Rapport Final par Emmanuel CHAPRON

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1 Contribution de l ETH Zürich au volet Archives passées Climat / Environnement dans les Alpes Nord occidentales du programme de Recherche de l Institut de la Montagne Changements climatiques et gestion durable des territoires montagnards et des ressources en eau. Quel devenir pour le lac d Annecy? Rapport Final par Emmanuel CHAPRON Septembre 2006 (Mission TICO-TICO 2006 au Lac Blanc Huez)

2 Plan 1. Introduction Bilan scientifique Enregistrement sédimentaire du dernier cycle glaciaire/interglaciaire dans les Alpes Nord occidentales 2.2. Variabilité des glaciers durant l Holocène dans le Massif des Grandes Rousses 2.3. Relations Homme/Climat sur l évolution des bassins versants dans le massif des Grandes Rousses. 3. Bilan financier Conclusions et perspectives Références bibliographiques Annexes

3 1. Introduction Les objectifs initiaux du volet «Archives Passées Climat / Environnement dans les Alpes Nord Occidentales» visaient à préciser les observations passées sur l évolution climatique, géomorphologique, anthropique et environnementale des bassins versant dans cette partie des Alpes. Ces enseignements, essentiellement issues de l étude pluridisciplinaire des archives sédimentaires glaciaires et lacustres regroupées en différents chantiers, ayant pour but de mieux appréhender les évolutions futures des aspects hydriques et biologiques interagissant au sein des bassins versants à différentes altitudes. Différentes échelles spatiales et temporelles ont été regroupées en trois chantiers thématiques (Figure 1) et étudiées par l Institut de Géologie de l ETH Zürich en collaboration étroite avec les laboratoires EDYTEM (Université de Savoie) et LGGE (Observatoire de Grenoble) dans le cadre de ce programme de recherche. Figure 1 : Localisations des trois chantiers thématiques développés dans les Alpes Nord occidentales permettant de préciser les évolutions des principaux glaciers alpins français durant le dernier cycle glaciaire/interglaciaire. Sur cette figure issue des travaux de Guiter et al (2005) l extension maximale des glaciers würmiens est indiquée ainsi que la localisation de banquettes constituées de dépôts pre-würm provenant de l avant dernier interglaciaire à La Motte Servolex et Voglans (A) et à La Flachère (B). Les principaux résultats scientifiques de ces recherches concernent : - La nature et chronologie des enregistrements sédimentaires du dernier cycle glaciaire/interglaciaire dans les Alpes Nord occidentales (Chantier 1, focalisé dans les départements de l Isère et de la Savoie sur les 3

4 dépôts sédimentaires associés aux fluctuations des glaciers de l Isère et de la Romanche) ; - L impact des fluctuations des glaciers depuis ans sur la sédimentation des lacs d altitudes dans les bassins versant de l Arc et de la Romanche (Chantier 2, focalisé dans les départements de la Savoie et de l Isère sur le massif des Grandes Rousses) ; - Les relations Homme/Climat sur l évolution des bassins versant depuis l Age du Bronze (Chantier 3, focalisé dans le massif des Grandes Rousses). Un bilan financier des actions menées par l Institut de Géologie de l ETH Zürich est également détaillé et regroupé en deux rubriques : frais de déplacements et analyses des remplissages sédimentaires. Après avoir présenté les principales conclusions et perspectives de ces recherches, les résumes des publications scientifiques issue de ce programme ainsi que la liste des mémoires de recherches des étudiants qui ont été encadrés dans le cadre de se programme sont données en annexe. 2. Bilan scientifique 2.1. Enregistrement sédimentaire du dernier cycle glaciaire/interglaciaire dans les Alpes Nord occidentales (Chantier 1). La nature des remplissages Dans le cadre de ce premier chantier thématique nous avons effectué une synthèse de la stratigraphie des remplissages sédimentaire des grandes vallées alpines de cette partie des Alpes (Figure 2). Cette stratigraphie régionale repose : 1) sur la corrélation des cartographies sismiques réflexions effectuées en milieu aquatique depuis 1977 dans les grands lacs de vallée (lacs d Annecy et du Bourget) et à terre depuis 1992 dans la vallée de l Isère (paleo-lac du Grésivaudan) ; 2) sur la synthèse des forages et grands carottages existant (forage carotté CLIMASILAC du lac d Annecy en 1996 ; forage IRSN GMB1 de Montbonnot en 1999, les carottages INSU-CNRS du Lac du Bourget en et le carottage Institut de la Montagne du lac Blanc Huez en 2006). Ce travail à fait l objet d une présentation à Grenoble au «Thrid International Symposium on the Effects of Surface Geology on Seismic Motion, ESG 2006, Grenoble, 30/08-1/09/2006» et d une publication (Chapron et al., 2006) dans le volume 2 des actes de ce symposium édité par le Laboratoire Central des Ponts et Chaussé. 4

5 Figure 2 : Stratigraphie régionale des remplissages lacustres de vallées depuis le dernier cycle glaciaire/interglaciaire d après Chapron et al (2006). Il ressort de cette synthèse que le dernier cycle glaciaire/interglaciaire dans cette partie des Alpes c est localement traduit par l accumulation en fond de vallée de deux séries de dépôts glaciaires (Unité 1) d épaisseurs variables, mais qui impliquent une importante récurrence des glaciers alpins durant la dernière période glaciaire. Ces profonds bassins d origine glaciaires sont ensuite essentiellement comblés durant la déglaciation en contexte glacio-lacustre (Unité 2) et lacustre proglaciaire (Unité 3). La construction de deltas lacustre (Unité 4) lors du retrait des glaciers dans les hauts bassins versant à très largement comblé le vaste lac du Grésivaudan (> 150 km de long) et à fortement réduit l extension des lacs d Annecy et du Bourget. Au cours de notre période interglaciaire, la confluence des principaux deltas dans la vallée de l Isère est recouverte par une relativement fine séquence fluviatile, alors que dans les grands lacs, une sédimentation principalement bio-induite c est progressivement enrichie en particules détritiques provenant de l érosion des sols et des roches, sous l influence des activités humaines et des recrudescences glaciaires en zones d altitudes (Arnaud et al, 2005 ; Chapron et al, 2005). 5

6 La chronologie des remplissages Depuis peu le développement de nouvelles méthodes de datation tel que la thermoluminescence (Optical Stimulated Luminecence, OSL) ou l utilisation d isotope cosmogénique tel que le Bérilium (Be 10 ) offrent la possibilité de préciser respectivement, l age de l enfouissement ou la durée de l exposition, de grains de quartz aux rayons du soleil. Ces nouvelles méthodes permettent notamment de dater des roches ou des sédiments riche en quartz composant des affleurements glaciaires ou tradi-glaciaires bien au delà des limites du radiocarbone. Dans le cadre de ce chantier thématique nous avons sélectionné trois dépôts glaciaires spécifiques (cf. Figure 1) situés à proximité de remplissages lacustres et permettant de préciser si l age de l extension maximale des glaciers würmiens dans cette partie des Alpes c est produite durant le stade isotopique 2 ou plus vraisemblablement durant le stade isotopique 3 : - Le bloc erratique de «Champfleury» associé à la moraines latérale du glacier de l Isère au NE du lac du Bourget et situé à 238 m d altitude ; - Le bloc erratique de «Billième» associé à la moraines latérale situé à 407 m d altitude et résultant de la confluence du glacier de l Isère avec le glacier Rhodanien au NO des lacs de Chevelu ; - Une lentille sableuse du complexe morainique frontale de Pierre-Châtel formée à 950 m d altitude dans un lac d obturation glaciaire sur la plateau Matheysin durant l extension maximales des glaciers de la Romanche et de la Bonne (Figures 1 et 3). Les échantillons de blocs erratiques prélevés pour datation aux Be 10 sont actuellement en cours d analyses à l ETH Zurich et devraient être finalisés fin Ces deux blocs devraient fournir des ages similaires pour être représentatif et préciser les périodes d extension maximales de la diffluence du glacier Isèrois dans le bassin du Bourget et de sa confluence plus à l Ouest avec le glacier Rhodanien à Billième. Le dépôts glaciaire de Champfleury peut en effet être corréler à la formation glaciaire d extension maximale consistant la base du remplissage du lac du Bourget (cf. Unité 1a dans la Figure 2A) décrite par Van Rensbergen et al (1999) et Chapron (1999). La lentille sableuse du complexe de Pierre-Châtel est largement composée de grains de quartz et de feldspath. Ce dépôts grossier situé au contact de l extension maximale du front du glacier de la Romanche dans le paleo-lac de la Matheysine résulte d après Monjuvent (1978) des apports d un effluent glaciaire qui longeait le flanc Est de cette diffluence du glacier de la Romanche. Une première datation OSL réalisée en 2005 au LSCE à Gif-sur-Yvette sur les grains de quartz à donné un age de 51 +/- 4 milliers d années. Ce résultat est très intéressant car il permettrais pour la première fois de confirmer que l extension maximale des glaciers dans cette partie des Alpes se serait bien produit durant le stade isotopique 3. Cependant les grains de quartz n ayant été que partiellement «blanchis» par le rayonnement solaire lors de leurs transport le long du glacier de la Romanche ; cette datation doit être confirmée par une analyse OSL sur les nombreux grains de 6

7 feldspath présent dans ce dépôt. Cette dernière datation est en cours de réalisation au Géotop à Montréal. Le remplissage sédimentaire du Lac de Laffrey (Figure 3) étant largement affecté par le contexte sismo-tectonique récent (Nomade et al., 2005), mais aussi peut propice à une bonne cartographie sismique réflexion en raison de la présence de gaz d origine organique dans les sédiments; nous n avons pas jugé qu il soit adapté à la sélection d un bon site de grand carottage permettant de dater sans équivoque le retrait du glacier de la Romanche sur ce plateau d altitude. Les remplissages des lacs de Pétichet et Pierre Châtel contenants eux aussi beaucoup de matière organique et présentant des sédiments visiblement bioturbés, ne semblent non-plus convenir à la réalisation d un grand carottage permettant de préciser l age du dernier retrait du glacier de la Romanche à ces altitudes. Figure 3 : Synthèse des données disponibles sur le plateau des lacs de Laffrey et localisation du site échantillonné sur la moraine frontale de Pierre-Châtel pour datation. Localisation des carottages lacustres et des profiles sismique réflexion (3.5 khz) étudiés dans les lacs (A). Carte des formations quaternaires issues des avancées des glaciers de la Romanche (au Nord) et de la Bonne (au Sud) d après Monjuvent (1978) et localisation du site échantillonné pour datations par thermoluminescence (OSL) dans le complexe morainique développé par le glacier de la Romanche dans le paleo-lac d obturation glaciaire de la Matheysine (B). En revanche, les études géophysiques effectuées par le LGGE sur le paleo-lac de la Matheysine et la synthèse par l EDYTEM des données de forages existant dans ce vaste remplissage lacustre et palustre riche en matière organique, indiquent que ce site pourrait être bien adapté pour documenter le dernier cycle glaciaire/interglaciaire. La réalisation d un grand forage à l avenir pourrait donc permettre de confirmer notre datation OSL de l extension maximale des glaciers sur ce plateau d altitude. 7

8 2.2. Variabilité des glaciers durant l Holocène dans le Massif des Grandes Rousses (Chantier 2) En comparaison avec les Alpes Suisses et Autrichiennes, les fluctuations glaciaire dans les Alpes Françaises durant notre période interglaciaire nécessitent d être précisées. Dans le cadre de ce second chantier thématique du programme de l Institut de la Montagne, nous avons sélectionné le massif des Grandes Rousses en Oisans, dont les glaciers de Sarennes (au Sud) et Saint Sorlin (au Nord) sont instrumentés par le LGGE depuis 50 ans (Figue 4). De plus, ce massif se trouve au cœur du bassin versant de l Isère puisqu il draine une partie des bassins versant de la Romanche (au Sud) et de l Arc (au Nord). Enfin ce massif qui a fait l objet de plusieurs études géomorphologiques depuis 1905, se caractérise par la préservation de plusieurs générations de moraines d age Holocène et de lacs drainant des glaciers (cad. des lacs proglaciaires) au Sud du massif (Lac Blanc Huez par exemple) et au Nord (Lacs de Bramants). Figure 4 : Le massif des Grandes Rousses, situé au cœur des Alpes Nord occidentales, s illustre par une bonne préservation de moraines holocène (1), de glaciers (2) et de lacs proglaciaires (en noir sur la fig. 4B). Ce massif est aussi caractérisé par un important impact anthropique (activités minières) depuis l Age du Bronze et le développement des sports d hiver au Sud (Station de l Alpe d Huez) ou d ouvrages hydroélectriques au Nord (barrages EDF des lacs de Bramants) durant le XX ieme siècle. Cette figure est issue d une publication soumise au journal international Pal3 (Chapron et al., soumis). Afin de mieux contraindre la chronologie des fluctuations glaciaire, nous avons prélevés des échantillons de roche riche en quartz sur les verrous glaciaire rocheux associés aux lacs Blanc Huez et Bramant (cf. Figure 1). Ces échantillons sont en cours d analyse à l ETH pour datations au Be 10, et permettrons d estimer depuis quand ses verrous ont été déglacé. Ces ages seront comparé à la datation 8

9 radiocarbone la plus ancienne réalisée dans le massif à ce jour. Cette datation réalisée sur un carottage littoral effectué dans le Lac de Bramant implique l existence d un lac (et donc du retrait des glaciers) depuis ans cal BP. Cet age confirmerais donc que l essentiel des moraines reconnues le long du massif des Grandes Rousses au dessus de 2000 m sont d age Holocène. Au Sud du massif, la stratigraphie sismique du lac proglaciaire Blanc Huez situé à 2543 m d altitude permet de préciser les modalités de la déglaciation du lac (Figure 5) durant l Holocène dans des contextes sous-glaciaire (unité 1) puis glaciolacustre (unité 2). Les fluctuations glaciaire dans son bassin versant sont ensuite enregistrées en contexte lacustre proglaciaire composant l unité 3 (Chapron et al, 2006). Ceci est confirmé par l enregistrement sédimentaire des fluctuations des glaciers des Rousses et de Herpie durant le Petit Age Glaciaire (Little Ice Age, LIA) dans un carottage court prélevé en 2003 au centre bassin lacustre principale (Chapron et al, soumis). Ces études sismo-stratigraphiques et sédimentologiques ont permis d optimiser la localisation d un grand carottage de 7 m de long prélevée en Mars 2006 depuis la surface englacée du lac (cf. Photo en couverture) lors de la mission TICO-TICO2006 dans le cadre de ce programme. Deux sites voisins ont été prélevées afin de garantir un recouvrement des sections UWITEC de 3 m réalisées en collaboration avec l EDYTEM, le LGGE et l ENTPE. Au total 15 m de sédiments ont été prélevés et rapatriés en chambre froide à Zurich. Figure 5 : Localisation des carottages long prélevés dans le Lac Blanc Huez en Mars 2006 et détail des lithologies correspondantes. La mesure au Limnolab de l ETH des propiétés pétrophysiques du sédiment (densité, vitesse des ondes P, susceptibilité magnétique) sur banc GEOTEK, puis l ouverture 9

10 et la digitalisation des lithologies ont permis d établir un log synthétique détaillé de ce grand carottage. La succession depuis la base du carottage de dépôts glaciaires, glaciolacustres puis lacustre mais riche en matière organique et lacustre finement laminé et franchement détritique (Figure 5) ; constitue une base de données remarquable permettrant de reconstituer les principaux changements environnementaux depuis la déglaciation de ce lac probablement au début de l Holocène. La chronologie de ce carottage est en cours de réalisation et devra reposer sur la reconnaissance de l impact sur la sédimentation : (i) des séismes historique régionaux (notamment ceux de Corrençon en 1962 et d Allemond en 1881), (ii) de l impact anthropique lié aux activités minières du Moyen Age, durant la période Romaine, voir même depuis l Age du Bronze et (iv) de datations radiocarbones. Au Nord du massif des Grandes Rousses, une telle l analyse détaillée et pluridisciplinaire d un carottage de 5 m dans le Lac de Bramant à en effet été réalisée avec succès en collaboration avec l ISMER à Rimouski (Canada) dans le cadre d un stage de fin d étude (Guyard, 2006) et de ce programme. Ce carottage avait été prélevé en 2003 en collaboration avec l Université de Bergen (Norvège) sur la base d une cartographie sismique réalisée par l ETH dans ce lac de barrage situé à 2448 m d altitude. L analyse du sédiment au scanner CAT-scan, par radiographie digitale et par microfluorescence-x (XRF) sur un banc ITRAX à Québec (Canada) à été complétée par une étude micro-granulométrique et des propriétés magnétiques du sédiment à l ISMER (Rimouski). Figure 6 : Modèle d age de la carotte du Lac de Bramant établis par comptage de varves, datations radiocarbones et une analyse à très haute résolution du signal sédimentaire permettant la reconnaissance de l impact de séismes historique régionaux et des activités minières depuis l Age du Bronze. D après Guyard,

11 La réalisation de datations radio nucléides au LGGE et radiocarbones à Poznan (Pologne) a permis de confirmer que les fines lamines reconnues et comptées par analyses XRF présentait un signal annuel. Ce comptage de varves glaciaire a de plus été confirmé par la reconnaissance de l impact des séismes régionaux de 1962 et 1881, mais aussi par de fortes concentrations en plomb dans les sédiments durant l apogée de la période Romaine (Figure 6) et éventuellement de Cuivre durant la période de l Age du Bronze (Guyard et al, en préparation). Le changement à la base du carottage d une sédimentation organique (faciès R1 et R2) identifiable sur les profiles sismiques, à une sédimentation détritique depuis 2800 ans cal BP reflète ici le «retour» des glaciers dans cette partie du massif à la fin de l Age du Bronze. Cette transition lithologique résulterait du passage d un lac organique (lac Noir) à un lac beaucoup plus détritique (lac Blanc) et influencé par l érosion glaciaire dans le bassin versant (Guyard et al, en préparation). Ces reconstitutions devront néanmoins être confrontées dans le future aux travaux en cours dans le lac Blanc Huez, afin de confirmer le caractère régional de ces changements glaciologiques et environnementaux Relations Homme/Climat sur l évolution des bassins versants dans le massif des Grandes Rousses (Chantier 3). Comme nous l avons mentionné dans le paragraphe précédent, l influence de l Homme sur les changements environnementaux dans le massif des Grandes Rousses est particulièrement remarquable, puisqu elle remonterait à l Age du Bronze. Si cette activité est confirmée, cela signifierait que l expansion en altitude des activités minières à été rendu possible par des conditions climatiques favorables et favorisant notamment un retrait important des glaciers, probablement au delà des leurs limites actuelles. Par ailleurs les ages radiocarbone obtenus dans le Lac Bramant (Figure 6) proviennent de macro reste végétaux suggérant l établissement d une végétation comportant des arbustes à proximité de ce lac. Cela suggère une importante remontée de la limite supérieure de la foret à cette période (Guyard et al, en préparation). Une reconnaissance des spectres polliniques dans les sédiments de l Age du Bronze du Lac Bramant et dans les sédiments de la grande carotte du Lac Blanc Huez en collaboration avec le CEREGE (Aix en Provence) devrait nous permettre de préciser d ici la fin de l année 2006 comment à évolué le couvert végétal dans le massif. Ces reconstitutions à partir d archives lacustres sont fortement confortées par la récente réalisation de fouilles archéologiques orchestrées par M.C. Bailly-Maître (chargé de Recherche au CNRS et conservatrice du Musée de l Alpe d Huez) au Nord du Lac Blanc Huez, sur un site de l Age du Bronze en bordure du Lac de la Fare situé à 2641 m d altitude. Ces deux types d approches paléoenvironnementales devraient prochainement être intégrées et nous permettre de confirmer les relations homme/climat dans les hautes atitudes de ce massif. 11

12 Durant la période Romaine, les études palynologiques de Chardon (1991) effectuées à l occasion de constructions dans la station de l Alpe d Huez avaient déjà permis de reconnaître l impact d un intense déboisement vers 2000 m d altitude. Ce besoin de bois pourrait être relié à l exploitation de mines de plomb ayant favorisées une pollution atmosphérique au Nord du massif dans les sédiments du Lac de Bramant. Il faut cependant noter qu aucunes mines de plomb datant de la période Romaine n a été à ce jour reconnus dans cette partie du massif. Des recherches plus poussées le long d autre versants de ce massif ou dans les massifs voisins pourraient peut être permettre de préciser les activité minières à cette époque. Cette période étant par ailleurs connues dans les Alpes Suisse pour être caractérisée par des glaciers moins développés qu aujourd hui (Holzhauser et al, 2005), il sera peut être nécessaire d explorer des zones ayant été largement recouvertes par les glaciers durant le Petit Age Glaciaire? Plus récemment, le développement industriel des activités minières durant le Moyen Age documenté par Bailly-Maitre & Bruno-Dupraz (1994) dans le village de Brandes (cf. Figure 4B) au dessus de la station de l Alpe d Huez et en bordure du Lac Blanc Huez (cf. Figure 4C) sont très probablement à l origine de concentrations variables en Plomb et en Arsenic détectées dans les sédiments du carottage court du Lac Blanc Huez. Ces résultats géochimiques ont été obtenus en collaboration avec le LGIT et le LGCA (Observatoire de Grenoble) dans le cadre d un stage de fin d étude (Lin, 2006) et de ce programme. Des analyses complémentaires sur la grande carotte prélevée en 2006 sont actuellement en cours et devraient permettre de reconnaître prochainement le pic de pollution métallique lié au début de l exploitation de la mine du Lac Blanc Huez en La comparaison des faciès sédimentés durant l exploitation de cette mine de plomb argentifère permettra de préciser les conditions climatiques qui régnaient alors, et de mieux comprendre les changements climatiques associés au Petit Age Glaciaire et qui sont très probablement à l origine de l abandon des mines en 1330 selon Bailly- Maitre & Bruno-Dupraz (1994). Enfin durant le siècle dernier, le maximum d Arsenic a été reconnus dans les sédiments du Lac Blanc Huez durant les années 65 et coïncide avec la réalisation d un tunnel par la station de l Alpe d Huez à 2900 m d altitude (cf. Figure 4C). Ce tunnel connectant les domaines skiables du glacier de Sarennes avec celui du Glacier des Rousses et du Lac Blanc Huez à probablement nécessite l emploi d une importante quantité d explosifs contenant de l Arsenic et a fortement modifié le drainage de ces basins versants (Chapron et al, soumis). Il est également possible que cette pollution métallique ai été aggravée par les fluctuations des bilans glaciaires documenté par Torensi et al (2002) à Sarennes durant cette période. Dans le Nord du massif la réalisation des aménagements hydroélectriques en 1918 (rehaussements des lacs Blanc Bramant et Bramant par de modestes barrages) sont attestés par le dépôts d un remaniement gravitaire grano-classé reconnus et daté par datation radio nucléide et par comptage de varve dans une carotte courte du lac de Bramant (Maradoux, 2006 ; Novel, 2006). Mais la principale conséquence de cet aménagement en milieu proglaciaire au début du siècle dernier a été une nette augmentation des taux de sédimentation dans les lacs de Bramants (Guyard, 2006). 12

13 3. Bilan financier Un budget initial de 9375 Euros à été accordé à l ETH dans le cadre de ce programme afin de couvrir les frais de déplacement et d analyses du matériel échantillonné. A ce jour les 2/3 du budget (soit 6563 Euros) ont été versé par l Institut de la Montagne à l Institut de Géologie de l ETH Zürich. Au total, les frais de déplacements s élèvent à 4122 CHF, soit 2598 Euros. Ces frais résultant des campagnes de prélèvement pour datation au Be 10 (4 jours pour 2 personnes) ; de la réalisation de la mission de carottage TICO-TICO en Mars 2006 dans la station de l Alpe d Huez (location d un fourgon, frais de séjour de 5 jours pour 6 personnes) et des réunions de travail (10 trajets aller-retour Zürich- Chambéry ou Zürich-Grenoble). Les frais d analyses des données collectées s élèvent à 9500 CHF, soit 5985 Euros. Ces frais regroupant les coûts des analyses sédimentaires et des analyses géophysiques. Les analyses sédimentaires (mesures GEOTEK ; ouvertures ; photographies ; échantillonnages U-channel et envoie au Québec ; mesures microgranulométriques ; mesures de la matière organique au Coulomat ; 3 datations radiocarbone AMS) ont été facturées au mètre de sédiment étudié (200 CHF/m, soit 126 Euros / m). Au total 35 m de carottes ont été analysées dans le cadre de ce programme, soit un total de 4410 Euros. Les analyses géophysiques (traitement et interprétations) ont été facturées au kilomètre de profile sismique réflexion étudié (100 CHF/km, soit 63 Euros / km). Au total 25 km de profile sismique ont été analysés dans le cadre de ce programme soit un total de 1575 Euros. Ce bilan financier est résumé dans le tableau ci-dessous. 13

14 4. Conclusions et perspectives A l issue de cette étude, une stratigraphie régional du dernier cycle glaciaire/interglaciaire à été établie et souligne l importance des formations lacustres dans le remplissage des bassins sur creusé par les glaciers würmiens et holocène dans les Alpes Nord occidentales. La chronologie de l extension maximale des glaciers würmiens dans cette partie des Alpes serait plutôt à replacer durant le stade isotopique 3 selon l age déduit de l extension maximale du glacier de la Romanche en Isère à partir d une analyse OSL sur le plateau Matheysin (51 +/- 4 milliers d années). Cette datation sur grains de quartz devrait cependant encore être confirmée par l analyse OSL en cours au Géotop de Montréal sur grains de feldspaths et par les datations au Be 10 en cours à l ETH Zurich sur des blocs erratiques génétiquement liés à l extension maximale du glacier Isèrois en Savoie. Des datations au Be 10 de verrous rocheux à 2500 m d altitude dans le massif des Grandes Rousses sont également en cours d analyses et permettront de préciser l extension des glaciers d altitude au début de notre période interglaciaire déduite d une datation radiocarbone (10570 ans) dans les premiers sédiments du Lac de Bramant. Les principales fluctuations de ces glaciers durant l Holocène sont à ce jour reconnues depuis l Age du Bronze, soit environs les derniers 4000 ans, au Nord du massif par l analyse des varves glaciaires du Lac de Bramant. Au sud du massif les dernières fluctuations glaciaire du Petit Age Glaciaire sont documentées par les différents faciès sédimentaires accumulés dans le Lac Blanc Huez. Ces reconstitutions pourront prochainement être étendues au début de l Holocène par l analyse multidisciplinaire d un grand carottage réalisé dans ce lac. La combinaison d analyses géophysiques, sédimentologiques et géochimiques dans les sédiments lacustres de ce massif à permis de préciser les modèles d age par la reconnaissance de l impact de séismes historiques régionaux et des activités minières depuis l époque Romaine, voir depuis l Age du Bronze. Cette étude à bénéficié de nombreuses collaborations internationales entre la Suisse, la France et le Québec via la réalisation et le co-encadrement de quatre stages en laboratoire ou de fin d étude (Master 1 ou 2) qui sont listés en Annexe. A ce jour deux publications scientifiques ont été finalisées (Nomade et al, 2005 ; Chapron et al, 2006), une publication à été soumise (Chapron et al) et plusieurs sont en préparation. Enfin, le versement par l Institut de la Montage, du dernier tiers du budget attribué à l ETH pour contribuer au volet «Archives passées Climat/Environnement dans les Alpes Nord occidentales» permettra de co-financer les datations Be 10 et radiocarbone en cours d analyses et la présentation de la synthèse de résultats obtenus lors de ce programme au IV ieme Congrès International de Limnogéologie qui se tiendra à Barcelone en Juillet

15 5. Références bibliographiques Arnaud, F., Revel, M., Chapron, E., Desmet, M. & Tribovillard, N., years of Rhone River activity in Lake Le Bourget: a high-resolution sediment record of the NW Alps hydrology. The Holocene, 15, Bailly-Maitre, M. C. & Bruno-Dupraz, J., Brandes en Oisans: La mine d argent des Dauphins (XII-XIV e s.) Isère. Documents d Archéologie en Rhône-Alpes n 9, 172 p. Chapron, E., Contrôles climatique et sismo-tectonique de la sédimentation lacustre dansl avantpays Alpin (Lac du Bourget, Léman) durant le Quaternaire récent. Géologie Alpine, mémoire hors série n 30, 260 p. Chapron, E., Arnaud, F., Noel, H., Revel, M., Desmet, M. & Perdereau, L., Rhone River flood deposits in Lake Le Bourget: a proxy for Holocene environmental changes in the NW Alps, France. Boreas, 34, Chapron, E., Dietrich, M., Beck, C., Van Rensbergen, P., Finckh, P., Ménard, G., Nicoud, G., Lemeille, F., Anselmetti, F., De Batist, M., High-amplitude relfections in proglacial lacustrine bassin fills of the NW Alps : origin and implications. Proceedings of the Third International Symposium on the Effects of Surface Geology on Seismic Motion, ESG 2006, Grenoble, Volume 2, sous presse. Chapron, E., Fain, X., Magand, O., Charlet, L., Debret, M., Mélières, M.A., sousmis. Reconstructing recetn environmental changes from proglacial lake sediments in the Western Alps (Lac Blanc Huez, 2543 m a.s.l., Grandes Rousses Massif, France. Soumis à Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology. Chardon, M., L évolution tardiglaciaire et holocène des glaciers et de la végétation autour de l Alpe d Huez (Oisans, Alpes Françaises). Revue de Géographie Alpine, 2, Guiter, F., Triganon, A., Andrieu-Ponel, V., Ponel, P., Hébrard, J.P., Nicoud, G., De Beaulieu, J. L., Brewer, S., Guibal, F., First evidence of «in situ» Eemian sediments on the high plateau of Evian (Northern Alps, France) : implications for the chronology of the Last Glaciation. Quaternary Science Reviews, 24, Holzhauser, H., Magny, M. and Zumbühl H.J., Glacier and lake-level variations in west-central Europe over the last 3500 years. The Holocene, 15, Monjuvent, G., Le Drac : morphologie, stratigraphie et chronologie quaternaires d un bassin Alpin. Thèse d Etat, Université de Grenoble 1, 433 p. Nomade, J., Chapron, E., Desmet, M., Reyss, J.L., Arnaud, F. and Lignier, V., Reconstructing historical seismicity from lake sediments (Lake Laffrey, Western Alps, France). Terra Nova, 17, Torinesi, O., Letreguilly, A., Valla, F. (2002): A century reconstruction of mass-balance of Glacier de Sarennes, French Alps. Journal of Glaciology, 48, Van Rensbergen, P., De Batist, M., Beck, C. & Chapron, E., High-resolution seismic stratigraphy of glacial to interglacial fill of a deep glacigenic lake: Lake Le Bourget, Northwestern Alps, Framce. Sedimentary Geology, 128,

16 6. Annexes Annexe 1 : Liste des stages en Laboratoire ou de fin d Etude en relation avec ce rapport. Guyard, Hervé, 2006 : Etude des archives sédimentaires du Lac Bramant (Alpes Françaises) : reconstitutions paléoclimatiques à haute résolution à l Holocène Supérieur. Mémoire de Master 2 Environnement, Océanographie Littorale et Hauturière, Université de Bordeaux 1, 27 p. Lin, Mingfang, 2006 : Etude des éléments métalliques sur le sédiment lacustre du Lac Blanc (Alped Huez). Mémoire de Master 2 Sciences de la Terre, Université Joseph Fourier, 37 p. Maradoux, Pierre, 2006 : Etude des enregistrements climatiques dans les sédiments lacustres alpins : Etude sédimentologique de la carotte courte du lac de Bramant. Mémoire de Stage en Laboratoire, Master 1 Sciences de la terre et Environnement, Université de Savoie, 44 p. Novel, Bertrand, 2006 :Caractérisation d un signal sédimentaire détritique dans un systéme lacustre alpin. Mémoire de Stage en Laboratoire, Master 1 Sciences de la terre et Environnement, Université de Savoie, 42 p. 16

17 Annexe 2 : Résumés des publications scientifiques en relation avec cette étude : Reconstructing recent environmental changes from proglacial lake sediments in the Western Alps (Lac Blanc Huez, 2543 m a.s.l., Grandes Rousses Massif, France) Emmanuel Chapron a, *, Xavier Fain b, Olivier Magand b, Laurent Charlet c, Maxime Debret b, Marie Antoinette Mélières b a Geological Institute, ETH Zürich, CH-8092 Zürich, Switzerland b Laboratoire de Glaciologie et Géophysique de l Environnement du CNRS, Observatory for Earth and Planetary Sciences (OSUG), Joseph Fourier University, BP 96, F Saint Martin d Hères, France c Laboratoire de Géophysique Interne et Tectonophysique, UMR 5559 CNRS, Observatory for Earth and Planetary Sciences (OSUG), Joseph Fourier University, BP 53, F Saint Martin d Hères, France Abstract The evolution of high-altitude glaciers and human activities in the Grandes Rousses massif is documented by high-resolution seismic reflection profiling and multiproxy analysis of short sediment cores in proglacial Lac Blanc Huez. These lacustrine data are compared with historical chronicles and former geomorphological and glaciological studies in this part of the western Alps and allows to document recent environmental changes. Three seismic units bearing the typical signatures of glacial (unit 1), glaciolacustrine (unit 2) and lacustrine proglacial (unit 3) sediments resulted from the deglaciation of this narrow over-deepened basin before the Little Ice Age (LIA). The specific geometry of high-amplitude reflections in unit 3, the lithologies of short cores and available limnological data in this lake, suggests that clastic particles eroded by the glaciers and transported in suspension by glacial melt waters in early summer are essentially developing homopycnal flood events in the lake. A conceptual model linking fluctuations of glacier equilibrium line altitudes in the catchment area with sedimentary facies retrieved in the lake basin is proposed. This approach allows reconstructing continuous glacier fluctuations since AD and suggests several phases of glacier fluctuations during the LIA. These reconstructions are based on changes in lacustrine sediment laminations, density, magnetic susceptibility, reflectance spectra, and content in organic matter and in Arsenic. The age-depth model of short sediment cores is provided by 210 Pb, 137 Cs and 241 Am radionuclide dating. This chronology is further supported by the identification of the impact on lacustrine sedimentation of (i) the nearby M 5.3 Corrençon earthquake in AD 1962, (ii) the construction of a tunnel in the mid-sixties to extent a ski resort in this high-altitude cacthment area and (iii) the last advance of glaciers during the LIA in AD and the following phase of glacier retreat observed in the alpine region at the end of the LIA in AD Frequent sandy layers enriched in organic matter and bearing fluctuating concentrations in Arsenic may result from hydraulic remobilisations from Middle Age mine tailings at the lake shore by snow melt or heavy rain fall events during the LIA. Key words: French Alps, proglacial lakes, Little Ice Age, seismic stratigraphy, glacier fluctuations, high-altitude mining industry. Chapron et al., soumis au journal Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology 17

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