Les forces de notre groupe géomorphologie sont la quantification des processus de dénudation (érosion et altération), depuis la production de sédiments par glissements de terrain jusqu’au transfert des sédiments vers les océans, de l’affleurement jusqu’aux surfaces continentales en passant par les côtes rocheuses et sur une large gamme d’échelles de temps (1-107ans), le développement de modèles numériques et expérimentaux « long terme » uniques, les synthèses de données géomorphologiques (source) et sédimentologiques (sink), et le développement de nouvelles applications des isotopes cosmogéniques et de l’OSL (Optically Stimulated Luminescence) pour la quantification de la dynamique fluviale à moyen et long-terme. L’effet des variations climatiques sur le relief et les flux reste un fil directeur pour nos projets. La végétation n’est pas au cœur de nos projets, mais nous réfléchissons en filigrane à l’inclure dans nos analyses et modélisation.
Participant.e.s: S. Carretier (coord.), S. Bonnet, D. Chardon, F. Christophoul, O. Marc, V. Regard, D. Rouby, et Y. Denèle, Y. Goddéris, notamment, en collaboration.
Axe 1 : Flux d’érosion et d’altération
Les archives sédimentaires constituent l’unique fenêtre vers les environnements et flux sédimentaires anciens, cependant les signaux portés par les proxis contenus dans les sédiments (minéralogie, granulométrie, chimie élémentaire et isotopique, isotopes cosmogéniques, indices d’altération, biota) restent complexes à interpréter. En particulier, la relation entre les variations du climat (T~10ka-10Ma) et ces proxis n’est pas toujours claire. Pour comprendre comment varient les flux d’érosion et d’altération, nous reconstituons les reliefs et les profils d’altération en Afrique sur le Cénozoïque pour aller vers une synthèse aux échelles continentales et inter-continentales, en comparant notamment différentes zones climatiques (JEAI FasoLith, projets FasoReg et COLORS). A une échelle plus proche du processus, nous quantifions les taux de dénudation des bassins expérimentaux du réseau de SNO OZCAR à l’aide du 10Be et nous les comparons aux flux dissouts mesurés. De plus, nous utilisons les codes CIDRE (Carretier et al.) et FASTCAPE (Braun et al.) pour modéliser l’évolution des flux solides, dissouts et la minéralogie et la granulométrie des sédiments sortant de bassins versants soumis à des variations climatiques à différentes étapes de l’évolution topographique, de façon à mieux interpréter les proxis stratigraphiques. En particuliers, nous abordons l’effet du stockage temporaire des sédiments, de leur altération et leur recyclage sur l’enregistrement stratigraphique. Nous couplons CIDRE avec WHITCH (Goddéris et al.) qui permet de mieux décrire l’altération des sols. Ces approches sont fortement couplées aux projets du groupe paléo-environnement de LOA. Par ailleurs, et c’est l’une de nos originalités, nous poursuivons nos efforts pour mieux comprendre le contrôle géomorphologique de la concentration de métaux associés aux processus d’altération (Al, Fe, Cu), en Afrique de l’Ouest et au Chili et Pérou (projet FasoReg et LMI COPEDIM).
Axe 2: Glissements de terrain
Avec le recrutement récent d’Odin Marc (CNRS), nos activités sur les glissements de terrain montent en puissance. La production de sédiments dans la partie « source » des bassins versants vient compléter notre approche source-to-sink, et nous permettra de renforcer le lien avec d’autres groupes au sein du GET, notamment sur l’aspect risque environnemental. Nous développons une approche des glissements fondée sur la constitutions de grands catalogues de glissements, corrélés aux facteurs déclencheurs : séismes et évènements pluvieux. Cette analyse utilise des données satellites, optiques et radar et une expertise multidisciplinaire qui crée du lien avec d’autres équipes du GET et de l’OMP. Nous abordons également la production de sédiments gravitaires par la modélisation numérique, l’analyse de MNT de haute résolution et la caractérisation des tailles de grains produites sur le terrain. Notre objectif est à la fois d’améliorer la prédiction des glissements de terrain mais également de comprendre leur impact sur le long-terme (> 1ka) sur les paysages et les flux de sédiments.
Axe 3: Dynamique fluviale
Nous avons été précurseurs pour montrer que les couplages géomorphologiques au front d’une chaîne contrôlent la dynamique des paysages, mais de nombreuses questions subsistent. Pour documenter cette dynamique au front des Pyrénées, nous synthétisons les données sédimentologiques du piémont pyrénéen en phase post-orogénique sous la forme de cartes paléogéographiques et de bilans de volume de sédiments déposés. Au regard de cette synthèse, et des nouvelles datations d’enfouissement (cosmogéniques) nous tentons de comprendre l’âge et la signification des surfaces reliques préservées dans la chaîne. Nous mettons également en œuvre une campagne de mesure de différents isotopes cosmogéniques pour dater l’enfouissement des sédiments du piémont, préciser donc le timing de l’incision, et compléter la cartographie des taux d’érosion millénaires de la chaîne.
Pour comprendre comment et à quelle vitesse croît un réseau de drainage et les réorganisations des réseaux hydrographiques qui accompagnent cette phase de croissance, nous menons des expériences de bassins versants en modèle réduit grâce à un nouveau dispositif expérimental développé au GET (FogBox). Ce dispositif est également utilisé pour étudier la formation des terrasses de rivières, autocycliques et allocycliques (climat, soulèvement), en incluant de façon originale et pour la première fois (à l’exception de quelques expériences pionnières réalisées par l’équipe de Stanley Schumm dans les années 70), la production « naturelle » de sédiment par érosion dans les têtes de bassin versant plutôt que d’imposer un flux d’entrée comme dans toutes les expériences en chenal. Nous sommes persuadés que considérer la formation des terrasses dans le contexte de la dynamique globale du bassin versant est absolument essentiel pour avancer sur la compréhension de ces objets emblématiques en Géomorphologie. Nos systèmes naturels de référence pour ces expériences sont les rivières du piémont pyrénéen (Aude, Garonne et Adour), de Nouvelle Zélande (Rangitikei) et des Andes (Chili), autant de sites où nous menons déjà des travaux de datation de terrasses à l’aide de l’OSL et du 10Be. Les modélisations expérimentales sont bien sûr comparées à des modélisations numériques (CIDRE ou EROS – Davy et al.).
Nos travaux sur la dynamique fluviatile visent également à mieux comprendre le lien entre morphologie fluviatile et dynamique de transport à long-terme des grains dans une rivière. De façon tout à fait novatrice, nous étudions pour cela le blanchiment (remise à zéro) du signal de luminescence (OSL) des particules transportées dans une rivière, en collaboration étroite avec le Netherlands Center for Luminescence Datings et l’Université de Cologne. Nos travaux préliminaires montrent en effet que les variations longitudinales de ce signal le long d’une rivière dépendent des processus de transport et de leur efficacité. Il est nécessaire de mieux contraindre ces relations et nous continuons pour cela à travailler sur les sables du fleuve Rangitikei (Nouvelle-Zélande), approche que nous couplons avec des modèles statistiques du transport permettant de relier le blanchiment à la distribution des distances de transport des grains sur plusieurs milliers d’années. Nous tentons également de développer cette approche dans l’ancien (sur des sables de terrasses), dans le but d’apporter des informations inédites sur les processus de transport dans le passé. En parallèle, nous poursuivons des efforts similaires sur des galets, en mesurant leur concentration en 10Be depuis une source lithologique unique (Andes, Cévennes, Afrique), comme nous l’avons réalisé récemment sur une rivière au Chili.
Enfin, nous travaillons activement sur une dimension souvent négligée de la dynamique fluviale : l’élargissement des vallées par érosion latérale des rivières. Ce phénomène est à l’origine de la formation des terrasse de rivières, contribue à la formation de pédiments, et fait partie intégrante de la dynamique d’adaptation des reliefs et des flux aux changements climatiques et tectoniques sur le long-terme. Il est très difficile d’aborder ce phénomène (qui reste souvent absent des modèles) car il intègre une grande variabilité d’évènements érosifs, depuis la lente migration latérale des chenaux de rivières qui viennent de temps en temps « toucher » les bords de vallée, jusqu’aux évènements catastrophiques comme ceux qu’ont connu récemment les rivières de la région de la Vésubie. Nous sommes en train de développer une approche innovante pour quantifier la moyenne de ces contributions grâce aux isotopes cosmogéniques. Nous mettons donc beaucoup d’espoir dans cette nouvelle approche qui pourrait lever le principal verrou pour aborder ce problème.
Axe 4: Côtes rocheuses
Notre équipe est leader sur l’étude des côtes rocheuses (V. Regard est notamment Editeur Associé à ESPL pour cette spécialité). Nos travaux récents ont abouti à la base de données la plus rigoureuse et complète publiée de taux de recul de falaises. A partir de cette base et du modèle paramétrique qui en découle, nous estimons pour la première fois les flux globaux d’érosion des côtes rocheuses. Cependant, cette base de données manque encore cruellement de données, notamment dans la zone intertropicale, où le climat pourrait favoriser l’érosion des côtes. Nous entreprenons donc des quantifications sur plusieurs échelles de temps en combinant l’utilisation des isotopes cosmogéniques, les images satellites et le Lidar. En particulier, nous étudions l’érosion côtière des îles volcaniques, qui offrent une grande diversité de conditions environnementales. En outre, nous développons la modélisation numérique de l’érosion long-terme des falaises côtières, qui couplée à CIDRE, permettra de prendre en compte l’apport des sédiments par les rivières et leurs transport par les courants littoraux pour mieux comprendre leur influence sur le recul des falaises, et la morphologie des terrasses marines en contexte de soulèvement.
Liste des projets
WEARING DOWN – the continental weathering-erosion-transport-deposition nexus in a new light
Coordinateurs : S. Bonnet (GET-LOA) et T. Reimann (Univ. Cologne); En préparation comme Projet de Recherche Collaborative International France – Allemagne (PRCI ANR-DFG)
Apport de la luminescence des sédiments fluviatiles à l’étude des processus d’érosion et de transport : mise au point d’un nouvel outil pour la quantification des transferts de matière à la surface terrestre
Coordinateur : S. Bonnet; En cours d’évaluation pour Programme CNRS-INSU Tellus-Syster
Mesure des taux d’érosion par 10Be dans les bassins versants du réseau de SNO OZCAR
Coordinateur : V. Regard; En cours d’évaluation par OZCAR
Understanding the topographic signature of debris-flow and their impact on the erosion of the upstream part of catchments
Coordinateurs : O. Marc, S. Carretier (GET-LOA) et P. Meunier (ENS Paris); Sujet de thèse de doctorat ENS d’Aude Lurin
Understanding how to use satellite rainfall estimate to understand landslide patterns and possibly nowcast them
Coordinateurs : O. Marc, M. Gosset (GET) et R. Augusto (LEGOS); En cours
Developing ensemble modeling of the statistical properties of earthquake-induced landslide inventories
Coordinateur : O. Marc; En cours
WIVA: the Width of Valleys
Coordinateurs : S. Carretier (GET), D. Lague (GR) et J. Lavé (CRPG) ; ANR 2022-2026
Py-10 : évolution morpho/carto/tectonique des Pyrénées au Néogène
Coordinateur : V. Regard; en préparation pour ANR
CIDRE meets WITCH: couplage des codes d’érosion physique et altération chimique
Coordinateurs : Y. Goddéris,S. Carretier (GET-LOA) et B. Plazolles (GET); En cours
Ajout d’un module d’érosion côtière dans le modèle d’évolution du paysage CIDRE
Coordinateurs : V. Regard et S. Carretier; En cours
ILEARNLEAM
Coordinateur : S. Carretier; En cours
Long-term variability of marine erosive process along the Chilean continental margin
Coordinateur : V. Regard; Programme d’échange franco-chilien ECOS SUD-ANID; 2021-2024
Characterising the temporal evolution of rainfall-triggered landslides using radar and optical satellite data
Coordinateur : O. Marc; CNES Postdoctoral fellowship to Katy Burrows; 11/2021-11/2023
Continental erosion and sediment transport from optically Stimulated Luminescence
Coordinateurs : S. Bonnet (GET-LOA) et J. Wallinga (Univ Wageningen); Programme de collaboration France-Pays Bas, PHC Van Gogh; 2020-2021
Base de données des facteurs d’érosion côtière à partir de l’étude des îles volcaniques (PhD project R. Bossis)
Coordinateurs : V. Regard et S. Carretier; MESR; 2019-2022
Dynamique géomorphologique du bassin versant de l’Aude
Coordinateur : S. Bonnet; Programme de collaboration de recherche ORANO-CNRS-UPS; 2019->en cours
Modélisation expérimentale de la formation des terrasses auto vs allocycliques
Coordinateur : S. Bonnet; Programme CNRS-INSU Tellus-Syster; 2019->en cours
TS2P : Bilan Source to Sink du Bassin Ivoirien au Crétacé Supérieur
Coordinateurs : D. Rouby et D. Chardon; Contrat de recherche Total; 2017 – 2019
COPEDIM, Laboratoire Mixte International sur le contrôle géomorphologique de la formation de gisements de cuivre d’origine supergene (France, Chili, Pérou)
Coordinateur : S. Carretier; LMI IRD; 2012-2022
TS2P 2 : Bilan Source to Sink de la marge du Craton guyanais
Coordinateurs : D. Rouby et D. Chardon; Contrat de recherche BRGM; 2016 – 2020
TS2P : Bilan Source to Sink des marges périphériques du Craton Ouest africains
Coordinateurs : D. Rouby et D. Chardon; Contrat de recherche Total; 2014 – 2016