). The Charlevoix Astrobleme is characterized by a circular graben (Malbaie and du Gouffre river valleys) and a central uplift (Mount of Éboulements and Saint-Hilarion hills). Four moraine systems are observed in the region: the Rochette and Brûlée-Sainte-Anne systems, probably developed during the Older Dryas (~ 14 cal. ka BP), and the Saint-Narcisse and Mars-Batiscan systems dating from the Younger Dryas (12.9 to 11.7 cal. ka BP). Deltas, rythmites, coastal deposits, lacustrine terraces, breaches and drainage deposits were used to identify 91 proglacial lakes. Five types of proglacial lakes were identified based on their location, drainage path, type of dams, associated moraine complex and stratigraphy: 1- Lakes draining towards the St. Lawrence valley : constrained by glacial ice in the St. Lawrence Estuary or by the Rochette moraine, and draining later into the Goldthwait Sea; 2- Astrobleme side valley lakes : constrained by du Gouffre and Malbaie glacial tongues and draining into the graben of the astrobleme; 3- Sainte-Aimée-des-Lacs lakes : constrained by moraine ridges associated with Saint-Narcisse moraine systems; 4- Sainte-Anne Sector lakes : constrained by Brûlé-Sainte-Anne moraines or by valley glaciers lakes and draining through the Sainte-Anne and Montmorency river valleys; 5- Northern Laurentian lakes: constrained first by the Laurentide Ice Sheet and then by the moraines of the Saint-Narcisse and Mars-Batiscan moraine systems and draining northward towards Lake St-Jean and Saguenay River.

La dernière période glaciaire a été ponctuée de variations climatiques abruptes, appelées événements d'Heinrich, qui sont caractérisées par des épisodes de vêlages massifs d'icebergs et d'apports en eaux de fonte dans l'Atlantique Nord. Les événements d'Heinrich (EH) ont fait l'objet de nombreuses publications scientifiques portant sur la paléocéanographie de la zone Nord Atlantique. Cependant, peu d'études se sont intéressées aux modifications sédimentaires intervenant entre la source et la zone de dépôt. L'objectif de cette recherche est de caractériser l'enregistrement sédimentaire des événements d'Heinrich Hl et H2 le long de la marge du Labrador. Pour cela, une approche multi-proxy à haute résolution (propriétés physiques, géochimiques et datations au ¹⁴C) a été réalisée sur des carottes prélevées le long de la marge du Labrador en 2005 et 2006 à partir de l'embouchure du détroit d'Hudson jusqu'à l'éperon d'Hamilton. En combinant les différentes analyses, il a été possible d'illustrer l'évolution des dépôts de H1-H2 en fonction de la distance à la source. Les résultats ont permis de déterminer la répartition spatiale de Hl et H2 le long de la marge et les différents processus de déposition qui y sont associés. Les brusques variations de concentrations géochimiques, la faible susceptibilité magnétique et la présence de carbonates inorganiques des dépôts étudiés indiquent une provenance de l'érosion des roches carbonatées du plancher du détroit d'Hudson ainsi qu'une dilution des minéraux ferrimagnétiques par les carbonates (Andrews et Tedesco, 1992). La présence d'une couche noire à la base de H2 composée de sédiments qui proviendrait du détroit de Cumberland (Jennings et al., 1996) indique un transport sédimentaire précurseur à la déposition des débris carbonates du détroit d'Hudson. Les concentrations d'IRD ont permis de détecter des fluctuations d'apports en eaux de fonte et en icebergs dans Hl et H2. La variabilité des concentrations géochimiques de ces couches d'Heinrich s'explique par des apports sédimentaires de sources différentes ou par des réactions chimiques dues aux échanges eau-particules selon la localisation le long de la marge.

Cette étude a été réalisée dans la région du détroit de Fury et Hecla (Nunavut), entre la péninsule de Melville et le nord-ouest de l’Ile de Baffin. L’analyse de carottes de sédiments de lacs situés sur la rive sud du détroit nous a permis de reconstituer l’histoire environnementale régionale depuis la dernière déglaciation. Les enregistrements biostratigraphiques et géochimiques témoignent tout d’abord d’un retrait glaciaire accompagné d’une transgression marine à partir de 8200 années cal. BP, suivant l’ablation graduelle du dôme de Foxe lors de l’optimum climatique de l’Holocène. Au cours de cette période, la connexion entre les océans Atlantique et Pacifique se serait établie et le relèvement glacio-isostatique en cours aurait initié l’isolement progressif des bassins lacustres de l’influence marine. Des analyses multivariées appliquées aux données biologiques et géochimiques nous indiquent également que les conditions climatiques chaudes se seraient maintenues entre 6000 et 3900 années cal. BP, avant que la région ne plonge dans un épisode de refroidissement associé au Néoglaciaire, tel que reflété par une diminution de la biomasse et une augmentation de l’oxygénation des bassins. Plus encore, en tenant compte des datations au 14C des unités d’isolement et de l’altitude actuelle des deux lacs, cette étude propose un modèle de relèvement glacio-isostatique régional et suggère une nouvelle limite marine ayant atteint 204 m au nord-est de la Péninsule de Melville suivant la déglaciation. / This study was conducted in the Fury and Hecla Strait region (Nunavut), between Melville Peninsula and northwestern Baffin Island. Sedimentological records of two lakes located on the southern shore of the strait allowed us to reconstruct the regional environmental history since deglaciation. Biostratigraphic and geochemical profiles initially reveal a regional deglaciation and marine transgression around 8200 cal. yr BP, following the gradual breakup of the Foxe Ice Dome during the Holocene Thermal Optimum. At that time, the connection between the Atlantic and Pacific oceans must have been established and the glacial isostatic adjustment gradually isolated the lacustrine basins from marine influence. Multivariate analyses conducted on the biological and geochemical datasets indicate that climatic conditions remained relatively warm throughout the 6000-3900 cal. yr BP interval, before significantly cooling during the Neoglacial period, as inferred from a decrease in biomass and increase in bottom water oxygenation. Moreover, based on the 14C-dated isolation contacts and threshold elevations of the two lakes, this study proposes a regional land emergence model and suggests a new marine limit that reached 204 m in northeastern Melville peninsula following deglaciation.

La basse vallée de la rivière du Gouffre est remblayée par des dépôts quaternaires appartenant au Wisconsinien et à l'épisode marin goldthwaitien. Le lit rocheux préglaciaire correspond à une faille orientée NO-SE. Le refroidissement climatique qui a sévi sur la région au Fini-glaciaire a permis une réavancée du front glaciaire associé à la récurrence deSaint-Narcisse, phase durant laquelle s'effectua la mise en place de matériel glacio-marin. La mer de Goldthwait a par la suite submergé la vallée jusqu'à la cote de 170 m. L'analyse des coupes stratigraphiques et les datations 14C obtenues à partir d'échantillons prélevés dans les sédiments fini-glaciaires et holocènes ont permis de définir la chronologie des événements depuis plus de 11 000 ans BP. À cette époque, un lobe de glace flottante s'est avancée jusqu'à l'embouchure de la baie Saint-Paul et vraisemblablement à l'intérieur de l'estuaire moyen. La photo-interprétation a permis de circonscrire le plus ancien glissement de terrain qui est survenu dans la vallée, lequel date l'abaissement du niveau marin au niveau de la terrasse de 20-35 m. Une discontinuité liée aux argiles basculées, non liquéfiées, est observable sous les dépôts de la terrasse de 8-10 m et au niveau du haut estran. L'existence d'un niveau marin plus bas que l'actuel vers 4600 ans BP a aussi été suggérée dans la baie. La courbe d'émersion post-glaciaire proposée pour ce secteur rend compte d'un déglacement qui semble s'être produit de l'est vers l'ouest de la vallée.

Lors de la dernière déglaciation au Wisconsinien supérieur, la région de la côte est de la baie d'Hudson a subi une transgression marine (mer de Tyrrell) synchrone au recul des glaces continentales de l'Inlandsis laurentidien vers le centre du Québec nordique. Le relèvement glacio-isostatique postglaciaire a provoqué l'émersion d'importantes masses sédimentaires déposées dans cette mer. L'étude morphologique et stratigraphique de ces dépôts a permis de reconstituer les étapes de la déglaciation ainsi que les différentes phases du retrait de la mer. Dans la région de la rivière Biscarat, des indices d'une stabilisation temporaire de la marge glaciaire ont été retrouvés dans les collines côtières, à environ 7 km de la côte. Ce système est la continuité vers le nord de la ± Nastapoka drift belt ¿ dont l'âge a été évalué à 8 ka BP. Une autre pause ou ralentissement du front a été observée à l'est de la limite de l'invasion marine à l'intérieur des terres.