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Diagnostic géophysique du contexte géocryologique de sites archéologiques inuits de l'archipel de Nain (Labrador, Canada)Labrie, Rachel 14 March 2025 (has links)
Tableau d'honneur de la Faculté des études supérieures et postdoctorales, 2015 / Les régions arctiques et subarctiques connaissent un réchauffement deux fois plus rapide que la moyenne mondiale depuis les années 1980. Ces changements climatiques exercent une pression significative sur les environnements des hautes latitudes, et cette menace ne cesse de croître. L'augmentation des températures atmosphériques, le dégel du pergélisol, les variations des précipitations et l'élévation du niveau de la mer perturbent les géosystèmes, entraînant des dommages physiques et chimiques aux écosystèmes et infrastructures humaines, tout en menaçant le patrimoine culturel et archéologique. Le dégel du pergélisol supportant les sites archéologiques peut entraîner leur altération, menaçant ainsi l'intégrité des archives culturelles et leur contexte de déposition. Or, on connait très peu sur la répartition du pergélisol au sein des habitations archéologiques inuites, lesquelles se présentent sous forme de dépressions ovales, creusées dans les sédiments meubles. Au Labrador (Canada), se trouvent des centaines de sites archéologiques inuits et pré-inuits, situés principalement sur des côtes pergélisolées. La présente étude vise, par l'entremise d'une approche géophysique multi-méthodes, à caractériser les conditions géocryologiques actuelles de deux sites archéologiques côtiers situés sur deux îles distinctes de l'archipel de Nain (Labrador). En juillet 2022, des relevés géophysiques ont été réalisés au sein du site Oakes Bay 1 (Dog Island) et du site South Aulatsivik 6 (South Aulatsivik Island), en utilisant trois méthodes complémentaires : la tomographie de résistivité électrique (ERT), le géoradar (GPR) et l'induction électromagnétique (EMI). Les profils des zones clés des sites ont été analysés en fonction de leur contexte géomorphologique et archéologique. Les résultats obtenus ont permis de déterminer la variabilité spatiale du pergélisol à l'échelle des sites. En effet, l'ERT et le GPR ont permis d'évaluer l'épaisseur de la couche active et l'hétérogénéité des propriétés du sous-sol selon la microtopographie de surface des structures archéologiques. Par exemple, dans le centre des maisons semi-souterraines en dépression, le pergélisol est plus mince et moins riche en glace, tandis que les bourrelets périphériques abritent un pergélisol plus épais et riche en glace. Les zones proches de la côte et des étangs thermokarstiques sont presque dépourvues de pergélisol. Les zones couvertes par de la végétation arbustive sont exemptes de pergélisol alors que celles dominées par les lichens et les mousses comprennent des noyaux de pergélisol riche en glace. Il a aussi été révélé que la forte résistivité observée par endroits est due à la présence de sol gelé et de sédiments grossiers, ce qui influence la profondeur de pénétration de l'ERT et du GPR, alors que les données de conductivité électrique mesurées par l'EMI étaient parfois trop basses pour la résolution de l'appareil. Un modèle conceptuel découlant des trois analyses géophysiques synthétise le contexte géocryologique complexe d'Oakes Bay 1, mettant en évidence la dégradation thermique subie par le pergélisol due à la conduction et à l'advection. Le pergélisol du site est classifié comme climato-protégé, ne pouvant se régénérer dans les conditions climatiques actuelles et donc très sensible au réchauffement. Les analyses géophysiques effectuées à South Aulatsivik ont révélé la présence d'une mince couche discontinue de pergélisol résiduel sur le tombolo hébergeant le site archéologique, tout en documentant la formation postglaciaire du tombolo. La dégradation du pergélisol soutenant le site archéologique de South Aulatsivik 6 est déjà à un stade avancé. En somme, ce projet représente une avancée significative dans l'exploration des conditions géocryologiques de sites archéologiques subarctiques de l'est du Canada. Il a permis d'évaluer la situation du patrimoine inuit en réponse aux variations climatiques tout en promouvant l'utilisation d'une méthode relativement rapide et non invasive. / Arctic and subarctic regions have been warming at twice the global average since the 1980s. These climate changes exert significant pressure on high-latitude environments, and this threat continues to grow. Rising atmospheric temperatures, permafrost thaw, changes in precipitation, and sea-level rise are disrupting geosystems, causing physical and chemical damage to ecosystems and human infrastructure, while also threatening cultural and archaeological heritage. The thawing of permafrost that supports archaeological sites can lead to their deterioration, thus threatening the integrity of cultural archives and their depositional context. However, very little is known about the distribution of permafrost within Inuit archaeological habitations, which typically appear as oval depressions dug into loose sediments. In Labrador (Canada), hundreds of Inuit and pre-Inuit archaeological sites are primarily located on permafrost-affected coasts. This study aims to characterize the current geocryological conditions of two coastal archaeological sites on two distinct islands in the Nain Archipelago (Labrador) using a multi-method geophysical approach. In July 2022, geophysical surveys were conducted at the Oakes Bay 1 site (Dog Island) and the South Aulatsivik 6 site (South Aulatsivik Island) using three complementary methods: electrical resistivity tomography (ERT), ground-penetrating radar (GPR), and electromagnetic induction (EMI). Profiles and key areas of the sites were analyzed according to their geomorphological and archaeological context. The results revealed the spatial variability of permafrost at the site scale. Indeed, the ERT and GPR allowed the assessment of the active layer thickness and the heterogeneity of subsurface properties according to the surface microtopography of the archaeological structures. For example, in the depressed center of the semi-subterranean houses, the permafrost is thinner and less ice-rich, while the peripheral walls contain thicker and ice-rich permafrost. Areas close to the coast and thermokarst ponds are almost devoid of permafrost. Shrub-covered areas are free of permafrost, whereas those dominated by lichens and mosses contain ice-rich permafrost zones. It was also revealed that the high resistivity observed in some places is due to the presence of frozen soil and coarse sediments, which influences the penetration depth of ERT and GPR, while the electrical conductivity data measured by the EMI were sometimes too low for the device's resolution. A conceptual model derived from the three geophysical analyses synthesizes the complex geocryological context of Oakes Bay 1, highlighting the thermal degradation of permafrost due to conduction and advection. The permafrost at the site is classified as climate-protected, unable to regenerate under current climate conditions, and therefore very sensitive to warming. Geophysical analyses carried out at South Aulatsivik revealed the presence of a thin discontinuous layer residual permafrost on the tombolo hosting the archaeological site, while also documenting the tombolo's postglacial formation. The degradation of the permafrost supporting the South Aulatsivik 6 archaeological site is already at an advanced stage. In summary, this project represents a significant advancement in the exploration of geocryological conditions of subarctic archaeological sites in eastern Canada. It has allowed for an assessment of Inuit heritage in response to climatic variations while promoting the use of a relatively quick and non-invasive method. Read more
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