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DYNAMIQUES FLUVIALES EN BASSE VALLÉE DU VIDOURLE AU COURS DES SIX DERNIERS SIÈCLES: CONFRONTATION DES DONNÉES PÉDOSÉDIMENTAIRES À HAUTE RÉSOLUTION TEMPORELLE À L’ANALYSE FRÉQUENTIELLE DES CRUES HISTORIQUES

DYNAMIQUES FLUVIALES EN BASSE VALLÉE DU VIDOURLE AU COURS DES SIX DERNIERS SIÈCLES: CONFRONTATION DES DONNÉES PÉDOSÉDIMENTAIRES À HAUTE RÉSOLUTION TEMPORELLE À L’ANALYSE FRÉQUENTIELLE DES CRUES HISTORIQUES
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  Quaternaire, 21 ,(1), 2010  , p. 27-41 DYNAMIQUES FLUVIALES EN BASSE VALLÉE DU VIDOURLEAU COURS DES SIX DERNIERS SIÈCLES:CONFRONTATION DES DONNÉES PÉDOSÉDIMENTAIRESÀ HAUTE RÉSOLUTION TEMPORELLEÀ L’ANALYSE FRÉQUENTIELLE DES CRUES HISTORIQUES ■ Jean-François BERGER  1 , Philippe BLANCHEMANCHE 2 , Christelle REYNÈS 3 & Pierre SABATIER  4 RÉSUMÉ L’histoire paléohydrologique du delta du Vidourle au cours du dernier millénaire est examinée par l’étude comparative de deux types de proxies:les archives sédimentaires et les séries temporelles de crues historiques. L’analyse de la rythmicité des crues du Vidourle repose sur une étude micromor- phologique à haute résolution des 3m supérieurs de la carotte du Lièvre, localisée dans l’axe de l’embouchure moderne du Vidourle dans l’étang deMauguio (Hérault). La vitesse de sédimentation est établie par 7 datations au carbone 14. Le modèle âge-profondeur illustre une rupture dans le taux desédimentation un peu après l’An Mil et une nette accélération de la sédimentation à partir du XVII e s. Les tests de stationnarité réalisés montrent que lasérie de crues toutes classes confondues n’obéit pas à une distribution homogène. Aussi bien pour le Vidourle que pour l’ensemble des fleuves côtiersdu bas Languedoc oriental pris en compte, une phase très active d’un siècle environ de 1680 à 1780 est caractérisée par la recrudescence des épisodes«extraordinaires» et «catastrophiques». Elle met en évidence la variabilité cyclique de la composante hydro-climatique. Même si le forçage sédimen-taire lié à la proximité du carottage par rapport au front du delta perturbe le signal, il est possible pour le dernier millénaire de restituer des phases d’hy-drologie abondante responsables de crues de haute énergie et de les replacer dans le contexte des mises en valeur et des variations climatiques dans lenord-ouest du bassin méditerranéen au cours du dernier millénaire. Mots-clés : bas Languedoc, Vidourle, Petit Âge Glaciaire, sédimentation, micromorphologie, paléohydrologie, crue, analyse fréquentielle. ABSTRACT FLUVIAL DYNAMICS IN VIDOURLE LOWER FLOOD PLAIN DURING THE LAST SIX CENTURIES: COMPARISON OF HIGH TEMPORALRESOLUTION PEDOSEDIMENTARY DATA WITH STATIONARITY ANALYSIS OF HISTORICAL FLOODSThe palaeohydrological history of the lower flood plain of the Vidourle River during the Little Ice Age has been carried out by comparing two kindsof proxies: sedimentary archives and attested historical floods. The Vidourle flood frequency has been established after the micromorphological study, at ahigh resolution, of the upper three meters of the Lièvre core, sampled near the Vidourle River mouth, in the Mauguio coastal lagoon. Seven 14 C datesenabled us to estimate the velocity of fluvial deposition. The age-deep modeling shows a change in the deposition rate after 1000 AD and its increase sincethe seventeenth century. Stationary analysis exhibits a non-homogeneous behavior for all classes of floods. For the Vidourle River, like for all coastal riversof the eastern Languedoc, “extraordinary” and catastrophic floods increased from 1680 to 1780 A.D. They reveal a cyclic variability of hydroclimaticfactors even the proximity of the delta front can disturb the signal. It is possible to identify numerous hydrological periods responsible of high energy floodsand replace them in the context of human activity and climatic fluctuations of the North-Western Mediterranean basin during the last millennium. Keys-words : lower Languedoc, Vidourle, Little Ice Age, fluvial deposits, micromorphology, palaeohydrology, flood, stationary analysis. Ces deltas situés à l’aval d’hydrosystèmes relativementcourts (quelques dizaines de km de long) présentent uneréponse quasi instantanée aux événements hydrométéo-rologiques. L’étude des séquences sédimentaires souventtrès dilatées, notamment dans les lobes progradants, meten évidence des phases d’accélération et de ralentisse-ment des processus d’accrétion, variables dans l’espace.Le rôle de la composante hydrologique naturelle souscontrôle météorologique et climatique est indéniable et 1 - INTRODUCTION Les études géoarchéologiques réalisées sur les plainesdeltaïques du bas Languedoc méditerranéen mettent enévidence depuis le second Holocène des cinétiques hydro-sédimentaires sensiblement désynchronisées, liées à l’im- portance de leurs bassins versants respectifs mais aussi àla densité du peuplement, et ce dans des conditions hydro-climatiques quasi similaires (Blanchemanche et al., 2003).  Manuscrit reçu le 01/09/2008, accepté le 15/06/2009  1 CEPAM, CNRS UMR 6130, Valbonne. Courriel: berger@cepam.cnrs.fr  2 Archéologie des sociétés méditerranéennes, CNRS UMR 5140, 34970 Lattes. Courriel: philippe.blanchemanche@montp.cnrs.fr  3 Laboratoire de Physique industrielle et traitement de l’information, EA2415 faculté de Pharmacie, UM1, Montpellier.Courriel: creynes@univ-montp1.fr  4 Géosciences UMII, CNRS UMR5243, Montpellier. Courriel: pierre.sabatier@gm.univ-montp2.fr   fondamental, mais sa variabilité propre doit être associéeà des interactions multiples et emboîtées avec lesdonnées géomorphologiques (réajustements morphody-namiques selon la pente, la lithologie, adaptation dudébit et de la charge solide…) et sociétales (aménage-ments hydrauliques, endiguement, etc.). En d’autrestermes les accrétions sédimentaires observées sontmulti-corrélées, 1) à la variable hydroclimatique, 2) auxréajustements du bassin versant, 3) aux activités agri-coles (périodes d’extension des espaces cultivés et/ou pâturés, ou inversement phases de déprise), 4) auxaménagements des lits fluviaux eux-mêmes (Bravard,2004).Les études sur les crues historiques se sont multipliéesces dernières années, appuyées en particulier sur l’acqui-sition de séries temporelles au cours des 6 ou 7 dernierssiècles (Barriendos et al  ., 2003; Benito et al  ., 2003;Lang et al  ., 1999; Brazdil et al  ., 1999; Pichard, 1995).D’autres, moins fréquentes, ont mis en parallèle lesdonnées chronostratigraphiques observées avec l’analysedes séries de crues anciennes, sur le bassin de l’Ardècheou dans la péninsule ibérique sans atteindre une résolu-tion infra-décennale (Sheffer  et al  ., 2003; Benito et al  .,2008). Une approche méthodologique similaire a étémise en œuvre pour les paléotempêtes en Méditerranéeoccidentale (Sabatier  et al  ., 2008). Nous proposons dans cet article de comparer la chro-nostratigraphie observée dans la basse vallée du Vidourleavec les fluctuations de son activité hydrologique etcelles des fleuves côtiers du bas Languedoc oriental aucours des six derniers siècles afin de restituer les phasesd’hydrologie abondante, responsables de crues de hauteénergie. Ce travail s’inscrit dans un programme visant àexpliquer l’accroissement de la fréquence des phéno-mènes hydrologiques extrêmes. Est-il lié à la variabiliténaturelle du climat ou à une combinaison de deuxfacteurs: la fragilisation anthropique des paysages et lavariable hydroclimatique? Pour cela il nous faut (1) iden-tifier et estimer la récurrence des événements extrêmes(crues) qui ont affecté la partie occidentale du bassinméditerranéen au cours de l’Holocène, (2) savoir si les phénomènes extrêmes s’inscrivent ou non dans l’évolu-tion lente du climat passé et récent, (3) éclairer la relationvulnérabilité sociale et événements extrêmes à partir dessources de données historiques sur le peuplement. 2 - LE CADRE GÉOGRAPHIQUE Fleuve côtier à régime méditerranéen, le Vidourle parcourt 96km depuis les Cévennes granitiques où il prend sa source à 937m d’altitude jusqu’à la Méditer-ranée, et draine un bassin versant de 798km 2 (fig.1).Celui-ci est doté d’un réseau hydrographique très densedans son cours moyen. Le fleuve traverse des terrains denature géologique différente qui déterminent un fonc-tionnement hydraulique complexe: après un courstorrentiel en contexte granitique et métamorphique à trèsforte pente, il traverse des formations karstiques pour couler ensuite dans une vallée constituée de massifs 28 Fig.1:Les fleuves côtiers du bas Languedoc oriental. ★ : sondage du Lièvre réalisé à proximité de l’ancienne embouchure du Vidourle dans l’étang de l’Or.  Fig.1: The coastal rivers of the oriental low Languedoc. ★ : the Lièvre core, near the old mouth of Vidourle river in the Or lagoon.  calcaires, entrecoupée de dépressions alluvionnaires,avant de rejoindre la mer en traversant une vaste plainedeltaïque de 131km 2 . Celle-ci s’est construite depuisl’Holocène moyen, en étroite interaction avec celle duVistre, fleuve de 46km prenant sa source au nord-est de Nîmes.Les cumuls de précipitations orageuses sur le sud-estdu Massif Central sont favorisés d’une part, par unesituation synoptique de blocage, d’autre part, par la topo-graphie du bassin. Le plus généralement, ils sont dus àdes systèmes convectifs de méso-échelle quasi-station-naires ou parfois à des perturbations frontales stationnant plusieurs jours sur la région, la masse d’air froid venuedu nord surmontant une masse d’air chaud et humide provenant de la mer Méditerranée (Anquetin et al  .,2005). Ils dépassent souvent les 200mm en 24heures,assortis localement de paroxysmes journaliers supérieursà 350mm. Associées, l’intensité démesurée des averseset des pentes particulièrement fortes provoquent l’appa-rition de crues éclair (flash floods). Les débits de cruesdécennaux du Vidourle atteignent alors 2000m 3 /s et sontréduits à 900m 3 /s depuis la construction des barrages-écrêteurs et de déversoirs au pied des Cévennes. Néanmoins les processus de ruissellement et leur traduction en termes d’aggradation de la plaine deltaïquesont influencés par l’intensité des défrichements et desmises en culture à une époque donnée. La premièremoitié du XVII e s. est marquée en Languedoc oriental par une extension importante du vignoble, alors que la fin dece siècle et le début du XVIII e s. correspondent à une phase de déprise agricole avec un accroissement notabledes biens abandonnés et donc des friches (Le RoyLadurie, 1966).Au contact des lagunes côtières, les entreprises d’assè-chement des marais (par drainage ou comblement volon-taire) se multiplient à partir des années 1745 enmodifiant profondément les réseaux d’écoulement deseaux superficielles. Les formes les plus anciennesd’aménagement du cours d’eau lui-même datent del’époque romaine et ont été mises en évidence sur lequartier bas de l’oppidum d’Ambrussum (Berger  et al  .,2004; Fiches, 2007). Les premières mentions d’endigue-ment dans sa basse plaine remontent au XIV e s. et avaient pour but de protéger les communes riveraines de Lunel,Marsillargues et Saint-Laurent d’Aigouze particulière-ment exposées (fig.1 & 2). D’abord localisés auxsecteurs les plus vulnérables, ces travaux sont généralisésau cours des siècles suivants et font l’objet de travaux deréfection et de consolidation au rythme des dégâts occa-sionnés par les crues. Ces digues, construites avec lesmatériaux sablo-limoneux non compactés trouvés sur  place, sont très perméables et fragiles. Ce n’est qu’aucours des années 1825-1828, que le Vidourle qui se jetait jusqu’alors dans l’étang de l’Or (ou de Mauguio), seraraccordé directement à la mer à proximité d’Aigues-Mortes (fig.3). 29 Fig.2:Les principales unités physiographiques de la zone littorale languedocienne entre l’étang de l’Or et la petite Camargue,avec la positionde la carotte du Lièvre et des principaux sites d’études du delta holocène du Vidourle (adapté d’après la carte géologique du BRGM).  Fig.2: The main physiographic units of the languedocian coastal zone between Or Lagoon and “Petite Camargue”, with the location of the Lièvre coreand main sites studied in the holocene Vidourle delta (adapted after the geological map of the BRGM).  3 - HISTOIRE DELA PALÉODYNAMIQUE FLUVIALEDU VIDOURLEAU COURS DU DERNIER MILLÉNAIREPAR L’ÉTUDE DE LA CAROTTE DU LIÈVRE(MARSILLARGUES,HÉRAULT) 3.1 - CONTEXTE DE L’ÉTUDEL’étude de la paléodynamique fluviale enregistréedans les deltas méditerranéens est aujourd’hui trèsactive (Arnaud-Fassetta, 1998; Rey et al  ., 2005; Jorda,2007) Un de leur intérêt tient en la très forte dilatationdes enregistrements sédimentaires, qui favorise desapproches à haute résolution. Cependant, la mobilité deslits fluviaux et de leurs embouchures nécessite unedémarche de terrain permettant de cartographier lastructure des différents corps sédimentaires pour loca-liser les lobes deltaïques successifs et les cordons litto-raux en optimisant les campagnes de carottages. Elleoffre ainsi l’opportunité de disposer de fenêtres d’obser-vations chronologiquement bien réparties sur l’Holo-cène. Le calage chronologique des séquences observéesa pour objectifs d’identifier les événements paroxysti-ques, mais aussi les phases d’accélération ou de ralentis-sement de l’activité hydrosédimentaire, en lien avec lesdébits liquides et solides du cours d’eau (oscillation dela pluviométrie, ETP, activités humaines amont), et ladynamique eustatique.3.2 - LA FORMATION DU LOBE DELTAÏQUEMODERNE DU VIDOURLEBloqués par la construction d’un épais cordon littoral quis’étendait jusqu’au paléo-Rhône à la fin du dernier stade deremontée du niveau marin (vers 6500 av. J.-C., Lambeck &Bard, 2000), les fleuves côtiers du Vidourle et du Vistre sesont déversés durant l’Holocène moyen-récent dans unétang de l’Or, alors beaucoup plus étendu qu’aujourd’hui et peut-être relié aux étangs du Charnier et du Scamandre(fig.2). L’histoire de la construction de leur delta à partir de4700 av. J.-C. a été esquissée dans une synthèse récente(Blanchemanche et al  ., 2003). La carotte du Lièvre a été prélevée à 2km à l’ouest du lit actuel du Vidourle, sur la berge orientale de l’étang de l’Or qui recevait l’embou-chure du Vidourle jusqu’au milieu du XIX e s. (fig.2 & 3).La carte de Cassini, datée de la fin du XVIII e s., montre quele lieu du carottage se situe dans l’axe de l’embouchure duVidourle moderne, à l’extrémité d’un lobe deltaïque déjà bien construit et dont on retrouve encore aujourd’hui lamorphologie dans le paysage littoral (fig.2 & 3). Cette position explique la forte dilatation des formations fluvio-deltaïques du dernier millénaire dans un contexte de progradation rapide aux dépens de l’étang de l’Or. 30 Fig.3:Position de la carotte du Lièvre sur la carte de Cassini (fin du XVIIIe S.). Le lobe deltaïque du Vidourle canalisé (trait noir continu) prograde alors sur l’étang de l’Or. Un ancien chenal, sans doute récemment abandonné estidentifié un peu plus au nord, dans le même axe. Le détournement des eaux du Vidourle vers la Méditerranée, opéré vers 1840 à travers le cordon versi-lien (tiretés gris clairs) n’apparaît pas encore.  Fig.3: Location of the Lièvre core on the Cassini map (end of the XVIIIth c.). The channeled Vidourle deltaic lob (continuous black feature) then prograds on the Or lagoon. An old channel, undoubtedly recently abandoned is identified a little more in north, in the same axis. The diversion of theVidourle waters towards the Mediterranean, made around 1840, through the versilian offshore bar (clear gray indents)does not appear yet.  3.3 - ENREGISTREMENT DU RYTHME DUDÉTRITISME PAR LE SYSTÈME LAGUNO-DELTAÏQUE ET CHOIX DES MARQUEURSSÉDIMENTOLOGIQUES UTILISÉSL’étude sédimentologique entreprise se fonde sur l’es-timation des paléoflux détritiques qui s’accumulent dansl’étang de l’Or et qui contribuent à son atterrissement.De telles études se sont développées ces dernières annéesen contexte lacustre préalpin. Leur pertinence en tantqu’indicateur paléohydrologique a été vérifiée à l’échelledes Alpes nord-occidentales, dans les lacs d’Annecy(Noël et al  ., 2001), du Bourget (Arnaud et al  ., 2005) etde Constance (Wessels, 1998) à partir de méthodesgéochimiques et magnétiques.Les lagunes littorales fermées du Languedoc sont lesiège d’une sédimentation authigène fine, riche enmatière organique, de coloration à dominante sombre(5Y3/1 à 4/1), parfois très enrichie en malacofaune.Elles peuvent présenter des faciès plus ou moins carbo-natés (boue micritique) selon leur configurationgéomorphologique (ouverture-fermeture), leur alimen-tation en eau douce amont et leur végétalisation(characées) (fig.4.e). Cette sédimentation authigène,homogène et uniforme, est plus ou moins fortementdiluée par les apports détritiques des affluents cévenolsou de l’arrière-pays, lorsque la fréquence des épisodesde crues terrigènes s’accroît. Ces principales phases desédimentation exogènes se distinguent dans lescarottes par leur couleur nettement plus claire (5Y5/1 à6/3), leur microstructure sédimentaire parfois laminée,leur granularité plus grossière (sablons, limons gros-siers) et leur enrichissement en petits fragments de bois flottés et en charbons. Les faciès intermédiairesfont l’objet d’analyses pétrographiques et magnétiques pour pouvoir caractériser la part des flux terrigènesassociée aux crues. Les dépôts de minéraux du haut bassin métamorphique du Vidourle, principalementsilicatés, sont facilement différenciables de la sédi-mentation authigène des lagunes. Leur identifications’effectue sous lame mince, sur des critères pétrogra- phiques (fig.4). Leur valeur magnétique apparaît aussi plus importante. Ceux de l’arrière-pays collinéen,constitués de vieux glacis quaternaires, de marnes etde calcaires, se distinguent également par les biréfrin-gences cristiques dus aux assemblages prédominantsde grains calcaires en lumière polarisée et à l’orienta-tion à dominante horizontale des grains de minérauxallongés (type biotite) (fig.4).Des études micromorphologiques ont été entreprisessur des échantillons prélevés en continu sur la carotte duLièvre. Des analyses géophysiques (susceptibilitémagnétique), palynologiques, ostracologiques et malaco-logiques ont été effectuées en parallèle sur les 12m.Seuls les résultats de l’étude sédimentologique des3,50m supérieurs sont pris en compte dans cette étude.Les traits sédimentaires, pédologiques et détritiques ontété identifiés et hiérarchisés aux échelles microscopi-ques, sous un microscope pétrographique, en lumièrenaturelle, polarisée ou incidente, pour (1) distinguer la 31 Fi g.4:Les principaux faciès sédimentaires lagunaires de la carotte du Lièvre. A/ Faciès détritique à microlaminations fluviales sablo-limoneuses de l’unité 2, B/ Zoom sur une lamine sableuse à grains calcaires calcitiques et micri-tiques, quartzeux et feuillets altérés de biotites, faciès détritique de l’unité 2, C/ Faciès bioclastique à concentration de foraminifères, D/ Faciès limo-neux laminé à nombreux fragments végétaux carbonisés, E. Faciès limoneux micritique très carbonaté à nombreuses tiges et oogones de characées(craie) de l’unité 4.  Fig.4: The main lagoon sedimentary facies of le Lièvre core. A/ detrital micro-laminated sandy-loam fluvial facies of unit 2, B/ Zoom on a sandy lami-nation with calcareous calcitic, micritic, quartz and weathered biotite grains, detritial facies of unit 2, C/ Bioclastic facies with foraminifers concentra-tions, D/ Silty laminated facies with numerous burnt vegetal fragments, E/ Silty micritic calcareous facies with numerous characeous stems and oogones(chalk of unit 4).
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