9500 ans de crues du Rhône enregistrés dans le Lac du Bourget : confrontation au cadre chronoclimatique alpin

Please download to get full document.

View again

of 16
5 views
PDF
All materials on our website are shared by users. If you have any questions about copyright issues, please report us to resolve them. We are always happy to assist you.
Document Description
9500 ans de crues du Rhône enregistrés dans le Lac du Bourget : confrontation au cadre chronoclimatique alpin F. Arnaud, M. Debret, E. Chapron, Y. Perrette, F. Hobléa, J.-P. Bravard et L. Astrade Résumé
Document Share
Documents Related
Document Transcript
9500 ans de crues du Rhône enregistrés dans le Lac du Bourget : confrontation au cadre chronoclimatique alpin F. Arnaud, M. Debret, E. Chapron, Y. Perrette, F. Hobléa, J.-P. Bravard et L. Astrade Résumé Deux carottes de 9 et 13,5 m ont été prélevées en 2001 et 2004 dans les sédiments profonds du Lac du Bourget, par 130 et 100 m de fond, respectivement. Ces carottes, datées par 6 et 19 dates 14 C couvrent respectivement les derniers et ans. Dans la plus longue (LDB04-I), des processus de remaniements gravitaires rendent délicate l interprétation de données paléoenvironnementales au-delà de cal. BP. Sur les derniers ans en revanche, la mesure en continu de la fraction détritique apportée par le Rhône permet de retracer l évolution des crues de ce dernier. Par comparaison avec des enregistrements locaux indépendants, nous montrons que la période dite du Petit Optimum Médiéval (POM) marquée par de faible flux détritiques et qui précède le Petit Age Glaciaire (PAG) correspond bien à une phase de baisse de l activité hydrologique marquée notamment par un abaissement du niveau du Rhône, la diminution des précipitations neigeuses en Chartreuse et de l excédent hydrique dans le Vercors. Tout en gardant à l esprit que ce type de délimitation dépend grandement de l archive considérée, l aspect continu de notre enregistrement climatique nous permet de proposer les limites suivantes pour le POM : ap. J.-C. et le PAG : ap. J.-C. Sur le long terme, nous mettons en évidence le caractère globalement sec de l Holocène et une tendance à l humidification qui s esquisse dès 4200 cal. BP et se renforce à partir de 2700 cal. BP. Nos données poussent à penser que le PAG fut l une des périodes les plus humides de l Holocène. Ces interprétations sont par ailleurs étayées par la comparaison avec les données de la littérature sur les fluctuations glaciaires au cours de l Holocène en Suisse et en Autriche. Abstract Two sediment cores were retrieved from the deep northern basin of Lake Bourget in 2001 and The length of those cores was 9 and 13.5 m, whereas the depth of sampling was 130 and 100 m below lake-level, respectively. Dating them by 6 and C dates, showed they are covering the last 7,200 and 11,500 years, respectively. In the longer core (LDB 04-I) gravity reworking events make difficult the interpretation of palaeoenvironmental data prior to 9,500 cal. BP. However, over the last 9,500 years the high resolution measurement of the terrigenous contribution to lake sedimentation allowed to reconstruct the chronology of Rhône floods. Comparing this series with local palaeoenvironmental records showed the so-called Medieval Warm Period (MWP) was marked by reduced terrigenous inputs in response to reduced hydrological activity. This period was hence marked by a lowering of Rhône water level, a drop of snow precipitation in Chartreuse massif and of water excess in Vercors. Keeping in mind such a limit depends greatly on the considered archive, our continuous record tends to consider the following limits for the MWP : AD and the Little Ice Age (LIA) : AD. On the long term, we evidenced the Holocene was a generally dry period in the Alps, whereas a trend toward more humid conditions has been initiated since 4200 cal. BP and was reinforced since 2700 cal. BP. Our data suggest the LIA has been one of the more humid period all over the Holocene. Those interpretations are in accordance with data from the literature regarding Holocene glacier fluctuations, in particular in Switzerland and Austria. 1 Introduction Dans le contexte actuel de réchauffement global induit par les activités humaines, la connaissance des effets d un tel changement sur les populations humaines est un enjeu capital. Il paraît notamment pertinent de mieux documenter les changements climatiques passés et plus particulièrement leur influence sur les sociétés humaines. Cette connaissance des processus à méso-échelle est nécessaire pour nourrir les modèles numériques en charge de la prédiction des changements climatiques futurs. Pour cela, il est indispensable d établir des séries paléoclimatiques fiables et précises dans des secteurs géographiques habités et vulnérables et pas seulement dans les sites classiquement privilégiés par les paléoclimatologues que sont les calottes polaires et les bassins océaniques. Les reconstitutions de température à partir d archives naturelles continentales montrent des changements climatiques de faible amplitude à l échelle séculaire à pluriséculaire. Aux moyennes latitudes de l Europe continentale ces changements n excédent pas +/- 1 C en moyenne annuelle (von Grafenstein et al., 1999; Davis et al., 2003; Esper et al., 2005). En revanche les enregistrements de fluctuations glaciaires (Holzhauser et al., 2005 ; Joerin et al., 2006 ; Hormes et al., 2006) ou de niveaux de lacs (Magny, 2004) dans les alpes et le Jura présentent des variations séculaires de grande amplitude. Ces variations pourraient refléter des changements hydrologiques importants, potentiellement reliés à des changements de circulation atmosphérique autour de l Atlantique Nord (Magny et al., 2003). Les reconstitutions d avancées glaciaires et de changements de niveau de lac sont des indicateurs paléohydrologiques robustes. Toutefois elles ne permettent pas d établir les séries continues à haute résolution temporelles indispensables pour reconstituer la variabilité climatique holocène rapide. C est pour tenter de combler cette lacune que nous tentons de reconstituer l histoire paléohydrologique du Rhône, telle qu elle a pu être enregistrée dans les sédiments du Lac du Bourget (Chapron et al., 2002 ; Revel-Rolland et al., 2005 ; Arnaud, 2005 ; Arnaud et al., 2005 ; Chapron et al., 2005). Le Lac du Bourget est un lac d eau dure situé à 230 m d altitude. Il est le siège d une sédimentation authigène carbonatée plus ou moins diluée par les apports détritiques de ses affluents : la Leysse, le Sierroz, le Tillet et le Rhône (Fig. 1). Ce dernier à un comportement particulier puisqu il constitue la plupart du temps l exutoire du lac, mais se déverse dans celui-ci lors de ses crues les plus importantes. Cette inversion du flux est relativement rare de nos jours mais elle était relativement fréquente avant l aménagement du cours du Rhône (à partir de 1948) et singulièrement au cours de la période dite du Petit Age Glaciaire (Bravard, 1987). Dans la fosse nord du lac du Bourget, les apports du Rhône constituent l essentiel de la fraction détritique des sédiments (Revel-Rolland et al., 2005). Ces dépôts, principalement silicatés sont facilement différenciables de la sédimentation authigène carbonatée par des méthodes géochimiques ou magnétiques. Cette particularité a permis de reconstituer l évolution des crues du Rhône depuis 7200 ans, grâce à une carotte de 9 m prélevée en 2001 par 130 m de fond à proximité de l abbaye de Hautecombe (Arnaud et al., 2005). Dans le présent article nous présentons de nouveaux résultats acquis sur une carotte de 13,5 m prélevée en 2004 à proximité de l embouchure du Rhône dans le lac du Bourget. Les données de paléo-flux détritiques seront comparées à des enregistrements paléoenvironnementaux discontinus sur la période des derniers 1000 ans afin d en vérifier la pertinence en tant qu indicateur paléohydrologique. Puis nous discuterons de la validité d un tel enregistrement à l échelle des Alpes du Nord. 1. Matériel et méthodes 1.1. La carotte LDB04-I La carotte LDB04-I a été prélevée en 2004 par 105 m de fond dans le sous-bassin nord du Lac du Bourget. Elle mesure 13,5 m et peut être décomposée en quatre unités lithologiques (Fig. 1). Ce découpage est concordant avec celui qui avait été réalisé sur la carotte LDB01-I (Fig. 1) prélevée à proximité de l abbaye de Hautecombe en 2001 et qui présentait les unités supérieures UE, U1 et U2 (Arnaud, 2003 ; Arnaud et al., 2005). La plus grande longueur de LDB04-I permet en outre 2 d identifier une nouvelle unité (U3), nettement plus sombre que U2 et présentant une lamination très marquée. LDB04-I a fait l objet d une étude sédimentologique, minéralogique et géochimique approfondie dans le but de reconstituer le flux et la source des sédiments apportés par le Rhône (Debret, 2005). Dans la présente étude, nous nous concentrerons sur la présentation de données géochimiques réalisées sur scanner de carottes XRF au Marum Center de l université de Brême en Allemagne. Ces mesures, données en «coups par seconde» ont été calibrées et transformées en concentration grâce à une série de 50 mesures d éléments majeurs réalisée en XRF «classique» à l Université Claude Bernard de Lyon. La partie récente de la carotte a été datée par la méthode du 137 Cs (LGGE, Grenoble) et par la reconnaissance d événements historiques (eutrophisation du lac en 1948 et série de crues historiques entre 1732 et 1734). La datation de l intégralité de la carotte a été réalisée grâce à 15 âges 14 C AMS échantillonnés sur la LDB04-I et 4 âges supplémentaires échantillonnés sur LDB01-I et repositionnés sur LDB04-I par corrélation de signaux à haute résolution (XRF core scanner, susceptibilité magnétique et spectrocolorimétrie). Tous les âges 14 C présentés dans cet article sont donnés en âges conventionnels (notés «BP») dans le tableau 1. Ils ont par ailleurs été calibrés à 2σ suivant la courbe de référence Intcal04 par le logiciel Calib 5.0 (Tab. 1). Pour les interprétations et comparaisons inter-sites, seuls les âges en années calendaires (notés «cal. BP», «av. J.-C.» ou «ap. J.-C.») seront considérés Enregistrements paléoenvironnementaux indépendants Trois indicateurs paléoenvironnementaux indépendants, établis à proximité du Lac du Bourget, seront utilisés dans cette étude pour valider la signification climatique du signal détritique enregistré dans le Lac du Bourget La forêt fossile du Rhône dans la plaine de Chautagne En rive gauche du cours naturel du Rhône, au point kilométrique du Rhône 139,00-139,200 (commune de Serrières), affleure sous la surface de l eau un banc silto-argileux exhumé par l érosion du chenal. Sa surface laisse apparaître une série de grosses souches enracinées et cassées au collet ; le sol forestier, riche en fragments organiques (troncs couchés), est fossilisé par une couche d environ 80 cm de limons oxydés puis par un mètre de cailloutis et enfin 2,50 m de sable limoneux. En 2001, à la faveur d un abaissement de niveau du Rhône réalisé par la Compagnie Nationale du Rhône pour les besoins de l étude, il a été possible d atteindre ce banc, de collecter des échantillons de troncs et de réaliser un sondage à la tarière à main sur une profondeur de 2,10 m (l accès d une sondeuse a été rendu impossible par la topographie des lieux). L essence des arbres a pu être déterminée et les troncs datés par la méthode du radiocarbone ; les sédiments ont fait l objet d une étude granulométrique et d une étude palynologique La glacière du «Trou Bib» au Mont Granier En 1990, des spéléologues ont exploré le «Trou Bib», un gouffre englacé du Mont Granier dans le Massif de la Chartreuse. L entrée du gouffre était alors juste suffisamment déglacé pour permettre aux explorateurs de se faufiler à l intérieur. Derrière le bouchon de glace, ces derniers ont découvert un boyau en pente douce dans lequel ils ont observé des troncs posés sur la glace. Deux échantillons de ces troncs ont été remontés en surface pour être datés par la méthode du radiocarbone (Hobléa, 1999) La stalagmite «BE9704» du Gouffre Berger La stalagmite BE9704 a été prélevée dans le Gouffre Berger, Massif du Vercors. Elle a été datée par la méthode U/Th et fait l objet d une étude morphologique détaillée. Nous présentons ici des données de largeur du front de croissance, utilisé comme marqueur d excédent hydrique dans le sol surplombant la cavité (Perrette, 2000). 2. Résultats 2.1. La carotte LDB04 3 Evolution du flux détritique Nous avons montré sur la carotte LDB01-I que les sédiments de la fosse nord du Lac du Bourget sont composés d un mélange entre des carbonates authigènes et une fraction allochtone apportée par le Rhône, constituée essentiellement de silicates. Ainsi, la plupart des cations majeurs non dépendants du potentiel d oxydo-réduction peut être utilisée pour tracer la fraction détritique. Nous présentons ici une série de concentration en titane obtenue sur scanner de carottes XRF, calibrée par 50 mesures réalisées en XRF classique. Nous avons démontré dans LDB01-I que les variation du flux de carbonates authigènes sont d un ordre de grandeur inférieur à celles du flux détritique (Arnaud, 2003). L évolution de la concentration en titane en fonction de la profondeur (Fig. 2) peut donc être considérée en première approximation comme le reflet direct de l évolution du flux détritique rhodanien Datation Pour les derniers 100 ans, la datation de LDB04-I a été réalisée par les méthodes radiochronologiques du 137 Cs et du 210 Pb, renforcées par la mise en évidence de l eutrophisation du lac, datée par ailleurs de 1948 par comptage de varves (Fig. 3). Cette datation a pu être étendue sur les derniers 300 ans par la reconnaissance de trois dépôts de crues remarquables attribués aux crues dévastatrices du début des années 1730 ( ). Pour les périodes plus anciennes, le modèle d âge de la carotte LDB04-I a été établi grâce à 19 dates 14 C (dont 15 prélevées sur la carottes et 4 corrélées depuis la carotte LDB01-I). Lorsque cela était possible nous avons cherché à établir des domaines à taux de sédimentation supposé constant. La position des transitions entre domaines à sédimentation constante a été ajustée pour tenir compte de la réalité sédimentologique, c est-à-dire des informations de variation de flux détritique obtenues grâce à l analyse géochimique. Nous avons également tenu compte des informations apportées par la sismique mettant en évidence des zones de glissement au sein de l accumulation sédimentaire. Les glissements identifiés sur les profils sismiques ont été repérés dans la carotte par des changements des propriétés de cohésion du sédiment et par l inversion d une date 14 C. Il s agit des portions 5,8 6,5 m et 9,5 10,5 m. De plus un hiatus du aux conditions de carottage est suspecté en-dessous du niveau glissé supérieur. Pour être sûr de nos interprétations, nous ne considérerons pas les données acquises entre les âges 14 C obtenus à 5,8 et 7,0 m de profondeur. Enfin, nous devons signaler que d après l image sismique, l ensemble de l unité 3 est constitué de sédiments glissés en masse dont on ne sait pas actuellement s ils ont conservé leur continuité stratigraphique. Cette question est en cours d étude et nous ne nous attacherons pas à interpréter les données au-delà de 9,5 m de profondeur, soit, d après notre modèle, plus anciens que 9500 cal. BP Enregistrements paléoenvironnementaux indépendants La forêt fossile du Rhône dans la plaine de Chautagne Sédimentologie des dépôts alluviaux scellant la forêt fossile La taille des grains est relativement fine, avec une médiane comprise entre 6 et 15 µm, ce qui suggère un dépôt par décantation en conditions calmes, probablement dans un méandre abandonné par recoupement (les valeurs du percentile le plus grossier sont comprises entre 50 et 1000 µm). La présence de sable dans la plupart des échantillons suggère l influence sporadique de débordements de crues du Rhône. De fait, sur une image de Passega, les échantillons révèlent un mélange de suspensions uniformes et graduées. Huit tests polliniques, réalisés au Laboratoire de Chrono-écologie de l université de Besançon, ont été effectués dans le premier mètre de la carotte. Les échantillons sont très pauvres en spores et pollen, le matériel étant très mal conservé. «On peut seulement supposer que la totalité des sédiments a été mise en place dans les trois derniers millénaires, et plus probablement dans la seconde moitié de cette période» (Hervé Richard, in litteris). Age des troncs fossiles 4 Deux datations ont été réalisées respectivement sur un aulne couché et un chêne enraciné (Tab. 2). L aulne correspond probablement à un peuplement forestier pionnier en conditions de forte hydromorphie, le chêne à des conditions moins humides dans le cadre d une succession bois tendresbois durs. L échantillon Ly-1940 a été prélevé en 1979 par A. Bornand dans la partie sommitale de la tourbe du Marais de Chautagne, en arrière de ce site, avant la fossilisation de la tourbière alcaline par des dépôts de débordement sablo-limoneux (Bravard, 1987). Interprétations paléoenvironnementales Le principal apport de ce site est de démontrer pour la première fois l existence d un style fluvial à méandres sur le Haut-Rhône savoyard, si l on se base sur la nature de la sédimentation du remplissage. Par analogie avec les résultats connus par ailleurs sur le Rhône, la période propice au méandrage s étend potentiellement de 2400 BP (525 +/- 125 av. J.-C.) à 600 BP (1350 +/- 100 ap. J.-C.) (Bravard et al. 2002). Les dates obtenues ici suggèrent que le méandre est recoupé depuis une période longue peut-être de plusieurs siècles à la date de /- 30 BP (720 +/- 60 ap. J.-C.) ; le style à méandres caractérisait probablement la période gallo-romaine. Ce site démontre aussi l existence d une période de bas niveau du Rhône sur une période courant au moins de la fin du VIIIème au IXème. La date la plus récente obtenue sur le tronc de Serrières est contemporaine de la fin de la tourbification du marais. Cette date a en effet pu être estimée par une date 14 C obtenue au sommet de la tourbe recouverte de cailloutis au nord du marais de Chautagne (890 +/- 270 ap. J.-C. ; Bravard, 1987). L arrêt de la tourbification peut être lié à un contexte hydro-climatique sec, la mauvaise conservation des pollens étant elle-même probablement due à une forte oxydation du sommet du remplissage du paléo-méandre. Une autre hypothèse serait que la fin de la tourbification soit directement due à la fossilisation par les sédiments minéraux mais cette hypothèse est douteuse, compte tenu des caractéristiques climatiques sèches de l époque (un défrichement de la plaine du Rhône a cependant pu favoriser la progradation des sables et limons sur la plaine). Quoiqu il en soit, la crise hydrosédimentaire qui provoque la fossilisation du marais sous du sable peut être contemporaine de celle qui fossilise la forêt du paléo-méandre ; aucune des deux n est datée. Enfin, la fossilisation du site par du cailloutis et enfin par des sables limoneux correspond à la métamorphose du style fluvial dont on a la certitude qu il est en tresses au XVIIe-XVIIIe siècle ap. J.-C. Ce résultat montre une fois encore que le Petit Age Glaciaire s est traduit dans les vallées alpines par une augmentation drastique du transport sédimentaire (Bravard, 1989) La glacière du «Trou Bib» au Mont Granier Age des troncs fossiles Deux troncs non déterminés ont été datés et ont livré /- 45 BP ( ap. J.-C.) et /- 45 BP ( ap. J.-C.) (Hobléa, 1999). Interprétations paléoenvironnementales En 1990, l accumulation de glace au Trou Bib était telle que les spéléologues ont eu du mal à y pénétrer. On ne peut donc envisager qu un arbre puisse tomber au fond du gouffre dans ces conditions. La présence de troncs fossiles dans le gouffre implique qu il était au moins partiellement déglacé au moment de leur chute. Les dates obtenues indiquent donc que, au moins postérieurement à la date de mort des arbres, le gouffre a été suffisamment libéré de glaces pour laisser passer les troncs. Nous interprétons cette observation comme un signe de réduction des précipitations nivales sur une période allant au moins de la fin du VII ème au début du IX ème siècle ap. J.-C., voire jusqu au X ème s. ap. J.-C La stalagmite «BE9704» du Gouffre Berger L enregistrement de la largeur des lamines de la stalagmite BE9704 retrace l évolution à haute résolution de l excédent hydrique des sols du Vercors sur une période de presque 4000 ans (Perrette, 2000). Il présente deux périodes remarquablement sèches, au cours de l
Similar documents
View more...
Search Related
We Need Your Support
Thank you for visiting our website and your interest in our free products and services. We are nonprofit website to share and download documents. To the running of this website, we need your help to support us.

Thanks to everyone for your continued support.

No, Thanks