Ensablement de la zone intertidale du littoral rocheux de Seine-Maritime : origines et évolutions diachroniques (Normandie, France)

The Seine-Maritime coastline, known for its chalky cliffs and pebble beaches, has been experiencing significantsanding-up since the mid-1960s. As an economic and environmental force, the intertidal area plays a major roleon this rocky cliff coastline, and understanding its morpho-sedimentary dynamics is a current issue. Although, thesandy fraction is a major component of the foreshore, it remains poorly studied.This PhD thesis proposes a multidisciplinary approach, combining geomorphology, sedimentology andgeography. The purposes are to: 1) define the historical and current spatial evolution of sanding-up and 2) todetermine the origin and processes responsible for these phenomena.Diachronic studies were conducted at several time scales (from historical to event-based), and space scales(from the entire 100 km length coastline to the workshop site), in order to examine the evolutionary trends ofintertidal area sanding-up. This work was done by photo-interpretation, remote sensing by a Machine Learningapproach, and a high frequency monitoring by drone surveys and beach profiles. In addition, laboratory analyses,in particular for sand grain-size and geochemical characterization, help in determining the origins and sources ofthe sands. The processes responsible of their transport and the intertidal area sanding-up were analyzed using anumerical modeling. The results were validated by in-situ observations made during IFREMER oceanographiccampaigns.Finally, a general conceptual scheme of the intertidal sanding-up and of the dynamic of this rocky coastline isproposed. It suggests that intertidal sands mainly originate through cross-shore transport from the subtidal areas,the latter being supplied for a large part from the reworking of sand stocks located in the eastern Bay of Seinedomain.Le littoral de Seine-Maritime, réputé pour ses falaises crayeuses et ses cordons de galets, connaît, depuis lemilieu des années 1960, un ensablement important. Force économique et environnementale, la zone intertidaleoccupe un rôle majeur dans ce littoral rocheux à falaises et la compréhension de sa dynamique morphosédimentaireest un enjeu actuel important. Bien que la fraction sableuse soit l’une des composantes majeuresde l’estran, elle reste peu étudiée.Ce travail de thèse propose une approche pluridisciplinaire, couplant géomorphologie, sédimentologie etgéographie. Le but de ce travail doctoral est double : 1) définir l’évolution spatiale historique et actuelle del’ensablement, et 2) déterminer l’origine et les processus responsables de ces phénomènes.Des études diachroniques ont été menées à plusieurs échelles de temps (de l’historique à l’événementinstantané), et d’espace (de l’ensemble des 100 km de linéaire côtier au site atelier), pour observer les tendancesévolutives des apports de sables intertidaux. Ce travail a été établi par photo-interprétation, ainsi que partélédétection au travers une approche de Machine Learning et par suivi haute fréquence par levés drone et profilstopographiques. Par ailleurs, des analyses en laboratoire, notamment granulométriques et géochimiques, ont eupour vocation d’apporter des éléments de réponse quant aux origines et aux sources des sables. Leur processusde transport, et les facteurs responsables de leurs arrivées sur l’estran ont pu être analysés par une approchepar modélisation numérique, et validés par des observations in-situ inédites lors des campagnesocéanographiques de l’IFREMER.L’ensemble de ces travaux nous permet de proposer un schéma conceptuel général des phénomènesd’ensablement intertidaux et du fonctionnement de ce littoral rocheux, suggérant une origine principale subtidaledes sables, issus en bonne partie des stocks émanant de la baie de Seine

Sanding-up of the Seine-Maritime’s rocky shore platform : origins and diachronic evolutions (Normandy, France)

Le littoral de Seine-Maritime, réputé pour ses falaises crayeuses et ses cordons de galets, connaît, depuis lemilieu des années 1960, un ensablement important. Force économique et environnementale, la zone intertidaleoccupe un rôle majeur dans ce littoral rocheux à falaises et la compréhension de sa dynamique morphosédimentaireest un enjeu actuel important. Bien que la fraction sableuse soit l’une des composantes majeuresde l’estran, elle reste peu étudiée.Ce travail de thèse propose une approche pluridisciplinaire, couplant géomorphologie, sédimentologie etgéographie. Le but de ce travail doctoral est double : 1) définir l’évolution spatiale historique et actuelle del’ensablement, et 2) déterminer l’origine et les processus responsables de ces phénomènes.Des études diachroniques ont été menées à plusieurs échelles de temps (de l’historique à l’événementinstantané), et d’espace (de l’ensemble des 100 km de linéaire côtier au site atelier), pour observer les tendancesévolutives des apports de sables intertidaux. Ce travail a été établi par photo-interprétation, ainsi que partélédétection au travers une approche de Machine Learning et par suivi haute fréquence par levés drone et profilstopographiques. Par ailleurs, des analyses en laboratoire, notamment granulométriques et géochimiques, ont eupour vocation d’apporter des éléments de réponse quant aux origines et aux sources des sables. Leur processusde transport, et les facteurs responsables de leurs arrivées sur l’estran ont pu être analysés par une approchepar modélisation numérique, et validés par des observations in-situ inédites lors des campagnesocéanographiques de l’IFREMER.L’ensemble de ces travaux nous permet de proposer un schéma conceptuel général des phénomènesd’ensablement intertidaux et du fonctionnement de ce littoral rocheux, suggérant une origine principale subtidaledes sables, issus en bonne partie des stocks émanant de la baie de Seine.The Seine-Maritime coastline, known for its chalky cliffs and pebble beaches, has been experiencing significantsanding-up since the mid-1960s. As an economic and environmental force, the intertidal area plays a major roleon this rocky cliff coastline, and understanding its morpho-sedimentary dynamics is a current issue. Although, thesandy fraction is a major component of the foreshore, it remains poorly studied.This PhD thesis proposes a multidisciplinary approach, combining geomorphology, sedimentology andgeography. The purposes are to: 1) define the historical and current spatial evolution of sanding-up and 2) todetermine the origin and processes responsible for these phenomena.Diachronic studies were conducted at several time scales (from historical to event-based), and space scales(from the entire 100 km length coastline to the workshop site), in order to examine the evolutionary trends ofintertidal area sanding-up. This work was done by photo-interpretation, remote sensing by a Machine Learningapproach, and a high frequency monitoring by drone surveys and beach profiles. In addition, laboratory analyses,in particular for sand grain-size and geochemical characterization, help in determining the origins and sources ofthe sands. The processes responsible of their transport and the intertidal area sanding-up were analyzed using anumerical modeling. The results were validated by in-situ observations made during IFREMER oceanographiccampaigns.Finally, a general conceptual scheme of the intertidal sanding-up and of the dynamic of this rocky coastline isproposed. It suggests that intertidal sands mainly originate through cross-shore transport from the subtidal areas,the latter being supplied for a large part from the reworking of sand stocks located in the eastern Bay of Seinedomain

Ensablement de la zone intertidale du littoral rocheux de Seine-Maritime : origines et évolutions diachroniques (Normandie, France)

The Seine-Maritime coastline, known for its chalky cliffs and pebble beaches, has been experiencing significantsanding-up since the mid-1960s. As an economic and environmental force, the intertidal area plays a major roleon this rocky cliff coastline, and understanding its morpho-sedimentary dynamics is a current issue. Although, thesandy fraction is a major component of the foreshore, it remains poorly studied.This PhD thesis proposes a multidisciplinary approach, combining geomorphology, sedimentology andgeography. The purposes are to: 1) define the historical and current spatial evolution of sanding-up and 2) todetermine the origin and processes responsible for these phenomena.Diachronic studies were conducted at several time scales (from historical to event-based), and space scales(from the entire 100 km length coastline to the workshop site), in order to examine the evolutionary trends ofintertidal area sanding-up. This work was done by photo-interpretation, remote sensing by a Machine Learningapproach, and a high frequency monitoring by drone surveys and beach profiles. In addition, laboratory analyses,in particular for sand grain-size and geochemical characterization, help in determining the origins and sources ofthe sands. The processes responsible of their transport and the intertidal area sanding-up were analyzed using anumerical modeling. The results were validated by in-situ observations made during IFREMER oceanographiccampaigns.Finally, a general conceptual scheme of the intertidal sanding-up and of the dynamic of this rocky coastline isproposed. It suggests that intertidal sands mainly originate through cross-shore transport from the subtidal areas,the latter being supplied for a large part from the reworking of sand stocks located in the eastern Bay of Seinedomain.Le littoral de Seine-Maritime, réputé pour ses falaises crayeuses et ses cordons de galets, connaît, depuis lemilieu des années 1960, un ensablement important. Force économique et environnementale, la zone intertidaleoccupe un rôle majeur dans ce littoral rocheux à falaises et la compréhension de sa dynamique morphosédimentaireest un enjeu actuel important. Bien que la fraction sableuse soit l’une des composantes majeuresde l’estran, elle reste peu étudiée.Ce travail de thèse propose une approche pluridisciplinaire, couplant géomorphologie, sédimentologie etgéographie. Le but de ce travail doctoral est double : 1) définir l’évolution spatiale historique et actuelle del’ensablement, et 2) déterminer l’origine et les processus responsables de ces phénomènes.Des études diachroniques ont été menées à plusieurs échelles de temps (de l’historique à l’événementinstantané), et d’espace (de l’ensemble des 100 km de linéaire côtier au site atelier), pour observer les tendancesévolutives des apports de sables intertidaux. Ce travail a été établi par photo-interprétation, ainsi que partélédétection au travers une approche de Machine Learning et par suivi haute fréquence par levés drone et profilstopographiques. Par ailleurs, des analyses en laboratoire, notamment granulométriques et géochimiques, ont eupour vocation d’apporter des éléments de réponse quant aux origines et aux sources des sables. Leur processusde transport, et les facteurs responsables de leurs arrivées sur l’estran ont pu être analysés par une approchepar modélisation numérique, et validés par des observations in-situ inédites lors des campagnesocéanographiques de l’IFREMER.L’ensemble de ces travaux nous permet de proposer un schéma conceptuel général des phénomènesd’ensablement intertidaux et du fonctionnement de ce littoral rocheux, suggérant une origine principale subtidaledes sables, issus en bonne partie des stocks émanant de la baie de Seine

Évolution historique contemporaine de l’ensablement de la plateforme d’érosion du littoral à falaises de Seine-Maritime

International audienceSince the middle of the 1960s, the Seine-Maritime coastline, renowned for its high chalk cliffs and pebble beaches, has been subject to relative massive sanding up. Due to economic and environmental interests, the intertidal area plays a major role on this rocky coastline. Understanding its dynamics is a current issue. Although the sandy fraction is a major element in the composition of this intertidal area, it remains poorly studied. The present study proposes a contemporary historical approach of this regional sanding up, based on the use of vertical aerial photographs taken at low tide between 1966 and 2015. The results demonstrate (i) a constant increase in surface of the sandy areas over the entire intertidal zone; (ii) a spatial and temporal differentiation of the sanding up. Two compartments are distinguished longshore: from Antifer to Saint-Valéry-en Caux, sandy surfaces are poorly developed, even absent, on the intertidal erosion platform whereas NE to St-Valéry-en-Caux the extension of sandy surfaces is much greater, especially around the Cap d’Ailly. In this segment of the coast, NE to St-Valéry-en-Caux, the evolution in time is contrasted when the sanding up is examined within each hydrosedimentary cells defined by harbor jetties. In the St-Valéry-en-Caux-Dieppe cell, sanding up has not stopped since the 1960’s, whereas between Dieppe and Le Tréport, the sanding up decrease first until 2000’s and increase then significantly. This historical approach thus lays the foundations for a study on several scales, aiming to determine the origin of the sands and to understand their role on the morphodynamics of the intertidal zone, and more specifically on the behavior of pebble beaches.Le littoral de Seine-Maritime, réputé pour ses falaises crayeuses et cordons de galets, connaît depuis le milieu des années 1960 un ensablement important. Force économique et environnementale, la zone intertidale occupe un rôle majeur sur ce littoral rocheux à falaises et la compréhension de sa dynamique morpho-sédimentaire est un enjeu actuel. Bien que la fraction sableuse soit l’une des composantes majeures de l’estran, elle reste peu étudiée. La présente étude propose une approche historique contemporaine, basée sur l’utilisation de photographies aériennes verticales prises à basse mer entre 1966 et 2015. Les résultats montrent (i) une croissance constante de surface des étendues sableuses sur l’ensemble de la zone intertidale ; (ii) une évolution des dépôts sableux non homogène spatialement et temporellement, avec deux compartiments se distinguant : entre Antifer et Saint-Valéry-en-Caux, l’estran est peu ou n’est pas recouvert de sable, tandis qu’après Saint-Valéry-en-Caux, jusqu’au Tréport, l’ensablement est plus important, notamment autour du Cap d’Ailly. Néanmoins, si l’on analyse l’évolution temporelle pour chaque cellule hydro-sédimentaire définie par les jetées portuaires, l’ensablement du littoral est contrasté. Entre Saint-Valéry-en-Caux et Dieppe, le sable n’a cessé de se déposer sur l’estran depuis les années 1960 tandis qu’entre Dieppe et Le Tréport, nous observons une diminution des surfaces ensablées intertidales jusqu’aux années 2000, suivi d’une augmentation conséquente des surfaces ensablées. Cette approche historique pose les bases d’une étude à plusieurs échelles, visant à terme à déterminer l’origine des sables, et comprendre leur rôle dans l’évolution morpho-dynamique de la zone intertidale, en particulier sur le fonctionnement des cordons de galets

Ensablement de la zone intertidale du littoral de Seine-Maritime : évolution diachronique historique

International audienceAu contact de la Manche Orientale, les plateaux crayeux de la terminaison Nord Occidentale du bassin de Paris, s’interrompent brutalement en falaises vives entrecoupées par de profondes vallées ou de valleuses souvent urbanisées. Au pied de ces abrupts crayeux, pouvant atteindre 100m de haut, se développe une plateforme d’érosion marine à faible pente (1 à 2%) dont la largeur peut atteindre 450 m. A la jonction falaise/plateforme se développe un cordon de galets de silex, transitant du SO vers le NE sous l’action des houles dominantes de quadrant ouest. L’épaisseur de ces cordons est très variable et peut atteindre plusieurs dizaines de mètres lorsque des ouvrages de défense côtière transversaux perturbent leur transit.Cependant, les plateformes d’érosion marine sont parfois recouvertes de formations superficielles sableuses que l’on retrouve sous deux formes. La première correspond à des étendues sableuses pérennes se situant à proximité de débouchés de vallée. Ces étendues d’épaisseur métrique à pluri-métrique masquent l’existence de paléo-chenaux légèrement inscrits sur le platier rocheux. La deuxième forme d’étendues sableuses correspond à des placages d’épaisseur décimétrique à métrique transitant parallèlement au rivage vers le NE sous l’action des courants de houle et de marée.La présence de ces formations superficielles sableuses a toujours été notifiée. Cependant, depuis la fin des années 1990, ces formations semblent s’accentuer considérablement spatialement (Costa, 1997, Augris et al., 2004). Ces phénomènes ne sont pas sans causer quelques désagréments aux activités économiques maritimes, tels que l’ensablement de chenaux d’accès des ports. Notre travail de thèse en cours est de tenter de mettre en évidence ces ensablements et d’en définir les causes, notamment l’origine de cette fraction sableuse.Dans le cadre de ce résumé, il s’agit précisément de proposer les premiers résultats d’une analyse diachronique de l’évolution surfacique de ces ensablements intertidaux, à l’échelle de la Seine-Maritime, entre 1966 et 2018. La méthodologie adoptée consiste à utiliser l’ensemble des photographies aériennes verticales de l’IGN disponibles sur une zone comprise entre le Cap d’Antifer et le port du Tréport. Ces photographies, prises à différents coefficients de marée, ont été homogénéisées à une même limite de basse mer puis analysées à une l’échelle du 1/1000 dans le but de digitaliser les surfaces ensablées visibles sur la zone intertidale.Les premiers résultats de cette étude historique apportent des éléments de réponse quant à l’augmentation des surfaces ensablées sur le platier rocheux de Seine-Maritime depuis les années 1960. Par ailleurs, l’augmentation de cette fraction sableuse intertidale semble connaitre des phases d’accélération puis de ralentissement. Enfin, la présence de sables n’est pas répartie de manière homogène spatialement. En effet, hormis les paléo-talweg comblés de sédiments sableux, le littoral peut être découpé en deux parties distinctes : du Cap d’Antifer aux alentours de Saint-Valéry-en-Caux, les placages sableux sont peu présents voire absents. De Saint-Valéry-en-Caux au port du Tréport, le sable est abondant, notamment autour du Cap d’Ailly

Évolution historique contemporaine de l’ensablement de la plateforme d’érosion du littoral à falaises de Seine-Maritime

(IF N/A; Q3)International audienceSince the middle of the 1960s, the Seine-Maritime coastline, renowned for its high chalk cliffs and pebble beaches, has been subject to relative massive sanding up. Due to economic and environmental interests, the intertidal area plays a major role on this rocky coastline. Understanding its dynamics is a current issue. Although the sandy fraction is a major element in the composition of this intertidal area, it remains poorly studied. The present study proposes a contemporary historical approach of this regional sanding up, based on the use of vertical aerial photographs taken at low tide between 1966 and 2015. The results demonstrate (i) a constant increase in surface of the sandy areas over the entire intertidal zone; (ii) a spatial and temporal differentiation of the sanding up. Two compartments are distinguished longshore: from Antifer to Saint-Valéry-en Caux, sandy surfaces are poorly developed, even absent, on the intertidal erosion platform whereas NE to St-Valéry-en-Caux the extension of sandy surfaces is much greater, especially around the Cap d’Ailly. In this segment of the coast, NE to St-Valéry-en-Caux, the evolution in time is contrasted when the sanding up is examined within each hydrosedimentary cells defined by harbor jetties. In the St-Valéry-en-Caux-Dieppe cell, sanding up has not stopped since the 1960’s, whereas between Dieppe and Le Tréport, the sanding up decrease first until 2000’s and increase then significantly. This historical approach thus lays the foundations for a study on several scales, aiming to determine the origin of the sands and to understand their role on the morphodynamics of the intertidal zone, and more specifically on the behavior of pebble beaches.Le littoral de Seine-Maritime, réputé pour ses falaises crayeuses et cordons de galets, connaît depuis le milieu des années 1960 un ensablement important. Force économique et environnementale, la zone intertidale occupe un rôle majeur sur ce littoral rocheux à falaises et la compréhension de sa dynamique morpho-sédimentaire est un enjeu actuel. Bien que la fraction sableuse soit l’une des composantes majeures de l’estran, elle reste peu étudiée. La présente étude propose une approche historique contemporaine, basée sur l’utilisation de photographies aériennes verticales prises à basse mer entre 1966 et 2015. Les résultats montrent (i) une croissance constante de surface des étendues sableuses sur l’ensemble de la zone intertidale ; (ii) une évolution des dépôts sableux non homogène spatialement et temporellement, avec deux compartiments se distinguant : entre Antifer et Saint-Valéry-en-Caux, l’estran est peu ou n’est pas recouvert de sable, tandis qu’après Saint-Valéry-en-Caux, jusqu’au Tréport, l’ensablement est plus important, notamment autour du Cap d’Ailly. Néanmoins, si l’on analyse l’évolution temporelle pour chaque cellule hydro-sédimentaire définie par les jetées portuaires, l’ensablement du littoral est contrasté. Entre Saint-Valéry-en-Caux et Dieppe, le sable n’a cessé de se déposer sur l’estran depuis les années 1960 tandis qu’entre Dieppe et Le Tréport, nous observons une diminution des surfaces ensablées intertidales jusqu’aux années 2000, suivi d’une augmentation conséquente des surfaces ensablées. Cette approche historique pose les bases d’une étude à plusieurs échelles, visant à terme à déterminer l’origine des sables, et comprendre leur rôle dans l’évolution morpho-dynamique de la zone intertidale, en particulier sur le fonctionnement des cordons de galets

Évolution historique contemporaine de l’ensablement de la plateforme d’érosion du littoral à falaises de Seine-Maritime

International audienc

The intertidal sanding up of the Seine-Maritime coast (Normandy, France): Sedimentological and geochemical approaches

International audienceThe Seine-Maritime coastline (France) is a macro-tidal environment (8 m tidal range), developingalong an epicontinental sea, the English Channel. The SW-NE coast is opened to westerlyatmospheric flows, generating occasionally wind sea with energetic waves (Hs: 4.65 m decennialreturn). High chalk cliffs and a wide marine erosion platform partially hidden on its upper part by aflint pebble beach, characterise this 130 km long coast.Observations since the end of the 1990’s show a recent and massive sanding up of the marineerosion platform. This raises the question of the origin of the sandy fraction and the sedimentarydynamics on the intertidal area.We present herein an innovative method that combine grain-size and geochemical analysis inorder to highlight sand sources and transport direction along these rocky coast.Sixteen beaches were sampled during low tide and fair-weather conditions. At each site, 3 sampleswere collected along the cross-shore beach profile (from the pebbly upper beach to the low tidelimit).Grain-size results show that for all sites, medium to coarse-grained sands dominate in the upperbeach (mode 315-400μm) while fine sands dominate in the middle and low foreshore (mode160-250μm). A decrease in grain-size is thus evidenced from the upper beach to the low foreshore.The geographical variability of the sand composition and consequently sources was determinedon the basis of geochemical data. In order to avoid the granulometric effect on the data, X-Rayfluorescence analysis (xSORT, SPECTRO AMETEK) were performed on the two major grain-sizemodes of each sample. Eighteen calibrated chemical elements (Si, S, K, Ca, Ti, V, Mn, Fe, Ni, Ga, As,Br, Rb, Sr, Y, Pb, Th and U) were measured at each station. Statistical processing performed step bystep on the data allows to gradually reduce the number of significant geochemical parameters.Finally, 4 major elements (Si, Ca, Sr, K) as well as the ratio Sr/Ca have been considered as the bestproxies of sample discrimination and potential source.The first results indicate a longshore gradient of Si and Ca, especially for the finest sands 60-200μm). From SW to NE, i.e. in the direction of the littoral drift, and whatever the positionacross the beach profile, there are an enrichment in Si (sands are more siliciclastic) and animpoverishment in Ca.This gradient highlights differentiated longshore sediment transport and sorting, in relationprobably with sediment sources (siliclastic sands vs bioclastics sands)

Ensablement de la zone intertidale du littoral de Seine-Maritime : vers une méthodologie de suivi haute fréquence par analyse d’images satellite

International audienc

The intertidal sanding up of the Seine-Maritime coast (Normandy, France): Sedimentological and geochemical approaches

International audienceThe Seine-Maritime coastline (France) is a macro-tidal environment (8 m tidal range), developingalong an epicontinental sea, the English Channel. The SW-NE coast is opened to westerlyatmospheric flows, generating occasionally wind sea with energetic waves (Hs: 4.65 m decennialreturn). High chalk cliffs and a wide marine erosion platform partially hidden on its upper part by aflint pebble beach, characterise this 130 km long coast.Observations since the end of the 1990’s show a recent and massive sanding up of the marineerosion platform. This raises the question of the origin of the sandy fraction and the sedimentarydynamics on the intertidal area.We present herein an innovative method that combine grain-size and geochemical analysis inorder to highlight sand sources and transport direction along these rocky coast.Sixteen beaches were sampled during low tide and fair-weather conditions. At each site, 3 sampleswere collected along the cross-shore beach profile (from the pebbly upper beach to the low tidelimit).Grain-size results show that for all sites, medium to coarse-grained sands dominate in the upperbeach (mode 315-400μm) while fine sands dominate in the middle and low foreshore (mode160-250μm). A decrease in grain-size is thus evidenced from the upper beach to the low foreshore.The geographical variability of the sand composition and consequently sources was determinedon the basis of geochemical data. In order to avoid the granulometric effect on the data, X-Rayfluorescence analysis (xSORT, SPECTRO AMETEK) were performed on the two major grain-sizemodes of each sample. Eighteen calibrated chemical elements (Si, S, K, Ca, Ti, V, Mn, Fe, Ni, Ga, As,Br, Rb, Sr, Y, Pb, Th and U) were measured at each station. Statistical processing performed step bystep on the data allows to gradually reduce the number of significant geochemical parameters.Finally, 4 major elements (Si, Ca, Sr, K) as well as the ratio Sr/Ca have been considered as the bestproxies of sample discrimination and potential source.The first results indicate a longshore gradient of Si and Ca, especially for the finest sands 60-200μm). From SW to NE, i.e. in the direction of the littoral drift, and whatever the positionacross the beach profile, there are an enrichment in Si (sands are more siliciclastic) and animpoverishment in Ca.This gradient highlights differentiated longshore sediment transport and sorting, in relationprobably with sediment sources (siliclastic sands vs bioclastics sands)