Contribution À L'étude Géomophologique Et Géophysique Des Environnements Périglaciaires Des Alpes Tessinoises Orientales
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Photos de couverture A gauche, du haut vers le bas : Prospection géoélectrique sur l’éboulis de Sasso di Luzzone ; le glacier rocheux de Gana Bianca ; fenêtres de fonte du manteau neigeux sur l’éboulis de Sasso di Luzzone. A droite : La partie frontale du glacier rocheux de Sceru I. Sauf mention contraire, toutes les photos sont de l’auteur. A mes parents Ai miei genitori Table des matières -V- Table des matières Résumé_________________________________________________________________________ XI Abréviations_____________________________________________________________________XII Remerciements__________________________________________________________________ XIII 1ÈRE PARTIE : INTRODUCTION ET NOTIONS GÉNÉRALES 1. Introduction générale 05 1.1 Contexte de l’étude 05 1.2 Question générale 07 1.3 Historique et état des connaissances 07 1.3.1 Recherches sur les environnements périglaciaires au Tessin et en Mesolcina 08 1.3.2 Recherches sur les environnements périglaciaires dans les A. Centrales ital. 09 1.3.2.1 Distribution des glaciers rocheux et (paléo)climat dans les A. Centrales ital. 10 1.3.2.2 Distribution des glaciers rocheux dans le Massif de l’Adamello – Presanella 11 1.3.3 Synthèse 12 1.4 Plan de la recherche 13 2. Problématique 17 2.1 Problématique géographique 17 2.1.1 Problématique générale 17 2.1.2 Hypothèses de travail 18 2.2 Problématique méthodologique 19 2.2.1 Problématique générale 19 2.2.2 Hypothèses de travail 21 2.3 Synthèse 22 3. Les environnements périglaciaires : cadre théorique 25 3.1 Le domaine périglaciaire 25 3.1.1 Introduction 25 3.1.2 Le domaine périglaciaire alpin 25 3.1.3 Evolution d’un système morphogénétique périglaciaire alpin 26 3.2 Le permafrost : définition et facteurs de contrôle 27 3.2.1 Définition et stratigraphie 27 3.2.2 Facteurs de contrôle et répartition 29 3.2.2.1 Facteurs de contrôle de la répartition du permafrost selon l’échelle spatiale 29 3.2.2.2 Echelle spatiale et modélisation de la répartition du permafrost 31 -VI- Table des matières 3.3 Les glaciers rocheux : définition et signification paléoclimatique 35 3.3.1 Définition, typologie et déformations 35 3.3.2 Morphologie et facteurs de contrôle 37 3.3.3 Signification paléoclimatique 39 3.4 Les éboulis : typologie et système de ventilation 44 3.4.1 Définition et typologie 44 3.4.2 Les éboulis froids : système de ventilation 45 3.4.2.1 Effet de cheminée et fonctionnement d’un système de ventilation 46 3.4.2.2 Fonctionnement de la « glacière » de Rambött 48 3.4.3 Le permafrost dans les éboulis de haute altitude 49 3.4.3.1 Généralités 49 3.4.3.2 Répartition, régime thermique et caractéristiques du permafrost 50 3.5 Types de glace et hydrologie d’un corps sédimentaire gelé 52 3.5.1 Types de glace dans un corps sédimentaire meuble gelé 52 3.5.2 Résistivités des corps gelés 53 3.5.3 Hydrologie des corps sédimentaires meubles gelés 54 4. Méthodes 59 4.1 Méthodes géomorphologiques 59 4.1.1 Cartographie et observation géomorphologique 59 4.1.2 L’analyse de coupes et de profils 60 4.1.3 Méthodes de reconstitution des stades glaciaires 61 4.1.3.1 La nomenclature des stades 61 4.1.3.2 Les méthodes de détermination de la LEG 63 4.1.3.3 Démarche pour reconstituer la LEG selon la méthode 2:1 64 4.2 Méthodes géophysiques 66 4.2.1 La prospection géophysique 66 4.2.1.1 Généralités 66 4.2.1.2 Techniques de prospection et d’interprétation 66 4.2.1.3 La notion d’inversion 67 4.2.2 Les méthodes thermiques 68 4.2.2.1 La mesure de température des sources 68 4.2.2.2 Mesures de surface en continu (GSTM) 69 4.2.2.3 Phases du comportement thermique annuel de la surface du sol 70 4.2.3 Les sondages géoélectriques 72 4.2.3.1 Généralités 72 4.2.3.2 Principes de la méthode 72 4.2.3.3 Configurations du dispositif des électrodes 74 4.2.3.4 Mise en œuvre et appareillage 75 4.2.3.5 L’interprétation des sondages géoélectriques 76 4.2.4 Les méthodes électromagnétiques 80 4.2.4.1 Généralités 80 4.2.4.2 Principes des méthodes EM 81 4.2.4.3 Le conductivimètre de terrain Geonics EM 31 81 4.2.4.4 Test de dérive instrumentale de l’EM 31 84 Table des matières -VII- 4.2.4.5 La méthode VLF-R 86 4.2.4.6 Représentation des données VLF-R 88 4.2.5 La méthode de la polarisation spontanée (PS) 89 4.2.5.1 Généralités 89 4.2.5.2 Principes de la méthode 90 4.2.5.3 Mise en œuvre et appareillage 91 4.2.5.4 Interprétation des données PS 92 5. Présentation de la zone d’étude 99 5.1 Les Alpes Tessinoises orientales 99 5.1.1 Le mythe du Mons Aduelas 99 5.1.2 Situation géographique 99 5.2 Les conditions structurales 101 5.2.1 Unités tectoniques et pétrographie 101 5.2.1.1 Le Sudhelvétique 101 5.2.1.2 Le Pennique inférieur 104 5.2.2 Les Alpes Tessinoises orientales dans le contexte de l’orogenèse alpine 105 5.2.3 Géologie du Quaternaire 107 5.3 Les conditions climatiques 108 5.3.1 Caractéristiques générales 108 5.3.2 Précipitations et températures en altitude 110 5.3.3 Conditions climatiques pendant l’hiver 2006/2007 111 5.4 Histoire glaciaire des Alpes Tessinoises orientales 113 5.4.1 Historique des recherches sur le Quaternaire récent 113 5.4.2 Le Dernier Maximum Glaciaire (LGM) 113 5.4.3 Les stades tardiglaciaires 114 5.4.4 L’Holocène 118 5.4.5 Le stade de référence de 1850 120 5.4.5.1 Introduction 120 5.4.5.2 Résultats 120 5.4.5.3 Le modèle régional 122 2ÈME PARTIE : GLACIERS ROCHEUX ET GLACIERS DES ALPES TESSINOISES ORIENTALES 6. Inventaire des glaciers rocheux 129 6.1 Introduction et méthodologie 129 6.2 Glaciers rocheux et répartition du permafrost discontinu 131 6.2.1 Nombre et caractéristiques des glaciers rocheux inventoriés 131 6.2.1.1 Généralités 131 6.2.1.1 Les glaciers rocheux actifs/inactifs 135 -VIII- Table des matières 6.2.1.2 Les glaciers rocheux fossiles 135 6.2.2 Générations de glaciers rocheux et limite inférieure du permafrost 136 6.2.3 Les glaciers rocheux actifs/inactifs (GR I) 140 6.2.3.1 Comparaison avec d’autres régions des Alpes Suisses 142 6.2.3.2 Comparaison avec les Alpes Centrales italiennes 144 6.2.4 Les glaciers rocheux fossiles (GR II et GR III) 147 6.2.5 Synthèse 152 6.3 Géomorphologie du massif de la Cima di Gana Bianca 153 6.3.1 Généralités 153 6.3.2 Les glaciers rocheux 153 6.3.2.1 Le Cirque des Gane di Terra Rossa 154 6.3.2.2 La Valle di Sceru 156 6.3.3 Les dépôts glaciaires 158 6.3.3.1 Le Cirque des Gane di Terra Rossa 158 6.3.3.2 La Valle di Sceru 159 6.4 Le retrait glaciaire dans le massif de la Cima di Gana Bianca 161 6.4.1 Reconstitution des positions choisies 161 6.4.2 Les séquences morphostratigraphiques 164 6.4.3 Essai de corrélation des stades glaciaires 167 6.4.3.1 Corrélations intra-régionales 168 6.4.3.2 Corrélations inter-régionales 170 6.4.4 La place des glaciers rocheux 173 6.5 Signification paléoclimatique des glaciers rocheux du massif de la Cima di Gana Bianca 175 6.6 Synthèse générale 178 6.6.1 Evolution de la cryosphère 178 6.6.2 Vers une nouvelle signification paléoclimatique des glaciers rocheux ? 180 3ÈME PARTIE : LE PERMAFROST DANS LE MASSIF DE LA CIMA DI GANA BIANCA 7. Répartition du permafrost 185 7.1 Introduction 185 7.2 Analyse statistique des températures des sources 185 7.2.1 Mesures effectuées 185 7.2.2 Résultats 187 7.2.3 Interprétation et discussion 190 7.2.4 Synthèse 191 7.3 Le glacier rocheux de Sceru I 192 7.3.1 Caractéristiques du site et mesures effectuées 192 7.3.2 Résultats et interprétations 193 7.3.3 Synthèse 196 Table des matières -IX- 7.4 Le glacier rocheux de Sceru II 196 7.4.1 Mesures effectuées, résultats et interprétations 196 7.4.2 Synthèse 197 7.5 Le glacier rocheux de Piancabella 198 7.5.1 Caractéristiques du site et mesures effectuées 198 7.5.2 Résultats et interprétations 199 7.5.2.1 Propriétés électriques du glacier rocheux 199 7.5.2.2 Indice rho-h positif 201 7.5.2.3 Susceptibilité magnétique du permafrost 203 7.5.2.4 Régime thermique de surface 204 7.5.3 Datation des fragments de bois fossiles 205 7.5.3.1 Description des échantillons 205 7.5.3.2 Datation C14 et calibration 205 7.5.3.3 Interprétation paléogéographique 207 7.5.4 Synthèse 208 7.6 Le complexe éboulis – glacier rocheux de Sasso di Luzzone 209 7.6.1 Caractéristiques géomorphologiques 209 7.6.2 Indices visuels du fonctionnement d’un système de ventilation 209 7.6.3 Mesures effectuées, résultats et interprétations 210 7.6.4 Synthèse 213 7.7 L’éboulis de Piancabella 213 7.7.1 Caractéristiques du site et mesures effectuées 213 7.7.2 Résultats et interprétations 215 7.7.2.1 Propriétés EM 215 7.7.2.2 Régime thermique de surface 217 7.7.2.3 Résistivité apparente vs conductivité apparente 218 7.7.3 Synthèse 220 7.8 L’éboulis de Gana Rossa 221 7.8.1 Caractéristiques du site en mesures effectuées 221 7.8.2 Résultats et interprétations 222 7.8.2.1 Propriétés électriques de l’éboulis 222 7.8.2.2 Susceptibilité magnétique de l’éboulis 225 7.8.2.3 Régime thermique de surface 226 7.8.3 Synthèse 228 7.9 Synthèse générale 229 7.9.1 La répartition du permafrost dans la Valle di Sceru 229 7.9.2 Processus mis en évidence 230 7.9.3 Quelques remarques méthodologiques 231 7.9.3.1 Le conductivimètre Geonics EM 31 231 7.9.3.2 Le VLF-R 232 8.