Le cadre géographique et géomorphologique

Une situation privilégiée dans la vallée de l’Artière

1Le site de Champ Madame est situé à 2,5 km au sud de Clermont-Ferrand, dans la Limagne, plus précisément dans la partie médiane de la vallée de l’Artière. Localisée en rive gauche de l’Allier et globalement orientée ouest-est, cette vallée traverse deux ensembles morphologiques distincts (fig. 2). À l’ouest, le bassin versant du ruisseau s’étend sur le plateau des Dômes entre 700 et 950 mètres d’altitude. Dans cette région, le climat est plus frais et plus humide qu’en Limagne en raison de l’altitude. Les sols, développés majoritairement sur terrains cristallins, sont bruns, limono-argileux, souvent pauvres en éléments minéraux et un peu acides. À l’est, la plaine de Limagne offre en revanche un visage très différent. Elle correspond à un bassin d’effondrement tertiaire comblé de sédiments oligocènes. Par la disposition méridienne des reliefs et ses altitudes plus modestes (300-450 m), elle bénéficie d’un climat d’abri moins froid et moins humide que le plateau bordier. Elle se compose de deux parties. À l’amont s’étend la Limagne des Buttes calcaires et volcaniques, dans laquelle se trouve le site de Champ Madame. Elle est formée de reliefs isolés de taille variable, dont les altitudes dépassent fréquemment 500 m. Ces reliefs possèdent souvent une allure tabulaire et leurs pentes, parfois assez raides, peuvent atteindre plus de 20 %. Aujourd’hui, la céréaliculture domine dans les vallons qui séparent les buttes, tandis que l’urbanisation et la friche ont gagné du terrain sur les versants autrefois couverts de vignes et d’arbres fruitiers. Les arbustes caractérisent généralement les versants exposés au nord, tandis que ceux exposés au sud, plus secs, sont recouverts de landes et offrent des traces de ravinement. Généralement, les sols reposent sur des marno-calcaires, à l’exception des sommets des buttes volcaniques. Ils sont bruns, argilo-limoneux, à structure polyédrique le plus souvent. Ils possèdent toujours une bonne valeur agronomique. À l’aval du bassin versant de l’Artière, comme dans tous les bassins versants de rive gauche de l’Allier de la région de Clermont, s’étend la Limagne humide qui est, quant à elle, dépourvue de relief marqué. Elle est recouverte des sols les plus fertiles de la région, les « terres noires », argileuses et humiques. Cependant, la maîtrise du drainage, acquise au cours du second âge du Fer (Daugas 1977 ; Collis 1994 ; Guichard 2000 ; Ballut 2000 ; Vallat 2002), demeure une condition nécessaire à leur mise en valeur agricole.

2Le site de Champ Madame se trouve donc sur un des meilleurs axes de communication de la région. Cet axe relie le plateau des Dômes, la plaine de Limagne et la vallée de l’Allier qui s’ouvre au nord sur le bassin parisien et pénètre au sud dans le Massif central. D’autre part, le cours de l’Artière associe des régions aux caractéristiques physiques aussi différentes que complémentaires sur le plan agricole : traditionnellement, le plateau des Dômes accueille élevage et exploitation forestière, tandis que la plaine de Limagne possède, depuis la fin de l’âge du Fer au moins, une vocation céréalière, voire horticole et viticole (Trément et al. 2002 ; Vallat 2002). Cette géographie explique sans doute le fait que la vallée de l’Artière connaît une densité importante de sites archéologiques.

Le site de Champ Madame

3Le site de Champ Madame est localisé dans le fond de vallée de l’Artière entre les hauteurs de la Limagne des Buttes calcaires et volcaniques (fig. 2). Il se trouve dans une des parties les plus attractives de la vallée qui allie qualité des sols, climat d’abri et ressources en eau.

4Le site est encadré par un plateau armé par une coulée volcanique culminant à 460 m au nord (butte de Beaumont) et par un culot également volcanique atteignant près de 700 m d’altitude au sud-ouest (Puy de Montrognon). Ces affleurements chapeautent des sédiments marno-calcaires oligocènes, qui constituent le substrat des versants bordiers de la vallée. Sur ces versants, les sédiments tertiaires sont fréquemment recouverts de coulées de solifluxion, en particulier au pied du versant nord du Puy de Montrognon. Entre ces hauteurs, le fond de vallée est large. Il offre de vastes étendues relativement planes et faciles à mettre en valeur dans un cadre paysager agréable. Les dépôts alluviaux de l’Artière sont essentiellement développés en rive droite du ruisseau. Les plus anciens sont très dégradés et mal datés, même s’il est admis que les terrasses caillouteuses sont vraisemblablement antérieures au Tardiglaciaire (Riss, Würm). Les dépôts fluviatiles holocènes, localisés de part et d’autre du ruisseau actuel, possèdent quant à eux un faciès sablo-graveleux.

5L’ensemble du secteur est recouvert de sols bruns, argilo-limoneux, à structure polyédrique, que ce soit sur les marno-calcaires, les coulées de solifluxion et les terrasses anciennes de l’Artière. Généralement, ces sols bruns se sont constitués après la dernière période éruptive de la Chaîne des Puys. Aujourd’hui, sur les versants bordiers de la vallée, ils sont amincis et rajeunis par l’érosion. Dans le fond de vallée, ils sont enrichis de colluvions de versant. L’histoire du colluvionnement, tout comme celle de l’alluvionnement holocène, n’ont jamais été précisément retracées dans le secteur. L’ensemble de ces formations sédimentaires, composées essentiellement de sols et de colluvions de sols brunes, argilo-limoneuses, à structure polyédrique, n’est pas propice à la conservation des pollens.

6Aujourd’hui, aux abords du site, le ruisseau s’écoule à environ 420 m d’altitude. Ce dernier a pénétré en Limagne 2 km en amont, où il a franchi un dénivelé d’environ 500 m Son régime hydrologique est encore quasi torrentiel après de forts orages. Ce sont les excès de ce ruisseau qui ont d’ailleurs motivé la construction de deux bassins d’orage et en partie les fouilles archéologiques préalables réalisées à Champ Madame.

Étude géomorphologique et paléoenvironnementale du site

7Compte tenu de la proximité de la villa et de l’Artière (de 20 à 90 m), les questions paléoenvironnementales posées par les fouilles archéologiques concernent la dynamique du cours d’eau et les relations établies entre les hommes et le ruisseau durant l’Antiquité. Les archives nous ont appris que l’activité hydrologique du cours d’eau était particulièrement intense à l’époque moderne (Barathon, Valleix 1993), période au cours de laquelle les mentions de destructions et de décès liés aux crues sont relativement nombreuses. Cependant, les périodes plus anciennes sont mal documentées. Ce sont les fouilles réalisées à Champ Madame, Pourliat et La Mouraude qui livrent les premières données géomorphologiques et paléoenvironnementales sur le secteur, grâce à l’étude de coupes stratigraphiques matérialisant trois transects perpendiculaires à l’axe du ruisseau.

Stratigraphie générale du fond de vallée à l’emplacement de la villa (fig. 3)

8Au sud de Beaumont, les formations superficielles dans lesquelles se trouvent les vestiges de la villa sont ancrées sur une ancienne nappe alluviale de l’Artière. Celle-ci est formée de blocs de 20 à 30 cm de diamètre moyen, aux angles émoussés, majoritairement d’origine granitique et plus rarement d’origine volcanique, englobés dans une matrice sableuse et limono-calcaire. Vers le sud, la nappe alluviale se dégrade. Quelques blocs résiduels se mêlent progressivement aux marnes altérées qui se débitent en plaquettes. Ces alluvions dominent le lit actuel de l’Artière (419,20 m) de 1 à 2 m maximum. Vraisemblablement würmiennes, elles ne sont toutefois pas datées sur la carte géologique de Clermont-Ferrand.

9Les sols qui reposent sur ces alluvions anciennes sont bruns et argilo-limoneux. Dès les premiers centimètres, ils sont marqués par des apports colluviaux, car enrichis de fragments de marnes et ponctuellement de mobilier néolithique (tessons et silex) issu du vaste site chasséen situé en amont du versant. Les fondations de la villa sont installées dans ces niveaux et généralement ancrées sur le sommet de la terrasse.

10Le niveau qui scelle les vestiges gallo-romains est brun, limono-argileux à argilo-limoneux et enrichi de blocs et de matériaux de construction sur une épaisseur de zéro mètre cinquante à un mètre trente. Dans cet horizon, l’ampleur du colluvionnement de versant est difficile à lire car les matériaux de démolition de la villa se mêlent aux apports de versant.

11Enfin, cet ensemble est fossilisé par un sédiment brun clair, limoneux à limono-sableux, épais de 0,50 m à 2 m, qui contient des lits de sables classés essentiellement granitiques. Près du lit de l’Artière, où ils sont plus nets, ces lits sableux peuvent atteindre 5 à 10 cm d’épaisseur. D’origine alluviale, ils témoignent de crues et d’inondations qui caractérisent la période post-antique et pourraient dater du Moyen Âge ou de l’époque moderne. Mis en place rapidement, cet épais ensemble alluvio-colluvial rend compte d’une érosion accrue et avancée des sols sur les versants limagnais et d’une activité hydrologique plus dynamique. Aucun épisode sédimentaire comparable n’est observé depuis le début de la mise en place des sols.

Les dépôts de l’Artière

12D’amont en aval, trois transects perpendiculaires au cours d’eau ont permis d’étudier le fond de vallée de l’Artière (fig. 4). Le premier fut réalisé à l’occasion de la construction de la zone d’activité de Champ Madame. Le second et le troisième ont été effectués lors du creusement de deux réservoirs, les bassins d’orage amont et aval, destinés à réguler les débits du ruisseau.

Transect 1

13Le premier de ces transects a été observé en rive droite de l’Artière à l’occasion de la fouille du bâtiment résidentiel de la villa (fig. 5). Il illustre parfaitement la stratigraphie générale du site décrite plus haut. La principale observation a été réalisée au nord du bâtiment, à une trentaine de mètres au sud du tracé actuel de l’Artière. À cet endroit, un dépôt sableux repose sur la terrasse. Il est épais de 0,40 m et composé de sables fins à grossiers, lités, d’origine volcanique et granitique. Par la régularité de leur granulométrie, ces sables traduisent un écoulement à débit peu contrasté. Ils sont surmontés par un sédiment gris, argileux, également épais de 0,40 m, qui correspond à un horizon réductique marqué par l’excès d’eau. L’ensemble est fossilisé par un sol brun qui présente, dans sa partie sommitale, une alternance de niveaux sableux granitiques et de niveaux limono-argileux brun clair.

14La présence d’un horizon réductique au-dessus des sables atteste le retrait brutal des eaux courantes de l’Artière, mais le maintien d’une nappe d’eau élevée dans le secteur. Ce maintien de l’humidité, sans aucune empreinte alluviale associée, suggère une modification volontaire du tracé du cours d’eau. Cette canalisation de l’Artière à une trentaine de mètres plus au nord (tracé actuel) est vraisemblablement antique car la céramique récoltée à la base et sur toute l’épaisseur du sédiment gris sus-jacent aux sables est exclusivement gallo-romaine, même si elle n’est pas datée avec précision. L’édification du bâtiment résidentiel de la villa dans ce secteur (murs attestés à 3 mètres au sud du paléochenal) pourrait expliquer la déviation du cours de l’Artière, ce qui affinerait la datation de l’événement en le calant dans le dernier quart du Ier siècle ou au IIe siècle de notre ère.

15Par ailleurs, la corrélation stratigraphique des sables sus-jacents à la terrasse avec l’actuel lit de l’Artière a révélé une anomalie altitudinale : les sables se présentent à l’altitude de 418,40 m et les galets de la terrasse sous-jacente à 418 m, soit respectivement 0,80 m et 1,20 m au-dessous du lit actuel de l’Artière qui se trouve à 419,20 m. Cette paléotopographie atteste une tendance au remblaiement alluvial dans la vallée depuis l’Antiquité.

Transect 2

16Vers l’aval, un autre transect méridien situé sur la rive sud de l’actuelle Artière a révélé des détails chronologiques sur les débordements du ruisseau (fig. 6).

17Les dépôts de crue observés sont tous post-antiques. Au-dessus des niveaux gallo-romains (8, 7), se mettent en place deux ensembles de sables séparés par un horizon limono-argileux brun et peu sableux. Le premier niveau de sables (6, 5, 4) fossilise sans discontinuité les vestiges gallo-romains. Il possède une extension plus limitée dans l’espace que le second. Vers le sud, il devient limoneux et se dégrade rapidement. Lui succède une accalmie des débordements de l’Artière marquée par des dépôts bruns limono-argileux d’origine colluviale plus qu’alluviale. Le retour des inondations qui fossilisent ces dépôts témoigne de crues plus violentes. Même s’ils sont mêlés à une fraction fine limoneuse importante, les sables essentiellement granitiques qui se mettent en place sont plus grossiers (2). Leur extension vers le sud est plus vaste. Ils se relient au niveau brun clair décrit plus haut à propos de la stratigraphie générale du fond de vallée.

18Aucun élément chronologique fiable n’a été décelé dans les dépôts post-antiques. Seules les mentions fréquentes d’épisodes catastrophiques touchant la commune de Beaumont dans les archives modernes (Barathon, Valleix 1993) font écho à ces observations. Des dépôts de débordement datés du haut Moyen Âge et de l’époque moderne ont été également observés en aval des bassins versants de rive gauche de l’Allier dans la région de Clermont-Ferrand (Ballut 2000 ; Ballut 2001).

Transect 3

19Le troisième transect (fig. 7) est situé plus à l’aval encore, à proximité d’un site médiéval également localisé sur la rive gauche de l’Artière (Gabayet 2001).

20À cet endroit, le talweg est occupé par un ancien chenal, dont seule la partie sommitale a été dégagée lors de la fouille du site. Des sondages complémentaires à la tarière à main ont montré que ce chenal est large d’environ 4 m et épais de 50 cm. Il présente un remplissage composé de sables fins à grossiers d’origine volcanique et granitique. Des tuiles et quelques tessons gallo-romains sont incorporés aux sables au sommet du remblaiement. Ce dernier est fossilisé par un ensemble sédimentaire brun et argilo-limoneux, qui contient également à sa base des tessons gallo-romains. Lui succèdent des dépôts de sables et galets témoignant encore une fois de crues violentes postérieures à l’occupation du site médiéval.

21Comme sur le transect 1, le paléolit a été interprété comme un ancien cours de l’Artière abandonné à l’époque gallo-romaine, qui a d’abord fait place à une sédimentation d’origine colluviale non marquée par l’excès d’eau au contraire du transect 1. Plus récemment, les crues du ruisseau ont ennoyé le fond de vallée. Les dépôts associés se sont mis en place après l’occupation médiévale du site, datée du XIIe siècle.

Conclusion

22Les transects 1 et 3, méridiens et perpendiculaires à l’Artière, ont apporté la preuve d’importantes modifications du tracé du ruisseau à l’époque romaine. En deux points, l’abandon d’un chenal a été daté de l’Antiquité. Le changement de lit de l’Artière demeure mal calé chronologiquement par la céramique contenue dans les niveaux supérieurs du ruisseau abandonné ou à la base des niveaux qui le fossilisent. Il pourrait être antérieur ou dater du dernier quart du Ier siècle ou du IIe siècle de notre ère, période à laquelle est édifié le bâtiment résidentiel de la villa de Champ Madame jouxtant le paléolit (transect 1). L’origine anthropique du changement de lit semble vraisemblable. La présence d’un sol à gley au-dessus des sables sur le transect 1 atteste à la fois un maintien de l’humidité et un retrait du lit de l’Artière, ce qui ne peut s’expliquer que par une intervention humaine pour déplacer le cours du ruisseau. Sans être absolument prouvée, l’hypothèse d’un lien direct entre l’extension de la villa et le déplacement du ruisseau peut être envisagée.

23Ces aménagements interviennent à un moment de l’histoire du ruisseau au cours duquel les dynamiques hydrologiques sont relativement stables. Après l’époque romaine, la vallée de l’Artière connaît des crues dont l’intensité est sans précédent depuis le début de la seconde moitié de l’Holocène dans la Limagne des Buttes. Leur intensité est notable au début de la période historique, puis se relâche et redevient majeure vraisemblablement à l’époque moderne (Derruau 1949 ; Barathon, Valleix 1993 ; Ballut 2000, 2001).