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Soutenance de thèse en Géologie par Aude MAZUEL

Cette soutenance de thèse aura lieu le vendredi 11 avril 2014 à 14h à l'IUEM, amphi A

Sujet : "Processus d'érosion et de transfert sédimentaire actifs sur les flancs sous-marin de l'édifice volcanique de l'Ile de La Réunion (Océan Indien), du littoral à l'océan profond"

 

Résumé

Au regard du grand nombre de travaux consacrés aux éventails turbiditiques silicoclastiques récents, les systèmes turbiditiques volcanoclastiques restent encore aujourd’hui relativement peu connus. Si de tels systèmes ont été mis en évidence au large des îles d’Hawaii, des Canaries ou de Stromboli, les cinq grands éventails turbiditiques récemment découverts au large de l’île de La Réunion sont probablement les plus développés jamais observés. Ces systèmes témoignent de l’importance des processus d’érosion et de transport de sédiments vers le domaine marin profond, dans l’édification et le démantèlement d’une île volcanique de point chaud.

 

Les résultats présentés dans cette thèse proposent la première description détaillée de la morphologie et du fonctionnement des systèmes turbiditiques volcanoclastiques de Mafate, Saint-Denis, Salazie et Saint-Joseph. 

L’étude s’appuie sur un large jeu de données acquis entre 2006 et 2011 lors de sept campagnes océanographiques, réalisées dans le cadre des projets FOREVER, ERODER et BATHYBAB. Ces données comprennent de la bathymétrie, de l’imagerie sonar, des profils sismiques, des profils de sondeur de sédiments et des carottes sédimentaires. Sur ces dernières ont été réalisées des mesures XRF, des analyses des isotopes de l’oxygène et des datations radiocarbone, qui ont permis de contraindre le cadre stratigraphique.

En intégrant les données existant sur le système turbiditique de Cilaos, la première carte morpho-sédimentaire et structurale des flancs sous-marins de l’île de La Réunion, et du plancher océanique alentour est proposée. L’étude des carottes sédimentaires a également permis de reconstituer l’activité turbiditique dans les grands systèmes sédimentaires sous-marins au cours du quaternaire terminal (sur plusieurs centaines de milliers d’années pour les carottages les plus longs stratigraphiquement).

 

Ces cinq systèmes turbiditiques sont formés de canyons alimentant un réseau de chenaux plus ou moins développés, eux-mêmes débouchant sur la plaine abyssale pour former de larges lobes. Les apports sédimentaires participent également à la formation de champs de sediment waves en bordure de ces systèmes. L’étude des morphologies côtières et des bassins versants montre que le déclenchement de courants turbiditiques est principalement assuré par des courants hyperpycnaux transportant les produits de l’érosion de l’île, en particulier durant les perturbations cycloniques.

L’analyse stratigraphique des carottes permet d’établir un lien entre le fonctionnement des systèmes turbiditique et l’activité volcanique de l’île. Durant les périodes d’activité volcanique, les laves comblent les bassins versants, provoquant l’arrêt des processus d’érosion et de l’alimentation des fans. A l’inverse, lors des périodes d’interruption de l’activité volcanique, les processus d’érosion dominent et les systèmes sédimentaires fonctionnent. Les variations climatiques et eustatiques semblent avoir une incidence limitée sur le fonctionnement des fans. Les sédiments prélevés par carottage enregistrent également les évènements gravitaires de grande ampleur ayant affectés l’île tels que la formation de caldeiras ou les glissements de flancs.

L’histoire complexe de l’île de La Réunion, l’intensité des processus d’érosion qui l’affectent et la nature volcanique des sédiments transportés rendent les systèmes turbiditiques de l’île de La Réunion uniques. Leur étude permet de mieux comprendre les phénomènes de démantèlement d’une île volcanique, et fournit des clefs pour la datation de l’activité volcanique de l’île et la formation des grandes structures de démantèlement décrites à terre.

 

Abstract

While silicoclastic turbidite systems have been extensively studied, volcaniclastic turbidite systems, and their functioning, remain poorly understood. Such systems were described offshore the Hawaiian Islands, the Canary Islands and Stromboli volcano, but  the five turbidite systems recently discovered offshore La Réunion Island  are probably the most developed ever observed. These wide deep-sea fans reveal the impact of the erosive processes on land as well as the sediment transfers to the deep ocean in the building and dismantling of a volcanic island.

 

The results presented in this PhD thesis provide the first detailed description of the Mafate, Saint-Denis, Salazie and Saint-Joseph turbidite systems.

The study is based on a dataset collected between 2006 and 2011, during the seven cruises of the FOREVER, ERODER and BATHYBAB programs. The dataset includes multibeam bathymetry, backscatter imagery, seismic and echosounder profiles and gravity cores. XRF measurements, analyses of oxygen isotopes on planktic foraminifera and radiocarbon dating were carried out on these cores and used to determine the stratigraphic framework.

Adding the Cilaos turbidite system dataset, we propose the first overall morpho-sedimentary map of La Réunion submarine flanks and surrounding basin. Furthermore, the sedimentary cores allowed to reconstruct the activity of the Mafate, Salazie and Saint-Joseph turbidite systems over the late quaternary (over hundreds of thousands of years for the oldest cores).

 

The five turbidite systems are composed of canyons feeding a more or less developed channel network that that leads to depositional lobes in the abyssal plain. The sedimentary supplies also take part in the formation of sediment wave fields along the turbidite systems. The coastal morphologies and the watershed features show that the feeding of the turbidite systems is dominated by sedimentary supplies from the rivers, probably as hyperpycnal flows, resulting of the on-land erosion, particularly under cyclonic conditions.

The stratigraphic study of the cores highlights the relationship between the volcanic activity of the island and the feeding of the turbidite systems. During periods of volcanic activity, lava fills the watersheds and stops the erosional processes on land and the feeding of the deep-sea fans. Conversely, when there are no lava emissions, the erosional processes dominate and feed the turbidite systems. Climatic and eustatic changes seem to have limited influence on the turbidite activity. The sedimentary samples also record major gravitational events such as calderas formation or significant landslides.

The unique turbidite systems of La Réunion Island result from the volcanic nature of the sediments, the intense erosional processes observed on land and the complex history of the island. Their study provides a better understanding of the dismantling mechanisms of a volcanic island, and gives new keys to date the volcanic activity and the creation of the large gravitational features described on land.

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(C) Pascale Lherminier / Ifremer