Soutenance de thèse de Romano CLEMENTUCCI

L'interaction entre le soulèvement, principalement contrôlé par la tectonique ou les mécanismes profonds liés à la dynamique du manteau, et l'efficacité des processus de surface, principalement déterminée par le climat, module la croissance et la décroissance de la topographie à diverses échelles temporelles et spatiales. Dans les orogènes actifs, les forçages tectoniques et climatiques sont les processus dominants dans le contrôle de l'évolution du paysage et de la création du relief topographique, comme le démontrent largement les études numériques et quantitatives. A l'inverse, dans les contextes tectoniquement calmes, quelques études de terrain ont montré que le contrôle principal de la topographie est exercé par l'érodabilité du substratum rocheux et, dans une moindre mesure, par le climat. Les régions qui ont connu une augmentation des taux de soulèvement (c'est-à-dire un rajeunissement topographique) sont en déséquilibre et sont caractérisées par la coexistence d'un paysage transitoire qui conserve encore les conditions aux limites précédentes et d'une topographie abrupte qui s'est déjà adaptée aux nouveaux taux de soulèvement. Par conséquent, le paysage des régions rajeunies contient en même temps des informations sur les conditions de soulèvement (et d'érosion) présentes et passées et représente donc une archive géomorphologique de premier ordre. Pour explorer la dynamique du paysage d'une topographie rajeunie, nous avons étudié le système Atlas-Meseta du Maroc, qui représente un système orographique à grande échelle caractérisé par des orogènes actifs et des domaines quiescents. En particulier, il comprend le Haut et le Moyen Atlas, qui représentent des orogènes actifs, et l'Anti-Atlas et la Meseta occidentale et orientale, qui sont des domaines tectoniquement inactifs. L'ensemble du système Atlas a subi une phase cénozoïque de résurgence topographique comme en témoignent les contraintes géologiques, géomorphologiques et volcanologiques. Cependant, la faible quantité de raccourcissement crustal et la présence d'un amincissement anormal de la lithosphère sous-jacente suggèrent une contribution importante des processus profonds dans la génération et le soutien de la topographie de ce système orographique. Ici, nous combinons une analyse quantitative de la topographie régionale et à l'échelle du bassin, une analyse des profils de rivières (caractérisation des knickpoints, profils longitudinaux et -plot) et une modélisation du paysage, avec les taux de dénudation déduits des concentrations en nucléide cosmogénique 10Be produit in situ dans les roches du substratum rocheux et les sédiments modernes transportés dans les bassins versants de l'Anti-Atlas et de la Meseta occidentale. Les résultats de cette étude permettent de déchiffrer et de quantifier la dynamique érosive qui contrôle la production du relief topographique et l'histoire du soulèvement du paysage pour des échelles de temps courtes et longues. Cette approche offre en outre la possibilité de déchiffrer, de quantifier et de différencier le signal profond de grande longueur d'onde des contributions moins profondes (c'est-à-dire la tectonique et éventuellement l'injection de magma) dans le système Atlas-Meseta.

The interplay between uplift, which is mostly controlled by tectonics or deep-seated mechanisms and the efficiency of surface processes, which is primarly set by climate, modulates the growth and the decay of topography across diverse temporal and spatial scales. In active orogens, tectonic and climatic forcings are the dominant processes in controlling the landscape evolution and the creation of topographic relief, as largely demostrated by numerical and quantitative investigations. Conversely, in tectonically quiescent settings, a few field-based studies have documented that the main control on topography is exerted by bedrock erodibility and to a minor extent by climate. Regions that experienced an increase in uplift rates (i.e., topographic rejuvenation) are in disequilibrium and are characterized by the coexistence of a transient landscape that is still recording the previous boundary conditions and a steep topography that has already adjusted to the new uplift rates. Consequently, the landscape of the renjuvineted regions contains at the same time information on present and past uplift (and erosion) conditions and hence represents a first-order geomorphological archive. To explore the landscape dynamics of a rejuvenated topography, we inestigated the Atlas-Meseta system of Morocco, which represents a large scale orographic system characterized by active orogens and quiescent domains. Particularly, it includes the High and the Middle Atlas, which represent active orogens, and the Anti-Atlas and the Western and Estern Meseta, which are tectonically incactive domains. The entire Atlas system has undergone a Cenozoic phase of topographic resurgence as testified by geological, geomorphological and volcanological contraints. However, the low amount of crustal shortening and the presence of an anomalous thinning of the lithosphere beneath suggest an important contribution of deep-seated processes in generating and supporting the topography of this orographic system. Here I combine a quantitative analysis of regional and basin-scale topography, stream profiles analysis (knickpoints characterization, longitudinal profiles and -plot) and landscape modelling, with denudation rates inferred from 10Be concentrations from bedrocks and watersheds in the quiescent Anti-Atlas and Western Meseta. The results of this study allow deciphering and quantifing the erosional dynamics that control the topographic relief production and the landscape uplift history for shorter and longer time scales. This approach further provides the possibility to dechiper, quantify, and differentiate the deep-seated, large wavelength signal, from the shallower contributions (i.e., tectonics and possibly magma injection) in the Atlas-Meseta system.