Tectonique et dynamique du relief : Le socle armoricain au Pléistocène
Résumé
Continental topography is controlled principally by tectonics, eustasy and clirnate through the mechanism of fluvial incision. In order to characterize the way in which relief evolves over time, we must understand how rivers adapt to variations in these parameters. This remains one of the major unsolved problems in geomorphology. The Armorican Massif is a basement complex of moderate relief, whose topography is characterized by sorne plateaus incised by a network of valleys. A study of this incision has been undertaken in order to understand the mechanisms of valley formation and to determine what parameters control this evolution. The approach adopted has been to combine fieldwork with an analysis of the relief using a digital elevation model (DEM). One of the applications of the methods developed is the measurement of vertical displacements of the lithosphere from the consequent incision of the valleys. First of ali, it is shown that the formation of the present relief of the Armorican Massif is due to post-Pliocene deformation. Study of this topography suggests a model of the evolution of the river system, which includes certain features distinct to the region. This evolution is influenced by the heterogeneity of the basement, which in sorne extreme cases produces local base levels that disconnect the topography from regional variations in base level. The alternation of glacial and interglacial periods has induced brief phases of zero incision on the time scale of every 1oS years. On the other hand, glacio-eustatic variations have had no effect on the incision of the bedrock. This may be explained by the higher frequency of these variations, and by the fact that the rivers were disconnected from the extemal base level during episodes of sea level fall. Finally, it is shown that there are regional variations in the amount of erosion, linked to disequilibrium longitudinal river profiles, which can be explained solely by the relative differences in uplift. To fust order, tectonics controls the evolution of topography at ali spatial scales, over the range -1OOm to -1OOlan, and at a temporal scale of 1o5 to 1o6 years. Incision of the Armorican basement complex is thus controlled principally by a Pleistocene lithospheric deformation of low intensity but long wavelength.
Le relief des continents est contrôlé principalement par la tectonique, l'eustatisme et le climat par le biais de l'incision fluviatile. Un des problèmes majeur de la géomorphologie est de caractériser la façon dont les rivières s'adaptent aux variations de ces paramètres, afin de pouvoir comprendre comment les reliefs évoluent au cours du temps. Le Massif Armoricain est un socle granitique et métamorphique d'altitudes modérées dont la topographie est marquée par un ensemble de plateaux, incisés. L'âge du début de cette incision a été contraint de deux manières : nous montrons que les formations sédimentaires Mio-Pliocène ("sables rouges") sont les témoins d'un premier réseau hydrographique dont les vallées ont été comblées au Pliocène terminal. Les réseaux ) hydrographiques actuels sont sécants et donc indépendants de ce premier réseau. L'âge du début de l'incision et de la formation du relief armoricain peut ainsi être estimé au Gromérien (environ 0,7 Ma) à partir de l'âge des hautes terrasses. L'étude de l'incision du relief, à partir de données de terrains (terrasses, altérations) et de Modèles Numériques de Terrain (MNT) a été un moyen de discuter de l'influence des paramètres de contrôle tectonique, eustatique et climatique sur le fonctionnement des réseaux hydrographiques en érosion. . 1 Dans un tel domaine de socle, la déformation est le paramètre de premier ordre qui 1 contrôle l'évolution du relief. En particulier, nous montrons l'existence de différences spatiales d'incision fluviatile qui ne s'expliquent que par une déformation du Massif 1 Armoricain durant le Pléistocène. A cette évolution se surimpose- un fort contrôle climatique lié à la position en domaine périglaciaire de la région étudiée durant le Quaternaire. Il opère par le biais d'une forte non-linéarité du flux de matière liée aux périodes de déglaciation et est responsable de la formation des terrasses. A l'opposé, les variations eustatiques à haute fréquence qui caractérisent cette période semblent sans effets sur l'incision de la topographie. Enfin, le Massif Armoricain étant -- un domaine de socle, hétérogène par définition, il existe un contrôle == lithologique sur les modalités de l'incision; dans les cas extrêmes, les lithologies résistantes (grès, granites) peuvent bloquer la propagation des variations du niveau de base et permettre la conservation de palée-topographies, non-incisées. Finalement, l' étude du relief nous a permis de discuter de la déformation du Massif Armoricain durant le Pléistocène selon un schéma de flambage lithosphérique et de proposer un modèle d'évolution des fleuves en domaine de socle, en régime périglaciaire et en contexte de déformation de faible amplitude et de grande longueu'r d' onde.