Réf. Miramont & al 2008 - P

Référence bibliographique complète

MIRAMONT, C., BOUTTERIN, C., SIVAN, O., BRUNETON, H., MANTRAN, M. 2008. Grandes séquences et principales ruptures morphogéniques en Haute Provence : les complexes sédimentaires des petits organismes torrentiels de Moyenne Durance. In Actes de la table ronde JURALP, Collection EDYTEM, Cahiers de Paléoenvironnement,  n° 6, pp. 145–154. [PDF]

Abstract: This article presents a synthesis of radiocarbon dates obtained on charcoals and subfossil woods in more than twenty sections in alluvial infill from little torrents in the Southern Alps. This synthesis points out that the period 14 500 - 0 cal BP is bi-partite. From 14 500 to 7000 cal BP alluvial accumulation tendency is dominant. Sedimentation rates are low from 14 500 à 11 700 cal BP, higher from 11 700 to 9000 cal BP, and highest from 9000 to 7500 cal BP. These data evidence humid conditions during the period 14 500 - 7000 cal BP. Sedimentation process stops around 7000 cal BP and the following millennia are poorly documented. An important incision occurs before (or at the beginning of) the Little Ace Age.

Résumé : Les datations radiocarbone d’une vingtaine de coupes naturelles dans les petits organismes torrentiels des Alpes du Sud mettent clairement en évidence une bi-partition dans l’évolution de la morphogenèse de la période 14 500 cal BP à aujourd’hui. De 14 500 à 7000 cal BP une sédimentation importante caractérise les zones de piémont. Les taux de sédimentation, assez faibles de 14 500 à 11 700 cal BP deviennent plus élevés de 11 700 à 9000 cal BP et très forts de 9000 à 7500 cal BP. Ces processus géomorphologiques, comme d’autres proxies paléoenvironnementales, témoignent d’une d’humidité importante. Un arrêt de la sédimentation alluviale dans les secteurs d’amont a lieu vers 7000 cal BP. Peu de données documentent la période suivante. Une phase d’incision majeure a lieu antérieurement au dépôt d’une basse terrasse caillouteuse attribuée au Petit Age Glaciaire. Globalement la période postérieure à 7000 cal BP est caractérisée par des flux hydrologiques qui permettent un transit sédimentaire vers les zones d’aval.

 

Mots-clés

Taux de sédimentation - Alpes du Sud - Holocène - Tardiglaciaire

 

Organismes / Contact

• IMEP (Institut Méditerranéen d’Ecologie et de Paléoécologie), UMR 6116 du CNRS, Bâtiment Villemin, Europôle Méditerranéen de l’Arbois, BP 80, F 13545 Aix-en-Provence cedex 04. Contact : cecile.miramont@free.fr

• INRAP (Institut National de Recherches Archéologiques Préventives / CEPAM, UMR 6130 du CNRS), 24 avenue de la Grande Bégude Immeuble le Mozart, F 13770 Venelles.

• CEREGE (Centre Européen de Recherche et d’Enseignement des Géosciences de l’Environnement), UMR 6635 du CNRS, Europôle Méditerranéen de l’Arbois, BP 80, F 13545 Aix en Provence cedex 04.

• INRA Antilles, Domaine Duclos, Unité Agro-Pédo-Climatologique, F 97100 Petit Bourg.

 

(1) - Paramètre(s) atmosphérique(s) modifié(s)

(2) - Elément(s) du milieu impacté(s)

(3) - Type(s) d'aléa impacté(s)

(3) - Sous-type(s) d'aléa

 

 

 

 

 

Pays / Zone

Massif / Secteur

Site(s) d'étude

Exposition

Altitude

Période(s) d'observation

France

Alpes du Sud – Haute Provence

 

 

 

 

 

(1) - Modifications des paramètres atmosphériques

Reconstitutions

 

Observations

 

Modélisations

 

Hypothèses

 

 

Informations complémentaires (données utilisées, méthode, scénarios, etc.)

 

 

(2) - Effets du changement climatique sur le milieu naturel

Reconstitutions

Depuis les 15 derniers millénaires, deux principales périodes se distinguent : la période 14 500 - 7000 cal BPdurant laquelle les processus de sédimentation alluviale dominent largement, puis la période post - 7000 cal BP durant laquelle les épisodes de dépôts sont rares et où apparaissent des phénomènes d’incision linéaire majeurs.

1 - La variabilité des taux de sédimentation au cours du Remblaiement Postglaciaire Principal (14 500 - 7000 cal BP)

 

La période 14 500 - 7000 cal BP enregistre plusieurs épisodes de sédimentation alluviale dont l’enchaînement global est à l’origine du « Remblaiement Postglaciaire Principal ». Trois principaux épisodes se distinguent :

 

De 14 500 à 11 700 cal BP. Les nombreuses datations obtenues à la base des stratigraphies, au contact avec le substratum rocheux, montrent que la sédimentation démarre dès 14 500 cal BP dans les parties aval des bassins versants. Les taux de sédimentation sont assez faibles (inférieurs à 0,5 cm / an). Les dépôts correspondent à des séquences sédimentaires limoneuses peu épaisses témoignant d’apports réguliers dans des fonds de vallons engorgés par des écoulements mal organisés. Seul le torrent des Barbiers connaît un épisode sédimentaire important entre 12 300 et 12 800 cal BP. Ces dépôts contiennent des souches d’arbres fossilisées (Pinus sylvestris sp), en formation assez dense, qui constituent les vestiges de la reconquête végétale tardiglaciaire. L’analyse dendrochronologique des séquences de cernes atteste de conditions de croissance difficiles liées sans doute à l’instabilité et au mauvais drainage des fonds alluviaux (Sivan et al., 2006). Le démarrage de la sédimentation est, vraisemblablement, la conséquence de l’ouverture progressive des impluvium torrentiels sur les versants.

 

De 11 700 à 9000 cal BP. Les taux de sédimentation deviennent assez élevés (entre 0,5 et 1,5 cm / an) dans la majorité des bassins versants (Barbiers, Mardaric, Saignon, Larche). Ceci peut résulter de la formation, dans les têtes de bassins, d’une arborescence de petits chenaux qui favorisent une augmentation de l’activité érosive de manière exponentielle.

 

De 9000 à 7500 cal BP. Les taux de sédimentation atteignent leurs maximums (supérieurs à 2 ou 4 cm / an). La sédimentation a lieu essentiellement à proximité des versants. Les caractéristiques colluvio-alluviales des dépôts (bouillies de calcschistes) traduisent l’importance de l’activité érosive sur les versants. Les écoulements ne sont pas suffisants pour évacuer le matériel vers l’aval. Les travaux antérieurs ont montré que la sédimentation se réalise de manière rétrogradante, diachronique depuis l’aval vers l’amont (Miramont et al., 2004). Cette évolution est vraisemblablement associée à la poursuite de l’extension des bassins de réception sur les versants.

 

2 – Postérieurement à 7000 cal BP

 

La sédimentation s’arrête dans l’ensemble des bassins. Localement, des sols bruns forestiers se développent. Ils sont attribués à « l’optimum bioclimatique » de l’Atlantique (Jorda et al., 2002). Dans leur partie aval, deux bassins enregistrent une reprise d’incision linéaire (torrent du Mardaric - coupe du Trouquet et torrent du Charanc) et un nouvel épisode de sédimentation intervient aux environs de 5599 - 5700 cal BP. Mais dans les autres bassins, aucun indice d’une dynamique similaire n’a été trouvé. Dans les torrents de l’Aup et du Saignon, des vestiges gallo-romains coiffent en concordance les dépôts datés entre 8000 et 7500 cal BP. Seuls les torrents des Préalpes de Digne (torrent de Fontarasse) et quelques torrents dans la vallée de l’Ubaye ou de la Bléone (Jorda et al., 2002) présentent un enregistrement sédimentaire vers 4300 cal BP.

 

Une phase d’incision majeure sépare la fin de la mise en place des RPP d’une basse terrasse caillouteuse étagée ou emboîtée de plusieurs mètres en contrebas. Cette phase d’incision est la conséquence d’une concentration des écoulements dans un chenal unique et d’une diminution radicale du rapport charge solide / débit liquide. Le démarrage de cette incision est difficile à caler chronologiquement d’autant plus qu’il est possible qu’elle soit diachronique au sein d’un même bassin versant. La présence de vestiges néolithiques (Morin, 2003) et gallo-romains au sommet des coupes à proximité des talwegs actuels (bassin du Saignon et bassin de l’Aup) suggère qu’elle s’est développée postérieurement à l’Antiquité, même si les processus de concentration des écoulements ont pu s’amorcer plus tôt. Plus au Sud, dans le massif du Luberon où un schéma d’évolution morphodynamique similaire a été étudié, cette phase d’incision majeure est datée entre les XIII e et XVII e siècles (Ollivier, 2006).

 

La terrasse inférieure, caillouteuse, domine de 0,5 à 2 mètres le fond des talwegs actuels. Elle constitue souvent le lit d’inondation exceptionnel des torrents. Son faciès caillouteux très grossier contraste avec les dépôts à dominante limoneuse des RPP. Elle contient peu d’éléments de datation hormis quelques morceaux de tuiles et tessons de céramique très récents (XIX - XX e siècles). Elle est attribuée à la fin du Petit Age Glaciaire. Ce dépôt précède une reprise d’incision généralisée des talwegs qui intervient depuis le début du XX e siècle à la suite des reboisements spontanés et artificiel (plantations ONF) des pentes et aux changements des volumes et des régimes de précipitation depuis la fin du Petit Age Glaciaire.


Interprétation

L’histoire de la morphogenèse dans les Alpes du Sud depuis la fin du Pléistocène apparaît ainsi bi-partite. Durant la période 14 500 - 7000 cal BP, les processus de sédimentation dominent très largement favorisant le stockage du matériel érodé dans les organismes torrentiels de petite taille. Les estimations des budgets sédimentaires montrent que les RPP constituent 50 à 75 % du matériel érodé sur les versants (Beaumont, 2004 ; Mantran, 2006). Au cours des millénaires suivants, les enregistrements sédimentaires sont généralement absents dans les bassins versants étudiés. Le matériel érodé sur les versants transite vers l’aval, grâce à des écoulements plus compétents, dans des cours d’eau vraisemblablement plus chenalisés. Dans les zones aval, lorsque les conditions topographiques l’ont permis (barrage morainique, présence d’une dépression d’origine glaciaire ou fluvio-glaciaire), des processus de sédimentation ont pu localement avoir lieu. C’est le cas dans la partie aval du bassin du Mardaric ou dans la dépression de Lazer (Boutterin et al., 2005). Mantran (2006) montre que ces flux représentent 46,5 % des volumes érodés au cours de l’ensemble de l’Holocène.

Trois paramètres peuvent expliquer la variabilité de la sédimentation passée : la variabilité naturelle du climat (volumes et régimes pluviométriques), les conséquences des aménagements fluviaux et des modes de mise en valeur des versants (impacts sur la végétation), et les changements des paramètres géomorphologiques internes au bassin qui influencent les modalités des cycles de sédimentation/érosion.

Les forts taux d’accumulation sédimentaire enregistrés lors de la période 14 500 - 7000 cal BP peuvent être associés à des conditions d’humidité importante, ce dont témoigne la végétation des lacs et tourbières à l’échelle régionale (Muller et al., soumis), les hauts niveaux des lacs méditerranéens et du nord de l’Afrique (Bruneton et al., 2001 ; Magny et al., 2002) et l’évolution du couvert végétal (Jalut, 2005). Dans certains bassins, les faciès sédimentaires évoquent une occurrence élevée d’épisodes de précipitations de type orageux. Il faut noter un bon synchronisme entre les épisodes de forte sédimentation qui ponctuent les premiers millénaires de l’Holocène et certains changements climatiques majeurs reconnus par ailleurs. C’est le cas en particulier pour l’événement de 8200 cal BP (Alley et al., 1997) qui est synchrone des plus forts taux de sédimentation enregistrés au cours de l’Holocène.

L’arrêt des processus de versants et de la sédimentation alluviale sur les piémonts post 7000 cal BP peut être interprété par une diminution de l’humidité et / ou un changement des régimes pluviométriques. Les précipitations permettent aux écoulements, dorénavant concentrés dans un chenal étroit, de s’encaisser dans les dépôts du RPP qui engraissaient la base des versants.

Au cours des millénaires suivants, les nappes caillouteuses localisées dans les zones d’aval semblent témoigner de régimes pluviométriques plus agressifs.

Une des principales ruptures morphodynamiques (arrêt de la sédimentation post 7000 cal BP) intervient au moment où les sociétés néolithiques s’implantent régionalement (Morin, 2003). S’il est difficile d’imaginer un impact de ces sociétés sur les régimes des cours d’eau, on peut noter que les hommes du Cardial au Chasséen s’installent sur les surfaces planes des sommets des RPP, profitant ainsi de nouveaux territoires à proximité de rivière qui ne débordent plus.

En revanche, si on admet que la phase d’incision verticale majeure qui aboutit à la mise en terrasse des dépôts du RPP intervient, comme dans le Luberon, au cours de l’époque Moderne, on peut se poser la question du rôle des défrichements et de la mise en valeur intensive des pentes sur l’équilibre hydrodynamique des cours d’eau. Il n’est pas exclu qu’une chenalisation des cours d’eau sur leur cône de déjection ait eu pour conséquence leur enfoncement rapide et définitif dans les dépôts antérieurs.

Enfin, il faut évoquer le rôle, souvent négligé, des paramètres géomorphologiques internes au système fluvial. Il est possible que l’ouverture progressive des impluviums torrentiels sur les versants au cours des premiers millénaires de l’Holocène provoque le franchissement d’un seuil dans les dynamiques hydro-sédimentaires : lorsque la taille du bassin de réception est suffisante, les flux hydriques vont acquérir la compétence nécessaire  à l’évacuation vers l’aval du matériel érodé sur les versants. Dès lors que les eaux sont chenalisées dans les talwegs, avec un espace de liberté réduit, les processus d’aggradation de la plaine alluviale deviennent difficiles voire impossibles.


Conclusion

Le calcul des variations des taux de sédimentation dans plus d’une vingtaine de coupes met clairement en évidence une bi-partition de la période 14 500 cal BP à aujourd’hui. De 14 500 à 7000 cal BP, une sédimentation importante caractérise les zones de piémont. Les taux de sédimentation, assez faibles de 14 500 à 11 700 cal BP deviennent plus élevés de 11 700 à 9000 cal BP et très forts de 9000 à 7500 cal BP. Cette évolution traduit une augmentation des processus d’érosion sur les versants et de flux hydriques incapables d’évacuer le matériel érodé. Ces processus géomorphologiques, comme d’autres proxies paléoenvironnementales, témoignent d’un contexte d’humidité importante. Un arrêt de la sédimentation alluviale dans les secteurs d’amont a lieu vers 7000 cal BP. Les millénaires postérieurs sont encore mal documentés. Localement des nappes alluviales apparaissent dans les secteurs d’aval. Une phase d’incision majeure, mal datée, a lieu antérieurement au dépôt d’une basse terrasse caillouteuse attribuée au Petit Age Glaciaire Globalement la période postérieure à 7000 cal BP est caractérisée par des flux hydrologiques qui permettent un transit sédimentaire vers les zones d’aval.

Pour compléter la chronologie, les travaux de recherche doivent à l’avenir s’efforcer de mieux percevoir les dynamiques sédimentaires en aval des sites étudiés dans des secteurs où la conservation de dépôts postérieurs à la période 7000 cal BP a pu être possible. Par ailleurs, il est nécessaire de poursuivre les efforts de quantification des volumes de matériel érodé/sédimenté au cours de l’Holocène. Enfin, la richesse en archives paléoenvironnementales des RPP (arbres subfossiles in situ, lits de charbons de bois) permettra d’affiner la chronologie de l’évolution des paysages passés et d’avancer de nouvelles pistes de réflexions sur les facteurs responsables de l’évolution (rôle des feux en particulier).

Observations

 

Modélisations

 

Hypothèses

 

 

Sensibilité du milieu à des paramètres climatiques

Informations complémentaires (données utilisées, méthode, scénarios, etc.)

Les changements de la morphogenèse fluviale depuis le Tardiglaciaire dans les Alpes du Sud sont aujourd’hui bien connus grâce à de nombreux travaux (Jorda et al., 2002 ; Miramont et al., 2004 ; Sivan et al., 2002, 2006). Ces recherches ont porté essentiellement sur l’étude des remblaiements alluviaux de petits bassins versants (rang 3-4) inscrits dans des terrains marneux (« terres noires » du Callovien- Oxfordien) très sensibles à l’érosion et caractérisés par des temps de réponses très courts aux fluctuations climatiques (région du Buëch, des Préalpes de Digne, de  l’Ubaye). La particularité de ces accumulations sédimentaires est de contenir de nombreux lits de charbons de bois et de nombreux gisements de souches d’arbres subfossiles (Pinus sylvestris sp.). Les données disponibles sont issues de coupes naturelles situées à proximité immédiate des piémonts. L’objectif est ici de présenter un état des  connaissances de la chronologie des enregistrements sédimentaires alluviaux. La synthèse des datations disponibles permet de calculer des taux de sédimentation et de discuter de leur variabilité au cours du Tardiglaciaire et de l’Holocène.

Vingt et une coupes bien datées appartenant à neuf bassins versants ont été sélectionnées. Les sites d’étude appartiennent à la région de la Moyenne Durance. Six sites sont localisés dans les Préalpes du Buëch : le bassin versant du Drouzet situé entre le massif du Dévoluy et l’unité du Ceüse-Aujour, et les bassins versants des torrents de Rue, du Clachier, des Barbiers, de l’Aup et du Mardaric développés sur le flanc méridional de la Montagne de St Genis. Le bassin du Saignon (vallée du Sasse) s’inscrit dans la marge orientale du bassin de Laragne. Le torrent de Fontarasse appartient aux Préalpes de Digne et le torrent de Larche est situé dans les Alpes internes de l’Ubaye. Ces bassins se développent entre 700 et 1700 mètresd’altitude. Les versants sont caractérisés par la présencede « badlands » souvent dominés par des escarpements de calcaire tithonique qui dessinent des synclinaux perchés (Montagne d’Oule et de St Genis). Des lambeaux de versants réglés, des manteaux d’éboulis cryoclastiques et de hauts glacis d’accumulation périglaciaires pléistocènes séparent les bassins versants. En contrebas des glacis pléistocènes se développent de vastes glacis-cônes coalescents qui constituent l’héritage alluvial post-würmien le plus remarquable dans les paysages subalpins (« Remblaiement Postglaciaire Principal » RPP ; Jorda, 1980). Signalons que ces remblaiements, très épais dans les bassins latéraux, n’ont jamais été retrouvés le long des organismes principaux. Enfin, un bas niveau de terrasse alluviale caillouteuse est généralement présent, emboîté de plusieurs mètres à plusieurs dizaines de mètres en contrebas du toit des RPP.

Soixante treize datations radiocarbone obtenues sur charbons et bois subfossiles et deux datations sur vestiges archéologiques pouvant permettre de caler précisément les étapes de la mise en place des remplissages alluviaux ont été retenues. Les datations radiocarbone ont été calibrées (2 sigmas) à l’aide du logiciel Calib version 5.0.1 (Stuiver et Reimer, 1993 ; Reimer et al., 2004 ; Stuiver et al., 2005). Pour chaque coupe stratigraphique, les taux de sédimentation ont été calculés entre deux niveaux datés en prenant en compte le milieu de l’intervalle de calibration. L’âge du sommet (ou de la base) des remplissages a été calculé en extrapolant les taux de sédimentation.

 

(3) - Effets du changement climatique sur l'aléa

Reconstitutions

 

Observations

 

Modélisations

 

Hypothèses

 

 

Paramètre de l'aléa

Sensibilité des paramètres de l'aléa à des paramètres climatiques

Informations complémentaires (données utilisées, méthode, scénarios, etc.)

 

 

 

 

(4) - Remarques générales

 

 

(5) - Syntèses et préconisations

 

Références citées :

Alley R.B., Mayewski P.A., Sowers T., Stuiver M., Taylor K.C., Clark P.U., 1997. Holocene climatic instability: a prominent, widespread event 8200 yr ago. Geology, 25, 483-486.

 

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