Partie 1 : Caractérisation et analyse de la géomorphologie

III.1. Caractéristiques géomorphologiques de la Tista au Sikkim

Lors de cette étude, nous avons utilisé un Modèle Numérique de Terrain (MNT) d’une résolution de 90 m sous le logiciel de système d’Information Géographique ArcGIS. Les modèles numériques de terrain SRTM (Shuttle Radar Topography Mission) mis à disposition par la NASA recueillis au cours d’une mission en février 2000³.

Ce MNT a été utilisé conjointement aux modules hydrologiques du logiciel Topotoolbox (Schwanghart and Kuhn 2010) pour extraire les paramètres géomorphologiques de la zone d’étude tels que la délimitation des bassins versants et le calcul des altitudes, pentes et surfaces moyennes des bassins versants. Le MNT a également été utilisé pour calculer les superficies des glaciers présents au Sikkim (Krishna et al., 2005) afin de corriger le calcul des taux de production de ¹⁰Be nécessaire pour calculer les taux d’érosions modernes (cf. paragraphe IV.3.7.1). Les superficies obtenus pour les unités géologiques du Sikkim et le mégafan de la Tista ont servi aux calculs des bilans de flux de ¹⁰Be et de εNd.

L’analyse du profil des rivières permet notamment de détecter la présence de ruptures de pente majeures (ou « knickpoints ») où l’érosion peut être très importante. A partir d’un outil d’analyse de la géomorphologie des rivières (Stream Profiler, Wobus et al., 2006), nous⁴ avons calculé l’indice de pente « ks » ou « steepness index » qui peut s’exprimer comme :

ks = S / A^-θ

où A représente l’aire drainée en amont par la rivière, θ correspond à un indice de concavité et S à la pente locale de la rivière. Les valeurs de concavité des rivières peuvent montrer de grandes variations rendant difficile l’interprétation des indices ks. Pour pouvoir comparer les rivières entre elles, on fixe un indice de concavité de référence (θref = 0.45) et on calcule un indice de pente normalisé ksn) pour chaque segment de rivière.

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Site de télechargement : http://glcfapp.glcf.umd.edu:8080/esdi/index.jsp !

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Le calcul de cet indice a été fait dans la région du Sikkim pour la Tista et ses principaux affluents.

III.2. Le mégafan de la Tista

Nous avons effectué un log sédimentaire (Figure 20) de l’affleurement sur lequel nous avons effectué l’ensemble des échantillonnage pour les dépôt du mégafan de la Tista à l ‘apex.

III.2.1. Estimation du volume du mégafan

Afin d’évaluer la proportion de matériaux stockés dans mégafan de la Tista et d’estimer les flux sédimentaires durant sa période de croissance, j’ai fait une estimation de son volume. Dans un premier temps, j’ai voulu imager la base du mégafan grâce à l’utilisation du bruit de fond sismique . Cette méthode de prospection géophysique est basée sur l’enregistrement de toutes les vibrations ambiantes autres que d’origine sismique, qui génèrent des vibrations dans le sol. Pour des milieux stratifiés plans, présentant un contraste d’impédance suffisamment grand, il est possible de caractériser les fréquences de résonnance des couches et de caractériser ainsi leurs épaisseurs. Une phase de test réussie de la capacité des mesures de bruit de fond a été réalisée sur un site (Virville, France) à configuration équivalente en terme de faciès géologique, puis nous avons testé cette méthode sur le mégafan de la Tista. Malheureusement, la méthode s’est révélée infructueuse, probablement à cause d’une trop faible différence d’impédance entre les dépôts du mégafan et son substratum.

J’ai donc utilisé des profils d’altitude obtenus à partir d’un MNT pour estimer le volume minimal (dépassant de la plaine) du mégafan. L’âge estimé de la base du mégafan se trouve au niveau de la rivière acutelle, ce qui nous permet d’estimer correctement les flux sédimentaires sortant du Sikkim, J’ai établi des profils topographiques tous les 3-4 km au niveau de l’apex puis tous les 20 km sur la partie distale du mégafan, puis j’ai intégré la surface entre ces profils et le niveau de base du mégafan.

III.2.2. Dynamique d’incision du fan, utilisation du GPS cinématique

Le GPS cinématique, ou GPS RTK (Real Time Kinematic) est un outil de mesure de la topographie basée sur l’utilisation simultanée de plusieurs appareils de navigation satellitaire en orbite autour de la Terre (à plus de 20 000 km). S’il reçoit un signal d’au moins quatre satellites, un récepteur au sol peut calculer sa position par rapport aux satellites sources. Il est

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également possible de corriger les données d’élévation acquises par le récepteur au sol grâce à un réseau de stations fixes.

Les instruments utilisé pour l’utilisation du GPS RTK sont : une station fixe (récepteur R7 avec une antenne Zéphyr 2) et une station mobile (récepteur R8) reliées par une radio (PDL 450) ainsi qu’un contrôleur (TSC2). La station fixe appelée « base » est équipée du kit radio permettant de travailler avec une distance base-mobile supérieure à 7 km. Cette station enregistre les données durant tout le temps d’acquisition des mesures, c’est-à-dire plusieurs heures. Sa position est donc considérée comme assez précise pour ne pas avoir à la recalculer à l’aide de stations permanentes. La deuxième station mobile utilisée sur le terrain, est fixée à une antenne et portée sur un sac à dos. Le contrôleur permet de contrôler l’ensemble de l’acquisition (type de levé, d’acquisition, d’antenne, de radio, etc.). Cet outil communique avec les récepteurs par Bluetooth. Ainsi, les données cinématiques sont traitées en temps réel et peuvent être affichées directement à l’écran avec un système d’exploitation Windows mobile. Les mesures ont été effectuées à haute fréquence à raison de 1 point tous les trois mètres avec une précision horizontale et verticale de l’ordre de quelques centimètres, puis filtrées.

Cet instrument a été utilisé pour cartographier plus précisément la surface du lobe proximal et des terrasses fluviales à l’apex du mégafan de la Tista afin de mieux comprendre sa dynamique d’incision. Ainsi, plusieurs profils ont été réalisés en deux jours consécutifs.

Afin de traiter les données obtenues, nj’ai récupéré grâce au logiciel « Trimble access » incorporé dans le récepteur, les coordonnées géographiques et les altitudes (avec leurs erreurs respectives) des points de mesure. J’ai projeté ces points sur un profil correspondant au lit de la rivière dont l’orientation est N 135°E depuis un point d’origine situé dans la rivière proche de l’apex du mégafan au front de la chaîne. Les profils obtenus sont décrits dans le chapitre 4 (paragraphe VII.4.2, et Figure 30).

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