Chronostratigraphie des processus sédimentaires associés à la transition postglaciaire dans le détroit d'Hudson et sur la marge continentale du Labrador

RÉSUMÉ : La reconstruction de l'évolution des anciens inlandsis offre l'opportunité de mieux appréhender les conséquences futures des fluctuations des marges glaciaires antarctiques et groenlandaises. Au dernier maximum glaciaire, l'Inlandsis laurentidien couvrait la majeure partie du Canada, puis s'est progressivement réduit jusqu'à la disparition complète du dôme du Labrador il y a environ 6000 ans. Ce recul s'est accompagné de perturbations océaniques et climatiques, telles que l'événement froid de 8,2 ka causé par la vidange du lac proglaciaire Agassiz-Ojibway (LAO) dans l'Atlantique nord qui a perturbé la circulation océanique. Le retrait des glaces s'est également soldé par une transformation drastique des environnements côtiers canadiens passant de paysages glaciaires à des conditions proches de l'actuel. De plus, les processus glaciaires et paraglaciaires ont causé une importante remobilisation de sédiments, souvent vers les lacs et les bassins des marges continentales. Dans ce contexte, cette thèse a pour objectif de préciser la chronostratigraphie du recul des marges de l'Inlandsis laurentidien et des processus sédimentaires associés à celle-ci et à la transition postglaciaire subséquente. Un accent est mis sur les événements reliés à la vidange du LAO, dont certains points chronologiques sont encore débattus. Pour ce faire, cinq longues carottes sédimentaires ont été prélevées dans différents bassins à fort taux de sédimentation dans l'ouest du détroit d'Hudson, les fjords Nachvak et Saglek au nord du Labrador, et le lac Melville au sud du Labrador. Une analyse multi-traceurs des carottes, combinée à de solides chronologies basées sur 69 âges 14C et à des profils acoustiques de sous-surface, a permis d'établir un portrait de la dynamique sédimentaire de chaque secteur suivant le retrait de la marge glaciaire. Dans les fjords Nachvak et Saglek au nord du Labrador, les profils de sous-surface révèlent la présence d'importants dépôts de mouvements de masse suggérant l'occurrence possible de séismes associés au rebond glacio-isostatique postglaciaire, notamment au début de l'Holocène. Par ailleurs, la chronologie des séquences sédimentaires indique que le fjord Nachvak se serait déglacé avant le Dryas récent, environ 2000 ans avant le fjord Saglek. Cette déglaciation asynchrone s'explique par l'effet tampon de la baie de Saglek. De plus, la présence de couches sédimentaires à haut taux de carbonates détritiques déposées entre 9,2 et 8,1 cal ka BP révèle que les fjords ont enregistré les derniers événements de déglaciation de la baie d'Hudson, qui incluent notamment la vidange finale du LAO. Par ailleurs, ces mêmes événements de déglaciation sont identifiés de façon plus précise dans deux carottes provenant des bassins Ouest et Sud-Ouest du détroit d'Hudson. La couche rouge, marqueur chronostratigraphique régional connu, est ici datée à 8,67 ± 0,15 cal ka BP et associée à un drainage sous-glaciaire du LAO. Peu après, un recul important de la marge glaciaire s'est produit en baie d'Hudson, comme en témoigne un apport important de débris transportés par les glaces (IRDs), suivi d'une période de stabilité de 300-400 ans. Une double couche d'IRDs et de carbonates détritiques est ensuite corrélée à une vidange finale du LAO en deux temps, combinée à la chute du barrage de glace qui le retenait. Cet événement aurait débuté vers 8,21 cal ka BP et aurait duré environ un siècle. Ces enregistrements mettent également en évidence une importante différence d'âge réservoir de 14C entre les deux bassins, causée par l'influence de la marge glaciaire proximale. Dans le lac Melville, une carotte de 14 m a été échantillonnée dans un bassin moins profond que le chenal principal. Sa chronologie, complétée avec des corrélations paléomagnétiques de bonne qualité, indique que la marge glaciaire était proche du bassin pendant l'événement froid de 9,3 ka, et a ensuite rapidement reculé vers l'ouest jusqu'à la localisation de la moraine de Sebaskachu. Le taux de sédimentation est alors passé de 1 à 0,1 cm/an pendant la transition postgla iaire. Cette transition a été marquée par des changements de conditions redox entre 8,2 et 7,8 cal ka BP indiquant une diminution de l'apport de matière organique corrélée à l'événement froid de 8,2 ka. Dans l'ensemble, cette thèse apporte plus de précisions sur l'évolution de la marge de l'Inlandsis laurentidien, en particulier dans les fjords Nachvak et Saglek et en baie d'Hudson. En effet, confirmer le drainage final du LAO vers 8,2 cal ka BP implique que le barrage de glace y a subsisté jusque-là. Par ailleurs, cette thèse met en valeur les importances relatives des processus glaciomarins, paraglaciaires et postglaciaires dans la dynamique sédimentaire des différentes zones. En outre, la fin de la transition postglaciaire est marquée par des changements de courants marins et des périodes de forte productivité primaire qu'il serait intéressant d'investiguer. -- Mot(s) clé(s) en français : Inlandsis laurentidien ; marge glaciaire ; séquence sédimentaire ; transition postglaciaire ; Holocène ; lac Agassiz-Ojibway ; fjords du Labrador ; lac Melville ; détroit d'Hudson ; carbonates détritiques. -- \nABSTRACT : The reconstruction of past ice sheet evolution offers the opportunity to better understand the future consequences of Antarctic and Greenland ice margin fluctuations and their impacts. During the Last Glacial Maximum, the Laurentide Ice Sheet covered most of Canada, then gradually shrank until the complete disappearance of the Labrador dome about 6000 years ago. This retreat was accompanied by oceanic and climatic disturbances, such as the 8.2 ka cold event attributed to the proglacial Lake Agassiz-Ojibway (LAO) drainage in the North Atlantic that disrupted ocean circulation. The ice retreat also resulted in a drastic transformation of Canadian coastal environments from glacial landscapes to near present-day conditions. In addition, glacial and paraglacial processes have caused significant sediment remobilization, often towards lakes and continental margin basins. In this context, this thesis aims to precise the chronostratigraphy of the sedimentary processes associated with the Laurentide Ice Sheet margin retreat and the subsequent postglacial transition. An emphasis is put on events related to the LAO drainage, for which some chronological points are still debated. To this end, five long sediment cores were collected from different basins with high sedimentation rates along the Labrador and northern Quebec continental margin. Core physical, chemical and magnetic properties, combined with robust chronologies based on 69 14C ages and subsurface acoustic profiles, provided a picture of the sedimentary dynamics of each area following the retreat of the ice margin. In Nachvak and Saglek Fjords located in northern Labrador, subsurface profiles reveal the presence of significant mass movement deposits, suggesting the possible occurrence of earthquakes associated with isostatic readjustment, especially during the Early Holocene. Furthermore, the chronology of sedimentary sequences indicates that Nachvak Fjord was deglaciated before the Younger Dryas, and about 2000 years before Saglek Fjord. This asynchronous deglaciation is explained by the buffering effect of Saglek Bay. Furthermore, the presence of sedimentary layers with high detrital carbonate content deposited between 9.2 and 8.1 cal ka BP reveal that the fjords recorded the last deglaciation events of Hudson Bay. These deglaciation events are more precisely identified in two cores from the western and southwestern Hudson Strait basins. The red layer, a known regional chronostratigraphic marker, is here dated at 8.67 ± 0.15 cal ka BP and associated with a subglacial LAO drainage. Shortly after, a major ice margin retreat occurred in Hudson Bay, as evidenced by a high rate of ice-transported debris (IRDs), followed by a 300-400 years period of stability. A double layer of IRDs and detrital carbonates is then correlated with a two-stage final LAO drainage, combined with the collapse of the ice dam that was retaining it. This event would have started around 8.21 cal ka BP and would have lasted about a century. These records also highlight a large difference in 14C reservoir age between the two basins, caused by the influence of the proximal ice margin. In Lake Melville, a 14 m-long core was sampled from a basin shallower than the main channel. Its chronology, supplemented with good quality paleomagnetic correlations, indicates that the ice margin was close to the basin during the 9.3 ka cold event, and then rapidly retreated westward to the Sebaskachu moraine. The sedimentation rate then decreased from 1 to 0.1 cm/yr during the postglacial transition. This transition was marked by changes in redox conditions between 8.2 and 7.8 cal ka BP indicating a decrease in organic matter input correlated with the 8.2 ka cold event. Overall, this thesis provides further insight into the evolution of the Laurentide Ice Sheet margin, particularly in Nachvak and Saglek Fjords and Hudson Bay. Indeed, confirming the final drainage of the LAO around 8.2 cal ka BP implies that the ice dam remained present until then. Furthermore, this thesis highlights the relative importance of g aciomarine, paraglacial and postglacial processes in the sedimentary dynamics of the different areas. In addition, the late postglacial transition is marked by changes in marine currents and periods of high primary productivity that would be interesting to investigate. -- Mot(s) clé(s) en anglais : Laurentide Ice Sheet; ice margin; sedimentary sequence; postglacial transition; Holocene; Lake Agassiz-Ojibway; Labrador fjords; Lake Melville; Hudson Strait; detrital carbonates.

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