Facteurs de contrôle sur le fonctionnement du système turbiditique du Rhône depuis le dernier maximum glaciaire

Turbidite systems are active when they are fed by sediments transported from the shelf to the basin floor. This sediment transfer is mainly controlled by climate and sea level. Fluctuations of these control factors since the Last Glacial Maximum are recorded within turbiditic systems by periods of high deposition separated by condensed intervals. In addition, morphological control and sedimentary processes are internals factors explaining the spatial variability of the sedimentary record along the turbidite system. The Rhone turbidite system is classified among Mud-rich systems; it is the largest sediment body in the Gulf of Lions (Western Mediterranean). It results mainly from the accumulation of sediments supplied by the Rhone River. It is presently inactive because the head of the Petit Rhone canyon is situated at about 70 km from the river mouth. Through analyses of 21 sediment cores collected along this system, we characterized, (1) the turbiditic activity during the last 25 kyr, (2) the role of climatic and sea-level controls on the turbiditic activity, (3) the role of internal factors such as the morphology on the spatial variability of the turbiditic deposition. Our study is based on (1) the realization of a chronostragraphical framework based on oxygen isotope (δ18O) fluctuations, Ca/Fe ratio and 14C AMS dating, (2) the characterization of lithofacies. The results show that: (1) sea-level is the main control factor on the connection between the Rhone canyon head and Rhone River mouth. The Rhone turbidite system is definitely a “low-stand dominant system” in the terminology of Covault et al. (2010). (2) the rapid and short sea-level rise at about 19 ka (19-ka meltwater pulse) is recorded by a shift from hyperpycnal flows to lower-concentration turbidites. (3) The presence of hyperpycnites demonstrates a direct connection between the Petit-Rhone canyon head and the Rhone River mouth favoured by sea-level low-stand conditions from 24 to 19 ka. They also demonstrate the competence of the Rhone River to generate hyperpycnal flows during flood episodes. (4) the morphology of the Rhone turbidite system controls the confinement of the turbidity currents and results in various arrangements of lithofacies.Le fonctionnement des systèmes turbiditiques est directement lié au transfert de sédiment par les fleuves du continent vers le domaine marin. Ce transfert est contrôlé par le climat et le niveau marin. Les fluctuations de ces facteurs de contrôle depuis le dernier maximum glaciaire s’enregistrent ainsi dans les systèmes turbiditiques par des périodes d’activité et d’inactivité des systèmes turbiditiques. À l’échelle du système, l’enregistrement sédimentaire est également contrôlé par la morphologie et les processus sédimentaires. Le système turbiditique du Rhône classé parmi les systèmes turbiditiques argilo-silteux, est le plus grand dépôt sédimentaire du Golfe du Lion (Méditerranée Occidentale). Principalement alimenté par les apports du Rhône, il est actuellement inactif dû à l’éloignement du canyon avec la source sédimentaire (~70 km). L’objectif du travail réalisé est d’y déterminer, à partir de 21 carottes sédimentaires, (1) l’activité turbiditique au cours des derniers 25 ka, (2) le rôle des fluctuations climatiques et eustatiques sur le fonctionnement, (3) le rôle de la morphologie sur la variabilité spatiale et temporelle des dépôts turbiditiques. Le travail se base sur (1) la réalisation d’un cadre chronostratigraphique basé sur les fluctuations du rapport isotopique de l’oxygène (δ18O), les fluctuations du rapport Ca/Fe et sur des datations radiocarbones, (2) la caractérisation des lithofaciès. Les résultats obtenus montrent que (1) le niveau marin est le principal facteur de contrôle qui détermine la position de l’embouchure du fleuve Rhône et sa connexion avec le canyon du Petit-Rhône. (2) la remontée rapide et brève du niveau marin vers 19 ka (19-ka meltwater pulse) est enregistrée par un changement des processus turbiditiques, (3) lors du maximum de bas niveau marin, entre 24 ka et 19 ka BP, la présence des hyperpycnites démontrent la connexion directe entre le fleuve et la tête de canyon ainsi que la capacité du Rhône à produire des courants hyperpycnaux, (4) la morphologie du système turbiditique exerce un contrôle sur les lithofaciès turbiditiques essentiellement par le degré de confinement des courants de turbidité

Control factors on activity of the Rhone turbidite system since the Last Glacial Maximum

Le fonctionnement des systèmes turbiditiques est directement lié au transfert de sédiment par les fleuves du continent vers le domaine marin. Ce transfert est contrôlé par le climat et le niveau marin. Les fluctuations de ces facteurs de contrôle depuis le dernier maximum glaciaire s’enregistrent ainsi dans les systèmes turbiditiques par des périodes d’activité et d’inactivité des systèmes turbiditiques. À l’échelle du système, l’enregistrement sédimentaire est également contrôlé par la morphologie et les processus sédimentaires. Le système turbiditique du Rhône classé parmi les systèmes turbiditiques argilo-silteux, est le plus grand dépôt sédimentaire du Golfe du Lion (Méditerranée Occidentale). Principalement alimenté par les apports du Rhône, il est actuellement inactif dû à l’éloignement du canyon avec la source sédimentaire (~70 km). L’objectif du travail réalisé est d’y déterminer, à partir de 21 carottes sédimentaires, (1) l’activité turbiditique au cours des derniers 25 ka, (2) le rôle des fluctuations climatiques et eustatiques sur le fonctionnement, (3) le rôle de la morphologie sur la variabilité spatiale et temporelle des dépôts turbiditiques. Le travail se base sur (1) la réalisation d’un cadre chronostratigraphique basé sur les fluctuations du rapport isotopique de l’oxygène (δ18O), les fluctuations du rapport Ca/Fe et sur des datations radiocarbones, (2) la caractérisation des lithofaciès. Les résultats obtenus montrent que (1) le niveau marin est le principal facteur de contrôle qui détermine la position de l’embouchure du fleuve Rhône et sa connexion avec le canyon du Petit-Rhône. (2) la remontée rapide et brève du niveau marin vers 19 ka (19-ka meltwater pulse) est enregistrée par un changement des processus turbiditiques, (3) lors du maximum de bas niveau marin, entre 24 ka et 19 ka BP, la présence des hyperpycnites démontrent la connexion directe entre le fleuve et la tête de canyon ainsi que la capacité du Rhône à produire des courants hyperpycnaux, (4) la morphologie du système turbiditique exerce un contrôle sur les lithofaciès turbiditiques essentiellement par le degré de confinement des courants de turbidité.Turbidite systems are active when they are fed by sediments transported from the shelf to the basin floor. This sediment transfer is mainly controlled by climate and sea level. Fluctuations of these control factors since the Last Glacial Maximum are recorded within turbiditic systems by periods of high deposition separated by condensed intervals. In addition, morphological control and sedimentary processes are internals factors explaining the spatial variability of the sedimentary record along the turbidite system. The Rhone turbidite system is classified among Mud-rich systems; it is the largest sediment body in the Gulf of Lions (Western Mediterranean). It results mainly from the accumulation of sediments supplied by the Rhone River. It is presently inactive because the head of the Petit Rhone canyon is situated at about 70 km from the river mouth. Through analyses of 21 sediment cores collected along this system, we characterized, (1) the turbiditic activity during the last 25 kyr, (2) the role of climatic and sea-level controls on the turbiditic activity, (3) the role of internal factors such as the morphology on the spatial variability of the turbiditic deposition. Our study is based on (1) the realization of a chronostragraphical framework based on oxygen isotope (δ18O) fluctuations, Ca/Fe ratio and 14C AMS dating, (2) the characterization of lithofacies. The results show that: (1) sea-level is the main control factor on the connection between the Rhone canyon head and Rhone River mouth. The Rhone turbidite system is definitely a “low-stand dominant system” in the terminology of Covault et al. (2010). (2) the rapid and short sea-level rise at about 19 ka (19-ka meltwater pulse) is recorded by a shift from hyperpycnal flows to lower-concentration turbidites. (3) The presence of hyperpycnites demonstrates a direct connection between the Petit-Rhone canyon head and the Rhone River mouth favoured by sea-level low-stand conditions from 24 to 19 ka. They also demonstrate the competence of the Rhone River to generate hyperpycnal flows during flood episodes. (4) the morphology of the Rhone turbidite system controls the confinement of the turbidity currents and results in various arrangements of lithofacies

Facteurs de contrôle sur le fonctionnement du système turbiditique du Rhône depuis le dernier maximum glaciaire

Turbidite systems are active when they are fed by sediments transported from the shelf to the basin floor. This sediment transfer is mainly controlled by climate and sea level. Fluctuations of these control factors since the Last Glacial Maximum are recorded within turbiditic systems by periods of high deposition separated by condensed intervals. In addition, morphological control and sedimentary processes are internals factors explaining the spatial variability of the sedimentary record along the turbidite system. The Rhone turbidite system is classified among Mud-rich systems; it is the largest sediment body in the Gulf of Lions (Western Mediterranean). It results mainly from the accumulation of sediments supplied by the Rhone River. It is presently inactive because the head of the Petit Rhone canyon is situated at about 70 km from the river mouth. Through analyses of 21 sediment cores collected along this system, we characterized, (1) the turbiditic activity during the last 25 kyr, (2) the role of climatic and sea-level controls on the turbiditic activity, (3) the role of internal factors such as the morphology on the spatial variability of the turbiditic deposition. Our study is based on (1) the realization of a chronostragraphical framework based on oxygen isotope (δ18O) fluctuations, Ca/Fe ratio and 14C AMS dating, (2) the characterization of lithofacies. The results show that: (1) sea-level is the main control factor on the connection between the Rhone canyon head and Rhone River mouth. The Rhone turbidite system is definitely a “low-stand dominant system” in the terminology of Covault et al. (2010). (2) the rapid and short sea-level rise at about 19 ka (19-ka meltwater pulse) is recorded by a shift from hyperpycnal flows to lower-concentration turbidites. (3) The presence of hyperpycnites demonstrates a direct connection between the Petit-Rhone canyon head and the Rhone River mouth favoured by sea-level low-stand conditions from 24 to 19 ka. They also demonstrate the competence of the Rhone River to generate hyperpycnal flows during flood episodes. (4) the morphology of the Rhone turbidite system controls the confinement of the turbidity currents and results in various arrangements of lithofacies.Le fonctionnement des systèmes turbiditiques est directement lié au transfert de sédiment par les fleuves du continent vers le domaine marin. Ce transfert est contrôlé par le climat et le niveau marin. Les fluctuations de ces facteurs de contrôle depuis le dernier maximum glaciaire s’enregistrent ainsi dans les systèmes turbiditiques par des périodes d’activité et d’inactivité des systèmes turbiditiques. À l’échelle du système, l’enregistrement sédimentaire est également contrôlé par la morphologie et les processus sédimentaires. Le système turbiditique du Rhône classé parmi les systèmes turbiditiques argilo-silteux, est le plus grand dépôt sédimentaire du Golfe du Lion (Méditerranée Occidentale). Principalement alimenté par les apports du Rhône, il est actuellement inactif dû à l’éloignement du canyon avec la source sédimentaire (~70 km). L’objectif du travail réalisé est d’y déterminer, à partir de 21 carottes sédimentaires, (1) l’activité turbiditique au cours des derniers 25 ka, (2) le rôle des fluctuations climatiques et eustatiques sur le fonctionnement, (3) le rôle de la morphologie sur la variabilité spatiale et temporelle des dépôts turbiditiques. Le travail se base sur (1) la réalisation d’un cadre chronostratigraphique basé sur les fluctuations du rapport isotopique de l’oxygène (δ18O), les fluctuations du rapport Ca/Fe et sur des datations radiocarbones, (2) la caractérisation des lithofaciès. Les résultats obtenus montrent que (1) le niveau marin est le principal facteur de contrôle qui détermine la position de l’embouchure du fleuve Rhône et sa connexion avec le canyon du Petit-Rhône. (2) la remontée rapide et brève du niveau marin vers 19 ka (19-ka meltwater pulse) est enregistrée par un changement des processus turbiditiques, (3) lors du maximum de bas niveau marin, entre 24 ka et 19 ka BP, la présence des hyperpycnites démontrent la connexion directe entre le fleuve et la tête de canyon ainsi que la capacité du Rhône à produire des courants hyperpycnaux, (4) la morphologie du système turbiditique exerce un contrôle sur les lithofaciès turbiditiques essentiellement par le degré de confinement des courants de turbidité

Sea-level control on turbidite activity in the Rhone canyon and the upper fan during the Last Glacial Maximum and early Deglacial

The timing, routing and processes of sediment transfer from the continents to the oceans at millennial time-scale are still largely unknown. The potential of turbidite systems (dominantly deposited during sea-level lowstands) to record global or regional environmental fluctuations is usually under-exploited because of the difficulty to obtain robust chronostratigraphic constraints in turbiditic deposits, and therefore to tie changes in sedimentary processes to environmental fluctuations. We were able to obtain a millennial-scale chronostratigraphy based on oxygen isotopes of the scarce foraminifera preserved in turbiditic deposits of the Rhone Turbidite System within the Western Mediterranean. Our results show that 1) objective criteria can be defined for the selection of foraminifera preserved within the pelagic intervals between the turbiditic sequences, in order to obtain a reliable isotope stratigraphy; 2) Turbidites triggered by hyperpycnal currents are described for the first time within the Rhone Turbidite System. They are related to the periods of direct fluvial connection with the canyon head (during the sea-level lowstand and early rise), and to a period of high sediment flux in relation with the massive recession of the Rhone glaciers in the Alps; 3) The lithofacies change passing from hyperpycnal to “Bouma-type” is dated at ca 19 cal. ka BP, which might correspond to an acceleration of sea-level rise (19-ka Meltwater Pulse,)

Submarine canyons and gullies

Submarine canyons are deep incisions observed along most of the world’s continental margins. Their topographic relief is as dramatic as that of any canyon or river valley on land but is hidden beneath the surface of the ocean. Our knowledge of canyons has therefore come primarily from remote sensing and sampling, and has involved contributions from various oceanographic disciplines. Canyons are a critical link between coastal and shelf waters and abyssal depths; water masses, sediment, nutrients, and even litter and pollutants are carried through them. Advances in technology continue to provide new insights into canyon environments by pushing the frontier of deep marine observations and measurements. In this chapter we describe the main geomorphic features of submarine canyons and what is known about their formation and the processes that shape them. We also consider submarine gullies, which are small valleys commonly found within or alongside submarine canyons on the continental slope and may represent an incipient stage of canyon development. © 2018, Springer International Publishing AG