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Study of coastal erosion associated with emerging reefs facing cyclones, tsunamis and land/sea interface processes
Dans les régions tropicales, la bioconstruction marine, les fluctuations du niveau de la mer au cours du Quaternaire, ainsi que le soulèvement tectonique et l'érosion marine ont entraîné la formation de terrasses côtières. Celles-ci sont des archives de ces forçages. Cependant, proche du niveau marin actuel, les terrasses côtières basses sont soumises à l'érosion marine provoquant le retrait des côtes, la dissolution des carbonates et l’arrachement de blocs lors d’ouragans ou de tsunamis. Cette thèse a pour objectif de déterminer la vulnérabilité de ces côtes face à ces forçages et d’étudier l’érosion de ces archives par l’impact des évènements de vagues extrêmes. Pour cela, une analyse géomorphologique des côtes cubaines, vulnérables à ces processus, a été effectuée, grâce à l’exploitation de MNTs, d’images satellites, d’observations de terrain, de données bathymétriques et topographiques. L’étude a été complétée par la datation des terrasses côtières par la méthode 230Th/U et par la datation de la mise en place des blocs par les méthodes 230Th/U et cosmonucléides 36Cl. En complément, des taux de dénudation verticaux ont été calculés par cette dernière méthode. Le recul de la falaise marine a été estimé en cartographiant les blocs déposés sur les terrasses et en supposant qu’ils proviennent de l’arrachement de cette falaise. Afin de déterminer les paramètres hydrodynamiques produisant la mise en place de ces blocs, nous avons ciblé des blocs dont les évènements climatiques étaient connus et nous avons calculé à l'aide d'équations hydrodynamiques théoriques, la vitesse de flux minimale nécessaire pour déposer ces blocs. Nous avons ensuite comparé cette valeur à la vitesse orbitale maximale des ouragans au moment de la mise en place des blocs. Nous avons aussi étudié les paramètres morphologiques de la côte qui favorisent ou qui résultent de la mise en place de ces blocs. Les principaux résultats de cette thèse sont les suivants : 1) Les blocs de Cuba sont principalement mis en place par des événements de vagues hydrométéorologiques extrêmes. 2) La mise en place de ces blocs s'étend sur toute la période Holocène. 3) Les vitesses estimées de flux minimales à l’origine de blocs associés à des ouragans connus varient de 2.84 ± 0.34 à 4.74 ± 0.53 m/s et sont cohérentes avec les vitesses orbitales calculées sauf dans le cas de blocs sur un cap dont la particularité morphologique a amplifié le flux hydrodynamique. 4) Mis à part ce contexte, les paramètres morphologiques qui favorisent la mise en place des blocs sont l’obliquité de la direction des vagues par rapport à la côte, l'existence d'un bord de falaise pluri-métrique et d'un plateau proximal > 5 m qui préservent la puissance des vagues, sauf dans le cas où les blocs sont issus de l’arrachement de la plateforme submergée. 5) La dénudation de la terrasse, due au recul de la falaise marine sous l'effet des vagues extrêmes et de la dénudation verticale continue, est loin d'être négligeable, de l’ordre du millimètre à la dizaine de millimètres par an, impliquant des pertes métriques à pluri-métriques en vertical et en horizontale depuis la formation de celle-ci.
Mot-clé(s)
Quaternaire, Dépôts de blocs côtiers, Tsunamis, Ouragans, Terrasse côtière, Cuba
In tropical regions, marine bioconstruction, fluctuations in sea level during the Quaternary, tectonic uplift and marine erosion have led to the formation of coastal terraces. These are essential archives of these forcings. However, close to today's sea level, low-lying coastal terraces are subjected to marine erosion, leading to coastal retreat, carbonate dissolution and the tearing away of boulders during hurricanes or tsunamis. The thesis focuses on to determine the vulnerability of these coasts to these forcings and to study the erosion of these archives by the impact of extreme wave events. To achieve this, a geomorphological analysis of the Cuban coastline, which is vulnerable to these processes, was carried out using DTMs, satellite images, field observations, bathymetric and topographic data. The study was completed by dating the terraces using the 230Th/U method and dating the emplacement of the boulders using the 230Th/U and 36Cl methods. In addition, vertical denudation rates were calculated using the latter method. The sea cliff retreat was estimated by mapping the boulders deposited on the terraces and assuming that they came from the tearing away of this cliff. In order to determine the hydrodynamic parameters responsible for depositing these boulders, we targeted those with known climatic events and calculated the minimum flow velocity required to deposit these boulders. We then compared this value with the maximum orbital velocity of hurricanes at the time the boulders were deposited. We also studied the morphological parameters of the coast that favor or result from the boulder emplacement. The main results of this thesis are: 1) The Cuban boulders are mainly deposited by extreme hydro-meteorological wave events. 2) They were emplaced over the entire Holocene period. 3) The estimated minimum flow velocities at their origin associated with known hurricanes range from 2.84 ± 0.34 to 4.74 ± 0.53 m/s and are consistent with the orbital velocities, except in the case of boulders on a cape where the morphological feature amplified the hydrodynamic flow. 4) Apart from this context, the morphological parameters that favor their emplacement are the obliquity of the wave direction in relation to the coast, the existence of a multi-meter cliff edge and a proximal plateau (> 5 m) that preserve the waves power, except in the case where the boulders are the result of the uprooting of the submerged platform. 5) The denudation of the terrace, due to the sea cliff retreat under the effect of extreme waves and continuous vertical denudation, is far from negligible, of the order of tens millimeters per year, implying metrics losses in vertical and horizontal terms since the formation of the terrace.
Keyword(s)
Quaternary, Coastal boulders deposits, Tsunami, s Hurricanes, Coastal terrace, Cuba
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