Geomorphology and Morphotectonic Analysis of north Borneo

par Manoj joseph Mathew

Thèse de doctorat en Géologie

Sous la direction de David Menier.

Soutenue le 05-07-2016

à Lorient , en partenariat avec Domaines Océaniques (laboratoire) .

Le président du jury était Manuel Pubellier.

Le jury était composé de Bernard Delcaillau, Christine Authemayou.

Les rapporteurs étaient Bernard Delcaillau, Stéphane Bonnet.

  • Titre traduit

    Analyse morphotectonique et géomorphologique de la bordure nord de Bornéo (Malaisie)


  • Résumé

    L’analyse géomorphologique d'une zone d’étude permet d’identifier et de comprendre le rôle des facteurs de contrôle tectonique et climatique sur l’évolution passée, récente et future de la surface topographique. Ce travail de recherche porte sur l’analyse géomorphologique des paysages du secteur de l’état de Sarawak, localisé au nord de l’île de Bornéo en contexte tropical. À travers l'analyse morphotectonique des deux plus grands bassins versants : le bassin versant du Rajang et du Baram, il a été possible de dresser une première évaluation du cadre morpho-tectonique de la région et des conséquences topographiques. Les bassins versants étudiés et situés au centre et au Nord de Sarawak drainent une superficie totale d'environ 75 000 km². L'île de Bornéo présente une couverture végétale dense spécifique aux régions tropicales, et demeurant souvent difficile d’accès. Cette île témoigne de terrains montagneux et accidentés, découpés par de vallées profondes aux flancs abruptes, entraînant des taux de dénudation notables depuis le Miocène. La première contribution est d’identifier les principales failles mineures et majeures ayant par réactivation participées au rajeunissement de la surface topographie à l’échelle régionale. À l’échelle des deux bassins versants, les facteurs géomorphologiques suivants comme l’intégrale hypsométrique, les facteurs d’asymétrie, les anomalies de pente identifiées le long des rivières ont été cartographiées à l’aide des techniques d'autocorrélation spatiale. Les principaux mouvements verticaux identifiés sont accommodés le long des accidents structuraux majeurs et des chevauchements spécifiques de la zone Nord de Bornéo. Parmi les autres résultats, il est également observé des surfaces planes reliques, à haute altitude, n’ayant pas encore réajustées leur surface d’équilibre depuis les 5 derniers Ma malgré de phases rapides de soulèvement connues. Enfin, à l’échelle de la zone d’étude, où les contrastes lithologiques sont absents, la présence de nombreuses ruptures de pente ou knickpoints sont observés le long des principaux profils longitudinaux des rivières. Les ruptures de pente fortes sont dans la majorité corrélables aux principaux accidents structuraux. Des observations de terrain viennent renforcer nos hypothèses par la présence de terrasses fluviatiles soulevées. Ce travail d’analyse d’indices géomorphologiques complétés par des observations de terrain permet alors de proposer un modèle synthétique des principaux facteurs de contrôle responsables du rajeunissement de la surface topographique de l’état de Sarawak jusqu’alors sous-estimé et méconnu.


  • Résumé

    Geomorphic assessment of a region is considered to be crucial in understanding the present day landscapeand forces that have acted and is currently acting on the ever evolving topography. This thesis explores the geomorphology of the tropical landscape of Sarawak, north Borneo through morphotectonic analysis of two of the largest drainage basins of the entire Borneo Island: the Rajang and Baram basin; making this work the first systematic tectono-geomorphic evaluation of the region. The island of Borneo is enveloped by thick rainforests, hostile rugged mountainous terrain with deep and steep valleys, and is characterized by high denudation rates since Miocene. The studied drainage basins flow across entire central and north Sarawak and drain a total combined area of ca. 75, 000 km². The first contribution to the field is by conducting a study on the presence of active tectonic forces that modify the topography through rejuvenation of major and minor faults. The analysis using basin-scale hypsometry, asymmetry factor, normalized channel steepness index and spatial autocorrelation techniques showed that the landscape has been rejuvenated and experiences tectonic deformation to present-day in the form of active folding of the fold-thrust orogenic belts of the Interior Highlands which form the backbone of Borneo. From the results, we highlighted the presence of relict surfaces of landscapes which were isolated at high elevations unable to balance a rapid uplift phase experienced after 5 Ma. We extended the study in order to identify the current stage of landscape development by conducting stream profile analysis which displayed an array of knick-zones and knick points devoid of lithological and climatic controls. Deep V-shaped valleys formed in the zones that demonstrated active folding of the highlands also revealed relief anomalies highlighted through topographic analysis. We showed that enhanced orographic precipitation following the rapid creation of relief has supported adjustment of the topography to a state of transience. In the next part of this work, we conducted swath profile analysis, minimum bulk erosion and channel steepness anomaly maps in order to identify the role of rapid incision in exacerbating erosion rates as a response to tectonic and climatic forcing. We show that there exists a coupling between incision rates, precipitation and channel steepness which shows a relation of direct proportionality. Extensive geomorphic and sedimentological field campaigns were carried out in order to substantiate our results and conclusions. The field work revealed the presence of uplifted fluvial terraces, waterfalls and cataracts corresponding to knick-points identified by us. Finally, we combine our results from the geomorphic analysis and stratigraphic field work in order to construct a conceptual model showing the geomorphic evolution of Sarawak, north Borneo.


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