Réponse hydrosédimentaire des têtes de bassin aux fluctuations environnementales historiques en contexte de moyenne montagne tempérée : l’exemple du Velay (Sud-Est du Massif central, France), premiers résultats

International audienceResearch in headwater catchments of hydrographic networks tends to overlook highland contexts, despite a promising potential for studying the conditions governing water-sediment system flow transfers from upland watersheds to thalwegs and their subsequent longitudinal inline transit through watershed catchments not exceeding a Strahler stream level 3 to 4. Continuing the approach adopted in the Limousin region and Mont Lozère, preliminary studies performed in the upper Loire River watershed during the achievement of the 1:50,000 standard-scale geological map n° 816 of Monastier-sur-Gazeille highlight promising potential due to accumulations formed over the course of the last millennium along axes of both vales and early valleys. Based on stratigraphic field observations and on the first two 14C ages, there is evidence of a major hiatus between extensively spread but poorly dated Upper Pleistocene glacial-cycle formations, and historical accumulations observed inline along thalweg axes. The entire Lateglacial, the Holocene and the first millennium AD are missing. Historical alluvial deposits formed from the late Upper Middle Age (8th century) and demonstrate a bipartite organization. The Middle Age appears to be a period of habitat stability, where organic accumulations formed under both coincident climatic optimum and early Human occupation (low demographic pressure, valley bottoms reshaped by man, farming). The modern Epoch then recorded an erosional crisis contemporaneous from both the Little Ice Age and the maximum demographic expansion and farming pressure on the local environment. At the most elementary levels of the hierarchical organisation of the watershed catchment system, human activities are asserted in triggering the erosional crisis favoured by climate conditions. Downstream, where watercourses reach third-to-fourth stream levels, the direct impact of climate is more obvious. Conclusions drawn from observations must be carefully drawn according to the position along the water system.Peu investies sous cet angle en domaine de moyenne montagne, les têtes de bassin des réseaux hydrographiques offrent pourtant un cadre intéressant pour étudier les modalités du transfert des flux hydro-sédimentaires des versants aux talwegs puis de leur transit longitudinal dans l‘axe de ces derniers au sein de bassins versants n’excédant pas un niveau Strahler d’ordre 3 à 4. A l’instar du Limousin et du Mont Lozère, les travaux préliminaires menés dans le bassin supérieur de la Loire à la faveur de la réalisation de la carte géologique au 1/50 000e n° 816 du Monastier-sur-Gazeille mettent en évidence un intéressant potentiel au travers des accumulations constituées au cours du dernier millénaire dans l’axe des vallons et premières vallées. Sur la base des observations stratigraphiques de terrain et des trois premiers âges 14C obtenus, il apparaît un hiatus majeur entre les formations d’origine froide du Pléistocène supérieur, très étendues mais mal datées, et les accumulations historiques observées dans l’axe des talwegs. La totalité du Tardiglaciaire et de l’Holocène manque, ainsi que le premier millénaire après J.-C. Les remblaiements historiques se constituent quant à eux à partir de la fin du haut Moyen Âge (viiie siècle) et montrent une organisation bipartite. Le Moyen Age y apparaît comme une période de stabilité du milieu, où se constituent des accumulations organiques tenant à la fois à la situation d’optimum climatique et aux modalités de l’occupation humaine (faible poids démographique, aménagement des fonds de vallées, pratiques culturales). L’Epoque moderne enregistre ensuite une crise érosive qui coïncide à la fois avec la période de développement du Petit Âge Glaciaire et avec la phase maximum d’expansion démographique et de pression agricole sur le milieu. Aux niveaux les plus élémentaires de la hiérarchie d’organisation du système bassin versant, le rôle de l’Homme s’affirme dans le déclenchement de la crise érosive dont le climat créait le potentiel. Plus en aval, au niveau des cours d’eau d’ordre 3 à 4, l’impact du climat est plus directement lisible. La prudence s’impose donc dans les conclusions à tirer des observations suivant la position des archives sédimentaires étudiées au sein de l’hydrosystème

Changements hydrographiques et volcanisme plio-quaternaire dans les bassins de la Loire et de l’Allier (Massif central, France)

L'analyse géométrique des paléotracés des bassins supérieurs de la Loire et de l'Allier précise leur paléogéographie et définit leurs relations avec le volcanisme et les phénomènes sédimentaires associés. Les données radiométriques récentes et les marqueurs téphrochronologiques fournissent un cadre chronologique à ce schéma. Ces données rendent peu vraisemblable l'hypothèse d'un cours plio-pléistocène de la Loire vers l'Allier. Elles démontrent en contrepartie l'existence probable d'un ancien tracé méridien de la rivière fossilisé par les basaltes du Devès à l'amont du bassin du Puy. Dans le haut bassin de l'Allier, les preuves d'un passage de l'Allier par le bassin de Paulhaguet au Pliocène demeurent contestables. L'existence d'un ancien tracé N-S de la Sénouire, barré par l'appareil volcanique du Pié-du-Roi. est par contre confirmée. Elle peut être considérée comme à l'origine de la sédimentation dans le bassin et du déversement de la rivière vers le nord. Plus au nord, la paléogéographie de la vallée pliocène de l'Allagnon, fossilisée par les basanites du Cézallier, est précisée. À la bordure orientale du Mont-Dore, des modifications de tracés importantes sont mises en évidence dans les drainages quaternaires des vallées affluentes de l'Allier (Couzes). Enfin, à l'est de ce secteur, l'évolution complexe du tracé de l'Allier est retracée avec précision sur plus de 4 Ma, grâce aux jalons fournis par le volcanisme. Ces résultats montrent le rôle direct du volcanisme dans la modification de la majorité des tracés, mais soulignent aussi son rôle inducteur important dans les sédimentations fluvio-lacustres qui leur sont liées. Ils conduisent ainsi à réduire le rôle direct de la tectonique, au profit de celui des dynamiques climatiques exacerbées par le volcanisme.Geometric analysis was used to determine the paleogeography of the valley courses in the upper drainage basins of the Loire and Allier rivers, and to define their relations to regional volcanism and associated sedimentation dynamics. The chronology of this scheme is based on the integration of new radiometric data and the study of tephrochronological indicators. According to these data, there is no evidence for a Plio-Pleistocene course of the Loire towards the Allier. On the contrary, a probable S-N water course of the river is fossilized by the Devès basalts upstream from the basin of Le Puy. In the upper Allier drainage basin there are insufficient arguments to prove that the Allier ever flowed through the Paulhaguet basin during Pliocene. However, our data confirm the existence of an old N-S course of the Sénouire, now dammed by the Pié-du-Roi volcano. It explains the sedimentation in the basin and the change of direction of the course to the north. Further north, Pliocene paleogeography of the Allagnon, buried under the Cézallier basanites, is examined. On the eastern slopes of the Mont Dore, important changes in courses are evident within the Quaternary network of the tributaries of the Allier (Couzes). Finally, further east, the 4 Ma complex evolution of the Allier course can be described precisely, using volcanic chronological indicators. Our results illustrate the direct role played by volcanism in the changes of the river courses and its important role in the fluvio-lacustrine sedimentation. The part played by tectonics seems to be less important than that of the climatic dynamic.Die geometrische Analyse des Palâoverlaufs der oberen Becken der Loire und des Allier verdeutlicht ihre Palâogeographie und bestimmt ihre Beziehungen zum Vulkanismus und damit verbundenen Sedimentationssphanomenen. Die neuen radiometrischen Daten und die tephrochronologischen lndikat-oren geben diesem Schema einen chronologischen Rahmen. Die Hypothèse eines Verlaufs der Loire zum Allier hin im PMo-Pleistozàn erscheint durch diese Daten unwahrscheinlich. Dagegen belegen sie die Wahrscheinlichkeit eines alten sudlichen Verlaufs des durch die Devès-Basalte versteinerten Flusses oberhalb des Beckens von Puy. Im oberen Allier-Becken bleiben die Beweise dafur, dass der Allier im Pliozân das Becken von Paulhaguet durchfloss, anfechtbar. Jedoch wird ein alter N-S-Verlauf der Sénouire bestàtigt. der jetzt durch den Pié-du-Roi-Vulkan abgeschnitten wird. Das fuhrte zur Sedimentation im Becken und der Verànderung des Flusslaufs nach Norden. Weiter nôrdlich wird die Paleogeographie des Allagnon-Pliozàn-Tals, das durch die Cézallier-Basanite versteinerte. prâzisiert. Am ôstlichen Rand des Mont-Dore werden wichtige Verànderungen der Làufe in den Quartàr-Einzugsgebieten der Zuflùsse des Allier (Couzes) dargelegt. Schliesslich wird im Osten dieses Gebiets mit Hilfe der durch den Vulkanismus gelieferten Anhaltspunkte die komplexe Entwicklung des Laufs des Allier ùber mehr als 4 Ma prâzise nachvollzogen. Diese Ergebnisse zeigen die direkte Einwirkung des Vulkanismus auf die Verànderung der Mehrzahl der Làufe; sie heben aber auch seine wichtige auslôsende Wirkung in den mit ihnen verbundenen Fluss-See-Sedimentationen hervor. Die Ergebnisse fùhren zu einer Minderung der direkten RoIIe der Tektonik zugunsten der durch den Vulkanismus verschârften Klima-Dynamik

L’évolution plio-quaternaire du bassin du Puy (Massif Central, France) : rythmes morphosédimentaires et volcanisme

Dans le bassin supérieur de la Loire (Velay, Massif Central, France), l'interaction du volcanisme basaltique plio-pléistocène du Devès (3 à 0,8 Ma) et de la dynamique fluviale est à l'origine de nombreuses modifications morphosédimentaires entre 3 et 0,8 Ma. Dans le bassin du Puy, elles ont abouti à la mise en place d'une séquence sédimentaire fluvio-lacustre de 150 m d'épaisseur qui représente un enregistrement de référence pour la connaissance du Pléistocène inférieur européen. Aux marqueurs biostratigraphiques fournis initialement par les faunes de mammifères sont venus s'ajouter d'autres jalons (palynologie, paléomagnétisme, datations K-Ar, minéraux lourds...) précisant la chronologie du dépôt et le contexte de sa formation. La sédimentation apparaît contrôlée par l'édification en deux temps d'un barrage volcanique à l'exutoire aval du bassin. L'âge de la partie inférieure de ce barrage est fourni par des datations K-Ar qui permettent de fixer vers 2,5 Ma le début de la sédimentation. Cet âge est corroboré par les données chronostratigraphiques fournies par la séquence lacustre de Ceyssac. Les dépôts accumulés au-dessus des alluvions grossières basales anté-barrage témoignent des ambiances lacustres brutalement induites au sein du bassin par ce premier barrage. Malgré la complexité paléogéographique de la zone, les données sédimentologiques et minéralogiques aident à élaborer un schéma évolutif général. Sphène et apatite du Mont-Dore sont ainsi indicateurs de cette première étape dans l'élaboration du remblaiement. De même, l'apparition d'augites vertes du Mont-Dore à la partie intermédiaire du dépôt coïncide avec un regain de détritisme au sein du bassin, corrélatif du franchissement du premier barrage. Cet épisode est mal calé chronologiquement. La mise en place vers 2 Ma d'un deuxième barrage superposé au premier provoque le retour rapide d'une sédimentation lacustre qui prend fin vers 1 Ma. Les coulées du plateau du Devès recouvrent alors largement le secteur, avant leur réincision par la Loire et la Borne. Forçant la sédimentation dans le bassin du Puy, le volcanisme y a permis l'enregistrement des modifications bioclimatiques, qui s'expriment de manière générale par des dépôts fins durant les phases tempérées et des apports grossiers durant les périodes froides. Ces données, corroborées par la palynologie des séquences de Ceyssac et de La Rochelambert, établissent en particulier un détritisme accru lors de phases sédimentaires qui semblent se rapporter à l'Éburonien de la chronologie nordique. En amont du bassin du Puy se pose la question d'une corrélation de ces phénomènes sédimentaires avec l'évolution de la morphologie de la vallée, qui passe d'un berceau à une gorge.In the upper river Loire basin (Velay, French Massif Central), the conjunction of the Devès basaltic volcanism (3-0.8 My) and the fluvial dynamics created many morphosedimentary disruptions. In the Le Puy graben, it generated the deposition of a thick (150 m) fluvio-lacustrine and volcanic infilling. This sedimentary sequence offers a reference record for the European lower Pleistocene. The first biostratigraphic markers are given by several classical palaeontological sites. Several other markers can be used now (palynology, paleomagnetism, K-Ar absolute dating, mineral markers...) in order to precise the chronology of this deposit and the context of its development. The volcanism, which created a composite dam blocking the main river exit at the NE part of the basin, can be regarded as a major agent of the sedimentary evolution of the basin. The beginning of sedimentation (2.5 Ma) can be given by the age of the lower part of this dam. This age is confirmed by the chronostratigraphic data of the Ceyssac lacustrine sequence. This first dam caused the lacustrine sedimentation to start over the coarse fluvial deposit of the palæo-Loire prior to the dam. The area of Le Puy basin offers a complex palæogeography, but it is possible to use sedimentological and mineralogical data for proposing a general reconstruction of the evolution. Sphene and apatite from the Mont-Dore are thus connected to this first deposit phase. In the middle part of the whole deposit, green augite from the Mont-Dore appears in a more coarser fluviatile accumulation which indicates the last fill of the first dam. Whe do not know exactly the age of this event. Around 2 Ma, a new dam formed over the previous one causing the formation of a second lake. The second lacustrine sedimentation occurred up to 1 My, when it was interrupted by large lava-flows from the Devès plateau which fossilized the whole plio-pleistocene sedimentary sequence. These flows and the sedimentary layers below were further eroded by the Loire and the Borne rivers. Due to volcanism, the plio-pleistocene sedimentary sequence formed behind the composite dam gives us now informations on bioclimatic influences: a fine sedimentation is contemporary with temperate climatic phases, and a coarser sedimentation signals the cold climatic ones. The pollen data from the classical sequences of Ceyssac and La Rochelambert confirm these results, ascribing the main cold stage to the Eburonian (Nordic chronology). Upstream from the Le Puy basin, in the upper part of the Loire river basin, the Loire valley evolves from stepped slopes to gorges. This morphological evolution can be correlated to the Plio-Pleistocene sedimentary history of the La Puy basin

A Tale of Old and Young Volcanoes in Monts d'Ardèche UNESCO Global Geopark (South-Eastern France)

The Regional Natural Park of the Monts d'Ardèche, located in south-eastern France, became the Monts d’Ardèche UNESCO Global Geopark in September 2014. This territory possesses significant volcanic features dating from the Miocene to the late Pleistocene. The UNESCO Global Geopark label helped to formalize a long-standing partnership with the University of Clermont Auvergne which includes support for scientific research, establishing conservation and protection priorities, establishing geosites for the public and involvement of local people and communities in geotouristic initiatives. Here we focus on some peculiar geosites that allow us to question magmatic processes, eruptive dynamics, morphological evolution of landscapes, the chronology of eruptions, relationships between humans and volcanoes during the Pleistocene, and highlight the delicate alliance between economic pressures, heritage conservation, and scientific tourism

Faille

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Q8. Variabilité spatiale des environnements quaternaires – contraintes, échelles et temporalités. Organisé par l’AFEQ, l’UMS 3108 de la MSH de Clermont-Ferrand et l’UMR 6042 CNRS-UBP GEOLAB (Clermont-Ferrand, 29 février – 2 mars 2012) Deuxième partie.

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Réponse hydrosédimentaire des têtes de bassin aux fluctuations environnementales historiques en contexte de moyenne montagne tempérée : l’exemple du Velay (sud-est du massif central, France), premiers résultats

Peu investies sous cet angle en domaine de moyenne montagne, les têtes de bassin des réseaux hydrographiques offrent pourtant un cadre intéressant pour étudier les modalités du transfert des flux hydro-sédimentaires des versants aux talwegs puis de leur transit longitudinal dans l‘axe de ces derniers au sein de bassins versants n’excédant pas un niveau Strahler d’ordre 3 à 4. A l’instar du Limousin et du Mont Lozère, les travaux préliminaires menés dans le bassin supérieur de la Loire à la faveur de la réalisation de la carte géologique au 1/50 000e n°816 du Monastier-sur-Gazeille mettent en évidence un intéressant potentiel au travers des accumulations constituées au cours du dernier millénaire dans l’axe des vallons et premières vallées. Sur la base des observations stratigraphiques de terrain et des deux premiers âges 14C obtenus, il apparaît un hiatus majeur entre les formations d’origine froide du Pléistocène supérieur, très étendues mais mal datées, et les accumulations historiques observées dans l’axe des talwegs. La totalité du Tardiglaciaire et de l’Holocène manque, ainsi que le premier millénaire après J.-C.. Les remblaiements historiques se constituent quant à eux à partir de la fin du haut Moyen Age (viiie siècle) et montrent une organisation bipartite. Le Moyen Age y apparait comme une période de stabilité du milieu, où se constituent des accumulations organiques tenant à la fois à la situation d’optimum climatique et aux modalités de l’occupation humaine (faible poids démographique, aménagement des fonds de vallées, pratiques culturales). L’Epoque moderne enregistre ensuite une crise érosive qui coïncide à la fois avec la période de développement du Petit Age Glaciaire et avec la phase maximum d’expansion démographique et de pression agricole sur le milieu. Aux niveaux les plus élémentaires de la hiérarchie d’organisation du système bassin versant, le rôle de l’Homme s’affirme dans le déclenchement de la crise érosive dont le climat créait le potentiel. Plus en aval, au niveau des cours d’eau d’ordre 3 à 4, l’impact du climat est plus directement lisible. La prudence s’impose donc dans les conclusions à tirer des observations suivant la position des archives sédimentaires étudiées au sein de l’hydrosystème.Research in headwater catchments of hydrographic networks tends to overlook highland contexts, despite a promising potential for studying the conditions governing water-sediment system flow transfers from upland watersheds to thalwegs and their subsequent longitudinal inline transit through watershed catchments not exceeding a Strahler stream level 3 to 4. Continuing the approach adopted in the Limousin region and Mont Lozère, preliminary studies performed in the upper Loire River watershed during the achievement of the 1:50,000 standard-scale geological map #816 of Monastier-sur-Gazeille highlight promising potential due to accumulations formed over the course of the last millennium along axes of both vales and early valleys. Based on stratigraphic field observations and on the first two 14C ages, there is evidence of a major hiatus between extensively spread but poorly dated Upper Pleistocene glacial-cycle formations, and historical accumulations observed inline along thalweg axes. The entire Lateglacial, the Holocene and the first millennium AD are missing. Historical alluvial deposits formed from the late Upper Middle Age (8th century) and demonstrate a bipartite organization. The Middle Age appears to be a period of habitat stability, where organic accumulations formed under both coincident climatic optimum and early Human occupation (low demographic pressure, valley bottoms reshaped by man, farming). The modern Epoch then recorded an erosional crisis contemporaneous from both the Little Ice Age and the maximum demographic expansion and farming pressure on the local environment. At the most elementary levels of the hierarchical organisation of the watershed catchment system, human activities are asserted in triggering the erosional crisis favoured by climate conditions. Downstream, where watercourses reach third-to-fourth stream levels, the direct impact of climate is more obvious. Conclusions drawn from observations must be carefully drawn according to the position along the water system

Colloque Q8 : variabilité spatiale des environnements quaternaires - contraintes, échelles et temporalités. Clermont-Ferrand, 2012

Après Montpellier (Q1 - 1994), Orléans (Q2 - 1997), Aix-en-Provence (Q3 - 2002), Strasbourg (Q4 - 2004), Paris (Q5 - 2006), Montpellier de nouveau (Q6 - 2008) et Besançon (Q7 - 2010), le huitième colloque « Quaternaire » de l’AFEQ s’est tenu les 29 février, 1er et 2 mars 2012 à la Maison des Sciences de l’Homme de Clermont-Ferrand, co-organisé par l’AFEQ, la Maison des Sciences de l’Homme (USR 3108) et le laboratoire GEOLAB. Le succès de cette manifestation, qui tous les deux ans rassemble la..

L'encaissement du réseau hydrographique dans le bassin de la Loire supérieure (Rivers entrenchment in the upper Loire valley)

Abstract. - The study of upper Loire valley shows the primordial role of tectonic for creation of entrenchment potentiality. The climate determine its efficacy and its style. Dams caused by volcanism activity can suspend the entrenchment advance and cause change of river course. The divergence of action scale of every evolution factor explains the compartmented character of the evolutions.Résumé. - L'étude du bassin supérieur de la Loire met en évidence le rôle primordial du compartimentage tectonique comme préalable nécessaire à l'encaissement, mais affirme celui du climat dans l'efficacité des dynamiques d'incision ainsi que dans le style de l'érosion responsable du creusement des vallées et, donc, de la forme de ces dernières. Quant au volcanisme, son rôle apparaît profondément perturbateur dès lors que les épanchements laviques aboutissent à un ennoiement généralisé et durable de la topographie. Outre ces facteurs, le rôle de la lithologie ou celui des héritages ne doit pas non plus être négligé. Tous contribuent au caractère compartimenté, dans le temps comme dans l'espace, du travail de l'érosion linéaire.Defive Emmanuelle. L'encaissement du réseau hydrographique dans le bassin de la Loire supérieure (Rivers entrenchment in the upper Loire valley). In: Bulletin de l'Association de géographes français, 75e année, 1998-1 ( mars). L'ex-URSS. Les temps de l'érosion, sous la direction de Claude Cabanne, Yannick Lageat et Bertrand Lemartinel. pp. 121-132