Dossier : Climat   
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Quantification de l’érosion dans de petits bassins versants
 


Extrait de la Lettre n°11 du Programme International Géosphère Biosphère-Programme Mondial de Recherches sur le Climat (PIGB-PMRC)












 


 

 

 

 

 

 

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1 - Erosion chimique et mécanique depuis la fin de la dernière glaciation dans le bassin du Chambon.

 

 

 

 

 

 

 

2- Quantification des quantités de sédiments stockées et transportées par les rivières depuis la fin de la dernière glaciation dans les bassins du lac du Chambon et du Négron.

 


L’érosion des sols dans nos régions résulte principalement de l’action de la pluie qui, soit entraîne les particules du sol, soit transporte certains matériaux à l’état dissous. Climat et action anthropique sur les sols influent sur le taux d’érosion. L’estimation quantitative de l’érosion sur trois bassins versants de caractère très différent est présentée ci-dessous.


Ces travaux ont été soutenus par le programme CNRS-INSU DBT "Dynamique des systèmes fluviaux au cours du Post-Glaciaire",1990-1992. et le GDR CNRS 1 "Agriculture et environnement", 1993-1996.
Les équipes impliquées appartiennent au
- Laboratoire de Géologie des Environnements Aquatiques Continentaux (GéEAC) de l'Université de Tours
- Centre des Sciences de la Terre de l'Université de Bourgogne

La quantité de matière prélevée par le ruissellement sur les versants est généralement estimée à partir du flux solide (MES, Matière En Suspension, la plupart du temps) dans les cours d'eau. Rapportée au bassin versant, elle représente un taux d'érosion net. Il est connu cependant que la majorité des particules prélevées sur les aires érodées est stockée au cours de son transit, non seulement dans les plaines alluviales, mais aussi en différents sites sur les versants, notamment dans les grands bassins versants. Les travaux présentés ci-après ont visé à approcher les flux de matière solide pendant le Tardiglaciaire et l'Holocène en quantifiant les volumes de matériaux stockés dans des bassins français de taille moyenne (10 à 103 km2) en différents contextes,
contexte lacustre de moyenne montagne :

  • en domaine carbonaté dans le Jura : lac de Chaillexon (Doubs)
  • en domaine cristallin dans le Massif Central : lac Chambon (Puy-de-Dôme),
  • contexte de bassin sédimentaire,
  • bassin du Négron (Indre et Loire).

Ces mesures ont permis de préciser les valeurs de l'érosion mécanique brute. La comparaison des valeurs obtenues à différentes périodes a permis de préciser l'impact des facteurs naturels et anthropiques sur les flux particulaires. En comparant la nature géochimique des stocks avec celle des roches sources, les flux dissous postglaciaires ont parfois pu être approchés.

Bassin du lac de Chaillexon
Le bassin du lac de Chaillexon couvre 910 km2 entre 750 et 1460 m d'altitude en domaine calcaire et marno-calcaire dans le Massif jurassien. Le piège lacustre a fonctionné en permanence depuis 12500 ans BP à la suite d'un éboulement de falaise qui a entraîné le barrage de la vallée du Doubs. Les matériaux issus des versants ont alimenté 80,4 106 m3 de sédiments piégés dans le lac. L'évaluation des volumes stockés a été effectuée à partir d'une analyse par forages et d'une prospection géophysique. La chronologie s'est appuyée sur des analyses palynologiques et des datations radiocarbone. La production sédimentaire, évaluée à partir des volumes piégés, fait apparaître des variations sensibles au cours de la fin du Tardiglaciaire et de l'Holocène (voir l’article “Paléoclimatologie continentale en domaine tempéré” ).

Bassin du lac Chambon
Le bassin du lac Chambon couvre 39 km2 entre 875 et 1854 m d'altitude en domaine cristallin dans le Massif central français. Le piège lacustre a fonctionné en deux temps depuis 12,6 ka BP : de 12 600 à 8500 BP (lac volcanique du Tartaret) et depuis 2600 BP (lac Chambon actuel dû à un écroulement). Les matériaux issus des versants ont alimenté 107.106 m3 d'éboulis en 15500 ans et 21.106 m3 de dépôts lacustres en 6700 ans.

L'évaluation des volumes stockés a été effectuée à partir d'une analyse par CAO, de forages et d'une prospection géophysique. La chronologie s'est appuyée sur des analyses palynologiques et des datations radiocarbone. Ces stocks (qui représentent une partie du matériau déposé par érosion) couvrent au total 18 % de la surface du bassin et correspondent à une production sédimentaire (PS) brute d'environ 540 t/km2/an (soit une érosion d’environ 0,25 mm de sol par an) sur 82 % du bassin. Les particules solides piégées dans les lacs qui auraient quitté le bassin en l'absence de barrages (flux solide), représentent une PS nette moyenne de 160 t/km2/an, 3 fois inférieure à la valeur brute de PS. En fait la PS nette a varié de 89 à 299 t/km2/an selon le contexte bioclimatique (Figure 1) : ainsi le Dryas Récent, froid et sec, a été très producteur de sédiments en raison de la rareté du couvert végétal.

La plus forte valeur de PS, (299t/km2/an), calculée entre 1360 BP (soit le VIIème siècle AD) et maintenant, est trois fois supérieure à celle calculée pour la période antérieure du sub-Atlantique (vers 2800 BP). Cette augmentation de l’érosion traduit l'impact de l'anthropisme. A ce rythme, le lac Chambon sera totalement comblé dans environ 250 ans.

L'érosion chimique (Figure 1), toujours minoritaire (environ 10 % de l'érosion totale), a sa plus forte valeur (43 t/km2/an) après 1360 BP en liaison avec le rajeunissement anthropique des sols (défrichement...) par érosion mécanique.

Bassin du Négron
Le bassin fluviatile du Négron (162 km2) se trouve dans le sud-ouest du Bassin parisien en domaine de sables et roches carbonatées mésozoïques. Le flux actuel de MES montre une PS spécifique nette très faible, de 0,4 t/km2/an (Figure 2). Depuis environ 10000 ans, 5,8.106m3 de colluvions ont été stockés sur les versants et 12,4.106 m3 de colluvions et alluvions au fond des vallées, sur environ 10 % de la surface du bassin (16,6 km2). Ajoutés au flux actuel, ils donnent une PS spécifique brute de 20 t/km2/an (12 pour les colluvions et 8 pour les alluvions) pour 90 % de la surface du bassin. Cette PS brute (quantité totale arrachée au sol) est donc 50 fois supérieure à la PS nette (quantité arrachée qui quitte le bassin versant). 46 % des particules produites ont été reprises par les écoulements longitudinaux (alluvions), mais n'ont pas quitté le bassin, contre 54 % qui sont restées connectées aux versants (colluvions). L'anthropien, qui se manifeste par le développement de l’agriculture, est marqué par la reprise de la sédimentation détritique au-dessus des comblements de tourbe (après 1800 BP). Calculées sur les mille dernières années, alluvions et colluvions stockées en contexte anthropisé représentent 11 % du total des stocks.

Dans ce bassin, la production sédimentaire est donc faible comparée à celle du bassin du lac Chambon (40 fois plus faible, voir Figure 2) en raison de la forte solubilité des roches carbonatées (l'érosion chimique représente ici 66 % de l'érosion totale contre 15 % pour le Chambon).

Comparaison de l’érosion : bassin granitique - bassin calcaire
Une évaluation grossière de l’érosion peut ainsi être faite : elle sera ici exprimée par quantité de matière arrachée à la surface, notion qui ne recouvre pas celle de quantité de matière extraite du bassin versant car une partie du matériau arraché se retrouve partiellement stocké sur les pentes inférieures du bassin versant. La comparaison de cette quantité dans chacun des deux bassins, l’un granitique dans le cas du Chambon, l’autre calcaire dans celui du Négron, indique que l’érosion est environ dix fois plus importante dans le cas du bassin granitique que dans celui du calcaire. La pluviosité annuelle étant comparable, les principales causes de cette différence seraient principalement le relief, plus marqué dans le bassin granitique du Massif Central et la perméabilité du sol, qui, elle, est plus grande dans les massifs calcaires. La couverture des sols, prairies et forêts dans le bassin du Chambon et occupation agricole dans celui du Négron, ne jouerait selon toute vraisemblance pas dans cette direction.


Contact :
Jean-Jacques Macaire
UPRES-EA 2100 (GéEAC)
Laboratoire de Géologie des Environnements Aquatiques Continentaux
Faculté des Sciences et Techniques
Parc de Grandmont 37200 Tours France
macaire@univ-tours.fr

 

 

 



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