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Le Tchad des lacs

Partie 1. Les lacs tchadiens du Pléistocène à l’Anthropocène

Chapitre 1. Changements environnementaux et climatiques à la période humide africaine Holocène dans le bassin du lac Fitri (Tchad)

Mathieu Schuster, Florence Sylvestre, Christine Raimond, Abderamane Moussa, Yassine Abakar et Tashi Yalikun

Texte intégral

Nous remercions très chaleureusement le programme pluridisciplinaire Gelt, et à travers lui toutes les personnes et organismes tchadiens et français qui l’ont imaginé, qui lui ont donné vie, qui l’ont rendu possible et qui ont contribué à son bon déroulement, depuis les missions sur le terrain jusqu’au colloque de restitution. Nous remercions deux reviewers anonymes pour leur relecture pertinente de ce travail. Mathieu Schuster remercie Jean-François Ghienne et Claude Roquin pour les discussions sans fin. Cet article est une contribution à l’initiative MALaBaR : Modern and Ancient Lake Basins Research.

Introduction

1Le lac Fitri, centré sur 12° 50’ N et 17° 30’ E, est le plus grand lac s’étendant uniquement sur le territoire du Tchad (fig. 1 et 2). Ce lac et sa zone humide associée jouent un rôle majeur dans cette partie du Sahel pour les activités humaines (agriculture, élevage, pêche, transhumance, pastoralisme, commerce) et comme refuge pour la biodiversité (oiseaux migrateurs, faune sauvage, végétation) (Raimond et al., 2017).

Figure 1. Localisation du site d’étude montrant le lac Fitri et le lac Tchad dans le contexte du Mégalac Tchad.

Figure 1. Localisation du site d’étude montrant le lac Fitri et le lac Tchad dans le contexte du Mégalac Tchad.

Source : fusion Landsat et STRM. Réalisation : Claude Roquin, IPG-Strasbourg.

Figure 2. Vue satellite du lac Fitri et d’une partie de son bassin montrant la nette dominance des environnements de dépôts sableux et localisant les différentes figures illustrant cet article.

Figure 2. Vue satellite du lac Fitri et d’une partie de son bassin montrant la nette dominance des environnements de dépôts sableux et localisant les différentes figures illustrant cet article.

Source : mosaïque d’images Spot de 2010 (Sidrat) en fausses couleurs faisant apparaître la végétation en rouge.

2Le lac Fitri reste mal connu ainsi que le souligne clairement Lemoalle (1987) : « On possède peu d’informations sur ce lac. L’essentiel des données provient d’une courte campagne réalisée en décembre 1973 et de documents non publiés du service d’hydrologie du Centre Orstom de N’Djamena. », possiblement parce que l’essentiel de l’attention a été jusqu’à présent porté sur le lac Tchad. Ces deux grands lacs partagent un passé commun puisqu’ils ont fait partie à l’Holocène du Mégalac Tchad, avant de s’individualiser à la fin de l’optimum climatique dit de la « période humide africaine » ou du « Sahara vert » (Schuster, 2002). Ils ont ensuite connu des évolutions distinctes, dans un contexte global commun mais avec des spécificités propres liées à des physiographies différentes. Tous deux sont endoréiques, occupent un bassin à la topographie/bathymétrie très peu prononcée (profondeur très faible en comparaison avec la taille du plan d’eau, s’apparentant ainsi à la catégorie des wind-driven waterbodies définie par Nutz et al., (2018) et dépendent très fortement des précipitations de la mousson ouest-africaine et des régimes de vent saisonniers dont l’empreinte hydrodynamique ancienne a été évaluée par Bouchette et al. (2010). Toutefois, le Fitri, avec son bassin de drainage occupant la bande sahélosaharienne, est totalement dépendant de la profondeur de pénétration vers le nord de la zone de convergence intertropicale (ZCIT). La variabilité de la mousson ouest-africaine s’exprime au lac Fitri par des fluctuations de grande amplitude de la superficie des eaux libres et de la profondeur du lac, à toutes les échelles de temps (de la saison à plusieurs millénaires) (Yalikun et al., ce volume).

3Ainsi, le lac Fitri, avec son caractère sahélien fortement marqué, est un lac terminal qui constitue un enregistreur sensible et privilégié de la variabilité de la mousson et de son impact sur les paysages et les écosystèmes passés. Malgré cet intérêt majeur pour la recherche scientifique, les archives sédimentaires du lac Fitri et de son bassin n’ont fait pour le moment l’objet que de rares études (e.g. Lemoalle, 1987 ; Moupeng, 2006). Pour exemple, il aura fallu attendre 2016 pour que, grâce au programme Gelt, soient prélevés les premiers échantillons de sédiments des fonds du lac (bennes et carottes) et qu’une première caractérisation de sa bathymétrie soit entreprise.

4La présente contribution est à considérer comme une première étape d’identification des principaux environnements et processus de dépôts présents dans le bassin. Réalisée principalement à partir de l’interprétation géomorphologique sur images stellitaires, cette étude a pu être complétée par des reconnaissances ponctuelles sur le terrain. Les grands types d’environnements sédimentaires (fluviatiles, deltaïques, lacustres et éoliens) reflètent des conditions de mise en place différentes souvent liées au forçage par le climat, tandis que leurs relations spatiales (emboîtement, superposition, érosion, remaniement) traduisent une chronologie relative de mise en place. Ainsi, un premier scénario d’évolution des environnements et du climat dans cette région peut être proposé. Dans un futur proche, celui-ci pourra être nettement amélioré, évidemment par une étude du même type plus approfondie incluant un effort important de datations absolues, mais aussi en intégrant les données d’études complémentaires initiées dans le cadre du programme Gelt (i.e. étude de la variabilité spatiale du lac pour la période observée par l’imagerie aérienne et satellite, analyse des archives lacustres prélevées par carottage et possiblement données de l’imagerie sismique des fonds du lac).

Méthodologie

5L’approche retenue ici est simple puisqu’elle repose principalement sur la photointerprétation des grandes structures morphosédimentaires caractéristiques des environnements de dépôts à partir de l’observation d’images satellitaires selon une méthode éprouvée (Schuster et al., 2005 et 2014 ; Paillou et al., 2009 ; Nutz et Schuster, 2016 ; Schuster et Nutz, 2018). La principale source d’images est Google Earth Pro (pour des raisons pratiques et économiques) dont la pertinence pour la recherche scientifique et notamment les géosciences n’est plus à démontrer (Scheffers et al., 2012). Dans la région du lac Fitri, le faible couvert végétal et la bonne préservation des structures morphosédimentaires s’avèrent un atout pour appliquer ce type d’approche.

6La chronologie relative retenue permettra ensuite d’orienter les futures actions visant à apporter des datations absolues. Elle est basée sur les principes simples, mais robustes, de la stratigraphie qui permet de définir les relations temporelles entre des couches géologiques, notamment le principe de recoupement (i.e. les couches sont plus anciennes que les structures ou les roches qui les recoupent). Deux jalons temporels sont apportés par deux événements climatiques majeurs marqués par des changements environnementaux drastiques, à savoir :

  • l’épisode de très forte aridité de la fin du dernier maximum glaciaire (DMG) qui a favorisé une forte expansion du désert du Sahara comme en témoignent des systèmes de dunes et d’ergs dunaires fossiles qui se sont développés loin vers le sud, bien au-delà des lacs Tchad et Fitri ;

  • l’épisode de très forte humidité de l’Holocène dit de la « période humide africaine » ou du « Sahara vert » (ca. 11 500-5 000 ans BP), qui s’accompagne à l’échelle du Sahara de la réactivation des réseaux hydrographiques, du développement de lacs, de l’installation d’une végétation et d’une faune de savane et de l’occupation humaine (e.g. De Menocal et Tierney, 2012 ; Bard, 2013) et qui se traduit au Tchad notamment par l’installation du Mégalac Tchad (Schuster, 2002 ; Schuster et al., 2014).

Résultats préliminaires

7Les principaux environnements de dépôts silicoclastiques identifiés dans le bassin du lac Fitri à partir de la reconnaissance géomorphologique sur images satellitaires sont les systèmes éoliens, fluviatiles au sens large et lacustres (principalement littoraux).

8Hormis des pointements de roches du socle (granitoïdes), le paysage est très fortement dominé par d’anciens champs de dunes attribués au dernier maximum glaciaire. Les dunes éoliennes présentent diverses morphologies (transverses, linéaires, barchanoïdes) et dimensions (longueur, largeur, hauteur et longueur d’onde) (fig. 3). Cette diversité traduit des conditions d’écoulement des vents contrastées bien que les directions soient assez constantes (du NE vers le SO) suggérant des phases de mise en place différentes. Ces dunes sont antérieures aux autres milieux de dépôts identifiés comme en témoignent des incisions fluviatiles, des remaniements partiels par la dynamique littorale lacustre, le remplissage de dépressions interdunaires par des dépôts lacustres et palustres, et l’ennoiement partiel de dunes par les eaux du lac Fitri. Il convient de noter que la morphologie ainsi que l’organisation spatiale de certaines dunes diffèrent des modèles classiques ; il pourrait s’agir d’accumulations sableuses sous-aquatiques liées à l’hydrodynamique dans le Mégalac Tchad (e.g. barres d’avant-côte).

Figure 3. Vues satellite montrant certaines morphostructures éoliennes présentant diverses interactions avec des réseaux fluviatiles, voire avec des milieux lacustres et palustres au sein des dépressions interdunaires.

Figure 3. Vues satellite montrant certaines morphostructures éoliennes présentant diverses interactions avec des réseaux fluviatiles, voire avec des milieux lacustres et palustres au sein des dépressions interdunaires.

Les divers types de dunes témoignent de directions de vents issus du NE-ENE.
A et B Trois types de dunes transverses présentant trois longueurs d’onde distinctes.
C : Dunes linéaires partiellement altérées par un réseau hydrographique postérieur à leur mise en place.

Source : Google Earth Pro.

9Le principal système fluviatile est représenté par le Batha dont le cours est, selon les endroits, soit à faible sinuosité (rivière en tresses à barres longitudinales et transverses) soit à forte sinuosité (rivière en méandres à barres d’accrétion latérales ou point bars) (fig. 4 et 6). Dans sa partie distale, il s’étale en plusieurs branches pour former un delta de type fluvial fan (Stanistreet et McCarthy, 1993) ou distributary fluvial system (Hartley et al., 2010) pouvant rappeler le delta de l’Okavango (Botswana) (fig. 2 et 4). De nombreuses portions de chenaux à méandres abandonnés peuvent aussi être identifiées dans la région, notamment en relation avec des systèmes dunaires, et témoignent d’anciens réseaux hydrographiques qui restent à caractériser. Le cours actuel du Batha incise très fortement le cordon littoral du Mégalac Tchad (à l’est du Fitri, en aval de Ati), tandis que vers le sud, le cordon littoral du Mégalac Tchad est également affecté par des incisions fluviatiles plus discrètes (fig. 5).

Figure 4. Vues satellite montrant certaines morphostructures fluviatiles associées à la rivière Batha.

Figure 4. Vues satellite montrant certaines morphostructures fluviatiles associées à la rivière Batha.

A : Portion à faible sinuosité (aval d’Ati) montrant des barres fluviatiles longitudinales végétalisées et transverses dans le chenal. B : Portion à forte sinuosité (amont d’Ati) montrant des boucles de méandres abandonnées (oxbow lakes) et de grandes rides arquées (scroll bars) témoignant de la migration des méandres par accrétion latérale. C : Série de boucles de méandres dans le delta du Batha, montrant la zone en accrétion (accumulation de sable sous forme de mégarides point bars sur la berge convexe) et la zone en érosion (berge concave).

Source : Google Earth Pro.

Figure 5. Vues satellite montrant certaines morphostructures littorales des anciens rivages du Mégalac Tchad et du proto-lac Fitri.

Figure 5. Vues satellite montrant certaines morphostructures littorales des anciens rivages du Mégalac Tchad et du proto-lac Fitri.

A : Séquence de crêtes de plages intermédiaires
entre le haut niveau du Mégalac et le niveau actuel du lac Fitri. B : Cordon littoral du Mégalac Tchad fortement incisé par la rivière Batha. À noter le chenal actif, les terrasses fluviatiles associées et les traces d’anciens chenaux. C : Cordon littoral
du Mégalac Tchad vers le sud, affecté par l’érosion alluviale post-régression.

Source : Google Earth Pro.

Figure 6. Illustrations de terrain, janvier 2016.

Figure 6. Illustrations de terrain, janvier 2016.

A, B et C : Barre de méandre (point bar) en cours de formation dans le Batha. Cette barre composite est constituée de mégarides amalgamées (flèches blanches : crêtes des mégarides) dont la forte asymétrie résulte du transport du sable par le courant d’eau qui les a générées. La surface des mégarides est affectée par des structures biosédimentaires (Piscichnus) en forme de cratère (flèches noires) interprétées comme des nids de poissons (Tilapias). D : Vue plongeante depuis le sommet du cordon littoral principal du Mégalac Tchad (ouest d’Ati) ; l’arrière-plan correspond au fond du paléolac et était, dans le passé, totalement inondé.

10Le pourtour du Mégalac Tchad (fig. 1) est marqué à l’échelle de tout le bassin par un cordon sableux qui montre des grandes structures littorales typiques (e.g. crêtes de plages, flèches sableuses, deltas) permettant de définir l’ancienne ligne de rivage de cet immense paléolac (Schuster et al., 2005). Au sud-est du Fitri, de grandes rides arquées et organisées concentriquement depuis le rivage du Mégalac Tchad jusqu’au rivage du lac Fitri (fig. 5) marquent également d’anciens rivages intermédiaires et enregistrent la formation du proto-lac Fitri, initiée à la fin de l’optimum climatique de l’Holocène.

11Se dégage alors un premier scénario de mise en place des paysages sédimentaires dans la région du Fitri (fig. 7). À l’Holocène inférieur, les ergs dunaires mis en place au Pléistocène et notamment à la fin du dernier maximum glaciaire sont ennoyés et se développe le Mégalac Tchad dans le contexte de l’optimum climatique de la période humide africaine. Le contour de l’actuel Fitri est inclus dans celui du Mégalac Tchad. Suite à la péjoration climatique, le Mégalac Tchad est en phase régressive (i.e. migration de la ligne de rivage vers le centre du bassin, diminution de la superficie et de la profondeur du lac) et apparaît un proto-lac Fitri (à l’instar du lac Tchad et d’un éphémère lac dans la dépression du Bodélé) qui s’individualise pour progressivement acquérir sa configuration actuelle.

Figure 7. Modèle simplifié d’évolution des environnements lacustres dans le bassin du Tchad depuis la fin du dernier maximum glaciaire (DMG) jusqu’à aujourd’hui, en passant par la période humide africaine ou l’épisode dit du « Sahara vert » (PHA/SV).

Figure 7. Modèle simplifié d’évolution des environnements lacustres dans le bassin du Tchad depuis la fin du dernier maximum glaciaire (DMG) jusqu’à aujourd’hui, en passant par la période humide africaine ou l’épisode dit du « Sahara vert » (PHA/SV).

Perspectives

12Cette étude préliminaire souligne un solide potentiel de recherche (et de formation) en sédimentologie et en géomorphologie qui présente des implications académiques et appliquées fortes : restitution des paléoenvironnements et paléoclimats, systèmes sédimentaires analogues actuels pour décrypter des séries géologiques anciennes notamment du Tchad (i.e. paléoenvironnements de Toumaï), évaluation du potentiel réservoir (eau et hydrocarbures) de grands corps sédimentaires silicoclastiques, ou encore pour la typologie des stocks de sables. Par exemple, pour ce qui concerne la sédimentologie de faciès, le bassin du lac Fitri offre une remarquable diversité d’environnements sédimentaires continentaux actuels et subactuels facilement observables ; il constitue à ce titre un cas d’étude exemplaire pour comprendre les interactions entre les milieux et processus de dépôts éoliens, fluviatiles, deltaïques et lacustres, tout en intégrant l’impact de la pédogénèse et de la bioturbation sur les dépôts primaires.

13Les deux efforts majeurs à fournir dans le domaine de la restitution de l’évolution des paysages successifs au Fitri pour les années à venir concerneront d’une part la cartographie géomorphologique et la caractérisation sédimentologique (i.e. faciès sédimentaires, structures internes et architecture stratigraphique) détaillée des formations de surface à partir de l’imagerie satellite, à partir de l’observation directe sur le terrain et de la prospection géophysique de proche surface (Ground Penetrating Radar, résonance magnétique protonique), et d’autre part l’établissement d’un calendrier précis de mise en place des différents systèmes morphosédimentaires par des méthodes de datations absolues, en particulier la méthode par OSL (Optically Stimulated Luminescence ; Preusser et al., 2008) parfaitement adaptée à ce contexte (e.g. datation des divers types de dunes, des cordons littoraux, des terrasses lacustres).

14Les défis à relever seront d’arriver à collaborer avec les autres disciplines qui étudient le lac Fitri afin d’intégrer les diverses échelles spatiales et temporelles d’observation (i.e. carottages et imagerie sismique des fonds du lac, variabilité du lac par imagerie satellite), d’aboutir à une étude comparée de l’évolution des lacs Tchad et Fitri afin de mettre en avant les caractéristiques communes et identifier les différences, pour arriver à déconvoluer les forçages liés au climat et ceux liés aux particularités physiographiques des deux bassins. Enfin, une approche multidisciplinaire permettrait de contribuer au développement par une valorisation des connaissances acquises avec un transfert vers des domaines plus applicatifs comme la gestion des ressources en eau (e.g. cartographie hydrogéologique).

15Cette étude permet de caractériser comment et à quelle vitesse réagissent les systèmes sédimentaires éolofluviolacustres, voire les écosystèmes associés, face aux forçages par le climat, avec des amplitudes et des durées variables. Cette question est fondamentale pour toute étude des environnements et climats du passé. Aujourd’hui, dans le contexte du défi global que représente le changement climatique, elle révèle toute sa modernité et son adéquation avec des questions sociétales. En effet, elle est essentielle pour anticiper le devenir des écosystèmes (i.e. résilience et adaptation) les plus sensibles à la variabilité du climat, tels que les zones humides du Sahel, où la pression anthropique va vraisemblablement continuer de s’accroître.

Bibliographie

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Yalikun T., Raimond C., Kemsol Nagorngar A., Zakinet D., Schuster M., Sylvestre F.
« Variabilité des crues et des paysages du Fitri depuis les grandes sécheresses des années 1970-1980 ». Ce volume.

Table des illustrations

Titre Figure 1. Localisation du site d’étude montrant le lac Fitri et le lac Tchad dans le contexte du Mégalac Tchad.
Crédits Source : fusion Landsat et STRM. Réalisation : Claude Roquin, IPG-Strasbourg.
URL http://books.openedition.org/irdeditions/docannexe/image/30516/img-1.jpg
Fichier image/jpeg, 1,2M
Titre Figure 2. Vue satellite du lac Fitri et d’une partie de son bassin montrant la nette dominance des environnements de dépôts sableux et localisant les différentes figures illustrant cet article.
Crédits Source : mosaïque d’images Spot de 2010 (Sidrat) en fausses couleurs faisant apparaître la végétation en rouge.
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Titre Figure 3. Vues satellite montrant certaines morphostructures éoliennes présentant diverses interactions avec des réseaux fluviatiles, voire avec des milieux lacustres et palustres au sein des dépressions interdunaires.
Légende Les divers types de dunes témoignent de directions de vents issus du NE-ENE. A et B Trois types de dunes transverses présentant trois longueurs d’onde distinctes. C : Dunes linéaires partiellement altérées par un réseau hydrographique postérieur à leur mise en place.
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Titre Figure 4. Vues satellite montrant certaines morphostructures fluviatiles associées à la rivière Batha.
Légende A : Portion à faible sinuosité (aval d’Ati) montrant des barres fluviatiles longitudinales végétalisées et transverses dans le chenal. B : Portion à forte sinuosité (amont d’Ati) montrant des boucles de méandres abandonnées (oxbow lakes) et de grandes rides arquées (scroll bars) témoignant de la migration des méandres par accrétion latérale. C : Série de boucles de méandres dans le delta du Batha, montrant la zone en accrétion (accumulation de sable sous forme de mégarides point bars sur la berge convexe) et la zone en érosion (berge concave).
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Titre Figure 5. Vues satellite montrant certaines morphostructures littorales des anciens rivages du Mégalac Tchad et du proto-lac Fitri.
Légende A : Séquence de crêtes de plages intermédiaires entre le haut niveau du Mégalac et le niveau actuel du lac Fitri. B : Cordon littoral du Mégalac Tchad fortement incisé par la rivière Batha. À noter le chenal actif, les terrasses fluviatiles associées et les traces d’anciens chenaux. C : Cordon littoral du Mégalac Tchad vers le sud, affecté par l’érosion alluviale post-régression.
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Titre Figure 6. Illustrations de terrain, janvier 2016.
Légende A, B et C : Barre de méandre (point bar) en cours de formation dans le Batha. Cette barre composite est constituée de mégarides amalgamées (flèches blanches : crêtes des mégarides) dont la forte asymétrie résulte du transport du sable par le courant d’eau qui les a générées. La surface des mégarides est affectée par des structures biosédimentaires (Piscichnus) en forme de cratère (flèches noires) interprétées comme des nids de poissons (Tilapias). D : Vue plongeante depuis le sommet du cordon littoral principal du Mégalac Tchad (ouest d’Ati) ; l’arrière-plan correspond au fond du paléolac et était, dans le passé, totalement inondé.
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Titre Figure 7. Modèle simplifié d’évolution des environnements lacustres dans le bassin du Tchad depuis la fin du dernier maximum glaciaire (DMG) jusqu’à aujourd’hui, en passant par la période humide africaine ou l’épisode dit du « Sahara vert » (PHA/SV).
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Auteurs

Yassine Abakar, sédimentologue, étudiant, université de Strasbourg, UMR 7516, Strasbourg, France.

© IRD Éditions, 2019

Conditions d’utilisation : http://www.openedition.org/6540

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