Les Pyrénées ne sont pas considérées comme une chaîne active malgré certaines évidences néotectoniques et la microsismicité. Toutefois, des travaux récents ont montré que la chaine n’avait probablement jamais atteint un état stationnaire. Or, le soulèvement tectonique des chaînes de montagnes actives contrôle a priori les rythmes et les taux d’incision des vallées fluviales, lesquels sont à leur tour modulés par les changements climatiques répétés du Quaternaire. Une option pour contraindre les mouvements verticaux à long terme est de quantifier les taux d’incision par le biais de marqueurs géométriques passifs du soulèvement tels que les terrasses alluviales. Mais, selon les contextes, il n’est pas toujours possible de contraindre le soulèvement à partir de tels marqueurs. Les réseaux karstiques constituent une alternative du fait de la possibilité de déterminer la durée d’enfouissement d’alluvions fluviatiles provenant de la partie amont des bassins versants et piégés lors de leur traversée des chaînons calcaires périphériques à partir de la concentration en nucléides cosmogéniques produits in situ dans leur fraction quartzeuse. En effet, au fur et à mesure de l’encaissement de la vallée, différentes générations de conduits épinoyés horizontaux se mettent en place, les réseaux plus récents se formant en-dessous des générations précédentes. Ces galeries étagées enregistrent les paléo-altitudes des paléo-niveaux de base locaux. Ainsi, dès lors qu’elles piègent des alluvions fluviatiles, les galeries épinoyées sont assimilables à des niveaux de terrasses alluviales.Nous avons déterminé les durées d’enfouissement de sédiments détritiques dans 61 cavités des vallées de la Têt, de l’Ariège, de l’Aude et de l’Agly, via les méthodes 26Al/10Be et 10Be/21Ne, en sus d’observations morphologiques (développement des réseaux, analyse des étagements). Ces vallées offrent des étagements conséquents et les fleuves qui les parcourent sont connectés à des niveaux de base distincts (façades Atlantique et Méditerranéenne). Les résultats sur ces vallées nous permettent de documenter des incisions du Miocène ancien (~16-13 Ma) jusqu’à l’actuel avec des influences de forçages externes et de l’eustatisme que nous analyserons. L’extrapolation des taux d’incision permet également d’estimer des âges Oligo-Miocène pour les surfaces perchées incisées par ces systèmes fluviatiles.Cependant, la densité de paléo-drains sub-horizontaux sur une tranche altimétrique (relativement à la précision des techniques de datations), le contexte géodynamique, voire paléoclimatique, les réorganisations des réseaux de drainage, peuvent engendrer des histoires de remplissages des réseaux plus complexes qu’escomptées. De ce fait, contraindre justement et précisément l’âge d’un dépôt, même via des croisements inter-méthodes (26Al/10Be, 10Be/21Ne, RPE, OSL) peut s’avérer infructueux. / The rates and chronologies of valley incision are closely modulated by the tectonic uplift of active mountain ranges and were controlled by repeated climate changes during the Quaternary. The continental collision between the Iberian and Eurasian plates induced a double vergence orogen, the Pyrenees, which has been considered as a mature mountain range in spite of significant seismicity and evidence of neotectonics. Nevertheless, recent studies indicate that the range may have never reached a steady state. One option for resolving this controversy is to quantify the incision rates since the Miocene by reconstructing the vertical movement of geometric markers such as fluvial terraces. However, the few available ages from the Pyrenean terrace systems do not exceed the middle Pleistocene. Thus, to enlarge the time span of this dataset, we studied alluvium-filled horizontal epiphreatic passages in limestone karstic networks. Such landforms are used as substitutes of fluvial terraces because they represent former valley floors. They record the transient position of former local base levels during the process of valley deepening. In addition to morphological observations, the burial durations of detrital sediments in 61 cavities of the Têt, Ariège, Aude and Agly valleys were determined using cosmogenic 26Al/10Be and 10Be/21Ne ratios. The results obtained allow us to document incision processes since the early Miocene (~ 16-13 Ma) and to study influences of external forcing and eustatism. In comparison with other studies, it appears that incision rates are probably higher in the central Pyrenees, suggesting an increased role for glaciers in the incision process. Moreover, a gradient would also be observable from north to south, the Spanish slope probably having been incised faster. However, the density of sub-horizontal levels on an elevation range, the geodynamical and paleo-climatic contexts, the reorganization of the drainage networks may lead to networks filling stories more complex than expected. The obtained results applying various suitable geochronological methods (26Al/10Be, 10Be/21Ne, ESR and OSL on quartz) sometimes evidence that these radiometric approaches may be limited when source and/or emplaced deposits are reworked. The validity of dosimetric methods in a mountainous context, and the possibility that not all of the quartz grains are bleached at the time of deposition will also be discussed.

Les deltas ont débuté leur édification il y a environ 7000 ans suite à la stabilisation du niveau de la mer. Ils offraient durant l’Antiquité une mosaïque d’environnements, plus ou moins protégés, favorables aux activités maritimes. Nous montrons que plusieurs types de ports deltaïques peuvent être identifiés en raison des différents contextes géomorphologiques offerts par les deltas. La mise en relation des résultats bio-sédimentologiques, avec les données archéologiques nous ont permis de détailler l’évolution des environnements portuaires de plusieurs sites antiques situés dans des deltas. La première étude a été menée à l’échelle du delta de la Kouban (Péninsule de Taman, Russie). Un carottage réalisé à l’extrémité orientale de la péninsule et sa comparaison avec d’autres études géoarchéologiques menées récemment dans le delta nous a permis de restituer l’évolution paléogéographique de la péninsule. Nous avons pu confirmer que cette dernière a constituée, suite à la remontée postglaciaire du niveau marin, un large archipel articulé autour de quatre îles. À Tel Akko (Baie de Haifa, Israël), notre étude nous a permis de restituer l’évolution côtière du site depuis l’Âge du Bronze. À Pollentia, cité romaine des Baléares, nous avons été en mesure de démontrer que le port était situé dans une lagune de faible profondeur située en marge distale d’un petit delta côtier. Enfin à Halmyris (Danube, Roumanie) nous avons été en mesure de démontrer que la forteresse romaine, installée sur un promontoire, était protégée des crues tout en bénéficiant d’un accès facilité au fleuve par l’intermédiaire d’un chenal secondaire au sein duquel son port aurait pu être installé. / River deltas began forming around 7000 years BP because of the stabilisation of the mean sea-level. The natural variety of wetland environments on clastic coasts, in particular deltas, explains in major part the important disparities in harbour contexts. The combination of earth sciences with archaeological tools allows us to investigate the environmental evolution of four ancient sites located on deltas. We investigate 7000 years of environmental changes on the Kuban delta (Taman Peninsula, Russia). A coring, from the eastern limit of the peninsula, and its comparison with other geoarchaeological studies undertaken on the delta, allow us to confirm that the Holocene marine transgression created an archipelago of four islands around 6000 years ago in the area of the present-day Taman Peninsula. In Antiquity, natural factors such as delta progradation and the evolution of spits and sand bars have considerably affected the landscape evolution and therefore human occupation of the peninsula. At Tel Akko, (Haifa Bay, Israel), we reconstruct the evolution of the coastal zone of the site since the Bronze Age. We propose different harbour locations over time. At Pollentia, a Roman city of Mallorca, we have been able to demonstrate that the harbour was situated in a shallow lagoon, probably dredged at the time of its foundation. At Halymris (Danube delta, Romania), our research supports the presence of a secondary fluvial-channel located close to the fortress where the harbour may have been installed. The fortress, located at the foot of a promontory, was protected from floods and provided easy access to the main channel of the river.

La reconstitution des paléoenvironnements et la compréhension des dynamiques géomorphologiques sont de plus en plus appréhendées au regard des recherches archéologiques. Toutefois, en Indonésie, cette approche est encore peu usitée. L’étude du site de Kota Cina (Sumatra Nord, Indonésie) entreprise dans le cadre de cette thèse, est un travail pionnier qui vise à comprendre les changements environnementaux à l’interface Homme/Nature, dans le but d’une reconstitution paléogéographique. Cet ancien comptoir commercial portuaire du Détroit de Malacca, actif entre les XIème et XIVème siècles AD, se trouve aujourd’hui à 7 km du rivage. Afin de s’interroger sur les variables de contrôle naturelles et anthropiques de l’évolution paysagère de la région, des investigations ont été menées à Kota Cina et dans la vallée de Deli. Deux approches ont été privilégiées : (1) une approche géomorphologique qui permet de reconstituer les dynamiques hydro-sédimentaires du site et de sa vallée ; (2) une approche biogéographique à travers une analyse du contenu phytolithiques des dépôts de Kota Cina, afin de renseigner l’évolution de la végétation du site. Cette étude met en exergue des évolutions paléoenvironnementales notables, en réponse à des forçages singuliers. Le volcanisme pré-holocène de la région a engendré par son détritisme un remplissage majeur de la vallée. La réponse hydro-sédimentaire holocène a modifié la géomorphologie de la région par une forte incision et un important transfert sédimentaire. Enfin, à l’époque historique, une nouvelle transformation paysagère a eu lieu avec l’anthropisation du milieu, notamment à partir du XIXème siècle avec l’essor des plantations coloniales. / Paleoenvironment reconstructions and geomorphological dynamics understanding are increasingly being considered with regards to archaeological research. However, in Indonesia, this approach remains unusual. The present study of Kota Cina site (North Sumatra, Indonesia) is a pioneering work that aims to understand environmental changes dynamics at the human/nature interface for the purpose of paleogeographic reconstruction. Kota Cina is an ancient trade harbour of the Strait of Malacca. It was active between the XIth and the XIVth centuries AD. Nowadays, the site is located at 7 km from the coast. In order to examine the implication of natural and anthropogenic factors in the landscape changes of the region, investigations were carried out at Kota Cina and the Deli Valley. Two approaches were developed: (1) a geomorphological approach to reconstitute the hydro-sedimentary dynamics of Kota Cina site and its valley; (2) a biogeographical approach to reconstruct the vegetation changes at Kota Cina from a phytolith analysis of the site deposits. This work highlights important paleoenvironment changes as response to unique forcings. The pre-Holocene volcanism of the region generated a major filling of the valley by its detritism. The Holocene hydro-sedimentary response has altered the geomorphology of the region through a strong incision and significant sediment transfer. Finally, during the historical period, new landscape changes took place with the environment anthropisation, especially from the XIXth century with the development of colonial plantations.

Le plateau sud-africain (ou Kalahari) est le plateau anorogénique le plus grand au monde. Sa très grande longueur d’onde (×1000 km) et son altitude moyenne élevée (1000-1500 m) impliquent des processus mantelliques. La cinétique et l’origine de ce relief sont mal comprises. D’un côté, les études géomorphologiques le considèrent comme un relief mis en place à la fin de l’intervalle Cénozoïque (<30 Ma). A l’inverse, les données thermochronologiques montrent deux phases de dénudation pendant l’intervalle crétacé, corrélées à des phases d’accélération du flux silicoclastique sur les marges, qui suggèrent qu’il s’agirait d’un relief plus ancien hérité du Crétacé supérieur. Peu d’études ont porté sur l’évolution du système terre-mer depuis le bassin versant en érosion aux marges en sédimentation. Ce travail de thèse repose donc sur une double approche : une analyse géomorphologique des formes du relief (surfaces d’aplanissement) à terre, basée sur leur (i) cartographie, (ii) chronologie relative, (iii) relation avec les profils d’altération et (iv) datation au moyen des placages sédimentaires et du volcanisme datés qui les fossilisent ; une analyse stratigraphique de l’intervalle post-rift des marges, basée sur l’interprétation de données de sub-surface (lignes sismiques et puits), réévaluées en âge (biostratigraphie), pour (i) identifier, dater et mesurer les déformations des marges et de leur relief amont , (ii) mesurer les flux silicoclastiques, produits de l’érosion continentale. Un calendrier et une cartographie des déformations ont été obtenus sur les marges et mis en relation avec les différentes générations de surfaces d’aplanissement étagées qui caractérisent le relief du plateau sud-africain. Au moins deux périodes de déformation ont été identifiées au Crétacé supérieur (92-70 Ma) et à l’Oligocène (30-15 Ma). L’évolution est la suivante : 100 - 70 Ma (Cénomanien à Campanien) : plateau à très grande longueur d’onde, peu élevé (0-500 m), bordé à l’est par des reliefs plus hauts et plus anciens le long des marges indiennes, qui agissent comme une ligne de partage des eaux entre l’océan Atlantique et l’océan Indien. La déformation est initiée à l’est avec une flexuration brève, à grande longueur d’onde, des marges indiennes aux alentours de ~92Ma. Cette première surrection marque un paroxysme d’érosion enregistré par la mise en place d’un delta géant sur la marge atlantique (delta de l’Orange). La déformation migre ensuite vers l’ouest avec la croissance du bourrelet marginal atlantique entre 81 et 70 Ma. Le relief acquiert sa configuration actuelle comme l’indique une diminution du flux silicoclastique sur la marge atlantique qui traduit un changement majeur du système de drainage ; 70-30 Ma (Crétacé terminal-Paléogène) : période d’apparente non déformation. Le relief est fossilisé et intensément altéré (latérites) ; 30-15 Ma (Oligocène - Miocène inférieur) : deuxième surrection du plateau sud-africain qui acquière sa topographie actuelle. La déformation semble plus importante à l’est du plateau - flexure des marges nord indiennes initiée à ~25 Ma qui alimente les grands deltas de l’océan Indien (Zambèze, Limpopo, Tugela) ; le relief est fossilisé à partir du Miocène moyen, synchrone d’une aridification majeure de l’Afrique australe. / The South African (Kalahari) Plateau is the world's largest non-orogenic plateau. It forms a large-scale topographic anomaly (×1000 km) which rises from sea level to > 1000 m. Most mechanisms proposed to explain its elevation gain imply mantle processes. The age of the uplift and the different steps of relief growth are still debated. On one hand, a Late Cretaceous uplift is supported both by thermochronological studies and sedimentary flux quantifications. On the other hand, geomorphological studies suggest a Late Cenozoic uplift scenario (<30 Ma). However few attentions were paid to the evolution of the overall geomorphic system, from the upstream erosional system to the downstream depositional system. This study is based on two different approaches : onshore, on the mapping and chronology of all the macroforms (weathering surfaces and associated alterites, pediments and pediplains, incised rivers, wave-cut platforms) dated by intersection with the few preserved sediments and the volcanics (mainly kimberlites pipes) ; offshore, on a more classical dataset of seismic lines and petroleum wells, coupled with biostratigraphic revaluations (characterization and dating of vertical movements of the margins - sediment volume measurement). The main result of this study is that the South African Plateau is an old Upper Cretaceous relief (90-70 Ma) reactivated during Oligocene (30-15 Ma) times. Its evolution can be summarized as follows : 100-70 Ma (Cenomanian to Campanian): low elevation plateau (0-500 m) with older and higher reliefs located along the Indian side, acting as a main divide between the Atlantic and the Indian Oceans. First uplift occurred in the east at ~92 Ma, with a fast flexuration of the Indian margins. This initiates a paroxysm of the erosion (90-80 Ma) with the growth of a large delta along the Atlantic margin (Orange delta). Deformation migrated progressively westward and resulted on the growth of the Atlantic marginal bulge between 81 and 70 Ma. Most of the present-day relief was probably created at this time. This is supported by the decrease of the sedimentary flux which suggests a reorganisation of the interior drainage pattern ; 70-30 Ma (Uppermost Cretaceous-Paleogene): most of the relief is fossilized and weathered - relative tectonic quiescence ; 0-15 Ma (Oligocene-Early Miocene): second period of the South African Plateau uplift. Most of the deformation took place along the Indian side of the Plateau (strike flexure) feeding the Zambezi, Limpopo and Tugela deltas ; since at least Middle Miocene times, all those reliefs have been fossilized, with very low erosion rates (x1m/Ma), in response to the major aridification of southern Africa.

L’environnement périglaciaire en général et les régions de permafrost en particulier, connus pour être très sensibles au changement climatique actuel, sont le sujet de beaucoup d’études sur les émissions de gaz à effet de serre. En effet, le dégel de ces milieux engendre la mobilisation d’une quantité importante de matière organique, précédemment piégée par le froid, favorisant les émissions de dioxyde de carbone et/ou de méthane. L’objectif premier, du présent travail, est de contribuer à l’étude des gaz enfermés dans certains types de glace de ces régions afin de mieux quantifier leur impact potentiel sur le climat.<p>Dans un premier temps, une analyse multiparamétrique a été menée sur deux coins de glace du nord de la Sibérie dans la cadre d’une collaboration avec l’Alfred Wegener Institut (Allemagne). Cette première approche a révélé que l’analyse conjointe de la cristallographie, de l’orientation des axes optiques, du contenu en gaz total et de la composition en gaz des coins de glace est un outil puissant, complémentaire aux analyses des isotopes stables, pour comprendre les conditions paléo-climatiques qui ont régi la construction des coins de glace. Cette étude soutient également l’hypothèse de variations spatiales importantes de l’origine des masses d’air durant les variations climatiques du Pléistocène.<p>Dans un deuxième temps, une analyse des caractéristiques de la glace annuelle de 4 lacs du nord de la Suède a été réalisée afin d’étudier le rôle de la couverture de glace sur les émissions de gaz à effet de serre. En effet, les lacs de ces régions contribuent fortement aux émissions de méthane durant la période d’eau libre et très peu d’études ont analysé la quantité de méthane emprisonnée dans la glace hivernale et relâchée au printemps. Ce projet nous a amené à établir une nouvelle classification des bulles dans la glace de lac basée sur leur contenu en méthane, leur origine, leur forme et leur densité. Il nous a également permis de montrer que plusieurs facteurs interviennent sur le contenu en gaz dans la couverture de glace :le système hydrologique, la variation de la pression atmosphérique, la variabilité des émissions et potentiellement la proximité des sédiments sont autant de facteurs qui déterminent le contenu en gaz. L’analyse de la composition des gaz a révélé que la composition observée dans la glace est sensiblement différente de celle observée durant les périodes d’eau libre. Nous avons également, pour la première fois, établit un budget des émissions de méthane relâchées par la fonte de la couverture de glace au niveau mondial.<p>Cette étude a été complétée par l’analyse des isotopes 13C des gaz des différents types de bulles de notre classification en collaboration avec l’Université d’Utrecht. Nous avons alors mis en évidence que la couverture de glace influence l’équilibre biogéochimique dans l’eau en favorisant l’oxydation du méthane en dioxyde de carbone.<p> / Doctorat en Sciences / info:eu-repo/semantics/nonPublished

Au cours des dernières décennies, les observations de glace de glacier enfouie exposée dans les falaises côtières et les glissements de terrain causés par le dégel du pergélisol arctique démontrent que des quantités importantes de glace de glacier ont survécu à la déglaciation et sont toujours préservées dans le pergélisol. Le premier volet de cette étude visait à caractériser des expositions de la glace massive observée à l’île Bylot, au Nunavut, afin de connaitre l’origine de la glace. Puisque la glace de glacier enfouie peut jouer un rôle important dans l’évolution des paysages périglaciaires, cette thèse s’intéresse également au rôle joué par la glace de glacier enfouie dans l'initiation et l’évolution de lacs de thermokarst. Nos résultats démontrent que le pergélisol de l'île Bylot contient des restes de glace de glacier du Pléistocène qui ont survécu aux dernières déglaciations. Dans la vallée Qarlikturvik, des masses de glace intraglaciaire (dérivée du névé) sont associées à un courant de glace de l’inlandsis laurentidien qui recouvrait une partie de la plaine sud de l’île vers la fin du Pléistocène. Cette masse de glace formait une zone de convergence avec les glaciers alpins locaux s'écoulant de la calotte glaciaire centrée sur les monts Byam Martin. Sur l’un des plateaux bordant la vallée Qarlikturvik, une masse de glace de glacier enfouie est associée à la partie basale d'un glacier dont l’âge minimal est estimé à environ 0.77 Ma, mais pourrait être aussi vieux que 2.6 Ma. En raison de sa localisation, à environ 500 m d’altitude, la glace proviendrait vraisemblablement d’une avancée glaciaire régionale et pourrait être associée à la Glaciation de Baffin, soit la plus vieille avancée glaciaire régionale reconnue sur l'île Bylot. De plus, cette glace représente le plus vieux reste de glacier connu en Amérique du Nord et l’une des premières indications de glaciations dans l’est de l’Arctique canadien. La persistance et la fonte tardive de ces épaisses couches de glace de glacier datant du Pléistocène ont eu des effets importants sur le paysage de l'île Bylot, notamment sur les lacs. En effet, nos résultats démontrent que l'initiation des lacs profonds (> 5 m) est liée à la fonte de la glace de glacier enfouie. Ces lacs de thermokarst glaciaire continueront d’évoluer dans un contexte périglaciaire par la fonte de la glace intrasédimentaire (p. ex., glace de ségrégation) et des coins de glace formés ultérieurement dans les sédiments encaissants lors de l’aggradation du pergélisol suivant le retrait glaciaire. Alors qu’une grande partie des paysages arctiques est encore fortement déterminée par leur héritage glaciaire, la fonte de ces masses de glace aura un impact important sur la dynamique des géosystèmes et écosystèmes arctiques. / Over the past decades, observations of buried glacier ice exposed in coastal bluffs and headwalls of retrogressive thaw slumps of the Arctic have indicated that considerable amounts of late Pleistocene glacier ice survived the deglaciation and are still preserved in permafrost. The first phase of this project aimed to characterize two exposures of massive ice observed on Bylot Island (Nunavut) to infer their origins. Since buried glacier ice can play a significant role in reshaping periglacial landscapes, this study also investigates the initiation and development of thermokarst lakes in a tundra valley in response to the melting of buried glacier ice. Our results show that the permafrost of Bylot Island contains remnants of Pleistocene glacier ice that survived the past deglaciations. In the Qarlikturvik valley, bodies of englacial ice (firn-derived) originated from an ice stream flowing from the Laurentide Ice Sheet, which covered part of the southern plain of the island towards the end of the Pleistocene. These glacier ice bodies formed a convergence zone with local alpine glaciers flowing from the ice cap centred over the Byam Martin Mountains. On the edge of a flat plateau bordering the Qarlikturvik Valley, a buried glacier ice body is associated with the basal part of a glacier whose minimum age is estimated at 0.77 Ma, but could be as old as 2.6 Ma. Due to its location on a 500-m a.s.l. plateau, the ice likely originates from a regional glacial advance and could be associated with the Baffin Glaciation, which is the oldest known glaciation on Bylot Island. In addition, this buried glacier ice represents the oldest glacier ice preserved in ice-free Arctic landscapes, and the earliest evidence of a Pleistocene glaciation in the eastern Canadian Arctic Archipelago. The persistence and delayed melting of these thick beds of buried Pleistocene glacier ice had wide-ranging effects on the landscape of Bylot Island. Our results suggest that the initiation of deeper thermokarst lakes (> 5 m) was triggered by the melting of buried glacier ice in our study area, while shallow thermokarst lakes were triggered from the melting of intrasedimental ice and ice wedges. These glacial thermokarst lakes will continue to evolve in a periglacial context through the melting of intrasedimental ice (e.g. segregation ice) and ice wedges subsequently formed in the surrounding sediments during permafrost aggradation following the glacial retreat. As most of the glaciated Arctic landscapes are still strongly determined by their glacial legacy, the melting of these large ice bodies will have significant impacts on Arctic ecosystems and geosystems.

La venue des satellites a permis l’apport de données cruciales sur l’évolution récente de la dynamique des calottes glaciaires modernes. Cependant, les données satellitaires ne fournissent pas une vue d’ensemble (échelle centenaire à millénaire) qui reflète l’évolution à long terme du climat. Des données sur l’évolution à long terme des calottes glaciaires peuvent toutefois être obtenues en analysant la géomorphologie de systèmes déglacés tels que les fjords et les auges glaciaires. Les fjords et les auges glaciaires sont des systèmes géomorphologiques communs des côtes et des plateaux continentaux des hautes latitudes. Ces systèmes incarnent l’expression la plus évidente de la puissance érosive des glaciers modernes et anciens. L’étude des systèmes de fjords et d’auges glaciaires a le potentiel de fournir des connaissances sur la dynamique de retrait d’une calotte glaciaire passant de marges marines à terrestres lors d’un réchauffement climatique; un contexte semblable aux calottes glaciaires modernes de l’Antarctique et du Groenland. Ici, des données de bathymétrie à haute résolution et de réflexion sismostratigraphique, ainsi que des cartes géomorphologiques, sont utilisées pour reconstituer l’histoire paléoglaciaire des fjords et des auges du nord-est de l’Ile de Baffin afin de fournir un analogue paléoglaciologique aux systèmes glaciaires modernes. Les données géophysiques compilées dans ce secteur montrent que durant le Stade isotopique marin 2 (MIS-2; 29 – 14 ka BP), l’Inlandsis laurentidien s’étendait jusqu’à la limite du plateau continental, au large des limites glaciaires précédemment proposées. La marge d’Inlandsis laurentidien s’est ensuite retirée de manière épisodique vers l’ouest pendant la déglaciation du Foxe tardif et de l’Holocène. L’analyse géomorphologique du plateau continental du nord-est de l’Ile de Baffin a aussi permis d’identifier un changement de direction dans l’écoulement du courant de glace de Sam Ford qui se serait produit durant la période Pliocène-Pléistocène. Ce changement de direction serait dû à l’érosion de l’Auge glaciaire marginale d’Hecla & Griper. Les données démontrent que les conditions d’écoulement rapide dans le courant de glace de Scott ont migré vers l’amont du courant, suivant l’auge glaciaire marginale jusqu’à capturer le bassin de drainage du courant de glace voisin (courant de Sam Ford), provoquant ainsi l’arrêt des conditions d’écoulement rapide dans l’Auge de Sam Ford. Une approche de géosystème glaciaire a ensuite été utilisée pour analyser le retrait des marges de l’Inlandsis laurentidien dans les fjords lors de la déglaciation. La géomorphologie et les assemblages de formes de terrain préservés sur le fond marin depuis la déglaciation révèlent que : 1) des écoulements rapides de la glace, par le biais des courants de glace, ont probablement été actifs jusqu’au stade tardif de la déglaciation; 2) les hauts bathymétriques ont agi comme des points d’ancrage et donc comme des obstacles à l’écoulement rapide des courants de glace; 3) le substrat rocheux cristallin n’a pas agi comme point d’adhésivité contrairement à ce qui a été suggéré pour d’autres paléocourants de glace en Amérique du Nord; 4) les facteurs favorisant la stabilité de la marge glaciaire comprennent la bathymétrie en forme d’entonnoir, les courbes dans le tracé des fjords et les facteurs climatiques; 5) les glaciers émissaires de l’Inlandsis laurentidien ont été capables de stabiliser leurs marges sur des pentes rétrogrades et dans des bassins profonds (>800 m); et 6) durant la déglaciation, la sédimentation dans les fjords a été dominée par des écoulements gravitaires sur le fond (hyperpycnaux). Enfin, la cartographie des différentes entités géomorphologiques a permis de produire une série de 50 cartes des formes glaciaires présentes sur le fond marin des fjords et des auges du plateau continental nord-est de l’Ile de Baffin, où 24 types de formes de terrain liés aux environnements sous-glaciaires, en marge de la glace (juxtaglaciaires) et paraglaciaires ont été systématiquement cartographiées (>55 000 entités). / Fjords and troughs are common geomorphological systems on high-latitude coasts and continental shelves where they embody the most obvious expression of the erosional power of past and present-day glaciers. While recent satellite data have brought crucial insights on how ice sheet and glacier dynamics have evolved on a decadal timescale, they do not provide a long-term overview (centennial to millennial scale) that is consequent with long-term evolution of climate. Centennial-to-millennial data on long-term evolution of ice sheets can, however, be obtained by investigating the geomorphology of deglaciated systems such as fjords and crossshelf troughs. Fjords and cross-shelf troughs of deglaciated high-latitude coasts and continental shelves have the potential to provide knowledge on deglacial dynamics from a complete marine-terminating ice sheet to a full terrestrial-based ice sheet. Here, swath bathymetry and seismic reflection data, together with geomorphological maps, are used to investigate palaeo-glacial history of the northeastern Baffin Island fjords and continental shelf. We present marine geophysical evidence that during the marine isotope stage 2 (MIS-2; 29 – 14 ka BP), the Laurentide Ice Sheet (LIS) extended to the edge of the continental shelf, seaward of the previously proposed glacial limits. The LIS subsequently retreated episodically westward during the Late-Foxe and Holocene deglaciation. A glacial landsystem approach has then been used to investigate ice-sheet retreat through the northeastern Baffin Island fjords. The geomorphology and landforms-assemblages preserved since deglaciation on the seafloor reveal that: 1) ice streaming was probably active until the late stage of deglaciation; 2) bathymetric highs acted as sticky spots and therefore as obstacles to fast ice-flow; 3) crystalline bedrock did not act as sticky spot as suggested for other palaeo-ice streams in North America; 4) factors favoring ice-margin stability include funnel-shaped bathymetry, bends and climate forcing; 5) tidewater-glaciers can achieve icemargin stability on retrograde slopes and in deep (>800 m) basins; and 6) during deglaciation, sedimentation in fjords has been dominated by gravity-driven flows. The geomorphological analysis also enabled the identification of the flow-switch of an ice stream that occurred during the Pliocene-Pleistocene on the shelf, through glacial erosion and overdeepening of marginal troughs, i.e., deep parallel-to-coast bedrock moats located upice of cross-shelf troughs. Shelf geomorphology imaged by high-resolution swath bathymetry and seismostratigraphic data in the troughs provides evidence for the extension of ice streams from Scott and Hecla & Griper troughs towards the interior of the Laurentide Ice Sheet. This up-ice extension of the Scott ice stream along a marginal trough and into the Sam Ford icedrainage basin led to the capture the Sam Ford ice stream, causing a flow-switch and a shutdown of ice streaming in Sam Ford Trough. Finally, geomorphological mapping led to the production of a series of 50 maps of submarine glacial landforms in the fjords and cross-shelf troughs of northeastern Baffin Island, in which 24 types of landform associated with subglacial, ice-marginal or paraglacial environments were systematically mapped (>55 000 individual landforms).

L'estuaire du Saint-Laurent, l'un des plus importants au monde, présente une combinaison peu commune de caractéristiques géomorphologiques. Cette singularité complexifie l'étude des processus qui façonnent les divers systèmes côtiers de l'estuaire. Face à cette complexité, cette thèse vise à contribuer à la science de la géomorphologie littorale de l'estuaire du Saint-Laurent en utilisant les marais intertidaux comme objet pour comprendre les processus géomorphologiques fondamentaux qui mènent à leur émergence, évolution, dégradation et renouvellement à diverses échelles spatio-temporelles. L'originalité de cette étude réside dans l'identification des composantes multifactorielles des processus, liées aux forces astronomiques, géologiques, météorologiques, biologiques et anthropiques d'origine essentiellement extrinsèque, et comment elles sont intégrées dans les interactions et rétroactions intrinsèques aux systèmes intertidaux. Bien que cette complexité soit reconnue en géomorphologie côtière, les concepts clés de seuil, d'échelle et de rétroaction sont rarement réunis en raison des difficultés d'intégration des processus multifactoriels dans les modèles fonctionnels. En conséquence, les systèmes côtiers tels que les marais intertidaux sont souvent simplifiés et présentés comme des environnements homogènes dont la dynamique est principalement déterminée par des processus extrinsèques et linéaires. Ce problème occulte la variance processus/réponse, qui est plus souvent la règle que l'exception. Le problème de la variance dans la morphologie des marais intertidaux, reconnu par les écoles de pensées européennes, constitue la problématique de cette étude, notamment à travers les concepts d'évolution asymptotique et d'autocyclicité. La recherche vise à déterminer si les marais intertidaux du Saint-Laurent se sont formés de façon linéaire comme le présente la littérature actuelle, ou si leur morphologie répond à des seuils, des interactions et des rétroactions qui varient dans l'espace et le temps. L'hypothèse est que les marais intertidaux de l'estuaire du Saint-Laurent, qui apparaissent comme des formes permanentes et homogènes, sont en fait en continuel rééquilibrage. Ils ont été et sont encore soumis à des cycles ou alternent des phases d'expansion et de contraction, d'intensité variable dans l'espace et le temps. Alors que la plupart des études sur la morphologie des marais intertidaux sont réalisées sur une seule saison et sur un seul site d'étude, cette étude privilégie une approche comparative multi-locale et pluriannuelle afin de saisir la diversité des conditions géomorphologiques et la variance interannuelle. Quatre sites d'étude ont été sélectionnés dans la zone de turbidité maximale de l'estuaire du Saint-Laurent où se trouve la majorité des marais intertidaux. Des mesures volumétriques ont été effectuées sur une période de 3 à 4 ans à l'aide d'une barre de sédimentation/érosion et la turbidité mesurée afin de documenter la dynamique sédimentaire actuelle. Les trajectoires évolutives à long terme ont été documentées par l'analyse de la stratigraphie du marais supérieur ainsi que par l'analyse multidate de photographies aériennes, de cartes historiques et d'images iconographiques. Les résultats de cette thèse révèlent des réponses géomorphologiques dans l'estuaire du Saint-Laurent qui diffèrent significativement de celles décrites dans la littérature. L'évolution de la morphologie des systèmes de marais intertidaux est clairement non-linéaire, cyclique, asynchrone et spécifique au site. Une telle complexité, jusqu'ici peu reconnue, brouille la compréhension de leur dynamique et suggère une évolution principalement dirigée par des facteurs autogènes, ce qui représente un défi de modélisation pour la prévisibilité future. / The St. Lawrence Estuary, one of the most important in the world, presents a combination of geomorphic features rarely seen elsewhere. This intricacy complexifies the study of the processes that shape the diverse coastal systems of the estuary, such as beaches, and intertidal marshes. Given such complexity, this thesis aims to contribute to the science of littoral geomorphology in the St. Lawrence Estuary by using the tidal marshes as a subject for understanding the fundamental geomorphological processes leading to their emergence, evolution, degradation, and rejuvenation at various spatiotemporal scales. The originality of this study lies in the identification of the multifactorial components of these processes, linked to geological, astronomical, meteorological, biological, and anthropogenic forces essentially extrinsic in origin, and how they are conditioned by interaction and feedbacks of intrinsic origin. While this complexity is recognized in coastal geomorphology, the key concepts of threshold, scale, and feedback are rarely brought together due to the difficulties of integrating multifactorial processes into functional models. As a result, coastal systems such as intertidal marshes are often simplified and presented as homogeneous environments whose dynamics are primarily driven by extrinsic, linear processes. This problem obscures the processes/response variance, which is more often the rule than the exception. The problem of variance in tidal marsh morphology, recognized by European schools of thought, constitutes the problematic of this study, especially the concepts of asymptotic evolution and marsh autocyclicity. This research questions if the intertidal marshes of the St. Lawrence formed in linear fashion as presented in the current literature, or if they responded to thresholds, interactions, and feedbacks varying across space and time. The hypothesis is that the intertidal marshes of the St. Lawrence Estuary, which appear as permanent and homogeneous forms, are in fact unique and self-reorganizing. They were and continue to be subject to cycles or alternating phases of expansion and contraction at various intensities across space and time. While most studies of the morphology of intertidal marshes are conducted over a single season at one study site, this study favors a comparative multi-location and multi-year approach to capture the diversity of geomorphic conditions and interannual variance. Four study sites were selected in the maximum turbidity zone of the St. Lawrence Estuary where most intertidal marshes are located. Volumetric measurements were made over a 3- to 4-year period using a sedimentation/erosion bar and turbidity measured to document current sediment dynamics. Long-term evolutionary trajectories were documented by analysis of the sedimentary record from the upper marsh stratigraphy as well as by use of time-lapse analysis of aerial photographs, historical maps, and iconographic images. The results of this thesis reveal geomorphic responses in the St. Lawrence Estuary that differ significantly from those usually described in the existing regional literature. The evolution of the morphology of the intertidal marsh systems is clearly non-linear, cyclical, asynchronous, and site-specific. Such heretofore unrecognized complexity blurs the understanding of their fundamental dynamics and has led previous authors to suggest an evolution primarily driven by autogenous factors, making a challenge for modelling their predictable future evolution.

La géomorphologie de la marge continentale de l'Est du Canada a grandement été influencée par des processus glaciaires durant les périodes glaciaires. Au large du détroit de Belle Isle, deux auges glaciaires incisent le substrat rocheux depuis le continent vers le talus continental. Des courants glaciaires ont pris place dans les auges glaciaires de Notre Dame et Hawke, apportant d'importantes quantités de sédiments à leur embouchure, formant ainsi d'immenses éventails glaciogéniques. Des enregistrements sédimentaires obtenus à même les éventails glaciogéniques ont permis d'identifier une succession sédimentaire complète ayant débuté au Dernier maximum glaciaire. Cette séquence sédimentaire débute par un épais diamicton daté à 29,9 ka cal BP et est associé au Dernier maximum glaciaire. Au-dessus de ce diamicton se trouve une séquence turbiditique entrecoupée de minces dépôts hémipélagiques. Ces successions turbiditiques sont associées à des périodes de fonte glaciaire. La fin de l'activité turbiditique vers 17 ka cal BP correspond au début d'un important apport sédimentaire en provenance du nord, lequel est caractérisé par une sédimentation hémipélagique riche en carbone inorganique et débris délestés. La mise en commun de l'ensemble de ces observations permet d'établir la dynamique glaciaire qui a prévalue au nord-est de Terre-Neuve tout en présentant un modèle de déglaciation précis du secteur.

Lors des 14 dernières années, plus d'une centaine de demandes d'assistance technique concernant des mouvements de terrain au Québec méridional sont adressées chaque année aux autorités gouvernementales. Parmi les cas signalés, la majorité d'entre eux survienne à l'intérieur des limites de la transgression marine post-glaciaire où vit près de 90 % de la population québécoise. Étant donnée leur importance dans la province et les conséquences qu'ils peuvent engendrer, ces mouvements ont fait l'objet jusqu'à présent de nombreuses études pour la plupart orientées sur les aspects géotechniques du problème. Les études statistiques et géomorphologiques demeurent très fragmentaires et peu de données sont disponibles afin de dresser un portrait de l'occurrence des mouvements de terrain au Québec selon les différentes périodes de l'année ou pour cerner les facteurs climatiques et géomorphologiques en cause. La réalisation de ce mémoire a été rendue possible grâce à l'utilisation d'une base de données très complète élaborée au fil des ans par la Section des mouvements de terrain du ministère des Transports du Québec, laquelle compte 4165 cas documentés. L'objectif principal de cette recherche est de dresser un portrait statistique général des mouvements de terrain et des circonstances ou facteurs causaux qui leur sont associés, à l'aide d'analyses statistiques et descriptives de leurs contextes géomorphologiques, spatiaux et temporels. Les résultats obtenus démontrent que de 1970 à 2017, la Montérégie, Lanaudière et la Mauricie sont les régions les plus affectées par les mouvements de sol et que la période de l'année la plus propice débute au mois d'avril et se termine au mois de juin. Ces mêmes résultats démontrent que les glissements superficiels sont plus fréquents que les glissements rotationnels. Toutefois, un inventaire ciblé des cicatrices de glissements de terrain effectué en 2017 dans la MRC de Maskinongé a permis de démontrer que les tendances générales observées à l'échelle provinciale peuvent différer de celles observées à l'échelle locale, en raison de la géomorphologie et des conditions géotechniques spécifiques à chaque secteur. Les données ont aussi été examinées pour identifier de possibles effets de purge et d'amplification du phénomène en fonction de certains IV événements climatiques majeurs. Seuls des signes d'effet de purge ont été observés à la suite de l'accumulation de neige en 2008 et des apports en eau exceptionnels du printemps 2017. En somme, les effets de purge et d'amplification sont des phénomènes difficiles à détecter à l'aide de statistiques générales seulement. Des recherches ciblées à un secteur précis et sur plusieurs années consécutives pourraient toutefois offrir des résultats plus probants.