Les systèmes fluviatiles graveleux (Gravel-dominated systems)

2.1.1. Modèle de faciès de cônes alluviaux et de rivières graveleuses à

écoulements gravitaires (fans and gravel-bed braided rivers with sediment-

gravity-flow deposits)

Le modèle de faciès du cône alluvial de Trollheim, en Californie (Rust, 1978b) présente des dépôts avec des coulées successives de débris (debris flow) (Figure II.13). Cet écoulement gravitaire témoigne une forte pente ou d’apports détritiques grossiers importants. L’épaisseur des coulées de débris atteint plusieurs mètres et présente des morphologies convexes vers le haut organisées en lobes. En coupe verticale, ces dépôts gravitaires présente des géométries tabulaires (SG : Sediment-

Gravity-flow deposit), avec des bases planes nettes et non ou peu érosives, et des barres graveluses

(GB : Gravel bar). Localement, des dépôts plus fins peuvent être observés (SB : Sand bars ; OF :

overbank flow). Les structures en chenaux sont quasi-absentes, mais la morphologie actuelle des

cônes de Trollheim présente cependant un chenal actif. Les lithofaciès prédominants sont représentés par les lithofaciès Gmm, Gmg, Gci et Gcm ; des intercalations de faciès sableux à litage oblique en auge (St) ou litage de ride (Sr) pouvant être intercalés et correspondent aux périodes de crue.

Figure II.13 Modèle de faciès de cônes alluviaux et de rivières graveleuses à écoulements gravitaires (Miall, 1996).

SG : lobes d’écoulement gravitaires (Sediment-gravity-flow deposit), GB : barres graveleuses (Gravel bars) et SB : barres sableuses (Sand bars)

Ce modèle de dépôt gravitaire peut-être décrit par exemple, dans des régions arides et semi-arides, avec des apports grossiers lors des crues. Dans un système fluviatile pro-glaciaire (sandur proximal), il est décrit généralement au débouché des cordons morainiques frontaux. Dans ce système, l’écoulement des cours d’eau est forcé dans des chenaux profonds, étroits et peu nombreux (Benn & Evans, 2005).

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L’importante variabilité des types de cônes alluviaux est décrite par les modèles de Stanistreet & McCarthy (1993) ou Blair & McPherson (2009).

2.1.2. Modèle de faciès de rivière graveleuse en tresses, à chenaux peu

profonds (shallow gravel-bed braided rivers)

Ce modèle de faciès fluviatile se développe à l’aval des cônes alluviaux, sous forme de coulées de débris (Figure II.14). Il est défini par le système de la rivière fluvio-glaciaire de Scott, en Alaska (Boothroyd & Ashley, 1975). Le réseau des chenaux en tresses est instable avec des chenaux faiblement sinueux, peu profonds (< 1 m). Les berges des chenaux restent peu marquées, à l’affleurement. Les coulées de débris deviennent plus rares, au profit de barres graveleuses tabulaires (GB).

Les barres graveleuses sont prédominantes présentant de nombreuses surfaces d’érosion interne mineures et des structures sédimentaires physiques tractives à l’origine des lithofaciès Gh, Gp, Gt. Lors des périodes d’étiage, des sables peu épais se déposent entre ou au sommet des barres graveleuses.

Figure II.14 Modèle de faciès de rivière graveleuse en tresses, à chenaux peu profonds (Miall, 1996).

GB : barres graveleuses (Gravel bars)

Les dépôts fluviatiles grossiers sont organisés en séquences granodécroissantes d’épaisseur métrique, débutant par des faciès conglomératiques prédominants (Gm) surmontés par des faciès sablo- graveleux plus fins préservant des structures sédimentaires physiques, marquant une diminution de l’énergie, lors d’étiage ou de décrue. Ces séquences désignent une superposition de bancs longitudinaux avec de plus rares intercalations de coulées de débris.

Le modèle du système fluviatile de Scott est décrit dans des contextes glaciaires à périglaciaires (Lewin & Gibbard, 2010) mais également tropicaux arides (Miall & Gibling, 1978). En domaine froid

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actuel, il correspond à la partie amont d’un sandur intermédiaire (Roussel, 2011). Dans ce système, les cours d’eau présentent un tressage actif et des avulsions fréquentes.

2.1.3. Modèle de faciès de rivière graveleuse en tresses, à chenaux profonds

(deep gravel-bed braided rivers)

Le modèle du fleuve Donjek, au Canada (Williams & Rust, 1969 ; Miall, 1977, 1996) ou du fleuve Rangitata, en Nouvelle Zélande décrit un système fluviatile en tresses,avec de nombreux chenaux séparés par des barres fluviatiles en relief (Figure II.15).

Les barres sableuses forment des reliefs au-dessus des eaux fluviatiles et ne sont recouvertes que lors des crues ; elles sont le plus souvent envahies par une végétation qui filtre et retient les particules fines (FF). La charge sédimentaire de fond est constituée de sables et de graviers. Les dépôts prédominants (faciès Gm, Gp et Gt) sont organisés en séquences granodécroissantes d’épaisseur métrique à plurimétrique.

Figure II.15 Modèle de faciès de rivière graveleuse en tresses, à chenaux profonds (Miall, 1996). GB : barres graveleuses

(Gravel bars), SB : barres sableuses (Sand bars) et FF : dépôts de berges, marécageux ou de plaine d’inondation (Floodplain

fines)

Dans la rivière Donjek, le chenal fluviatile est creusé 3 m plus bas que le niveau de la plaine d’inondation. Les barres graveleuses (GB) sont les géométries sédimentaires prédominantes mais il peut exister des dépôts d’accrétion latérale (LA) ou vers l’aval (DA). L’importance des dépôts d’accrétion latérale témoigne d’une augmentation de la sinuosité du système fluviatile graveleux en tresses (Miall, 1996).

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2.1.4. Modèle de faciès de rivières graveleuses divagantes

(wandering gravel-bed rivers)

Ce modèle de faciès a été établi à partir des travaux sur les rivières en tresses de la Colombie britannique, au Canada (Church, 1983 ; Desloges & Church, 1987 ; Brierley & Hickin, 1991) (Figure II.16). La définition du modèle divaguant est basée sur la morphologie des barres fluviatiles et sur le type de migration des chenaux (Wooldridge & Hickin, 2005).

La rivière graveleuse divagante occupe une place intermédiaire entre les chenaux fluviatiles multiples et de faible sinuosité et le chenal simple très sinueux du système classique méandriforme. Ces rivières graveleuses divagantes se caractérisent par endroits, soit par un chenal unique, soit par plusieurs chenaux.Certains tronçons des fleuves Squamish et Fraser (Colombie Britannique, Canada) présentent des associations de lithofaciès identiques à celles décrites dans les systèmes fluviatiles graveleux en tresses ou graveleux méandriformes. Les associations de lithofaciès sont identiques à celles décrites dans les systèmes fluviatiles graveleux en tresses et graveleux méandriformes. Les dépôts de chenaux sont décrits par les lithofaciès Gh, Gp et Gr, en association avec des lithofaciès sableux (St, Sp, Sr, Sh) présents au sommet des barres fluviatiles. Les processus d’accrétion latérale (LA, point-bar) sont prédominants dans des barres de méandre des rivières graveleuses divagantes.

Figure II.16 Modèle de faciès de rivières graveleuses divagantes (Miall, 1996). GB : barres graveleuses (Gravel bars), LA :

accrétion latérale (Lateral accretion) et DA : accrétion longitudinale (Downstream accretion)

Des éléments distinctifs de ce système fluviatile graveleux, par rapport aux modèles méandriformes (gravel-bed meandering river), sont la dispersion des paléocourants en relation avec la sinuosité des chenaux et l’imbrication des galets fluviatiles (Miall, 1996).

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2.1.5. Modèle de faciès de rivière graveleuse méandriforme

(gravel-bed meandering river)

Les rivières graveleuses méandriformes sont encore peu décrites dans les séries anciennes, mais fréquentes dans les environnements actuels comme la rivière Jarama en Espagne (Arche, 1983) (Figure II.17).

L’un des modèles est celui décrit dans la rivière écossaise actuelle Endrick (Bluck, 1971). Il se caractérise par un seul chenal actif, avec des barres et îlots éparpillés, et quelques chenaux secondaires. Les processus d’accrétion latérale sont prédominants à l’origine de lobes de méandre (point-bars) à sommets plats et de barres le long des berges de tronçons rectilignes (side-bar). Outre les faciès graveleux (Gp, Gh) et sableux (Sp, St, Sr), Arche (1983) a décrit des facies silto-argileux (Fl) dans des remplissages de chenaux abandonnées, pour des terrasses plio-quaternaires du fleuve Jarama, en Espagne.

Figure II.17 Modèle de faciès de rivière graveleuse méandriforme (Miall, 1996). LA : accrétion latérale (Lateral accretion),

CH : chenal (Channel) et CH (FF) : chenal abandonné (Abandonned channel)