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Histoire glaciaire et variations du niveau marin relatif aux Îles-de-la-Madeleine

Mercier Rémillard, Audrey (2016). Histoire glaciaire et variations du niveau marin relatif aux Îles-de-la-Madeleine. Thèse. Rimouski, Québec, Université du Québec à Rimouski, Institut des sciences de la mer de Rimouski, 247 p.

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Résumé

RÉSUMÉ: L’augmentation du niveau marin mondial affiche une variabilité spatio-temporelle très complexe reflétant le vaste éventail des forçages géophysiques qui se manifestent sur la Terre. Dans les Provinces maritimes de l’Est du Canada, les effets de la hausse du niveau marin mondial sont exacerbés par l’enfoncement de la croûte terrestre qui persiste depuis des millénaires, conséquence de la dernière glaciation. Les Îles-de-la-Madeleine (IDLM), situées au cœur du golfe du Saint-Laurent, sont susceptibles d’avoir enregistré à la fois l’histoire glaciaire et les variations du niveau marin relatif (NMR) qui y sont inhérentes. L’objectif de cette thèse est de reconstituer l’histoire glaciaire et les variations du NMR aux IDLM. Pour répondre à cet objectif, une étude approfondie des coupes stratigraphiques des IDLM a été effectuée. Une quantité importante d’échantillons a été récoltée pour des analyses sédimentologiques ainsi que pour le développement d’un cadre chronologique par la méthode de la luminescence. Des carottages ont également été effectués afin d’obtenir des sédiments sous le niveau marin actuel. Afin de compléter le cadre chronologique, une quinzaine de datations au radiocarbone ont été obtenues. Dans le Chapitre 1, les nouvelles données ont conduit à la réalisation du premier objectif spécifique de cette thèse qui est de compléter l’histoire glaciaire des IDLM par l’obtention d’une chronologie la plus précise et exacte que possible. Une cinquantaine de nouvelles dates dressent le cadre chronologique du Dernier Maximum Glaciaire (DMG) à l’Holocène inférieur (~10 ka). Les résultats révèlent que l’archipel madelinot a été englacé par deux calottes glaciaires différentes, soit par la calotte de Terre-Neuve pour la partie nord et la calotte Escuminac pour les îles méridionales. Plusieurs âges entre ~23 et 17 ka provenant de dépôts périglaciaires et côtiers situés sur les îles sud et centrales indiquent que cette partie de l’archipel a été déglacée immédiatement après le DMG et a été affectée par des conditions périglaciaires ainsi qu’un haut NMR. Autour de 15 ka, l’archipel madelinot en entier aurait été déglacé et partiellement submergé jusqu’à ~10 ka. Finalement, des âges minimums de >170 ka ont été obtenus sur un dépôt marin associé à une phase de retrait de l’Inlandsis laurentidien. Bien que ces âges constituent une limite minimale, il s’agit de la seule trace du passage de l’Inlandsis sur l’archipel. Dans le Chapitre 2, une courbe des variations du NMR des IDLM est proposée à partir de l’ensemble des données disponibles. D’abord, des données provenant de 4 nouveaux sites ainsi que de 2 sites de carottages sont présentées. Les résultats montrent que pour la période du DMG à l’Holocène inférieur (~10 ka), la courbe correspond au scénario en forme de J (ou de type B) présenté dans la littérature. Les variations du NMR pendant cette période sont le résultat du rebond postglaciaire et de la migration du bourrelet périphérique. Une courbe de l’enfoncement glacio-isostatique affichant quelques nuances locales a également été proposée dans ce chapitre pour cette période. Pour l’Holocène tardif, les données contraignent la courbe entre deux types d’indicateurs, soit marins et terrestres, et révèlent que le NMR a augmenté d’au moins 3 m depuis les deux derniers millénaires. Finalement, 2 sites exposant des âges provenant du MIS 5 et de l’intervalle MIS 4 – MIS 3 montrent que l’ajustement glacio-isostatique à la suite du DMG s’est également produit pendant l’interglaciaire du MIS 5 et l’interstade du MIS 3. Finalement, les différences entre les modèles récents de l’ajustement glacio-isostatique et les mouvements verticaux de la croûte terrestre mesurés pour les Provinces maritimes de l’Est du Canada sont discutées. Dans le Chapitre 3, 19 crêtes de plages soulevées provenant de 4 sites différents sur l’archipel ont été examinées afin de répondre au troisième objectif spécifique de cette thèse qui est d’établir une chronologie pour les systèmes de plages soulevées aux IDLM et d’interpréter leur contexte de mise en place en lien avec les variations du NMR. Vingt-deux datations par luminescence, dont 2 provenant d’une carotte de 9 m, ont été acquises afin de fournir le premier cadre chronologique pour ce type de structures aux IDLM. Les âges suggèrent que les crêtes de plage se sont formées entre 2.6±0.2 et 0.40±0.10 ka, i.e. pendant une période de hausse documentée du NMR. Cette hausse a provoqué l’érosion des falaises côtières de l’archipel, formées pour la plupart de grès rouge carbonifère. Cet apport significatif de sédiments à la dérive littorale ainsi qu’aux plages a permis la progradation de systèmes de plages soulevées malgré la hausse du NMR. La contribution majeure de cette thèse est l’établissement d’une toute nouvelle base de données, notamment sédimentologiques et chronologiques, permettant pour la première fois de fournir des hypothèses cohérentes sur l’histoire glaciaire des IDLM et sur les variations du NMR qui en découlent. L’archipel fournit maintenant des données et indices essentiels pour la modélisation des mouvements glaciaires et du NMR pour l’ensemble de l’Est du Canada, mais également pour des régions analogues ailleurs dans le monde. -- Mot(s) clé(s) en français : Îles-de-la-Madeleine, Dernier Maximum Glaciaire, Holocène, intervalle MIS 4 – MIS 3, luminescence, Complexe glaciaire appalachien, niveau marin relatif, enfoncement glacio-isostatique, plages soulevées. -- ABSTRACT: Global sea-level rise displays a complex spatial and temporal variability reflecting the wide spectrum of geophysical forcings affecting the Earth. In the Maritime Provinces of eastern Canada, the effects of the global sea-level rise are exacerbated by subsidence that followed deglaciation. The Magdalen Islands, located in the center of the Gulf of St. Lawrence, are likely to have recorded either the glacial history and the inherent relative sea-level (RSL) changes. The aim of this thesis is to reconstruct the glacial history and the RSL variations on the Magdalen Islands. To meet this objective, a thorough study of many outcrops on the Magdalen Islands was conducted. A significant amount of samples were collected for sedimentological analyses and for the development of a chronological framework by the method of luminescence. Vibrocoring was also carried out to collect sediment under the current sea-level. To complete the chronological framework, 15 radiocarbon ages were also obtained. In Chapter 1, the new data have led to the realisation of the first specific objective of this thesis, i.e. to complete the glacial history of the Magdalen Islands by obtaining the most precise and accurate chronology as possible. Around 50 new ages provide a chronological framework from the Late Glacial Maximum (LGM) to the early Holocene (~10 ka). Results reveal that the archipelago was glaciated by two different icecaps, i.e. by the Newfoundland icecap on the northern islands and by the Escuminac icecap on the southern islands. Many ages between ~23 and 17 ka acquired from cryopediment and coastal deposits on the southern and central islands indicate that this part of the archipelago was deglaciated shortly after the LGM and was affected by a high RSL and periglacial processes. Around 15 ka, the entire archipelago was deglaciated and partially submerged until ~10 ka. Finally, minimum ages of >170 ka were acquired from a marine deposit associated to a retreat phase of the Laurentide Ice Sheet (LIS). Although these ages provide only a minimum limit, this is the only trace of the passage of the LIS on the archipelago. In Chapter 2, a RSL curve is suggested for the Magdalen Islands from all the available data. Firstly, new data from 4 new sites and 2 coring sites are presented. Results show that for the LGM to the early Holocene (~10 ka), the curve corresponds to the J-shaped curve scenario (or type B) recognized in the literature. The RSL changes during this period are the result of the glacio-isostatic rebound and the migration of the peripheral forebulge. A glacio-isostatic depression curve displaying a few local differences is also proposed in this chapter. For the late Holocene, the data constrain the curve between two types of indicators, i.e. marine and terrestrial, and reveal that the RSL rose of at least 3 m during the last two millennia. Finally, two sites exposing sediment dated to the MIS 5 and the interval between MIS 4 and 3 indicate that the glacio-isostatic adjustment following the LGM also occurred for the MIS 5 interglacial and the MIS 3 interstadial. Finally, discrepancies between recent GIA models and measured vertical land motion in the Maritime Provinces of eastern Canada are discussed. In Chapter 3, 19 beach ridges from 4 different sites throughout the archipelago were investigated in order to meet the third specific objective of this thesis, i.e. to establish an absolute chronology for the beach ridge systems on the Magdalen Island and to interpret the depositional context relatively to the RSL variations. Twenty-two luminescence ages, including 2 from a 9-m long core collected below sea level, were acquired to provide the first chronological framework for these structures on the Magdalen Islands. The luminescence ages indicate that the ridges were built between 2.6±0.2 ka and 0.40±0.10 ka, i.e. during a documented period of RSL rise. This rise eroded adjacent sandstone cliffs around the archipelago. This significant sediment supply to the littoral drift and beaches allowed the progradation of beach ridge systems in spite of the RSL rise. The major contribution of this thesis is the establishment of a new dataset, including sedimentological and chronological data, allowing for the first time consistent hypotheses on the glacial history of the Magdalen Islands and the inherent RSL variations. The archipelago now provides essential data and clues to the glacial and modelling effort in eastern Canada, and also in other analogous regions elsewhere in the world. -- Mot(s) clé(s) en anglais : Magdalen Islands, Last Glacial Maximum, Holocene, MIS 4 – MIS 3 interval, luminescence, Appalachian Glacier Complex, relative sea-level, glacio-isostatic depression, beach ridges.

Type de document: Thèse ou Mémoire (Thèse)
Directeur de mémoire/thèse: St-Onge, Guillaume
Co-directeur(s) de mémoire/thèse: Bernatchez, Pascal et Hétu, Bernard
Informations complémentaires: Thèse présentée dans le cadre du programme de doctorat en océanographie en vue de l'obtention du grade de Philosophiae doctor (Ph.D.).
Mots-clés: Glaciation Niveau Marin Relatif Datation Stratigraphie Iles-de-la-madeleine
Départements et unités départementales: Institut des sciences de la mer de Rimouski (ISMER) > Océanographie
Déposé par: DIUQAR UQAR
Date de dépôt: 06 juill. 2017 19:42
Dernière modification: 06 juill. 2017 19:42
URI: http://semaphore.uqar.ca/id/eprint/1239

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