Soutenance de thèse de Marie PROTIN

La reconstitution des chronologies glaciaires au cours de l’Holocène (i.e. depuis 11.7 ka) apporte des informations importantes à la compréhension de l’évolution morphologique et climatique des domaines montagneux englacées. En effet les glaciers de montagne sont reconnus pour réagir aux changements climatiques (en particulier aux variations de température et de précipitation), même de faible amplitude. Comprendre localement leur réaction aux variations climatiques passées permet de mieux appréhender leur devenir. Les moraines et roches moutonnées sont des marqueurs géomorphologiques des extensions passées des glaciers, les dater à l’aide du nucléide cosmogénique in situ 10Be apporte des informations importantes pour la compréhension du comportement passé des glaciers. De plus, l’étude des polis glaciaires, récemment découverts par le retrait actuel des glaciers, à l’aide de la nouvelle approche combinant le 10Be et 14C in situ cosmogéniques permet à la fois l’investigation des périodes de retrait glaciaire au cours de l’Holocène dont la connaissance est aujourd’hui très restreinte et la quantification de l’érosion sous-glaciaire holocène. Ces deux approches sont utilisées dans cette étude dans le massif du Mont-Blanc (MMB) où la connaissance que l’on a des fluctuations glaciaires au cours de l’Holocène sont en effet encore très incomplètes, bien que celui-ci soit le plus englacé d’Europe. Dans ce but, des chronologies glaciaires détaillées ont été réalisées, à partir de 43 datations réalisées sur des moraines et des polis glaciaires par 10Be cosmogénique sur les glaciers d’Argentière et de Talèfre, retraçant les avancées ou stagnations majeures ayant eu lieu entre ∼12 ka (fin du Dryas Récent) et aujourd’hui. Les chronologies obtenues pour le début de l’Holocène sont en accord avec de nombreuses autres chronologies établies des Alpes, soulignant le caractère relativement synchrone du comportement des glaciers alpins au cours de la déglaciation entre 12 et 10 ka, pouvant être le signe d’une réponse à un forçage climatique de portée hémisphérique. Une modélisation climatique appliquée aux avancées du glacier d’Argentière suggère une gamme de températures potentielles lors de cette période dans le MMB entre ‑5.5°C et -3.6°C par rapport à l’actuel, en supposant des précipitations entre 45% plus basses et 10% plus importantes que celles actuelles. Cette gamme de température est en accord avec des reconstitutions paléoclimatiques à partir d’enregistrements polliniques en Europe. Ce modèle a de plus permis de mettre en évidence des fluctuations du glacier liées aux variations des précipitations locales au cours du Petit Age Glaciaire (PAG ; 1550-1860 AD), superposées au rôle dominant des températures. Enfin, l’étude de 21 polis glaciaires désenglacées au cours du dernier siècle aux abords de la Mer de Glace et des glaciers Talèfre et d’Argentière a montré des concentrations en 10Be faibles, inférieures à 2 x104 at.g-1 dans la plupart des cas. L’érosion sous-glaciaire semble avoir été trop forte pour préserver suffisamment d’isotopes cosmogéniques pour une analyse combinée du 10Be et 14C in situ. Celle-ci a cependant pu être appliquée sur l’un des polis les moins érodés ce qui a permis une quantification préliminaire des périodes de retrait (par rapport à l’extension glaciaire de 1939) estimées à plus de 9000 ans en cumulé au cours de l’Holocène, ainsi qu’une érosion locale de 0.5 m durant les ∼1100 ans de recouvrement glaciaire de ce site dégagé depuis 1939. Les résultats de cette thèse combiné avec les données existantes montrent ainsi qu’à part les extensions avancées au cours de la déglaciation du début de l’Holocène et les ré-avancées successives pendant l’Holocène supérieur culminant au cours du PAG, les glaciers dans le MMB semblent avoir été confinés au sein de leurs extensions du début du 17ième siècle pendant au moins 2/3 de la durée de l’Holocène.

The reconstruction of glacial chronologies during the Holocene (i.e. the past 11.7 ka) provides valuable information for the understanding of the morphologic and climatic evolution of ice-bearing mountain regions. Indeed, mountain glaciers are well known to react to climate changes (especially temperature and precipitations variations), even to those of low amplitude. Understanding their reaction to past climate variations at local scale allows a better comprehension of their future evolution. Moraines and « roches moutonnées » are geomorphologic indicators of the glaciers’ past extensions, and dating them using the in situ cosmogenic nuclide 10Be provides important information about their past behaviour. Moreover, studying glacially polished bedrocks, recently uncovered by the glaciers current shrinkage, using the new approach combining in situ cosmogenic 14C and 10Be allows the simultaneous investigation of glacial retreat periods during the Holocene and the quantification of Holocene sub-glacial erosion rates, which are both still poorly known. These two approaches are applied in the Mont-Blanc massif (MBM) where glacial fluctuations during the Holocene are still poorly understood, although it is the most heavily glaciated massif in Europe. In order to achieve this, detailed glacial chronologies have been established from 43 cosmogenic 10Be ages of moraine boulders and glacially polished bedrock samples from Argentière and Talèfre glaciers, documenting the main advances and stagnations between ∼12 ka (end of the Younger Dryas) and the present. The chronologies obtained for the beginning of the Holocene are in accordance with numerous others chronologies established in the Alps, thus emphasizing the broadly synchronous behavior of the alpine glaciers during the deglaciation between 12 and 10 ka, which could be the sign of a response to a climate forcing on a hemispheric scale. Climate modelling applied to the advanced extents of the Argentière glacier suggests a probable temperature range in the MBM during this period between -5.5 and -3.6°C compared with modern temperatures, assuming precipitation values between 45% lower and 10% higher than today. This temperature range is coherent with paleoclimatic reconstruction based on pollen records in Europe. Moreover, this model showed fluctuations of the glacier due to local precipitations variations during the Little Ice Age (LIA; 1550-1860 AD), superimposed to the dominant role of temperatures. Finally, the study of 21 glacially polished bedrock samples uncovered from ice during the last century in the vicinity of Mer de Glace and Talèfre and Argentière glaciers showed low 10Be concentrations, lower than 2 x104 at.g-1 in most cases. The sub-glacial erosion seems to have been too high to preserve enough cosmogenic nuclides for a combined analysis of in situ 10Be and 14C. Such an analysis was however applied on one of the least eroded polished bedrock sampels, which allowed for a preliminary quantification of the shrinkage periods (compared to the glacial extension of 1939) estimated to a cumulated duration of more than 9000 years during the Holocene, as well as a 0.5 m local erosion during the ∼1100 years of glacial covering of this site, uncovered since 1939. The results of this PhD combined with already existing data show that except the advanced extents during the early Holocene deglaciation and the successive re-advances during the late Holocene culminating during the LIA, glaciers in the MBM seem to have been restricted to their early 17th century extensions for at least the 2/3rd of the Holocene.