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Les tufs et travertins en Périgord-Quercy

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Frédéric Hoffmann

2 - Étude sédimentologique des travertins du Perigord-Quercy : mécanismes de dépôt, dynamique de fonctionnement passe, et indications pédoclimatiques

Texte intégral

INTRODUCTION

1Les travertins appartiennent à la famille des carbonates continentaux, famille que l'on peut approximativement subdiviser en 4 parties :

  • les travertins et dépôts exokarstiques proprement dits (enduits de paroi sur les falaises, encroûtements d'origine organique avec apports de carbonates issus d'autres formations carbonatées de pente (grèzes, par exemple), mais aussi les tufs d’aspersion (rares), et les tufs de suintement). Cette famille comprend également les encroûtements de paroi ou de plancher d'entrées de grottes (dans la mesure où la présence de bio-organismes incrustants est attestée ; il est vrai que dans ce domaine, la transition entre les différentes formations est délicate). Sous d'autres climats (tropical notamment), on peut y ajouter également les pendeloques ;

  • les dépôts carbonatés endokarstiques : les spéléothèmes, les gours, etc. ;

  • les croûtes carbonatées d'origine très variable [VOGT, 1984] : sédimentaire, pédologique, etc. ;

  • les formations lacustres.

2* Deux principaux acteurs du concrétionnement : au sein de cette classification sommaire, deux principaux acteurs du concrétionnement distinguent les travertins des autres familles de carbonates. En effet, il semble que l'on ne puisse pas séparer l'origine biologique et l'origine physico-chimique dans la mise en place du concrétionnement travertineux. Ce lien très étroit entre ces deux acteurs principaux provoque l’apparition de très nombreux faciès différents, à la base de la richesse et de la complexité des formes rencontrées sur le terrain. Elle fonde également les principales difficultés de lecture des coupes, car à cette diversité d'aspect correspond également des diagénèses plus ou moins poussées en fonction de la dureté du sédiment ainsi qu'en fonction de l'âge de la formation étudiée. Ainsi, l'enchaînement des différents faciès est-il un moyen de définir les différents types de dépôts.

3* Deux systèmes de dépôts différents : le deuxième grand critère de définition des travertins est leur attachement à un système de dépôt bien défini dans l'espace, basé sur la distinction entre formation de vallée et dépôt de source [FABRE, 1986 ; BAKALOWICZ et al., 1988 ; MARTIN, 1988]. En effet, entre ces deux dynamiques de mise en place, on constate une différenciation très nette de faciès (lien entre les faciès à mousse et les milieux de cascades), et des différences de morphologie de dépôts.

4Cependant, au-delà d'une certaine ampleur, les dépôts de type source peuvent fonctionner comme des formations de vallée (cas du dépôt de Saint Cernin de Larche, par exemple). Ces deux modes de fonctionnement peuvent également se succéder dans le temps [système travertineux de Jorox, Espagne, DELANNOY et al., 1997].

5Malgré leur complexité, l'étude de ces dépôts présente trois intérêts majeurs :

6* des indicateurs paléoenvironnementaux de premier ordre : dans tous les cas, ces deux modes de fonctionnements (source et vallée) renseignent sur les conditions paléoenvironnementales.

7En effet, ces différents systèmes piègent différents objets très intéressants pour le Naturaliste ou le Préhistorien : des sédiments (tourbes), de la faune, de la flore (empreintes végétales ou microflore), des industries préhistoriques, etc.

8Ce type d'informations paléoclimatiques est à mettre en relation avec la morphologie du dépôt, le mode de mise en place des différents faciès, leur diagénèse plus ou moins poussée, etc. Dans un autre ordre d'idée, l'incision successive et multiple de différents niveaux peut servir sous couvert de mille précautions, d’indicateurs d'évolution paléo-géomorphologique (phase d'encaissement du réseau hydrographique en rapport avec des systèmes de sources perchées). Bien au-delà, ces dépôts comportent des indications paléoenvironnementales plus globales, notamment par l'enregistrement de phases alternatives de concrétionnement et d'incision. Ces dernières nous renseignent sur les conditions de fonctionnement du géosystème karstique (nature du couvert végétal : forêt dense ou milieu ouvert, en rapport avec un système climatique particulier : biostasie, rhexistasie) ;

9* Des dépôts révélateurs des tendances climatiques : le deuxième intérêt de ce type de formations tient là encore à sa mise en place : cette interaction entre biologique et domaine physico-chimique demeure soumise aux évolutions climatiques. Aussi, est-il possible de "lire" en quelque sorte ces diverses influences dans l'enchaînement (vertical ou latéral) des différents faciès. En effet, les différents bio-organismes incrustants évoluent en fonction des conditions plus ou moins favorables vers une plus ou moins grande richesse en carbonates des sédiments. On peut alors parler de séquence carbonatée positive ou d'enchaînement positif des faciès vers une plus grande carbonatation [VAUDOUR, 1986]. Tout l'intérêt est alors de voir éventuellement si l'on peut, dans une zone géographique relativement restreinte, observer plusieurs séquences carbonatées positives, indicatives d'une réelle tendance climatique. Elles permettent de faire abstraction des conditions propres à chaque dépôt.

10* Des indicateurs des pressions anthropiques sur le milieu : parallèlement à cette évolution, l'homme en exerçant une pression de plus en plus grande sur son milieu, a non seulement modifié la dynamique interne de ces dépôts mais également le fonctionnement des systèmes karstiques qui prévalent à l'installation et à l'évolution d'un travertin. Cette influence anthropique se manifeste, notamment tout autour du Bassin Méditerranéen, par une dégradation des formes de sédimentation, et l'on peut parler alors de séquence climato-anthropique [VAUDOUR, 1994].

11La complexité de ce type d'approche oblige immanquablement à "séquencer" les différentes étapes d'une étude de dépôt.

2.1 - CONCEPTS ET METHODOLOGIE D'ETUDE DES TRAVERTINS ET DE LEURS FORMATIONS ASSOCIEES

12De façon globale, la dynamique responsable de la mise en place d'un travertin est complexe, et demeure soumise à un certain nombre de mécanismes naturels. Certains, comme la gravité par exemple, peuvent apparaître évident, et jouent un rôle important, tant dans la mise en place, que dans le vieillissement des formes observées. Également, la photosynthèse régit le fonctionnement des bio-organismes chlorophylliens.

13Pour autant, nombre de ces mécanismes sont encore mal connus. C'est le cas, par exemple, des divers mécanismes qui unissent phase chimique du solvant (eau carbonatée) et phase cristalline (précipitation des carbonates). Pour contourner cette difficulté, il est possible de mesurer, au travers de la calcimétrie, le résultat global de ces diverses actions. Dynamique de dépôt, acteurs du concrétionnement et calcimétries fines sont les trois grands temps de cette étude.

2.1.1 - PARTICULARITES ET DIFFICULTES D'ETUDE DES DEPOTS DE TRAVERTINS

14Par définition, le Morphologue s'attache très souvent à l'étude de la forme, et il est vrai que cette dernière peut jouer un grand rôle dans l'étude des travertins, rôle peu souvent mis en valeur toutefois.

A) Les différents types de systèmes : travertins de vallée et de source

15Cette classification est basée sur la plus ou moins grande précocité des phénomènes de concrétionnement dans l'espace, depuis l'exutoire karstique (Fig. 2-1). Elle a été élaborée par FABRE [1986], et définit ensuite par BAKALOWICZ et al, [1988] et MARTIN [1988] dans ses aspects fonctionnels.

16A partir de la classification de FABRE, il est possible de déterminer 3 grands types de dépôts : travertins de "vallée", travertin de "source", et travertin de "source-talweg".

1°) Les travertins de vallée

17Les travertins de vallée (ou talweg chez FABRE) se forment en général assez "loin" des exutoires karstiques. En Périgord-Quercy, ces dépôts se situent très souvent en confluence avec les drains majeurs de cette région. De façon très simplificatrice, ils peuvent revêtir deux formes principales dans notre secteur d'étude :

18° d'une part, ce sont des bouchons travertineux (3) qui se forment donc en confluence. Ce type de dépôt est formé par l'accumulation de plusieurs séquences carbonatées ou non, en arrière de laquelle s'établit très souvent un remblaiement tourbeux (de type palustre, dans le cadre d'une tourbière alcaline) ;

19° d'autre part, il peut s'agir également d'un travertin continu sur plusieurs kilomètres de longueur, reposant sur le fond du talweg (4). Ce "ruban" se forme par l'accumulation des carbonates qui exhaussent progressivement le lit et qui encroûte les parois du ruisseau, ainsi que de la succession de plusieurs barrages. Ces derniers forment des systèmes cascadants à la faveur d'obstacles, à la faveur de mélange d’eaux différentes, etc., et barrent ensuite l’écoulement des eaux.

20* Des formes qui se succèdent dans l’espace : bien évidemment, toutes ces formes peuvent se juxtaposer dans l'espace, ce qui arrivent fréquemment d'ailleurs sur les vallées qui dépassent la dizaine de kilomètres de longueur.

21Par exemple, le fond d'une vallée peut présenter d'abord une séquence de remblaiement associée à un bouchon travertineux dans sa partie aval. Puis, en amont, en confluence avec un drain secondaire, il peut présenter une séquence travertineuse en ruban composée de barrages successifs, qui peut à son tour, représenter un bouchon ayant formé un remblaiement palustre encore un peu plus en amont, etc.

22De plus, ce système peut recevoir également d'autres apports de matériaux qui viennent se mêler aux encroûtements (colluvions, grèzes, alluvions de terrasses, etc.), et qui peuvent être à l'origine de zones tourbeuses [ENJALBERT, 1951].

Figure 2-1 : Typologie des dépôts de travertins, (inspirée de FABRE 1986).

Figure 2-2 : Morphologie d'un dôme algo-bryophytique.

23* Des faciès très différenciés : avec un tel mode de fonctionnement, on imagine sans difficulté que les faciès associés à de tels milieux de dépôts peuvent être beaucoup plus variés que dans le cas de systèmes de source, et comporter notamment, un part de sédiments non carbonatés.

24En effet, si les faciès rencontrés sur les barrages travertineux sont proches des systèmes cascadants des sources (faciès algo-bryophytiques), les sédiments de fond de vallée sont, en fonction de l'évolution du système, caractérisés par leur plus moins grand degré de carbonatation.

25Boues, limons et sables carbonatés peuvent se mêler à d’autres produits (argiles, tourbes, sables, graviers, et galets de quartz, etc.) régulièrement piégés par les travertins. Ceci est d'autant plus facile si le cours d'eau a une grande compétence. De plus, du fait de leur plus grande extension, ces secteurs peuvent être colonisés par une végétation d'eau. Celle-ci n'est pas forcément une végétation propre aux systèmes travertineux (végétation de marais à Hypnacées).

26Tous ces différents types de végétation modifient profondément les caractéristiques physico-chimiques des eaux. Celles-ci sont préparées à la saturation par un parcours aérien qui multiplie les échanges gazeux notamment, et amène une dynamique complexe analysée (cf. infra 3° partie).

Figure 2-3 : Morphologie des dépôts de travertins.

27* Un lien très fort entre dynamique de fonctionnement et faciès : d'un point de vue schématique, les deux modes de fonctionnement des travertins de vallée engendrent des faciès différents (Fig. 2-3.).

28Bien sûr, cet exposé reste très théorique car chaque dépôt est différent, compte tenu de conditions locales (topographie sous-jacente, conditions d'exposition, situation hydrologique), mais également des conditions climatiques dans lequel il s'inscrit. Très grossièrement, on peut dire que les différents faciès sédimentaires se répartissent en fonction de l'agitation du milieu.

29° De cette manière, les formations de type bouchon travertineux et les barrages cascadants favorisent la croissance des organismes d'eau vives, avec des faciès à mousses et algues (algo-bryophytiques). C'est aussi le siège de faciès micro-algaires engendrant des dépôts de type plancher, sur lesquels peuvent se fixer d'autres macro-organismes (algues, plantes d'eau). D'une façon très générale, ces milieux très oxygénés, ne semblent pas propices à la fossilisation dans de bonnes conditions, de la faune et de la flore. Seules quelques empreintes de feuilles ont été retrouvées parmi ces faciès à mousses fossilisés, que l'on rencontre très souvent dans les dépôts du Périgord-Quercy.

30° A l'opposé, les formations de fond de cours d'eau, caractérisées par des milieux de sédimentation plus calmes, se marquent par une plus grande diversité de faciès. Il s'agit souvent de fines boues et des limons carbonatés, mais comportent également des faciès algaires. Ces milieux conservent donc en général très bien la faune et la flore. Là encore, ce schéma général reste soumis aux conditions locales et aux apports de versant qui peuvent modifier grandement la structure de ces dépôts. L'influence du climat y est également toute aussi importante.

2°) Les travertins de source

31Ils se forment directement à proximité de l’exutoire karstique. FABRE distingue une sous famille de formes avec les dépôts de type "source-talweg" (2). Ce sont des dépôts qui peuvent non seulement se former au droit de la source mais également plus loin. Nous avons pu constater en effet sur notre terrain des sources qui ne sont pas incrustantes à la base, mais qui, sous l'action de divers facteurs bio-physico-chimiques, peuvent le devenir après un parcours aérien de quelques centaines de mètres, voire de quelques dizaines de mètres seulement pour certaines. Ces mécanismes de précipitation des carbonates restent dans ce cas tout de même assez précoces, et justifient donc leur attachement au type source.

32* Des formes très caractéristiques en dôme : globalement, les tufs de source demeurent très proches des formations de vallée d'un point de vue sédimentologique, et notamment, avec les faciès de cascades des bouchons travertineux. D'ailleurs, si la source est importante, on peut aisément passer d'un travertin de source à une formation de vallée, ce qui montre que ce cloisonnement est théorique.

33Cependant, les faciès liés aux phénomènes de cascades peuvent y jouer un très grand rôle. Ils se présentent très souvent sous la forme de dômes algo-bryophytiques (Fig. 2-2.), que l'on retrouve dans la plupart des dépôts périgourdins et quercynois.

34Ces dômes sont composés par une succession de "blocs" de mousses, en forme de colonnes sur lesquels reposent des macro-algues incrustantes. En se concrétionnant, les faciès à mousse conservent leur importante porosité originelle. Si tel est le cas, c'est que le dôme n'a pas connu de tassement (diagénèse) important (forme récente). De façon fréquente, le haut du dôme est colonisé par des niveaux algaires qui doivent toujours être en contact avec la lumière du soleil et demeurer sous l'eau. Dans les édifices fossiles très anciens (Pléistocène), ces niveaux sont parfois très finement cristallisés et forment des travertins très durs (à faciès "stromatolitique" stricto sensu). D'ailleurs, ce terme pose un certain nombre d'ambiguïtés. En effet, il est très souvent synonyme de faciès très dur finement cristallisé. Pour d’autres [ADOLPHE, 1981, 1986, 1987, 1990 ; VAUDOUR, 1986 ; FREYTET, 1990a et b], il recouvre une notion plus vaste en désignant tous les édifices carbonatés construits par des organismes biologiques. Cette définition inclut alors les faciès à mousses, les faciès caverneux durs, les encroûtements de tiges, d'objets divers mobiles (c'est-à-dire non fixés à un support), ainsi que les planchers et les encroûtements fixes. Compte tenu de cette ambiguïté, nous préférons ne pas l'employer.

35Ce dôme est souvent composé d'un vide qui se situe sous le front de cascade et que l'on peut attribuer à une progression plus rapide de la partie supérieure du front. Ici, l'exposition à la lumière semble jouer un rôle important, les parties de l'édifice situées à l'ombre étant moins facilement colonisées par les bio-organismes chlorophylliens. A la limite, si le dôme possède une hauteur importante, cette mise en porte à faux progressive crée rapidement une contrainte mécanique qui provoque le détachement et l’effondrement de la partie supérieure du front. On peut alors avoir une deuxième génération d’encroûtements reposant directement sur la première (cas du Moulin Farfal dans la région de Cadouin, bassin de la Dordogne).

36Cependant, très souvent, ce vide reste intact et se retrouve dans les édifices fossiles. Il peut être parfois comblé par des produits de circulation des eaux. Elles proviennent de la dissolution des carbonates précipités ou de la simple circulation d'eaux incrustantes. Elles précipitent alors sous la forme de "concrétions stalagmitiques" que nous appelons volontiers "concrétions endotravertineuses". Toutefois, ce comblement n'est pas systématique et ne se retrouve que dans quelques dépôts (exemples du dépôt de Sourzac, ou de la Forge d’Ans, bassin de l'Isle-Auvézère).

37* Des formes proches des dômes : les “banquettes” : selon l'importance de la source, on peut retrouver dans les travertins fossiles des formes plus importantes en extension que les dômes. Nous les avons nommé "banquette" (Fig. 2-2.). Elles peuvent avoir deux origines possibles :

38- soit elles sont composées de la juxtaposition de plusieurs dômes successifs ;

39- soit, il est possible également que ce type de front de cascade se soit mis en place d’un seul tenant, par l'étalement de l'eau sous la forme d'une nappe.

40Cependant, dans le cas de grosses sources, et à l'image des fronts de cascade que l'on retrouve sur certains ruisseaux, les différents filets d'eau semblent suffisamment nombreux pour entretenir plusieurs dômes à la fois. Le vieillissement et le tassement des formes ont fait disparaître les limites propres à chaque édifice et l'on aboutit à la formation d'anciens fronts de cascade d'une longueur pouvant dépasser les 80 m dans certains cas. On retrouve dans la masse des traces de filaments algaires, semblant moins présents tout de même que sur les petits édifices.

B) L'importance de la forme

41Un dépôt de travertins peut se résumer en quelque sorte a un "empilement" de couches (nous parlons ici de dépôts et non de lamines) ou plus exactement d'épisodes sédimentaires (carbonatés et détritiques). Bien sûr, cet "empilement" peut prendre des formes très diverses et ne ressemble pas toujours à la traditionnelle "pile d'assiettes".

42De façon schématique, et toujours en faisant abstraction des phénomènes d'incision et d'érosion, on peut classer les dépôts périgourdins et quercynois en deux grandes familles de formes (Fig. 2-3.). Ces types de formes traduisent des mises en place et des évolutions différentes, en rapport également avec des topographies différentes.

43Une disposition lenticulaire liée aux formations de vallée : très souvent, les formes liées au système de vallées présentent une disposition générale que l'on peut qualifier de "disposition en lentilles successives", et qui résulte d'une juxtaposition longitudinale des différents épisodes sédimentaires. Elle découle en partie des mécanismes de "progradation horizontale des barrages" [CASANOVA, 1981]. Ces mécanismes voient chaque épisode sédimentaire se disposer horizontalement, du fait même de la dynamique des barrages travertineux. Le développement de ce type de barrage se fait principalement en deux dimensions, beaucoup plus rapidement dans le sens de la longueur que dans celui de la hauteur.

44Ces différents épisodes peuvent être regroupés en séquences qui juxtaposées, permettent de reconstituer l'histoire du dépôt. Dans le cadre de la figure 2-3., cette reconstitution toute théorique permet de voir une évolution caractérisée au départ par un grand rôle joué par les formations détritiques. En effet, très souvent, le point départ d'un dépôt est caractérisé par des faciès détritiques (limon, sables), plus ou moins carbonatés. Sous ces faciès, on rencontre soit le substratum directement, soit des colluvions ou d'autres formations de pente plus ou moins cimentées très fréquemment rencontrées en Périgord-Quercy.

45Puis, dans une deuxième séquence, s'installe la dynamique du dépôt proprement dite. Elle se caractérise très souvent dans les formations de vallée par un remblaiement palustre, associée à un bouchon travertineux. On peut avoir pour la deuxième séquence, un enchaînement plus carbonaté. Au niveau de l'édifice, on peut aboutir à un enchaînement de faciès véritablement carbonaté (ici un enchaînement positif). Puis, enfin, une quatrième séquence s'établit en aval du bouchon et caractérisée par des faciès très carbonatés (phase d'optimum de sédimentation), puis par une dégénérescence des formes, avec la mort progressive de l'édifice.

46L'ensemble de ces séquences donne une disposition structurale lenticulaire, qu’il est difficile de connaître dans son intégralité. En effet, les horizons profonds ne sont connus très souvent que par sondage, ou si l’incision des formes a été suffisamment importante pour recouper le substratum. En résumé, les deux premières séquences sont associées à la dynamique travertineuse, et les deux dernières sont proprement travertineuses. Globalement, l'enchaînement des faciès forme une séquence positive au sens où l'on évolue vers une plus grande carbonatation des faciès, avant leur dégénérescence (raisons climatiques, impacts anthropiques, etc.).

47* Une disposition en empilement vertical pour les développements de type dôme : dans le cas, d'un dépôt de type source, la disposition des couches est souvent plus classique, en empilement vertical, dans l'axe de l'exutoire karstique, avec un plateau sommital caractéristique très souvent lié à un niveau dur (ce dernier forme alors morphologiquement un replat que nous nommons "plateau sommital"). L'enchaînement des couches montre là aussi une évolution positive, puis dans un deuxième temps, une dégénérescence des formes.

48Dans le cas de dépôts riches en éléments fins, détritiques ou meubles, on aboutit à un adoucissement des formes, voire à des formes plus complexes. Ces formes adoucies moulent très souvent la topographie sous-jacente et peuvent provoquer une forme en "cône" (type cône d'éboulis), dans les cas les plus extrêmes (un seul cas sur notre terrain : le dépôt de la Fontaine de Lestang, bassin du Lot).

49Enfin, si le drain karstique est très haut perché par rapport au niveau de base (type Autoire : 60 m), on aboutit à un "étirement" de cette forme en "pile d’assiettes", les couches devenant verticales. Ces cascades très hautes sont très souvent colonisées par les mousses qui peuvent résister à la pression de l’eau qui tombe sur la partie basse de l'édifice, et à l’attraction mécanique pour la partie haute. Cette dernière tend à fragmenter cette zone de l’édifice en blocs, qui tombent ensuite par simple gravité. Ainsi, du fait de ces faciès à mousse, n’existe-t'il pas de réelle disposition verticale des couches.

50Concernant les dépôts de source horizontaux, deux facteurs principaux conditionnent leur "lecture" et l’accès à l’information : la profondeur de l’incision de la coupe et l’importance du recul du front de coupe.

51En effet, sur la figure 2-3., notre axe est placé de telle manière à recouper tous les niveaux. Il est perpendiculaire, mais il aurait pu être longitudinal (dans le sens de l’écoulement des eaux). Sur cet axe perpendiculaire, seul un sondage peut permettre de livrer l’intégralité de la coupe.

52Très souvent, c’est l’eau qui recoupe son propre dépôt lors d’une phase de non concrétionnement par exemple, et il est rare sur notre terrain, pour les formes les plus récentes (holocènes), qu'elle recoupe le substratum.

53* Des recoupements qui concernent principalement les formations de vallées : de surcroît, il est vrai que cette dynamique de recoupement concerne de façon préférentielle les dépôts de vallée et ceci tient à plusieurs raisons principales :

54- très souvent dans notre secteur, les dépôts de source sont plus récents, et de ce fait, ils ont subi des phases paléoclimatiques de recoupement moins intenses ;

55- concernant ces dépôts de source, le meilleur agent de recoupement semble être l’homme, tout au moins sur notre terrain. L’exploitation directe des dépôts en fronts de carrière, et notamment des plus grosses formations, nous a aidé dans la compréhension de leur reconstitution dynamique. Globalement, ces formations de source demeurent néanmoins plus difficiles à étudier, du fait donc de cette moins grande emprise de l’incision et de la relative "jeunesse" des dépôts rencontrés. Il existe toujours une exception à la règle, symbolisée par le double dépôt de Saint Cernin, suffisamment âgé pour être recoupé par l’érosion et être exploité par l’homme ;

56- il existe également une autre différence entre formations de vallée et de source, tenant à leur dynamique propre. En effet, très souvent, les phases d’incision correspondent à d’intenses épisodes d’alluvionnement dans un contexte "rhexistasique" (faible couvert végétal facilitant l’exportation des sols, des matériaux de couverture altéritique). Ces décharges de matériaux fins augmentent alors le pouvoir érosif de l’eau. Cette dynamique prend alors plus d’ampleur sur les cours d’eau (qui ne bénéficient pas éventuellement de l’effet tampon du karst) que sur les sources.

57De plus, ce pouvoir érosif est d’autant plus efficace qu'il est associé à un débit conséquent. A titre de comparaison, actuellement, le débit moyen d’un cours d'eau incrustant comme la Coly ou le Vers, est compris entre l à 2m3/s. Celui de la source de Bouzic, l’un des plus gros organismes incrustants du Périgord-Quercy, évolue en moyenne autour de 0,5m3/s. De plus, elle représente une exception car toutes les autres sources incrustantes possèdent souvent un débit inférieur ou égal à 100 l/s. En comparaison, tous les cours d’eau incrustants ont au minimum, un module moyen équivalant ou supérieur à 1m3/s.

58Cette dynamique doit être de surcroît régionalisée. En effet, elle dépend principalement de la potentialité d’exportation des matériaux fins. Cette dernière doit être mise en relation avec une couverture et/ou un colmatage du karst important. Cette caractéristique correspond volontiers au Causse Vert, et à l’ensemble du Périgord. Mais, elle concerne peu les moyennes et grosses sources périphériques des grands causses (Martel, Gramat, et leurs unités satellites), du fait de l'absence ou de la faible couverture d’altérites reposant sur ces derniers. Ce sont également des zones où le colmatage des réseaux karstiques est assez faible.

59Donc, fréquemment, les coupes entaillées par l’incision de l’eau ne sont que partielles. Ceci se retrouve au niveau de l’enchaînement des faciès, où il manque fréquemment les premiers horizons de contact si riches d'enseignements !

60L’autre moyen d’accéder à l’intégralité de la structure du travertin consiste dans le recul suffisamment profond du front de coupe du dépôt. Très souvent, la vallée (et la rivière qui l’occupe) où se situe le dépôt, ou le tracé d’une route, favorisent ou amplifient leur érosion.

61Ainsi, et le problème se pose beaucoup plus pour les dépôts de source, l'accès à l’information n'est-il que partiel, voire impossible, dans certains cas. Il faut dans ce contexte appliquer la notion de séquence avec beaucoup de précautions.

C) La notion de séquence positive

62Dès 1986, en effectuant une synthèse de nombreux travaux concernant l'étude de dépôts de tufs situés essentiellement autour du Bassin Méditerranéen, VAUDOUR indique une première succession théorique des faciès rencontrés sur ces dépôts (Fig. 2-4), qu’il applique tout d’abord aux formations holocènes :

63Cependant, pour MAGNIN et al. [1991], on retrouve la logique d'enchaînement vertical de faciès quel que soit l'âge de la formation (Holocène à Pléistocène moyen). Elle est toujours marquée par une progression en deux temps, avec une phase positive de croissance vers une sédimentation biochimique de plus en plus carbonatée, puis une phase négative de dégénérescence des formes. Parfois, différents épisodes positifs peuvent être séparés par des séquences négatives, au sein du même dépôt ou de la même coupe.

64Enfin, précisons que le Bassin Méditerranéen représente un milieu où l'écosystème de façon générale est sensible. Il semble répondre à la fois rapidement et de façon nette, aux déstabilisations qu’il peut connaître, qu'elles soient naturelles ou anthropiques. La principale conséquence de cette dynamique est un marquage net des faciès en réponse à ces déstabilisations. De plus, les phénomènes d’incision et d'érosion récents en partie anthropique (holocènes) semblent plus prononcés [VAUDOUR, 1994] et ont provoqué en quelque sorte un meilleur dégagement des coupes, facilitant leur étude.

65Avec toutes les précautions qui s’imposent, il nous semble que le Midi Atlantique se comporte un peu différemment, avec un marquage moins prononcé des faciès à ces variations de milieu et surtout, une érosion récente beaucoup moins importante. En effet, l'absence, à notre connaissance, de données chiffrées pour le Sud-Ouest atlantique ne nous permet pas d'effectuer une comparaison. VAUDOUR cite un encaissement proche de 10 m pour l'ensemble du Roussillon à la Provence, entre le début de notre ère et le Moyen Age.

66Cependant, ce diagramme fait ressortir des enchaînements verticaux, longitudinaux et latéraux spécifiques aux dépôts travertineux et aux formations qui leur sont associées. On obtient alors une progression positive dans la carbonatation des sédiments, se marquant en point d’orgue, par les faciès rubanés composant les dômes stromatolitiques.

67Dans cette classification, ces dômes englobent les dômes que nous décrivons et qui sont regroupés dans le terme de constructions de cascades. Ils ont donc chez cet auteur un sens un peu différent du nôtre.

68De plus, comme le terme de "stromatolite" peut être équivoque, nous préférons ne pas l'employer, n'étant pas sûr également de pouvoir identifier correctement ce type de faciès. A contrario, le vocable de tufs caverneux de cascade que nous associons volontiers aux faciès à mousses, semble bien désigner les faciès que nous avons décrit lors de l’étude des dômes.

69Le schéma se lit de bas en haut et débute par les faciès de contact avec le substratum (séquence de contact). On peut ajouter à ce niveau, une spécificité maintes fois évoquée lors de la présentation rapide des dépôts et constituée par les grèzes. De plus, et cela semble aussi une spécificité des dépôts périgourdins et quercynois, on ne connaît pas ces horizons de contact, dans la plupart des cas. En effet, à l'exception du dépôt de Souillac, où l'on voit bien le contact travertin/substratum dans la première partie de la formation, tous les autres dépôts ne sont pas incisés assez profondément ou suffisamment haut perchés.

70Très souvent, et ceci est particulièrement vrai pour les grèzes, les dépôts de source ne nous renseignent sur ce type de contact que par passage latéral avec la formation qu'il recouvre (dépôt de Cadouin, par exemple, certains dépôts du bassin du Lot). Par exemple, à Cadouin, le dépôt passe latéralement à des colluvions et des grèzes, et ce contact est franc, sans présence de cimentation ou de limons par exemple. Cela ne veut pas dire que sous ce dépôt, les formations de pente ne soient pas cimentées ou recouvertes d'une autre formation détritique (argile ou limons).

71Dans une deuxième étape de ces enchaînements théoriques (séquence carbonatée), le diagramme se divise en deux. On se situe alors au niveau des faciès les plus carbonatés de l'édifice travertineux, qui se situe donc très bas dans ce schéma théorique. De façon très schématique, on peut presque opposer les deux branches du schéma, en les attribuant pour celle de gauche aux systèmes de source, et pour celle de droite aux formations de vallée.

72* Un optimum de dépôt associé à des faciès à mousse et empreintes pour les tufs de source : concernant les systèmes de source, très souvent la phase la plus carbonatée semble se situer au niveau des tufs caverneux de cascade (tufs à mousse, à tiges, parfois à aspect crayeux, dans notre contexte). Les faciès rubanés sont très rares dans nos dépôts et n'ont donc pas de signification générale (ils ont cependant d'autres enseignements). Le fait que sur ce schéma, le faciès caverneux de cascade soit légèrement sur le côté semble indiquer une présence moins fréquente ou moins typique que le faciès rubané, au niveau de la zone Méditerranéenne, mais qu’il se situe au même niveau "hiérarchique" dans le schéma.

73Enfin, pour ce qui est des faciès supérieurs, les différences sont plus nombreuses.

Figure 2-4 : Enchaînements théoriques des faciés dans les édifices travertineux (inspiré de VAUDOUR. 1986).

74Les tufs à empreintes peuvent être considérés comme faisant encore partie de l'optimum de sédimentation, car ils sont très souvent intimement associés aux tufs caverneux de cascades. Ils recouvrent en Périgord-Quercy deux réalités bien distinctes :

75- le cas le plus fréquent est représenté par des faciès à mousse, qui sur les plus petites sources, permettent quand même une conservation de ces empreintes malgré un fonctionnement en cascade. Ils sont associés également à des faciès à tiges encroûtées en relation avec des flores de bord d'eau fossiles ;

76- plus rarement, ce sont des faciès laminés (dépôt de Beauregard), où la densité de ces empreintes peut être parfois très grande. Le fonctionnement hydrodynamique en rapport avec ce type de faciès reste encore à définir plus nettement sur notre terrain, mais semble traduire des circulations relativement calmes, en rapport avec des faciès algaires.

77Très souvent, les horizons supérieurs [séquence détritique : elle est moins détritique en Périgord-Quercy qu'en Méditerranée (calcimétries fines)] des coupes travertineuses de source présentent des faciès crayeux ou limoneux, mais demeurent de toute façon très cimentés. Selon les dépôts, on constate quelques divergences, mais globalement on retrouve en aplomb, soit un faciès à mousse, soit un faciès crayeux relativement caverneux (cas de Cadouin). Les épisodes majoritairement sableux demeurent très rares, dans tous les dépôts du Périgord-Quercy.

78Enfin, bien souvent, le contact avec les formations pédologiques s'effectue relativement brutalement et ne se traduit pas forcément par des formes de dégénérescence de l'édifice. Tout au plus, constate-t'on une mince pellicule argileuse ou argilo-limoneuse surmontée par un sol brun forestier de faible épaisseur (50 cm par exemple à Cadouin).

79* Des faciès plus diversifiés pour les systèmes de vallées : boues et tufs calcaires, tourbes : les indications concernant les horizons de contact entre dépôt et substratum sont également valables pour les formations de vallée. Au niveau de la figure 2-4, les deux modes de fonctionnement des systèmes de vallées (encroûtements de fond de vallée et bouchon travertineux/remblaiement) se retrouvent également individualisés ;

80° une sucession de tourbes et de sédiments carbonatés : dans le cadre d'une dynamique de fond de vallée, on remarque une prédominance des matériaux fins (carbonatés ou non). Le système semble fonctionner selon deux modalités possibles :

81- à la fois en décantation, et la nature des particules déposées semblent dépendre du contexte général (écodynamique) et local (géologique). Il s'agit de détritiques (argiles, limons) dans un contexte d'érosion et de transport de particules non carbonatées. A l'inverse, c'est un dépôt de fines particules carbonatées dans un contexte de sédimentation en rapport avec des micro-organismes incrustants ;

82- à la fois en incrustation, dans un contexte de faible épaisseur de la lame d'eau. Il s'agit principalement d'encroûtements de paroi ou de plancher de cours d'eau en liaison avec divers organismes incrustants (bactéries, champignons, algues, mousses), tels que l'on peut encore les observer actuellement.

83Dans le cadre d'une phase d'optimum de sédimentation carbonatée, la mise en place de niveaux carbonatés ou argileux peut permettre une colonisation par une flore hygrophile. Cette dernière en se décomposant, permet la mise en place de tourbes en lieu et place des sédiments carbonatés. Cette dynamique est d'autant plus réalisable qu'il n'existe pas à proximité d'exutoire karstique ou de confluence avec une eau carbonatée pouvant entraîner un renouvellement des eaux et une remontée du pH.

84De plus, comme le fait très bien remarquer VAUDOUR, les systèmes tourbeux sont relativement rares dans le domaine méditerranéen, et caractérisent volontiers des ambiances climatiques fraîches et humides, typiques du domaine atlantique, ou des zones de montagne. La présence très fréquente de ces formations en Périgord-Quercy soutend une notion d'héritages climatiques issus de périodes plus fraîches et plus humides dans le passé, le climat actuel suffisant tout juste à entretenir ces phénomènes [ENJALBERT, 1951]. Elles marquent également une différence profonde dans le fonctionnement travertineux par rapport au Bassin Méditerranéen.

85De même, la dégradation des conditions de sédimentation carbonatée peut amener l'arrêt des phénomènes de saturation des eaux et de décantation de fines particules de calcite. Cette situation entraîne alors une colonisation de ces espaces humides par des espèces hygrophiles et leur transformation progressive en "tourbières acides". On peut aboutir alors à des séquences complexes de système palustre, où niveaux organiques et passées détritiques (argiles, sables) alternent, selon l'ambiance écodynamique (végétation, climat, hydrologie). Bien évidemment, l'augmentation en proportion des éléments détritiques indique dans ce cas, une dégénérescence des conditions optimales carbonatées. En résumé, dans cette situation, tourbes et sédiments carbonatés se succèdent dans le temps ;

86° tourbes et tufs calcaires caractérisent la dynamique de bouchon travertineux : là, les deux phénomènes (tourbes et dépôts de carbonates) se succèdent dans l'espace et non dans le temps. Là encore, les phénomènes sont complexes, mais à une phase de sédimentation carbonatée (dépôt de tufs formant le bouchon) correspond une phase de remblaiement tourbeux, le plus souvent palustre selon le contexte écodynamique du bassin versant.

87On peut avoir alors la formation de barrages progradants en aval, avec des faciès de cascades typiques (faciès à mousse, voire dans certains cas, des planchers algo-bactériens). Dans le même temps, en amont, on obtient de façon synchrone une séquence tourbeuse ou palustre ayant sa dynamique propre, mais dont l'évolution générale reste subordonnée à l'élévation générale du plan d'eau, et par conséquence, à la croissance du bouchon travertineux.

88Concernant la dégénérescence des formes, les différences ne se situent pas tant au niveau des faciès, mais plutôt au niveau de la structure : progradation horizontale des épisodes postérieurs au barrage dans le cadre des bouchons travertineux, et augmentation des détritiques dans un système stratigraphique vertical pour les fonds de vallée. Concernant les dépôts anté-holocènes, on peut passer alors en fin de période d'optimum de sédimentation à des apports de versant, marquant la fin de la séquence sédimentaire (La Coly). On peut passer ensuite à des unités pédologiques marquées par une plus grande hydromorphie ou incluant des niveaux organiques, dans un milieu toujours marqué par une densité importante de la flore. Un complexe à gley (argileux) peut éventuellement s'intercaler dans ces séquences.

89Ces séquences sont marquées dans leur phase finale, par des formes de dégradation liées à la pression anthropique. En première approche, ces formes ne peuvent prendre de réelle ampleur que dans un cadre chronologique holocène. En deçà, elles seraient difficiles à mettre en exergue du fait même du vieillissement du dépôt et de la faiblesse de cette pression.

90Enfin, précisons que la couleur peut être un indicateur des composants du sédiment mais ne suffit pas en tant que telle. Les couleurs blanches à jaunes semblent indiquer des milieux relativement carbonatés, en contraste avec les couleurs rouges à marron beaucoup plus riches en argiles et matière organique.

2.1.2 - LES DIFFERENTS ACTEURS DU CONCRETIONNEMENT

91Très souvent, dans l'étude des faciès, nous avons mentionné différents acteurs biologiques jouant un rôle important dans d'édification de ce faciès typique (dôme algo-bryophytique, plancher algaire, etc.). Malheureusement, il n'est pas facile de reconstituer les dynamiques passées de ces différents acteurs.

92Cependant, pour apporter un certain éclairage à cette question, on peut mentionner les grandes caractéristiques actuelles, en imaginant que les grands mécanismes (photosynthèse, par exemple) demeurent constant sur une échelle de temps aussi courte (pléistocène et holocène). Il faut en effet, se placer sur un intervalle de temps beaucoup plus grand pour voir des modifications sensibles des conditions préalables à la carbonatogenèse.

93La bio-diversité fait partie intégrante de la dynamique travertineuse, en laissant des "empreintes" souvent très visibles dans les sédiments. Bien évidemment, nous partons du principe que les divers organismes biologiques présents dans les systèmes travertineux jouent un rôle effectif et non pas qu'un simple rôle de support.

94La principale difficulté ne réside pas tant dans l'étude des mécanismes propres à chaque type d'organisme, que dans la grande difficulté d’isoler sur le terrain telle ou telle action. Même si les principales caractéristiques de fonctionnement sont connues dans leur grande partie tout au moins, il n'est pas facile d'étudier un système où chaque intervenant exerce une action pouvant avoir une influence sur un autre organisme. Puis, à son tour, cette influence, par les conséquences qu'elle a entraîné, joue de nouveau sur l'organisme qui en est à la base, etc.

95Globalement, si ces actions visent plus ou moins vers une plus grande saturation des eaux par rapport aux carbonates, on ne peut pas isoler correctement chaque influence, du fait de cette superposition des actions à diverses échelles. C'est pour cela que nous préférons raisonner en terme d'associations macromicro-organismes, en précisant la nature du macro-organisme, beaucoup plus facile à identifier.

96Aussi, quand nous décrivons, chaque action, ne faut-il pas oublier qu'elles sont souvent synchrones et spatialement très proches.

97Schématiquement, et pour la simplification de la présentation, il est possible de décomposer cette "biocarbonatogenèse" ou biocristallogenèse en classant ces acteurs par rapport à la dynamique chlorophyllienne. Cette classification permet de séparer d'une part les bactéries hétérotrophes et les champignons, et d'autre part, les algues et les bryophytes.

A) Les acteurs non chlorophylliens

98Ils sont principalement représentés par les bactéries et les thallophytes dans une moindre mesure. A ce titre, nous insisterons beaucoup plus sur la première catégorie, dont la présence a pu être attestée de façon formelle [CASTANIER, 1987].

1°) Les grandes caractéristiques du milieu bactérien

99Nous débuterons cette partie par quelques rappels généraux issus de l'abondante littérature traitant de ce domaine fort complexe.

a) Rappels généraux

100C'est sans conteste le domaine où les controverses sont les plus vives. Ceci tient principalement aux difficultés d’observations de ce milieu au fonctionnement essentiellement réglé de façon spécifique (pris ici au sens d'espèce). De très nombreuses espèces, tant en domaine marin qu'en eaux douces, sont capables de fixer les carbonates. Les avis divergent quant aux mécanismes de cette fixation, dont une partie reste encore inconnue actuellement (tout au moins jusqu'en 1987).

101* Une double possibilité : une dynamique active ou passive :

102- la bactérie se comporte comme un "milieu passif" et subit en quelque sorte l'encroûtement. Les modifications bio-physico-chimiques que subit l'hôte sur lequel elle repose, finissent par intégrer cette bactérie dans la masse précipitée. Ces bactéries reposant très souvent dans les tissus algaires ou bryophytiques, il est de ce fait très difficile de les isoler, si ce n’est en laboratoire. De plus, les tentatives de production de carbonates d’origine bactérienne ne sont pas toujours couronnées de succès [in FREYTET, 1990] ;

103- les tissus de la bactérie jouent un rôle actif en modifiant les conditions physico-chimiques environnantes, soit au contact de la membrane bactérienne, soit à l'intérieur de celle-ci (excrétats). Il est vrai que la fossilisation de celle-ci par les carbonates ne permet pas de mettre en évidence de façon probante à quel niveau se situe cette action.

104* Des voiles bactériens et une calcite très souvent magnésienne : Cette manifestation bactérienne apparaît très souvent sous la forme de voiles bactériens disposés à la surface des macro-organismes sur lesquels elles reposent [très souvent des mousses : ADOLPHE, 1981]. Des reproductions en laboratoire ont permis d'isoler une famille de germes particulièrement active et regroupée sous le terme de Pseudomonas. Elle se retrouve dans divers milieux liés aux dépôts de carbonates (lac, sources, rivières, etc.). D'autres espèces semblent jouer un rôle important dans la carbonatogenèse, tels que les Bacillus et Escherichia coli, par exemple.

105La structure des cristaux obtenus est rhomboédrique, et ces cristaux peuvent atteindre une taille de l'ordre du millimètre pour les plus gros. Il s'agit en outre de la calcite, cette dernière contenant toujours une certaine proportion de magnésium. Une minéralisation sélective semble apparaître, fonction de la "sensibilité métabolique intrinsèque aux différents ions du milieu nutritif, déterminant une attirance privilégiée de certains germes pour certains ions : Bacillus pour le calcium, Pseudomonas pour le magnésium, notamment.

106Lors d'essais en laboratoire, des voiles apparaissent en quelques jours seulement, ce qui est très rapide. Les premières manifestations de l'activité bactérienne se traduisent par un dégazage en CO2, puis par une remontée sensible du pH, jusqu'à une valeur de 8,5 à 9. Un des aspects très importants est que ce genre de germes ne supporte pas de pH inférieur à 6,5, ce qui limite bien sûr leur implantation.

107De façon générale, les bactéries se répartissent en colonies qui vont être à la base de la fabrication de la calcite. A ce titre, il suffit de faire varier la composition du milieu ambiant pour modifier la structure et la taille des cristaux. L'adjonction de magnésium notamment semble à cet égard jouer un rôle important, ainsi que le sodium.

108La possibilité d'obtenir des encroûtements complètement artificiels à partir de l'ensemencement du milieu semble indiquer que ces colonies bactériennes jouent un rôle important dans l'élaboration de certains encroûtements.

109A ce niveau, nous croyons volontiers à l'efficacité de certaines associations macro-organismes/bactéries, dont l'action de chaque membre est orientée dans le même sens : déplacer les équilibres physico-chimiques de l'eau vers une plus grande saturation vis-à-vis des carbonates. Cette action peut se faire soit par l'émission d'une substance (une base, par exemple) ou plus souvent, par l'absorption de gaz dissous dans l'eau (abaissement de la pCO2).

110Les essais en laboratoire pratiqués par ADOLPHE, ont montré que la nature des encroûtements élaborés artificiellement sous l'eau du robinet, se différencie selon la nature du support sur lequel reposent les colonies bactériennes. Sa structure est souvent très poreuse du fait même de la répartition des cristaux et des chapelets bactériens, mais demeure très proche des encroûtements naturels. Elle résulte très souvent d'une association intime entre diverses espèces qui déterminent alors la composition de ces encroûtements.

b) Une station expérimentale : le bassin des Beunes

111Cette station a été mise au point par CASTANIER [1987], et elle se situe sur le cours d'eau des Beunes, affluent de la Vézère. Nous nous en faisons largement l'écho car nous avons suivi ce cours d'eau en hydrochimie, pendant un an (Fig. 2-5). Il permet en outre d'étudier différents types d'encroûtements.

112* La diversité des milieux de dépôts : CASTANIER a sélectionné divers milieux (microcosmes) susceptibles de fournir des carbonates, contenant des populations bactériennes dont la carbonatogenèse est réelle ou fortement suspectée. De plus, cet auteur a suivi plusieurs groupes de bactéries précipitantes, dont des Bacillus et des Pseudomonas. Les milieux sélectionnés sont très divers et reflètent bien toute la complexité de la carbonatogenèse : - milieu précipitant dont la nature exacte n’est pas mentionnée, mais qui pourrait s’apparenter à un suintement ou un milieu plus confiné, et noté A sur la figure 2-5.

Figure 2-5 : stations d'étude des populations bactériennes du bassin de la Beune (localisation).

113Cette station possède également une zone productrice de fer (d'origine bactérienne) ;

114- milieu à encroûtements de fond et décrit comme étant un milieu à oncoïdes. Les oncoïdes (ou oncolites) sont des petits nodules de quelques millimètres à quelques centimètres de diamètres, composés de calcite enrobant un nucleus de nature très variable [FREYTET, 1990]. Ils sont très proches par définition, des oolithes, mais s'en différencient par la nature du nucleus. Les oncolites finissent par devenir jointifs et tapissent fréquemment le fond des cours d'eau et leurs parois, en formant des tapis plus ou moins blanchâtres quand ils sèchent. Ces formations se rencontrent très fréquemment dans les cours d’eau du Périgord-Quercy, mais également, en Bourgogne, en Jura, etc.

115Dans cette même station (B), des mesures ont été faites sur un stromatolite dont la nature n'est pas précisée. Compte tenu de notre connaissance de ce cours d’eau, il s'agit vraisemblablement de niveau laminé de fond de cours d'eau en relation avec un petit barrage à mousse (sorte de plancher). Ces petits barrages sont très nombreux tout le long du lit mineur du cours d’eau et de faible hauteur en général ;

116- milieu complexe d'une mare productrice de boues micritiques dans un milieu plus ou moins oxygéné (production estimée à 1m3/m2/an) ;

117- milieu à roselière proche des tourbières que l'on rencontre dans ce secteur. Elle se situe sur un petit cours d'eau affluent de la Vézère en rive droite. Cette roselière produit des encroûtements de tiges.

118Ce sont tous des milieux baignés par des eaux carbonatées, en moyenne proche de 250 mg/l de CaCO3 pour les cours d'eau. Ces milieux possèdent également des densités de population bactérienne très élevées toute l'année, mais d'autant plus élevées en saison chaude. Du fait de la présence d'une tourbière en amont, ces cours d'eau présentent un niveau nutritif très important, responsable en partie de cette prolifération bactérienne.

119* L’importance des pseudomonades dans les phénomènes de précipittions : les proportions en pourcentage des espèces potentiellement aptes à précipiter les carbonates sont très fortes dans les milieux à travertin (+ 70 % des individus), ainsi que pour la roselière, et la zone à oncoïdes (60 %). Les Pseudomonades sont toujours majoritaires quel que soit le milieu sélectionné, confirmant par la même leur rôle important dans les mécanismes de précipitation de la calcite. Elle possède un très grand pouvoir d'adaptation nutritionnel et peuvent, en cas de diminution importante de l'oxygène dissous dans l'eau, utiliser les nitrates pour palier ce manque. Les teneurs en oxygène des milieux étudiés semblent très variables selon la saison. Il en est de même pour les Bacillus dont la résistance aux modifications du milieu leur assure un rôle prépondérant dans la répartition des populations bactériennes.

120Il semble que l'on puisse invoquer divers processus pour expliquer cette carbonatogenèse. Quand elle se pratique de façon active, le processus majeur semble représenter par une fixation du calcium au travers de la membrane bactérienne (notion de pH de contact plus élevé au niveau de la membrane qu'à l'extérieur). Ces bactéries "actives" sont toutefois minoritaires en nombre (seulement 22 % de la population des bactéries précipitantes). Toutes les autres réalisent cette carbonatogénèse de façon passive : divers phénomènes de réduction des nitrates (oxydoréduction), et de réduction des sulfates peuvent être invoquées [CASTANIER, 1987]. Il peut s'agir également d'une augmentation du pH par ammonification des acides aminés.

121Toutes ces actions concourent à modifier les paramètres physico-chimiques de l'eau. Elles sont régies de surcroît, par la compétition interspécifique [ADOLPHE, 1981] et les variations du milieu.

122Si ce dernier évolue vers une plus grande anoxie (diminution de l'oxygène), certaines espèces vivent à l'état latent ou développent des résistances en attendant des moments meilleurs, d'autres s'adaptent dans leurs échanges ioniques. Cependant, les milieux travertineux sont presque toujours des milieux fortement oxygénés à oxygénés, et ne présentent de réelles anoxies que sous certaines conditions (diminution de la lame d’eau sous une très forte chaleur par exemple). De toute façon, la diversité des espèces permet au milieu naturel d’assurer une carbonatogénèse continue, tout au long de l’année.

2°) Les thallophytes

123Il semble que des champignons microscopiques en association avec des chlorophycées (algues vertes, association de type lichénique) ou seuls, peuvent réaliser la carbonatogénèse [ADOLPHE, 1981]. Il s'agit en outre de Septomycètes, principalement. Leur fréquente association avec des bactéries ou des algues vertes permet de résoudre une partie de leur alimentation, pour des organismes ne pouvant réaliser la photosynthèse.

124La précipitation des carbonates semble se faire au niveau du mycélium du champignon, c'est-à-dire au niveau de son appareil végétatif. Il est très souvent filamenteux, permettant la multiplication des échanges avec l'extérieur. Ces précipitations sont à mettre en relation avec un type bien précis de concrétionnement : le calcin. C'est un concrétionnement formé d'un tapis de petites aiguillettes de calcite formant des colonnettes. On se trouve ces encroûtements de façon préférentielle à la surface du sol, ou sous les pierres.

125L’une des principales caractéristiques des formations mycéliennes est leur grande adaptabilité à des milieux particulièrement hostiles aux autres formes de vie. En effet, là où tout autre organisme ne pourrait survivre, ces saprophytes résistent à des gelées soutenues dans le temps et rigoureuses. Après une phase de gel, elles croissent naturellement en période de dégel et résistent à la période de froid suivante. Un groupe particulier semble se détacher, celui des Verticillium.

126Enfin, signalons que, selon, ADOLPHE, certains saprophytes pourraient être associés à des algues et participer directement à la fabrication d'oncolites, dans le fond des cours d'eau.

B) Les acteurs chlorophylliens

127De façon globale, les organismes chlorophylliens sont mieux connus dans l'étude de la carbonatogénèse et furent étudiés en premier, dans le milieu marin notamment. Le mécanisme d'assimilation du CO2 est maintenant connu et fût l'un des premiers mécanismes mis en avant dans les phénomènes de saturation [in CASTANIER, 1987]. Beaucoup de plantes réalisent la photosynthèse, mais peu d'entre-elles réalisent la carbonatogénèse. Deux grands groupes se distinguent parmi ces plantes : les algues (micro-et macro) et les bryophytes.

1°) Les algues

128Elles sont traditionnellement divisées en sous-groupes dont certains intéressent directement la carbonatogénèse (nous parlons ici de micro-algues). Il s'agit en outre, de Chlorophycées (ou algues vertes) et des Cyanophycées (algues bleues).

129* Un fonctionnement saisonnier : contrairement aux non-chlorophylliens, les algues montrent un fonctionnement très marqué selon la saison, auquel il faut certainement ajouter un cycle de fonctionnement diurne-nocturne. Sur ce fonctionnement saisonnier, il semble qu'il faille séparer le fonctionnement des micro-algues de celui des macro-algues. Les premières semblent marquées par un fonctionnement continu toute l'année avec toutefois un net ralentissement lors de la saison froide.

130Puis, elles se redéploient au printemps et connaissent une saison végétative particulièrement intense jusqu’à la fin de l'automne [ADOLPHE, 1981]. La possibilité d'obtenir des planchers micro-algo-bactériens en hiver est confirmé par une expérimentation menée sur la station expérimentale du Moulin Farfal (Cadouin).

131Pour les macro-algues, leur fonctionnement saisonnier est encore plus marqué car elles n'apparaissent qu'au printemps pour disparaître presque complètement en novembre-décembre (photo 2-1).

132* Une morphologie filamenteuse : le deuxième aspect principal de ces algues tient dans leur morphologie filamenteuse. Leur fonctionnement selon la saison provoque un encroûtement laminé marqué par une alternance de lamines claires et de lamines sombres. Les premières semblent correspondre à des constructions de printemps et forment des niveaux plus solides. Les autres sont des concrétionnements de fin de saison (été-automne) et s'avèrent plus poreux. GEURTS [1976] a montré que l'on retrouvait dans cette alternance des pollens saisonniers, de printemps pour les plus claires, d’été pour les plus foncées. Pour ADOLPHE, il faut en plus tenir compte que ces algues sont en association permanente avec des bactéries qui agissent directement sur la structure cristalline, au sein des membranes algaires.

133Même si les mécanismes de concrétionnement algaires ne font pas l'unanimité chez les spécialistes, il semble qu'ils se déroulent du vivant de l'algue et semble donc sous-tendre une participation active de cette dernière. La précipitation de la calcite se fait à l'intérieur (au niveau des organites) et à l'extérieur de la cellule algaire (précipitation physico-chimique et bactérienne). La nature des cristaux associés aux précipitations algaires est très variable selon les espèces, allant de petits cristaux de micrite que l'on rencontre fréquemment dans les tufs, jusqu'à des cristaux de sparite communs à plusieurs filaments [FREYTET, 1990]. Cette sparite est très souvent à tendance palissadique. Ces cristaux se fixent toujours sur les filaments dont le diamètre, très variable selon les espèces, est compris entre 3 et 85 μm, pour les espèces les plus communes.

134Très souvent, les algues sont associées à des faciès particuliers. Dans le cas des planchers algaires, il s'agit de micro-algues jointives en association très étroite avec des bactéries, ce qui peut expliquer un fonctionnement de ces formations récentes toute l'année (ce fonctionnement est particulièrement bien enregistré par les données hydrochimiques par le rythme d'encroûtement). Cette association est responsable également de l'importante porosité intrinsèque de ces sédiments en relation avec la disparition des filaments algaires, notamment.

135Elles sont également en relation avec les faciès les plus durs que nous ayons rencontré sur notre terrain. La réalisation de lames minces pétrographiques sur des niveaux laminés très durs a montré, au sein de ces lamines, la disposition de micro-algues en "touffes" ou en "bouquet". De nombreuses espèces sont aujourd'hui associées de près à la bio-carbonatogenèse : Phormidium, Rivularia, Schizotrix, (Cyanophycées) ; Vaucheria (Xanthophycées ou "algues jaunes"), Gongrosira (Chlorophycées).

Photo 2-1 : Macro-algues en cours d’incrustation, ce type de végétaux s’encroûte en cinq semaines après leur apparition. Cette algue est fixée sur un plancher micro-algobactérien (cliché : B. MARTIN).

Photo 2-2 : Tufs de débordement, formés en quelques heures, en hiver, chute du Moulin Farfal. Ce type de processus nous renseigne sur l’initialisation des dépôts, où le support encroûté joue un très grand rôle (cliché : F. HOFFMANN).

136* Trois grands types d’algues en PérigordQuercy : Nous avons rencontré sur notre terrain trois types principaux de macro-algues, dont l'identification n'a pas été faite. Il s'agit tout d'abord d'algues "filamenteuses" formant des "bandes pendantes" de 80 cm à 1 m de longueur et situées toujours dans les filets d'eau. Ces bandes sont toujours accrochées aux dômes algo-bryophytiques. De couleur bleu pétrole, leur consistance est relativement "gélatineuse". Quand elles sont complètement calcifiées, elles forment de petites colonnes métriques et de diamètre centimétrique.

137Nous avons également observé des "touffes" algaires de quelques centimètres de longueur, qui, à partir de positions refuges, colonisent chaque année des tufs à sources au moment du printemps, en se fixant sur des planchers (Moulin Farfal). Elles deviennent ensuite très nombreuses, de couleur verte très foncée. Leur concrétionnement provoque leur incorporation progressive dans des planchers dont l'origine est essentiellement micro-algaire et bactérienne.

138Enfin, dans les sites à cascatelles ou sous certains égouttements, nous avons remarqué des algues en forme de "boules" allongées dans le sens de l'écoulement de l'eau. De couleur vert-émeraude, elles mesurent jusqu'à une dizaine de centimètres de longueur. Fixées sur des planchers, leur encroûtement demande à peine quelques semaines, la partie chlorophyllienne se réduisant petit à petit pour disparaître complètement de la face exposée au soleil.

2°) Les mousses

139Ces organismes chlorophylliens réalisent principalement la carbonatogénèse au niveau de leur réseau racinaire. Elles peuvent être mises en relation avec l'activité de certaines bactéries. Très souvent, elles servent de support à d'autres espèces incrustantes, des bactéries et des micro-algues.

140* Un fonctionnement tout au long de l’année : globalement, ces mousses qui sont présentes toute l'année sur les édifices travertineux ont des exigences écologiques beaucoup plus strictes que les autres groupes [FREYTET, 1990]. Nous avons pu observer qu'elles se situent toujours à très grande proximité de l'eau vive, cette dernière leur garantissant souvent une protection thermique contre le gel en hiver, et contre la dessiccation en été.

141Elles semblent requérir également un milieu oxygéné, qui là aussi exerce une influence certaine sur les bactéries associées. La croissance des mousses est relativement rapide et se fait sur les "cadavres" de la saison précédente. Là encore, une grande diversité existe entre les espèces de cascade, et les espèces que nous nommons de “pied de chute”.

142En effet, les premières forment des sortes de colonnades ou de pendeloques (disposition verticale), tant dans les systèmes de source que pour les barrages de vallée. Ces colonnades peuvent mesurer plusieurs mètres de hauteur, et leur association, des édifices de plusieurs dizaines de mètres comme à Autoire (bassin de la Dordogne).

143L'ensemble de ces colonnades forme l'essentiel du dôme algo-bryophytique, et assure un développement de ce dernier dans toutes les directions (photo 2-2). Dans ce cas, les mousses doivent résister à des forces mécaniques issues de l'eau lors des crues, de l'abrasion des sédiments en suspension (sables), etc. Les deuxièmes (espèces de pied de chute) reposent de façon horizontale et se répartissent tout autour de la vasque de réception des eaux. Elles bénéficient soit d'une alimentation directe en eau, soit d'une aspersion soutenue par l'éclaboussement.

144De plus, à la faveur de crues accidentelles, et sur des petits hydrosystèmes notamment (sources), ces mousses peuvent servir de simples supports à des encroûtements très rapides (qui interviennent en l’espace de 48 heures), d'origine vraisemblablement algo-bactérienne. Dans ce cas, les modalités de concrétionnement sont de deux types : soit par immersion (le plus fréquent), soit par aspersion.

145Dans ce deuxième cas, on peut rencontrer des tufs à mousses sur des sources non incrustantes, parfois même moyennement minéralisées [nous les nommons "tufs d'aspersion" dans le cas de la source de Laforge, source très nettement sous saturée du karst de Casteljaloux ; PELLEGRIN, 1997].

146* Un rôle de premier ordre dans les édifices construits travertineux : les mousses représentent très souvent l'essentiel du volume encroûté (dôme, banquette). Dans les encroûtements les plus récents, on retrouve très souvent la structure foliaire parfaitement fossilisée. De ce fait, elles donnent très souvent des faciès poreux, dont le niveau de compaction donne une indication relative sur l'âge de la formation. Là encore, plusieurs espèces engendrent des encroûtements bien particuliers, que l'on retrouve fréquemment dans la littérature : Cratoneuron commutatum, Eucladium.

147Enfin, les mousses semblent se répartir selon leurs affinités avec le milieu ambiant, et nous les avons rencontrées dans des secteurs où l'eau présente tout juste un équilibre en carbonates, voire une sous saturation saisonnière (pH toujours supérieur à 6,5). Les espèces bien différentes de celles fixées sur le dôme algobryophytique, se situent alors dans des sortes de "zones pionnières ou des zones refuges" où les conditions de saturation ne sont atteintes que quelques semaines par an. L'encroûtement réalisé est de nature et de composition très différente (calcimétries), se situant également au niveau du réseau racinaire.

148En conclusion, précisons qu'il existe bien d'autres acteurs dans la précipitation des carbonates (rôle de certaines plantes d'eau supérieures, et probablement de certaines larves d'insectes). Mais nous n'avons précisé dans cette partie que les principaux : ceux qui jouent un rôle particulièrement actif dans les constructions biocarbonatées. Nous n'oublions pas non plus l'immense influence exercée par l'hydrochimie, reservée à la troisième partie de notre ouvrage

2.1.3 - PRESENTATION ET APPORTS DE LA METHODE DE CALCIMETRIE FINE

149Compte tenu de cette grande bio-diversité des acteurs du concrétionnement, l'étude de leur influence sur la composition des encroûtements nous semble une voie de recherche intéressante et novatrice.

150En effet, si chaque acteur s'établit en fonction de critères bio-physico-chimiques différents, il est possible que l'on retrouve cette diversité inscrite dans la composition des tufs. Pour se faire, et comme il est nécessaire d'analyser de nombreux échantillons, il nous a fallu trouver une méthode appliquée à ce grand nombre de mesures, pour un coût très modéré. Nous avons donc réadapté à des procédés modernes de titration et de produits chimiques, une ancienne méthode de calcimétrie autrefois dévolue à l'étude de la composition des calcaires [MANGIN, 1975].

151Cette méthode dite de "calcimétrie fine" permet à la fois de connaître la proportion totale de carbonates et de résidus non solubles à l'HCl à froid, mais également de mesurer la part qu'occupent les cations principaux (Ca2+, Mg2+) dans ces carbonates.

Les tufs sont des sédiments très carbonatés par définition, ce qui facilite en quelque sorte leur étude, Il suffit en effet de dissocier ces carbonates à l'aide de l'acide chlorhydrique pour en connaître la composition. Cette dissociation se fait selon les modalités suivantes :
CaCO3 + 2 HCl → CaCl2 + H2O + CO2.
Cette réaction est dite exothermique, c'est-à-dire qu'elle dégage de la chaleur lors de la dissolution, cette chaleur étant proportionnelle à la concentration de l'acide employé. Avec de l'acide pur, la température est suffisante pour dissocier les composés magnésiens, même au sein des dolomies [MANGIN, 1975]. A titre d'exemple, 1000 mg de CaCO3 dégagent un peu plus de 222 cm3 de CO2.
L'emploi de l'acide pur pour l'attaque des tufs n'est pas nécessaire. Les proportions de magnésium sont par définition faibles dans les sédiments continentaux, dans des conditions normales de température et de pression [CASTANIER, 1987].
En utilisant de l'HCl 1N Normapur, on évite de créer un milieu hyperacide (qu'il est nécessaire ensuite de tamponner pour pouvoir mesurer les éléments), délicat à doser par méthode chimique. Nous avons donc recherché un compromis, permettant à la fois de s’assurer que l'intégralité des carbonates soit mise en solution, tout en maintenant un milieu le moins acide possible. Notre choix s'est donc porté sur 400 mg de CaMg(CO3)2 pesés par échantillon et 8 ml d'HCl 1N. Des essais pratiqués sur une dolomie ont donné également de très bons résultats en augmentant le temps de séjour de l'échantillon dans l'acide.
Le réel progrès que l'on peut apporter à cette méthode réside dans l'emploi de dispositif de titration de précision, et des produits chimiques nouveaux. En effet, après avoir procédé à la dissolution des tufs réduits en poudre et passés à l’acide, on dilue le produit de dissolution dans de l'eau distillée, afin de pouvoir titrer correctement les éléments dissous, avec l'EDTA. On mesure alors la totalité des carbonates dissous (équivalent à la dureté totale dans ces conditions), et l'ion Ca2+. l'ion Mg2+ étant obtenu par soustraction entre les deux précédentes valeurs. Il est nécessaire dans ce cas de titrer les éléments le plus précisément possibles. L’emploi de burette ou de pipette de précision à 0,005 ml de titrant est fortement conseillé.
La précision statistique obtenue par MANGIN en 1975 ne dépassait guère 3 % sur les composés magnésiens notamment.
Cela tenait à plusieurs raisons, par les réactifs chimiques utilisés, le procédé de titration et surtout le facteur de dilution mis en oeuvre, du fait de l'emploi d'acide très concentré (facteur de 1000 !, le notre n'est que de 8). A titre de comparaison, la mise en solution de 400 mg de CaMg(CO2)2 revient à titrer une eau moyennement à fortement minéralisées (les eaux du Périgord-Quercy atteignent très fréquemment 75 % de cette valeur, en moyenne).
Avec de telles précautions, nous pensons objectivement atteindre une précision de 0,5 % pour le total des carbonates (calcimétrie proprement dite, c’est-à-dire la mesure de la phase carbonatée), et de 0,25 % sur la proportion de magnésium calculée. Cette dernière fourchette tient compte à la fois de la précision des méthodes chimiques employées pour la titration de la dureté totale et du calcium et à la fois du procédé de titration. Elle a été estimée de façon statistique en effectuant plusieurs mesures sur une même poudre, ainsi que sur des mesures de poudres pures de CaMg(CO3)2.

A) Rappels Méthodologiques et Objectifs

152Avec une telle méthode, les objectifs sont multiples et peuvent être regroupés en trois grands domaines :

153- dans la présentation des différents faciès et de leur enchaînement théorique, nous avons insisté sur différentes notions en rapport avec la richesse en carbonates ou au contraire, avec l'importance des détritiques liée aux formes de dégénérescence, aux niveaux de contact, etc. Cette méthode permet alors de réaliser cette quantification des carbonates et des résidus non solubles (RNS ou insolubles), et ceci, avec une bonne précision ;

154- à partir d'une telle étude systématique, il est possible de voir si l'on peut classer les tufs en fonction de divers critères liés aux différents acteurs mentionnés précédemment ou des diverses associations qu'ils réalisent dans la nature, par exemple. Elle permet de voir si l'on peut faire une classification en fonction du système travertineux et si chaque système (source, vallée) possède une composition bien spécifique ;

155- enfin, en mettant en exergue les différentes influences exercées par les différents acteurs du concrétionnement et/ou du système considéré, il est possible de voir si cette situation se conserve dans le temps et quelles sont les informations que l'on peut en attendre.

156Compte tenu de la nouveauté de la méthodologie, nous avons essayé de couvrir le très large éventail des différentes types de tufs que l'on peut rencontrer sur un terrain, dans des conditions "normales". Au total, 192 échantillons ont été testés. Nous sommes conscient que l'on peut élargir ce type d'étude à d'autres zones climatiques ou à d'autres conditions karstiques. Il nous manque notamment quelques familles d'encroûtements parmi lesquelles figurent les tufs de lessivage (terrains carbonatés non calcaires), les croûtes tuffeuses du domaine semi-aride, des "tufs cryogéniques", des encroûtements gypseux. On peut ajouter également l'ensemble des dépôts de travertins déposés dans des conditions normales de pression et de température de la zone intertropicale, en rapport avec une flore, une faune bien spécifiques et des conditions physico-chimiques bien particulières.

157Dans l'ensemble, ces échantillons présentent de fortes proportions en carbonates, de l'ordre de 80 % et plus. A ce titre, dans l’expression des résultats de calcimétrie, nous préférons indiquer les proportions de résidus non solubles dont les valeurs comprises très souvent entre 0 et 20 % sont beaucoup plus "parlantes".

158Dans la mesure du possible, car leur identification est parfois délicate, nous précisons également la nature de ces résidus, en relation très souvent avec des produits :

159- d'altération piégés (graviers, sables, argiles) ;

160- de décalcification des calcaires (argiles) ;

161- de décomposition des végétaux (brindilles, matières organiques diverses).

B) Les principaux résultats de cette méthode

162Cette méthode, comme toute méthode calcimétrique offre plusieurs voies de recherche, et notamment deux grands champs d'application : les encroûtements actuels et les tufs fossiles.

1°) Les calcimétries fines appliquées aux encroûtements actuels

163Rappelons tout d'abord les diverses informations que l’on peut tirer de l'usage de la calcimétrie fine.

a) Données générales

164* Le choix des variables : pour mieux appréhender la dynamique passée des travertins, il est souvent préférable de mieux cerner les processus actuels et notamment, de voir quels sont les liens qui relient précipitations biologiques et composition hydrochimique.

165Cette étude porte sur des encroûtements "frais", que l’on peut estimer de l'année pour les plus anciens, de l'ordre de quelques jours pour les plus récents (encroûtements de baguettes, par exemple).

166De plus, il est nécessaire de sélectionner une variable d'étude pour permettre une comparaison de site à site, de système à système.

167A ce titre, le magnésium nous a paru une bonne variable, quoiqu'en quantité faible dans les travertins, mais toujours présent. Il permet notamment d'effectuer une comparaison avec les teneurs rencontrées dans les eaux incrustantes. Ainsi, est-il possible d'effectuer une classification des encroûtements en fonction d'une double variable :

168- pour les encroûtements frais, entre la composition hydrochimique et les teneurs en éléments divers inclus dans les encroûtements (calcium, magnésium, principalement) ;

169- pour les encroûtements frais et les tufs fossiles, entre la teneur en magnésium et le pourcentage de résidus non solubles.

170Ces résultats peuvent ensuite être "régionalisés”, en fonction de la nature du système de dépôts (travertins de vallée ou de source). Dans tous les cas de figure, il est préférable de parler de "tendance" plutôt que de composition réelle, car l'étude de cette dernière nécessiteraient de multiplier les échantillons et les sites d'étude.

171* Des proportions toujours faibles en magnésium : sur la figure 2-6, nous avons croisé la proportion de magnésium dans l’eau et celle d'encroûtements actuels de mousses (petit carré) et d'algues (petit triangle), de systèmes de source (couleur bleue) et de vallée (couleur rouge). Le pourcentage de magnésium dans les encroûtements est reporté en abscisse (x), la proportion de magnésium dans l’eau en ordonnée (y). Cette étude statistique s'appuie sur 13 échantillons de tufs à mousses et sur 21 échantillons de tufs à algues, échantillons et organismes associés (micro-algues, bactéries, etc.).

172Globalement, et à quelques exceptions près, l'ensemble de ces encroûtements est confiné sur le graphe, dans un espace relativement restreint. Les pourcentages de magnésium dans les encroûtements sont relativement faibles et se situent entre 1 et 3 %, pour la plupart. Ceci demeure en accord avec ce que nous avons dit précédemment sur les faibles proportions de magnésium au sein des sédiments déposés en milieu continental, dans des conditions "normales".

173La deuxième remarque importante que l'on peut faire est que l’on ne constate pas de relation de proportionnalité linéaire stricte entre pourcentages de magnésium dans l'eau et dans les encroûtements : dans ce cas, les points devraient s'aligner le long d'une droite.

174En effet, les eaux les plus magnésiennes de notre secteur engendrent des encroûtements moyennement magnésiens. Cependant, à l’exception du système de Bouzic, toutes ces eaux sont relativement homogènes, comprises entre 4 et 12 % de magnésium. A ce titre, des tests rapides effectués sur des encroûtements microalgaires actuels provenant d'eaux magnésiennes à 50 %, semblent confirmer ce résultat (teneur proche de 2 % dans ce sédiment). Il semble, et là aussi, il s'agit plutôt d’une tendance, que l'on assiste à une répartition des points en deux groupes, selon la nature de l'encroûtement.

Figure 2-6 : Pourcentages de magnésium dans des tufs actuels à mousse et à algues selon différents systèmes travertineux (tufs de source et de vallée).

175En effet, la majorité des faciès à algues actuels semble se répartir plutôt à gauche du schéma (faible % de magnésium dans les encroûtements, compris pour l'essentiel entre 1 et 2 %). Inversement, les faciès à mousses apparaissent légèrement plus magnésiens (entre 1,6 et 3.2 %). Nous restons prudent du fait de la faiblesse de l'échantillonnage, même si l'écart existant entre ces valeurs va bien au-delà du degré d'incertitude de la méthode. Ceci est valable également pour toutes les autres constatations que nous faisons.

176Plus globalement, il semble que les points montrent deux répartitions différentes, cette fois-ci en fonction du système considéré. En effet, les points de couleur rouge semblent se répartir plutôt dans la partie droite du graphe, soulignant en quelque sorte le plus grand degré de magnésium des encroûtements de type vallée (5 valeurs entre 1 et 1,6 %, contre 8 entre 1,9 et 3,2 %).

177Globalement, les points bleus apparaissent moins magnésiens, indépendamment de la composition de l'eau, du faciès de l'encroûtement. Cette constatation est plus délicate à expliquer. Il s'agit peut-être d'un reflet des conditions de dépôt, opposant en quelque sorte, des milieux a chute de source, plus agités, et des milieux à oncolites de cours d'eau, plus calmes. Cette différence pourrait avoir des conséquences sur les bio-organismes incrustants. En effet, le premier milieu est par définition plus agité, plus oxygéné, ce qui exerce une influence certaine sur divers micro-organismes (aérobies/anaérobies). Le second milieu peut présenter une eutrophisation saisonnière plus importante (en été), dans le cadre d'une mare résiduelle de fond de cours d'eau (type laisse d'eau), ainsi que des températures plus élevées. Ces dernières entraînent forcément des modifications physicochimiques des eaux, qui jouent à leur tour sur les bioorganismes, [CASTANIER. 1987], etc. Ces phénomènes peuvent être importants sur des cours d'eau qui s'assèchent périodiquement au deux tiers pendant plusieurs mois (vallée du Céou, notamment). Le retour à des conditions normales de circulation de l'eau sous une lame plus épaisse amène ensuite d'autres modifications des conditions de dépôt et d'autres types de fonctionnement.

178Enfin, il est à noter une exception dans cette organisation, provenant d'un tuf à mousse de la petite source de Rouffillac. Cette source présente un fort degré de pollution, notamment par les phosphates, et qui exerce peut être une influence, sur la composition des encroûtements.

179* Des faciès à mousse toujours plus riches en insolubles : compte tenu des remarques précédentes, nous avons conçu la figure 2-7 en conservant cette différence entre formations de vallées et formations de sources. Pour se faire, nous avons projeté les pourcentages de magnésium dans les encroûtements sur l'axe des abscisses (x), et les valeurs de résidus non solubles sur l’axe des ordonnées (y). Il s'agit toujours d'encroûtements actuels.

180La partition entre faciès à mousse et algues se confirme, avec globalement des tufs à mousse plus riches en insolubles (plus grande proportion de carrés dans la partie supérieure du graphe).

181En outre, les encroûtements de vallée semblent montrer une répartition plus homogène des points selon deux critères :

182- d'une part, il existe une partition très nette entre faciès à mousse et faciès à algues dans les systèmes de vallée. Les premiers plus magnésiens et légèrement plus riches en insolubles, à la différence des seconds nettement moins magnésiens et un tout petit peu moins riches en insolubles ;

183- dans l'ensemble, les encroûtements de vallée se répartissent dans un ensemble plus horizontal, entre 4 et 9 % de résidus, à la différence des formations de source dont la répartition est plus verticale (entre 1,5 et 21 % de résidus).

184De plus, ce graphe montre plus d'exceptions que la figure 2-6. En effet, on retrouve l'encroûtement de Rouffillac qui semble donc souligner des conditions de dépôt très "spéciales".

185On peut noter également la spécificité d'un encroûtement d'entrée de grotte, de type plancher, issu de la précipitation de carbonates au contact du réseau racinaire de mousses. Cet encroûtement se présente sous la forme d'un concrétionnement pâteux, relativement ferme, et dans lequel sont inclus des petits graviers de quartz, dont le poids relativement important par rapport à d'autres insolubles (argiles notamment), se retrouve dans la valeur des résidus (20,57 %).

186Tout aussi intéressants, deux encroûtements de mousses et d'algues provenant de la même source (La Pescalerie, vallée du Célé) et du même secteur dans le dépôt (grande colonnade de mousse), présentent à la fois des valeurs de résidus différentes (respectivement 17,74 et 11,2 %) et des pourcentages de magnésium différents (respectivement 2,42 et 1,97 %). Les valeurs de RNS sont relativement importantes pour des encroûtements actuels et doivent être en rapport avec des produits (soutirage, couverture détritique) provenant du karst, en rapport avec une source de bon débit.

187Enfin, il est à noter également une exception représentée par un encroûtement algaire provenant de la vallée du Blâme, affluent de l'Auvézère, dont la calcimétrie révèle la très faible teneur en insoluble (0,31 %, et un fort degré magnésien pour un encroûtement algaire : 2,50 %). Toutes ces exceptions doivent nous inciter à la prudence, face également au fait que ces échantillons représentent des conditions locales au niveau de la coupe, compte tenu des très nombreux et rapides changements de microfaciès au sein des encroûtements. Toutes ces valeurs ne sont données qu'à titre indicatif, et représentent donc des tendances.

b) Calcimétries de fonds de vallée

188* Des systèmes de dépôts bien individualisés du point de vue hydrochimique : la figure 2-8 montre les résultats de calcimétries fines appliquées à des encroûtements actuels de fonds de vallée (vallées du Céou et du Vers). Ces encroûtements sont de nature diverse : oncolites, algues, mousses, etc... Malheureusement, à l'époque où nous avons fait ces prélèvements, nous ne savions pas distinguer facilement ces différents types d'encroûtement. Cependant, il s'agit pour l'essentiel d'oncolites de fonds et de parois de cours d'eau. La localisation des échantillons est reportée sur un petit schéma de localisation (Fig 2-8). Ces deux cours d'eau présentent des minéralisations magnésiennes relativement différentes, permettant d'offrir deux systèmes de dépôt bien individualisés d'un point de vue chimique. Il en ressort, tant pour le Céou, que pour le Vers, une partition en deux groupes des teneurs en magnésium des encroûtements :

189* Les calcimétries semblent refléter des associations de bio-organismes incrustants : cette partition est plus nette sur la vallée du Céou. En effet, un premier groupe composé des références CO, C2 et C4.1 présentent des compositions magnésiennes comprises entre 1,4 et 1,7 %. L'autre groupe, plus nombreux, présente des teneurs comprises entre 2 et 2,5 %. Les teneurs magnésiennes des eaux demeurent relativement homogènes, de l'ordre de 11 % en moyenne.

190On peut expliquer cette partition "bipolaire" par le reflet de deux associations de bio-organismes incrustants différentes, qu'il reste à préciser dans le détail (oncolites/macro-algues ?). De plus, la faiblesse de l'échantillonnage doit nous inciter à demeurer prudent ;

191* Des échantillons plus magnésiens pour le Vers : les calcimétries des échantillons provenant de la vallée du Vers montrent un groupement moins satisfaisant d'un point de vue statistique, mais suffisamment net. Un premier pole plus lâche composé des références V2, V3, V6 et V7 est compris entre 1,6 et 2,1 % de magnésium. Puis, un deuxième groupe composé de quatre échantillons se situe entre 2,6 et 3 %. Dans l'ensemble, les valeurs sont plus magnésiennes que pour le Céou, malgré des teneurs dans l'eau plus basses, ce qui prouve que la relation entre les deux n'est pas linéaire.

192Dans ce cas également, il semble bien que l'on ait affaire à deux associations de bio-organismes incrustants. Là aussi, un échantillonnage plus serré pourrait nous apporter d'autres renseignements.

193* Pas d’évolution amont aval dans la composition : on ne constate pas d'évolution significative entre l'amont et l'aval d'un cours d'eau, ceci quelque soit sa taille. En effet, la longueur de la vallée du Céou peut être estimée à près de 53 km de longueur, celle du Vers à près de 15 km. Alors que l'on constate souvent une évolution hydrochimique amont aval marquée par une légère augmentation du taux de magnésium dans l’eau, celle-ci ne s'imprime pas dans la composition des encroûtements. Chaque secteur encroûté d'un cours d'eau fonctionne alors de façon autonome et demeure soumis à d'autres influences.

Figure 2-7 : Pourcentages de résidus non solubles dans des tufs actuels à mousse et à algues selon différents systèmes travertineux (tufs de source et de vallée).

Figure 2-8 : pourcentages de magnésium dans des encroûtements actuels de fonds de deux vallées (vallées du Céou et du Vers).

194* Des résultats plus contrastés pour les RNS : les résultats des calcimétries proprement dites appliquées à ces mêmes échantillons montrent des résultats plus contrastés (Fig. 2-9). En effet, d'emblée, la première remarque que l'on peut faire est l'important éclatement des points, même si quelques sous-ensembles se dessinent.

195Si l'on retrouve bien une répartition en deux pôles à chaque fois, celle-ci ne s'appuie pas toujours sur les mêmes références, notamment pour le Céou (valeurs représentées par des carrés noirs), avec un premier groupe proche 5 à 6 % de RNS et le deuxième nettement plus haut dans le graphe, proche de 9 à 11 %. Le fait que l'on ne retrouve pas les mêmes références au sein des sous-ensembles par rapport à la figure 2-8 peut indiquer que l’une de ces unités est composée de différentes associations, soit qu'il s'agit d'une erreur de mesure. La vérification de nos résultats nous fait plutôt pencher pour la première hypothèse.

196En outre, le fait que les références de la vallée du Vers présentent la même répartition, quelque soit le graphe, semble renforcer cette hypothèse. On aurait alors affaire ici à deux groupes d'associations d'organismes bio-incrustants. se marquant à chaque fois par des taux de magnésium et des pourcentages de résidus non solubles différents d'un groupe à l’autre. Le fait que chaque sous-ensemble demeure isolé des autres pourrait indiquer que chaque système de dépôt possède sa propre identité, résultat de l'intime interaction entre physicochimie et bio-diversité. Il s'agit là encore d’une hypothèse.

2°) Les calcimétries fines appliquées aux encroûtements fossiles

197Nous avons sélectionné différents échantillons de tufs fossiles pour voir s'il ressort de cette approche statistique une ou plusieurs répartitions des échantillons (Fig. 2-10). Il proviennent de la plupart des dépôts importants de notre secteur d'étude.

198* Une partition entre deux ensembles de valeurs : la partition entre deux ensembles est particulièrement nette sur la figure 2-10. On distingue parfaitement un premier groupe d'échantillons, peu magnésiens et faiblement détritiques (carrées gris) correspondant aux faciès à algues. L'essentiel de ces valeurs (10 échantillons) demeurent même compris entre 0,8 et 1,4 % de magnésium, pour des calcimétries inférieures à 6,5 % de résidus.

Figure 2-9 : Pourcentage de résidus non solubles dans des encroûtements actuels de fonds de deux vallées, (vallées du Céou et du Vers).

199Le deuxième ensemble correspondant aux faciès à mousses (carrées noirs) présentent un étalement plus important, ce dernier se marquant toujours par un plus fort taux de résidus (8 à 12 %) et par des valeurs de magnésium plus fortes (de 1,4 à 4,4 %). Nous avons volontairement occulté trois valeurs correspondant à un faciès à mousse peu magnésien et relativement peu détritique provenant de Saint Cernin de Larche. Il existe bien (5 à 6 valeurs) une association à mousse responsable d'encroûtements faiblement magnésiens et peu détritiques. Pour des problèmes de lisibilité du graphe, nous l'avons reporté sous la forme d'un cercle noir encadrant les principales valeurs. Par contre, nous n'avons jamais rencontré sur notre terrain (92 échantillons) de faciès algaires réellement détritiques (c'est-à-dire dont le taux de RNS demeure supérieur à 10 %).

200* Des systèmes de dépôt en vallée plus riches en détritiques : cette classification a été faite indépendamment du système considéré (source ou vallée) et de l'âge de la formation. Ces deux paramètres ne donnent aucun résultat tangible quant à une éventuelle classification croisant faciès et système (algues/mousse - vallée/source). Ceci tend à minimiser l'impact du vieillissement des sédiments et ces conséquences sur d'éventuelles modifications de composition. Ceci ne peut s’appliquer qu'à des dépôts récents (Holocène, voire Eémien). La diagénèse jouerait alors un plus grand rôle sur les transformations de structure cristalline, et un rôle moins important sur la composition des encroûtements.

201Cependant, au-delà d'un certain âge et/ou si le dépôt a connu d'importantes redistributions de carbonates, on peut s'attendre à observer des modifications plus importantes de la composition.

202A contrario, si certains sédiments présentent un décalage par rapport à des valeurs moyennes habituelles pour les faciès considérés, ou pour la coupe considérée (à faciès égal), ceci peut être l'indication d'un vieillissement certain de ce même sédiment.

203Ce type d'approche n'est valable qu'avec un échantillonnage très fin. Bien évidemment, toutes ces données sont à manipuler avec beaucoup de précautions et doivent venir à l'appui d'autres données ou d'autres examens.

204Toutefois, nous avons pu constater que dans l’ensemble, les systèmes de vallée présentent des taux de détritiques beaucoup plus importants que les formations de source mieux cimentées. Cela peut tenir en général à un flux de matières en suspension plus important dans les hydrosystèmes superficiels, par rapport aux sources karstiques.

205On peut ajouter enfin, que les plus importants taux de résidus (encroûtements de Sourzac) sont à mettre en relation avec des systèmes karstiques bien particuliers, sous couverture argilo-sableuse notamment. Ces faciès à mousse auraient alors piégé en quelque sorte ces produits de couverture, en transit dans le karst. C’est également le cas des dépôts de Limeuil, de Beauregard sur la vallée de la Dordogne, et de Blanquefort sur Briolance sur le bassin de la Lémance.

Figure 2-10 : Calcimétries fines de tufs fossiles (32 échantillons).

CONCLUSION

206La méthode de calcimétrie fine a permis un certain nombre d'apports que l'on peut résumer brièvement de la façon suivante.

207* Les tufs, des sédiments pauvres en magnésium : dans l'ensemble, les tufs sont des sédiments carbonatés à très carbonatés, relativement pauvres en magnésium. Concernant ce dernier élément, il n'est pas possible de montrer une relation directe de type linéaire entre proportion magnésienne dans les eaux incrustantes et dans les sédiments.

208* Des faciès à mousse plus riches en détriques : la notion de faciès prend ici tout son sens et sous-tend des compositions différentes. Les faciès à mousse actuels apparaissent dans l'ensemble plus riches en détritiques et en magnésium que les faciès algaires. Il s'agit ici de tendance, tendance que l’on retrouve également dans les tufs fossiles.

209* Des intéractions fines entre bio-organismes incrustants et milieu de dépôt : cette tendance se confirme quelque soit le système considéré, dépôt de source ou formation de vallée. Il semble que cette composition résulte alors de l'interaction fine entre bio-organismes incrustants et milieu de dépôt, milieu qui inclut à la fois les paramètres physico-chimiques de l'eau et l'environnement immédiat du site. Cette partition entre différents faciès se retrouve au sein du même site, confirmant l'importance jouée par cette interaction fine.

210* Une influence du karst prépondérante : le karst joue ici un rôle direct par les insolubles qu'il peut apporter. Les échantillons les plus détritiques sont presque toujours en relation avec des karsts sous couverture ou sous placage d'altérites. Il faut ajouter à ce rôle le fonctionnement du système karstique qui influe directement sur la composition des eaux incrustantes et leur chimisme.

211En conclusion, on peut ajouter que l'étude d'un dépôt s'avère relativement complexe et s'appuie en fait sur plusieurs axes de recherche. Il s'agit avant tout d'un objet en trois dimensions, issu de la précipitation biogénique de carbonates. Par définition, cet objet est relativement fragile d'un point de vue sédimentologique et renferme d'importantes informations paléoécologiques, riches d'enseignements. Nous disposons à l'heure actuelle de plusieurs outils d'investigations, parmi lesquels figure la calcimétrie fine. Cette méthode permet de pénétrer un peu plus en avant dans la complexité de l'organisation du vivant, de sa façon de fonctionner actuellement, permettant d'éclairer son fonctionnement passé.

2. 2 - LES DEPOTS DE SOURCE

212* La forme la plus fréquente en Périgord-Quercy : même si ces dépôts sont nombreux, seul un petit nombre d'entre eux atteint une taille importante (fig. 2-11). Il faut alors, dans l'étude de ceux-ci, trouver les éléments responsables de leur grandeur, permettant alors de reconstituer leur dynamique de mise en place. Du fait de leur rareté, et de leur représentativité relative, nous n'avons sélectionné qu’un dépôt de très grande taille, et deux dépôts de taille plus restreinte. Le quatrième, celui du Roc Allan, a été sélectionné pour d’autres raisons (cf. infra).

213* L’importance du dépôt de Saint Cernin : le plus important d'entre-eux, qui se situe à la périphérie du Causse de Martel, est sans conteste le double dépôt de Saint Cernin de Larche. Bien qu'il offre un grand nombre de coupes, peu d'entre-elles demeurent exploitables d'un point de vue sédimentologique, ce qui rend son étude difficile. Néanmoins, la reconstitution des différentes étapes de développement du dépôt sont riches d'enseignements d'un point de vue géomorphologique.

214Les trois autres formations appartiennent au Périgord crétacé. Il s'agit du dépôt de Sourzac, dont la forme très spécifique nous renseigne sur la difficulté d'étudier des objets en trois dimensions. Cependant, les nombreux recoupements qu'il a subi en facilitent l'approche. Le dépôt du Moulin Farfal présente une structure plus classique et illustre bien les dépôts en relation avec de petites sources. Cette classe de dépôts est de loin la plus représentative des formations périgourdines et quercynoises. Enfin, la formation du Roc Allan s’intégre dans une série sédimentaire qui comporte d’autres types de sédimentation.

2.2.1 - LE DOUBLE SYSTEME TRAVERTINEUX DE SAINT CERNIN DE LARCHE (CAUSSE DE MARTEL)

215Ce système est composé de deux dépôts, dont le plus important d'entre-eux, celui de Laroche s'étage sur environ 60 m sur 3 niveaux.

A) Le dépôt du Soulier

216C'est le plus petit des deux dépôts (fig. 2-12). Il est composé d'une double plaque, dont chaque niveau fait approximativement 20 m d'épaisseur. Il est en relation avec une petite source qui concrétionne encore actuellement.

217Il n'a pas été possible de trouver de coupe sédimentologique exploitable. En effet, les deux plaques sont constituées d'une succession de différents dômes algobryophytiques juxtaposés, sans stratification apparente. De ce fait, il n'est pas possible de connaître la partie interne du dépôt.

Figure 2-11 : Localisation des principaux dépôts de travertins type source.

Figure 2-12 : Les travertins de Saint Cernin de Larche.

1°) L'apport des calcimétries

218Nous avons donc recueillis différents échantillons le long du front principal du premier niveau (niveau 2 dans la classification du dépôt de Saint Cemin, qui en compte 3). Il en ressort une domination très nette des faciès à mousse, souvent déjà très consolidés et difficiles à récolter. Leur résistance a permis "l'accumulation" de ces faciès sur plus de 20 m d'épaisseur, présentant parfois 15 m de verticale.

219Parfois viennent s'intercaler des niveaux d'aspect plus crayeux, mais toujours très poreux. L’ensemble de ces faciès semble indiquer des conditions de mise en place de type cascadant, en rapport avec une ou plusieurs sources (Fig.2-13). L'ensemble des valeurs de calcimétries obtenues apparaît très homogène, entre 0,76 % et 1,31 % de Mg2+, et entre 1,78 et 4,86 % de RNS. Ces valeurs similaires indiquent des conditions de mise en place relativement proches, ainsi que des conditions de vieillissement relativement homogènes. Elles indiquent également que les échantillons ont été sélectionné dans un niveau relativement homogène du dépôt, du point de vue de sa composition. Seule la partie la plus au nord semble se différencier par ses valeurs.

2°) Les conditions de mise en place et de vieillissement du dépôt

220* La présence d’une karstification nette : ces conditions de vieillissement ont abouti à un début de "karstification" près de la coupe qui a servi à la datation. En effet, on y retrouve une cavité d'ordre pluri-métrique tapissée de blocs éboulés dont l'origine semble multiple. Il est vraisemblable que le point de départ de cette cavité tient sûrement dans un vide sous cascade comme en présentent souvent les dômes cascadants. Ces vides se forment par l'avancée progressive du front de chute. Puis, dans un deuxième temps, des blocs se sont éboulés, par effet mécanique de détente principalement, et ont agrandi la cavité originelle. La très grande hétérogénéité des faciès à mousse peut expliquer à elle seule ce mécanisme. Enfin, dans un troisième temps, des petits conduits provenant ce coup-ci de la dissolution attestent d'une recirculation des eaux particulièrement active.

221Cependant, nous n'avons pas trouvé de traces probantes au niveau de la cavité principale. Elle semble en relation avec un conduit plus profond, mais l'ensemble est éboulé. Le principal agent semble donc l'agrandissement mécanique plutôt que la dissolution proprement dite, d’autant plus que cet ensemble a subi les différentes phases froides fini-würmiennes. Celles-ci ont provoqué un gel des faciès à mousse dont la porosité importante favorise indirectement les phénomènes de gel (plus grande imprégnation par l'eau, et gel plus intense). La grotte a évolué en quelque sorte comme un porche, à l’image de la plupart des entrées de cavités périgourdines.

222Cette cavité ne présente aucune trace de concrétionnement, à la différence d'autres rencontrées sur le dépôt de Laroche, non loin de là. Il semble donc qu'il faille atténuer tout de même ces phénomènes d'infiltration dans le dépôt. On peut alors parler, toujours au niveau de la cavité et de la partie du dépôt qui se trouve au dessus d'elle, plutôt d’imprégnation que de véritable recirculation. Cette imprégnation est suffisante pour provoquer une recimentation légère des sédiments (début de cristallisation apparente rencontrée fréquemment) et favoriser les phénomènes de gel invoqués plus haut.

223Il n'a pas été possible de récolter des échantillons sur le niveau 3 en raison de l'importante végétalisation de la coupe et l'absence de réentaillage d'origine anthropique, ce dernier permettant souvent de rafraîchir les coupes. De ce fait, n'ayant pu travailler sur ce niveau, nous ne savons pas si sa mise en place est synchrone ou postérieure au niveau supérieur.

224Là encore, l'important décalage altitudinal (supérieur à 20 mètres) semble plaider pour une mise en place postérieure, après un nouvel épisode d'encaissement de la vallée de la Couze.

225Ceci serait également en accord avec ce que l'on constate sur le dépôt de Laroche où ce décalage altitudinal est tout aussi prononcé. Cette mise en place, concomitante de la karstification du niveau 2 serait donc würmienne, sans que l'on puisse aller au-delà.

226* Une mise en place liée à plusieurs écoulements : un autre problème, concernant la mise en place, tient dans le fait que la partie la plus large du dépôt n’est plus dans l'axe de la source actuelle. Sans invoquer systématiquement une migration de la source principale, on peut faire intervenir un tarissement des autres écoulements (assèchement climatique, obturation de conduits et/ou par capture successive par la source principale). Il est probable que ce dépôt résulte de plusieurs écoulements alignés sur une ligne de source (horizons marneux à la base des calcaires oolithiques). Le rôle des ces petites sources adjointes est souligné encore actuellement par la présence de petites sources incrustantes au fonctionnement saisonnier mais particulièrement intense d'un point de vue du dépôt de carbonates.

227* Un dépôt en relation avec le dernier interglaciaire : une datation a pu être effectuée sur un ancien dôme algo-bryophytique recoupé (recoupement d'origine anthropique vraisemblablement), sur le niveau 2 (photo 2-3). Compte tenu de sa position, très externe par rapport au centre du dépôt, elle est à mettre en relation avec les derniers épisodes de sédimentation de cet édifice et indique donc un âge minimal : 65,1 k.a. [+1,6/-1,6] (CERAK - Liège, QUINIF).

228Malgré la porosité du matériel, la datation est de bonne qualité et peut être considérée avec confiance. Il est donc vraisemblable que l'ensemble des deux niveaux et/ou seulement le niveau 2 se sont mis en place lors du dernier interglaciaire.

B) Le Dépôt De Laroche

229Il constitue la deuxième partie du dépôt de Saint Cernin de Larche. De plus grande extension spatiale, il est composé en outre de 3 niveaux étagés sur plus de 60 m de dénivellation. Les différentes phases d'incision consécutives aux épisodes de mise en place ont permis le dégagement de quelques coupes, aidées parfois par l'action de l'homme (ancien front de carrière d'utilisation locale).

1°) Un ensemble peu détritique et peu magnésien

230Trois coupes sont exploitables sur ce dépôt, deux dans la première séquence et une dans le deuxième dépôt qui compte trois séquences au total (Fig. 2-14).

231Les deux coupes taillées dans la première séquence présentent des faciès très proches et proviennent du même niveau (Fig. 2-15). Il s'agit principalement de faciès vacuolaires consolidés, parfois recimentés, relativement durs et de couleur rougeâtre principalement.

232* La coupe C I offre un enchaînement de quatre faciès sur près de 6 mètres de hauteur, de bas en haut :

  • un niveau cimenté rougeâtre libérant beaucoup d'argile quand il est altéré, avec la présence de vacuoles (ancien faciès à mousse très consolidé), sur 1,80 m environ d'épaisseur. L'ensemble est faiblement magnésien (1,29 %) et pauvre en insoluble (3,36 %). C'est sur ce niveau qu'une datation isotopique a été effectuée U/Th : 151,8 k.a. [+9,7/-8,71 (CERAK - Liège, QUINIF) mais de mauvaise qualité (photo 2-4) ;

  • -un niveau argileux vacuolaire, riche en empreintes de feuilles fossilisées, sur une hauteur d'1,50 m. Le taux de magnésium augmente fortement (2,17 %), ainsi que le taux de RNS (8,26 %), typique d'un faciès à mousse ;

  • -un niveau vacuolaire de couleur beige, faciès à mousse riche en tiges sur 1,50 m d'épaisseur. Cet ensemble est moins magnésien (1,61 %) et légèrement moins détritique (7,15 %) ;

  • -un niveau en léger surplomb formé d'un faciès crayeux de couleur blanchâtre sur 1,20 m d'épaisseur. Ce niveau supporte un léger sol de couleur brune dont l'épaisseur n'a pas pu être déterminée avec précision, de l'ordre de quelques dizaines de centimètres. Nous n'avons pas pu effectuer de calcimétrie sur ce niveau.

Figure 2-13 : Calcimétries fines du dépôt du Soulier (dépôt de Saint Cernin de Larche).

Figure 2-14 : Calcimétries fines du dépôt de Laroche (dépôt de Saint Cernin de Larche).

233L'ensemble de la coupe fait une longueur approximative de 80 m et présente parfois des cavemements (ancien vide de sous de chute ou karstification ?).

234La majorité des faciès est vacuolaire de type faciès à mousse et indique donc des conditions de mise en place de type cascadant. On a affaire ici à un ancien dôme en forme de banquette. L'épaisseur totale de la séquence no 1 peut être estimée à une quinzaine de mètres environ.

Figure 2-15 : Coupe de la séquence no 1 et calcimétries fines (dépôt de Saint Cernin de Larche).

Photo 2-3 : Coupe du Soulier, dépôt de Saint Cernin de Larche. Ce niveau a été daté à - 65,1 k.a. BP, à la base de la coupe. On remarque très bien la structure de cette ancienne cascade où alternent différents types de faciès (hauteur de la coupe : 2m) (cliché : F. HOFFMANN).

Photo 2-4 : Coupe de Laroche, dépôt de Saint Cernin de Larche. Ce niveau a été daté à-151,8 k.a, à la base de la coupe. Ce niveau a subi une forte diagenèse et présente une structure complexe pour ces anciens fronts de chute (tuf à mousse) (cliché : F. HOFFMANN).

Figure 2-16 : Coupe no III du dépôt de Laroche (dépôt de Saint Cernin de Larehe).

235* La coupe C II se situe environ à 400 m de la précédente. Elle est masquée sur sa plus grande hauteur par une maison (photo 2-6). Nous avons donc choisi une section plus petite mais complète. Ceci explique en partie la différence d'organisation de cette coupe par rapport à la précédente, de bas en haut :

236- elle débute par un niveau de 50 cm d'épaisseur environ composé d’un faciès argileux rougeâtre présentant parfois des lamines et de très nombreuses empreintes de feuilles. Deux calcimétries ont été faites sur ce niveau, une sur la texture plus argileuse et une sur les lamines. La première donne un faible taux de magnésium (1,04 %) et révèle le faible poids des argiles (faiblesse de la valeur du taux de RNS : 3,57 %). La deuxième indique un taux de magnésium similaire (1,06 %), mais un taux de RNS plus important (5,57 %) ;

237- un niveau en léger surplomb composé d'un faciès à mousse et à tiges, très vacuolaire, de couleur rougeâtre, sur 1,80 m d'épaisseur. Ce niveau est plus magnésien que les précédents (1,82 %), mais demeure toujours très pauvre en insolubles (3,94 %) ;

238- toujours en léger surplomb un niveau très dur à texture crayeuse sur 1,70 m d’épaisseur. Le tout est surmonté par le même type de sol de couleur brun décrit pour la première coupe. Ce niveau présente à nouveau un taux de magnésium faible (1,37 %), mais surtout un taux d'insolubles relativement important (8,62 %).

239Nous ne possédons malheureusement pas assez d’échantillons et de variations de faciès pour effectuer une analyse poussée de l’enchaînement des faciès. De plus, il n’existe pas une stricte concordance entre les deux coupes, même si les faciès demeurent très proches.

240Tout au plus, pouvons-nous constater que les valeurs de magnésium et de RNS sont plus fortes en moyenne que pour le dépôt du Soulier. Est-ce une marque d’un vieillissement plus important (plus grand détritisme) ou une réelle empreinte laissée par le système karstique qui l'a mise en place ? Peut-être les deux. Car si l'on peut invoquer parfois un vieillissement plus important de certains faciès, aucun des deux dépôts dans son ensemble n'a pu vieillir plus que l'autre. Or, la différence entre les deux séries de valeurs du Soulier et de Laroche est nette. En outre, à époque égale, on peut admettre que les conditions environnementales sont quasiment les mêmes à une échelle de distance si petite. La seule différence que l'on peut invoquer alors se situe aux niveaux des sources et de leurs systèmes karstiques respectifs. Si tel est le cas, la source de Ladou, responsable du dépôt de Laroche se marque par un plus grand apport en éléments détritiques, en moyenne toujours (plus grand rôle des sables ?). Cette tendance se confirme par l'étude des calcimétries du niveau 2 de ce dépôt.

241* La coupe C III (fig. 2-16) est très riche d’enseignements. Elle présente en effet de brusques changements latéraux de faciès, en l'espace de quelques mètres. Sa hauteur atteint à peine 2 m. L'enchaînement des faciès est ici non plus vertical mais horizontal :

242- en contact direct avec un horizon de calcaires marneux, la coupe débute par un premier faciès à “oolithe” relativement cimenté et de couleur jaunâtre. Il s'agit en outre d'une pseudo-oolithe, composée de nombreux débris végétaux et minéraux, de petits morceaux de tufs, enrobés par un ciment carbonaté. Les valeurs de magnésium (2,12 %) et de RNS (5,73 %) demeurent dans la moyenne commune à ce dépôt ;

243- progressivement, "l'oolithe" change de couleur et devient plus blanchâtre, sur une longueur d’environ 12 mètres. Sa texture n’évolue guère, mais cette oolithe est moins cimentée que la première. Les "oolithes" formant ce niveau sont de même nature. Les valeurs du taux de résidus (7,44 %) sont en légère augmentation. Ce niveau a fourni une malacofaune moyennement riche en nombre d'individus et de très petite taille, en cours d'expertise ;

244- les deux niveaux à "oolithe" se sont formés à l'arrière d'un puissant barrage à mousse (photo 2-5), présentant également des faciès algaires et à tiges, sans réelle organisation. Ce puissant barrage fait environ 100 m de largeur, sur 20 m de hauteur et sur une longueur proche de 400 m.

245Il est composé dans sa partie principale d'un succession de dômes algo-bryophytiques plus ou moins consolidés selon leur position dans la coupe. Ce barrage présente de fréquentes cavités dont l'une d'entre-elles de forme grossièrement circulaire, renferme des concrétionnements de type buisson, indiquant des recirculations internes au dépôt. Les calcimétries effectuées en différents endroits de ce barrage donnent des valeurs très proches les unes des autres et il peut être considéré comme un ensemble relativement homogène de ce point de vue là (composition et non faciès) : 1,09 à 1,56 % pour le magnésium, de 1,90 % à 4,15 % pour les insolubles.

246Il n'est pas facile d’expliquer la mise en place des niveaux à oolithe. On peut effectuer quelques hypothèses tirées de remarques de terrain. Tout d'abord, il semble que la plus grande partie de la coupe ait fonctionné en milieu de type lacustre comme semble le montrer les premières indications [DIAZ DEL OLMO, comm. orale]. Ceci est renforcé par la présence de très nombreuses tiges faisant penser à une ancienne "roselière". Ce milieu se serait alors développé en arrière du barrage à mousse (milieu cascadant), dans une eau peu profonde et suffisamment agitée pour former les pseudo-oolithes. L'apport de carbonates s'est effectué principalement par les sources qui ressortent en dessous du niveau 1 et qui proviennent de l'infiltration de la source principale de Ladou. Cette eau circulant d'un seul coup à l'extérieur, peut se saturer et permettre la fixation des carbonates par divers bio-organismes. Les versants très proches ont pu jouer un rôle tout aussi important. La présence dans l'oolithe centrale de cailloutis anguleux pris dans la masse (type grèzes semblant indiquer une ambiance froide) indique un apport incontestable provenant de ces derniers. Ils ont pu jouer un rôle dans l'implantation du barrage (fixation sur ces dépôts ?).

Figure 2-17 : Répartition et effectifs des individus de la malacofaune du dépôt de Laroche (Saint Cernin de Larche).

2°) Les apports de la malacofaune : une faune liée à des conditions fraîches

247Avant de préciser les apports d'une telle étude, nous donnerons quelques indications "techniques" sur ce type d’étude et quelques espèces qui peuvent servir de points de repères. Ces indications sont tirées des publications de PUISSEGUR [1987], ANDRE [1988], MAGNIN et al. [1988, 1991], MAGNIN et THINON [1988], LECOLLE [1988], PAJAUD et TUREK [1988], LECOLLE et al. [1990], MAGNIN [1991], ROUSSEAU et al. [1992], GREEN et al. [1996], PORRAS CREVILLEN et DIAZ DEL OLMO [1997]. Une étude de la malacofaune permet de mieux caractériser les milieux de dépôt en identifiant la faune, ses associations, et son évolution.

248Cette caractérisation peut se faire par l'étude des associations ou assemblage, et/ou par l'identification d'espèces rares, typiques de certains milieux. Généralement, on classe ces différentes espèces en fonction de leur milieu de vie.

249Cette classification des mollusques s'appuie sur une dizaine de classes différentes [classification de PUISSEGUR, 1987], auxquelles peuvent être rattachées différentes espèces présentes à Saint Cernin de Larche :

  • les espèces de milieu forestier : Aegopinella pura ;

  • les semi-forestiers ou forêt ouverte : Discus rotundatus ;

  • les espèces de forêt humide ;

  • les espèces de steppe ;

  • le milieu ouvert (open ground) : Truncatellina sp, Vallonia sp, Vallonia costata, Planogyra sororcula, Vertigo pusilla ;

  • les espèces mésophiles : Vitrea crystallina, Punctum pygmaeum, Orcula dolium, Carychium tridentatum ;

  • les limaces ;

  • les espèces hygrophiles ;

  • les espèces palustres ;

  • les milieux d'eau froide ;

250Il faut toujours rester prudent quand on ne possède qu'un seul échantillon malacologique sur un site. De plus, le faible nombre d'individus fragilise quelque peu les données tirées de cet assemblage (325 individus identifiés sur 400). L'identification a été réalisée par PORRAS, du Laboratoire de Géographie Physique de l'Université de Séville (Espagne).

251Cependant, les caractéristiques globales de cet assemblage traduisent des conditions fraîches, soulignées par la quasi-absence des espèces méditerranéennes et par la présence de Planogyra sororcula. Néanmoins, cette association faunistique n'est pas typique d'une ambiance périglaciaire, et du fait notamment de la faiblesse du nombre d'individus et d'espèces (21 au total, tab. 2-1), il n'est pas possible de caractériser ce milieu avec certitude.

252En outre, les groupes des mésophiles et des palustres occupent un poids important (Fig. 2-17) et ont du occuper le même habitat, avec également des espèces hygrophiles. Le milieu qui semble le mieux correspondre à cette association est un cadre de forêt galerie, préservée en fond de vallée. L'ambiance générale semble assez sèche et froide.

253Cette impression est renforcée par la présence des espèces des milieux ouverts avec notamment Truncatellina sp., Vallonia et surtout Planogyra sororcula, que l'on ne trouve dans le sud-est de la France qu'au-dessus de 1000 m d'altitude. La présence de cette dernière espèce souligne la grande fraîcheur des conditions générales, ainsi que le manque de végétation dans un contexte de sol dénudé (PORRAS, in litteris).

Tableau 2-1 : Malacofaune du dépôt de Laroche (dépôt de Saint Cernin de Larche).

Figure 2-18 : Hypothèses de mise en place du dépôt de Saint Cernin de Larche (synthèse des dépôts de Laroche et du Soulier).

Photo 2-5 : Grand barrage à mousses (hauteur : 25 m), dépôt de Laroche, Saint Cernin de Larche. Cet édifice a barré la vallée de la Couze au Würm, soulignant l’importance de la travertinisation dans ce secteur. Ce front présente une karstification relativement importante, exploitant les nombreux vides présents dans ce type de formation (cliché : F. HOFFMANN).

254Le deuxième aspect important de cet assemblage est le poids occupé par les espèces aquatiques (près de 70 % des individus). La plupart sont en relation avec des milieux d'eau courante et fraîche, de cours d'eau, pouvant être caractérisés par de gros débits, et soumis à l'influence d'une grosse source proche.

255Cette description concorde à la fois avec l'hypothèse que l'on peut avancer sur la mise en place de la pseudo-oolithe (arrachement de petits morceaux de tufs, usés dans un premier temps et reconcrétionnés dans un deuxième temps), et sur la végétation de fond de vallée. Il reste aujourd'hui de petites sources qui ressortent en dessous des niveaux travertineux supérieurs, mais de faibles débits. La présence d'une grosse source lors de la mise en place de ce niveau est donc tout à fait envisageable, offrant une certaine fraîcheur des eaux qui tendent à évoluer vers un milieu d'eau de surface.

256On peut imaginer des conditions de cascades en relation avec la source, et un milieu de dépôt un peu plus calme au niveau de la pseudo-oolithe, permettant la conservation de la faune. Le type de faune conservée tend à indiquer que l'on passe progressivement vers des conditions climatiques un peu plus optimales, et que l'on semble se placer au début de la séquence.

257Il est tentant d'y voir, avec l'installation des fronts de chute du puissant barrage de la coupe CIII (20 m de hauteur, 100 m de largeur et 400 m de longueur), une amélioration progressive des conditions climatiques. Le placement à l’interglaciaire de cette séquence concorde également avec notre hypothèse chronologique (équivalence de ce niveau à celui du niveau 2 du dépôt du Soulier datée à - 65 k.a.).

3°) Les étapes de mise en place du dépôt de Saint Cernin de Larche : 3 étapes majeures

258* Elle débute donc à la fin du Riss, si l'on tient compte de la datation effectuée à la base du niveau 1 (Fig. 2-18). On peut imaginer que la Couze devait couler environ 40 à 50 m au-dessus de son niveau actuel et qu'elle connaît alors, à l'image de l'ensemble des cours d'eau du Périgord et du Quercy, des phases d'encaissement brutales et relativement profondes. Cet encaissement provoque le perchement du karst et de ces sources, premier moteur de la travertinisation (cascades) qui se met en place lors de l'amélioration climatique finirissienne (datation très fragile à -151,8 k.a.).

259Cependant, cette érosion intense de la Couze laisse en place des niveaux calcaires plus marneux qui barrent en quelque sorte sa vallée et isole petit à petit les secteurs du Soulier et de Laroche.

260On imagine alors que les stades climatiques les plus froids permettent la mise en place d'épisodes grézeux intenses, comme en témoignent les nombreux éboulis qui tapissent les versants de ce secteur. A la fin du stade d’amélioration climatique fini-rissien, une dernière phase froide encaisse alors la Couze d'un pallier supplémentaire (environ une dizaine de mètres) et provoque l'infiltration en profondeur de la Source de Ladou. Cette dernière coule alors sur les niveaux marneux (et/ou des dépôts de versant) et ressurgit sous le niveau 1 au contact de la vallée. A la fin de la période froide, cette résurgence de Ladou peut se trouver suspendue d'une dizaine à une vingtaine de mètres au-dessus de la vallée. Cette incision est réelle et recoupe le niveau 1 sur une profondeur atteignant parfois plus de 12 m dans certains secteurs de ce niveau (C 1). Cette phase d'érosion se manifeste par un replat d'érosion très net, recoupant à la fois le niveau 1, mais également les calcaires marneux.

261* Compte tenu que la datation peut être considérée comme un âge maximal vu sa situation topographique, une partie du niveau 1 de Laroche a pu s'élaborer lors des premières phases d'amélioration climatique du grand interglaciaire Riss/Würm, mais nous n'avons aucune indication fiable pour étayer cette hypothèse. Il se peut également que la partie interne du dépôt du Soulier se soit mise en place lors de cette période.

262Quoiqu'il en soit, l’important encaissement de la Couze précédant la mise en place du niveau 2 va servir à nouveau de moteur à la mise en place de ce niveau. Il est fort probable que la conjonction de cet encaissement important et de la grande amélioration climatique éémienne a concouru à l’édification du grand barrage travertineux du niveau 2 qui offre plus de 20 m de vertical. La principale conséquence de ce barrage est qu'il commence à obstruer la Couze qui a alors réalisé l’essentiel de son encaissement au début et au milieu du Würm.

263La datation effectuée sur le niveau 2 du dépôt du Soulier à 65,1 k.a. se trouve en position externe au dépôt et peut être considérée comme la plus basse, c'est-à-dire à la fin de la mise en place de ces niveaux 2. Elle part de l'hypothèse que les niveaux 2 du Soulier et de Laroche se sont mis en place de façon synchrone. A l’arrière du grand barrage de Laroche se développent des conditions que l'on peut qualifier de lacustre et qui aboutissent à la formation des "oolithes". L'analyse de la faune qu'elles renferment doit nous permettre de mieux qualifier alors l'ambiance climatique qui régnait alors à cette époque.

264* Une troisième étape débute par l'incision du niveau 2, incision relativement faible de l'ordre de quelques mètres seulement à l'intérieur du dépôt, mais qui atteint près de 20 m dans la vallée de la Couze proprement dite. Puis, le remblaiement du chenal d'écoulement de la source de Ladou a débuté pour aboutir à la mise en place du niveau 3.

265De façon concomitante, il provoque l'obturation complète de la vallée de la Couze et un lac s’installe en lieu et place de l'actuel lac artificiel de Chasteaux, qui exploite toujours ce rétrécissement de la vallée dû à l'obturation de cette dernière par les travertins [RAYNAL, 1979]. Nous ne savons pas si le niveau 3 du dépôt du Soulier s'est installé en même temps que le niveau 2 ou après. On peut émettre l'hypothèse qu'il s'est mis en place après, basée sur des arguments topographiques. Il existe en effet un "décrochement" important entre les deux niveaux, avec un dénivelé de près de 40 m entre le haut du niveau 2 et le bas du niveau 3, ce qui est considérable.

266Il se peut ensuite que les deux niveaux aient évolué de façon synchrone, à l'image de ce qui se passe avec les formations actuelles. Elles présentent un système de double chute marquant la topographie des deux niveaux.

267* L'arrêt des conditions de sédimentation marqué à la fin du Würm ont amené sa conservation actuelle, et il ne semble pas que l'Holocène ait vu un redémarrage de cette sédimentation. Il est possible qu’une partie des dépôts du niveau 3 de Laroche et du Soulier se soit édifiée à cette époque, même si nous pensons que la plus grande partie de cette séquence est würmienne.

268Dans l'ensemble, les milieux de dépôt sont à mettre en rapport avec des conditions particulièrement favorables et aboutissent à des faciès francs typiques des milieux cascadants. Le très faible détritisme de ces formations renforce cette idée, comme si chaque niveau de ce dépôt de Saint Cernin soulignait les différents optimums climatiques. Cette situation est sûrement à la base de la très bonne conservation de ce dépôt (faible part des formes de dégénérescence). Sa diagénèse certaine n'a semble-t'il, pas profondément modifié sa composition, toujours en rapport avec son faible détritisme général. Sa plus grande phase de démantèlement est sûrement d’origine anthropique (matériaux de construction ; photo 2-6).

2.2.2 - LE DEPOT DE SOURZAC (VALLEE DE L'ISLE)

269Ce dépôt, situé à l'extrême-ouest de notre secteur, est en relation directe avec une cavité de faible diamètre. Les différents faciès de ce dépôt sont en relation directe avec l'évolution de l'endokarst.

1°) Présentation de la coupe : des épisodes parfois très détritiques

270Elle est principalement marquée par une succession de faciès à mousse qui s'enchaînent latéralement. Sa hauteur est d'environ 8 m pour une longueur totale de l’ordre d'une quarantaine de mètres (Fig. 2-19) :

271- elle débute par un épisode à mousse et à tiges très riche en insolubles (31,41 %) et très magnésien (4,35 %), de couleur marron. Ces insolubles sont essentiellement des argiles, mais surtout des sables provenant vraisemblablement de la couverture d’altérites du karst de ce secteur. L'ensemble reste très vacuolaire et ne semble pas indiquer une diagénèse poussée ;

272- puis, un faciès laminé très dur repose directement sur l’ensemble précédent. Ce faciès relativement peu magnésien (1,30 %) est pauvre en RNS avec 4,11 %. Il peut être scindé en deux ensembles, avec d'une part dans la partie supérieure de la coupe des concrétionnements stalagtitiques ainsi que des enduits calcitiques, recouvrant les faciès à mousse.

273D'autre part, à la base de la coupe, on trouve un plancher, très dur, composé d'encroûtements micro-algaires (faciès stromatolitique ?). Des datations ont été faites sur cet ensemble. Une première datation à - 73 000 ans obtenue sur un concrétionnement a été rejetée du fait de la faiblesse du résultat et surtout du fait de l'incohérence de cette date face à la faible diagénèse de l'ensemble de la coupe déjà évoquée.

274Cette dernière est plus en accord avec une datation effectué sur le plancher, laissant entrevoir avec sûreté le rattachement de cet ensemble à la période holocène, même si le résultat de - 9,2 k.a. [+/-0,9] (CERAK - Liège, QUINIF) doit être pris avec précaution (photo 2-7) ;

275- une deuxième séquence à mousse compose le centre de la coupe. Les faciès semblent plus "francs", comme en témoigne la moins grande part occupée par les insolubles (7,6 %), et sont moins magnésiens (2,96 %). L'ensemble reste très vacuolaire ;

276- au contact de l'ensemble précédent, on retrouve à nouveau des faciès laminé dur, moins volumineux que ceux cités précédemment. Ce faciès est plus magnésien (2,34 %) que le premier, mais présente un taux d'insolubles très similaire (4,27 %). Leur aspect est proche de ceux qui ont été datés et semblent invoquer une mise en place "endotravertineuse”. En détachant un gros bloc au niveau de cette partie, il a été possible de scinder en deux ce dernier est d’isoler deux faciès différents : un faciès laminé très dur daté à - 55 k.a. (-54,8 k.a. [+7,8/-7,2]). Cette datation doit être prise avec beaucoup de précaution et pourrait indiquer qu'une partie plus interne du dépôt soit anté-holocène (la valeur est ici indicative).

277La partie supérieure de l'échantillon composée de lamines et d'un faciès plus ou moins crayeux a donné une datation à - 6,2 k.a. [+0,4/-0,5] (CERAK - Liège, QUINIF), où là aussi les résultats sont à prendre avec beaucoup de prudence même si l'âge holocène est ici fort probable ;

278- enfin, la dernière partie de la coupe est composée principalement d'un faciès à mousse très vacuolaire, entrecoupé par des séries de lamines plus ou moins "tendres". Les calcimétries indiquent des résultats très magnésiens (4,19 %) et un taux de résidus très importants (16,98 %). Une calcimétrie effectuée sur les lamines indiquent un taux de résidus élevé pour ce type de faciès (ici, 8,31 %) pouvant indiquer un vieillissement plus important de ce faciès. Il est également relativement magnésien, la part plus grande de ce composant pouvant là aussi indiquer un vieillissement important. L'ensemble de cette partie est affecté par des recirculations et par la présence de petites cavités ayant exploité les vides de ces faciès à mousse et retaillées ensuite par les hommes.

Photo 2-6 : Niveau à mousse, dépôt de Laroche, Saint Cernin de Larche. Cet ancien front de chute a été retaillé pour aménager une maison (matériau tendre) (cliché : F. HOFFMANN).

Photo 2-7 : Faciès construit, dépôt de Sourzac. Ce niveau a été daté à - 9,2 k.a. BP, sur des faciès laminés microalgaires, au centre de la photo (hauteur de coupe : 1,50 m) (cliché : F. HOFFMANN).

Figure 2-19 : Coupe simplifiée du dépôt de Sourzac.

2°) Des faciès cascadants datant du début de l’Holocène

279Il semble que l'on puisse tirer plusieurs informations de cette coupe fort riche. L'attachement du dépôt à la période holocène ne laisse aucun doute, et notamment la première moitié, même si une partie plus profonde aurait pu se mettre en place antérieurement. La faiblesse de la qualité de la datation nous invite à la plus grande prudence et aucun autre argument ne nous permet pour l'instant d'étayer cette hypothèse.

280Il semble bien que l'on constate une évolution positive dans l'enchaînement des faciès à mousse notamment. Nous les dissocions volontiers des faciès à lamines durs qui se sont mis en place vraisemblablement après chaque faciès à mousse.

281Dans un premier temps, un dôme à mousse et à tiges s’édifie en relation avec des conditions cascadantes. La très forte part des RNS semble indiquer un apport important venu du karst. Si la date de -9,2 k.a. est correcte, cette partie, qui s’est forcément installée avant le point de datation, pourrait être en relation avec les premières périodes de l'Holocène (Préboréal ?).

282Dans un second temps, l'ensemble médian se met en place avec un faciès à mousse moins détritique que le précédent et la première série laminée dure. Cette dernière, s'étant déposée à l'abri de la lumière, nécessite l'installation progressive du dôme à mousse médian. Toute cette série pourrait être rattachée au Boréal, si la datation est correcte. On est alors ici dans la partie optimale de mise en place du dépôt (faciès les moins détritiques).

283Dans un troisième temps, le dernier dôme à mousse et à tiges se met en place permettant progressivement la constitution d'un deuxième ensemble laminé dur. La plus grand part jouée à nouveau par les détritiques tant dans les faciès à mousse que dans les faciès à lamines "tendres" semblent évoquer une certaine dégénérescence des formes. Cependant, les faciès demeurent trop carbonatés dans l'ensemble (+ de 80 %) pour pouvoir aller au-delà de cette simple tendance. Toute cette partie serait alors à rattacher, sur la foi de la valeur de la datation, à la période Atlantique principalement, l'ensemble du dépôt ayant arrêté de fonctionner à la fin de cette période.

284Enfin, la dernière évolution significative intervient à la période historique avec la mise en place de l'église dont les premiers murs et fondations datent du 8e siècle de notre ère.

2.2.3 - LE DEPOT DU MOULIN FARFAL (CADOUIN, BASSIN DE LA DORDOGNE)

285Ce dépôt de taille moyenne est composé d'un seul niveau. Il offre une coupe stratigraphique haute de 12 m environ, pour une longueur de 80 m. Elle est composée d'une série de dômes algo-bryophytiques fossilisés, dont certains sont encore bien apparents et non pas été consolidés.

Figure 2-20 : Coupe du dépôt du Moulin Farfal (Cadouin, bassin de la Dordogne).

286Cependant, l'ensemble de ces dômes forme différentes couches réparties en deux grands domaines de faciès : des faciès à mousse principalement à la base de l'édifice et une partie supérieure légèrement plus détritique avec des faciès crayeux et caverneux.

1°) Présentation de la coupe

287- Cette coupe débute par des tufs à mousse vacuolaires relativement consolidés (Fig. 2-20). De couleur jaunâtre, ils libèrent des sables en se désagrégeant. Les vacuoles restent de petite taille et certains échantillons montrent des recimentations partielles. Cependant, l'ensemble demeure faiblement cristallisé. Les valeurs de calcimétries sont faibles, avec un taux d'insolubles légèrement supérieur à 3 %. Dans l'ensemble de la coupe, les valeurs de magnésium sont faibles et constantes. Ce niveau basal atteint 2.50 m de hauteur, mais continue sous la route. En surface, il est recouvert par un "sol" composé d'une faible couche de terre végétale provenant de la décomposition des végétaux et notamment de bambous ;

288- sans que l'on puisse constater de réelle transition entre les deux, l'horizon suivant est également composé d'un tuf à mousse, plus vacuolaire et moins consolidé que le précédent Ce tuf. de couleur rougeâtre, est riche en empreintes de feuilles fossilisées. En se désagrégeant, ce tut libère principalement des argiles.

289Les valeurs de calcimétries demeurent cependant toujours aussi faibles. légèrement supérieures à 4 % pour les RNS L'épaisseur de ce niveau est de 4 m au niveau de la coupe et il présente d’importantes variations. En fonction de la forme générale du dépôt, il tend à disparaître dans sa partie gauche :

290- la transition avec l’horizon suivant est brutale, marquée par une lente de 2 cm de hauteur entre les deux faciès. Ce troisième faciès est composé d'un tuf blanchâtre à jaunâtre, a texture crayeuse. Les valeurs de calcimétries sont légèrement supérieures, avec 6,08 % de RNS notamment. Ce sédiment légèrement détritique libère principalement du sable. Son épaisseur est d'environ 3 m ;

291- il n'existe pas de réel changement entre le faciès précédent et le dernier niveau. Il s'agit d'un tuf blanchâtre, plus caverneux, en léger surplomb. Sa texture est toujours très fine et les valeurs de calcimétries montrent une forte similitude avec le faciès précédent. Le taux d’insoluble reste relativement important par rapport à l'ensemble de la séquence, avec 5.57 %. Cet aspect plus caverneux est à mettre en relation avec des phénomènes cascadants et rappelle le surplomb que l'on constate sur les chutes actuelles. Ce dernier niveau est recouvert par un niveau de terre végétale de couleur brune, dont l'épaisseur est d'environ 50 cm.

292La présence d'un ancien dôme algo-bryophytique bien conservé a permis un échantillonnage en fonction des différents bio-organismes incrustants. Ce dôme marque la présence d'un ancien front de chute et présente encore le vide que l'on retrouve habituellement chez ce type de forme. Dans l'ensemble, les valeurs de calcimétries sont mieux différenciées, même si ces dernières restent proches de celles de la coupe.

293On retrouve la marquage que nous avons pu mettre en évidence entre faciès algaire et tufs à mousse. Le premier présente une calcimétrie légèrement plus carbonatée ( % Mg : 1,02 % ; RNS : 1,57 %) que celle du tuf à mousse ( % Mg : 1,30 % ; RNS : 3,86 %). Ces valeurs demeurent cependant très faibles du point de vue des insolubles. Ce dôme repose sur une sorte de "banquette" constituée par un tuf à mousse rougeâtre, très vacuolaire, équivalent du deuxième horizon de la coupe. On y retrouve également la même fente séparant le dôme de la banquette, ainsi que des empreintes foliaires. La calcimétrie indique des conditions plus détritiques ( % Mg : 1,62 % ; RNS : 7,41 %), soulignant l'importante variation spatiale des valeurs.

2°) Des faciès cascadants vraisemblablement holocènes

294Dès 1951, ENJALBERT signale que l'on peut voir la transition entre dépôts de grèzes et le dépôt de tufs, à l'issue de travaux routiers. Cette transition est beaucoup moins nette aujourd'hui, mais existe toujours. Malheureusement, cette transition est latérale et se trouve loin de l'axe central du dépôt. C'est pourquoi les différentes étapes reliant le cœur du dépôt de tufs aux épisodes grézeux ne sont pas visibles.

295De plus, la coupe principale n'est que l'étape finale de la séquence sédimentaire totale du dépôt du Moulin Farfal. Elle représente la plus grande partie de cette séquence sédimentaire, mais pas sa totalité. Aussi, est-il délicat de replacer cette coupe dans une séquence d'évolution positive ou régressive des faciès.

296Le troisième problème est que le marquage des calcimétries est loin d’être aussi net que dans le cas du dépôt de Sourzac, par exemple. Il ne permet pas non plus de positionner cette coupe en terme d'évolution positive des faciès. En effet, dans cette coupe, ce sont les faciès à mousse qui représentent le pôle le moins détritique, alors que c'est l'inverse d'habitude. Cependant, il semble que l'on ait ici, et sous les réserves avancées précédemment, une séquence sédimentaire relativement homogène du point de vue de sa composition, tant au niveau des valeurs de magnésium que dans celles des calcimétries, relativement proches les unes des autres. Cette situation peut s'expliquer de part le fait que le prélèvement vertical des échantillons s'est effectué dans la même séquence sédimentaire.

297Dans ce cas, ceci indiquerait que l'ensemble de la coupe s'est mis en place dans des conditions paléoenvironnementales relativement proches, et/ou que cette mise en place est rapide.

298Quoiqu'il en soit, nous n'avons pas assez d'éléments pour pouvoir conclure à une réelle dégénérescence des formes. Cette séquence semble s'être installée relativement rapidement, ne permettant pas de changement important des conditions de dépôt. Cette mise en place rapide demeure en accord avec la présence très fréquente de faciès à mousse. Tout juste est-il possible de penser que la source a laissé son empreinte en faisant varier régulièrement la nature des insolubles (argiles, puis sables) en relation avec un milieu de dépôt cascadant.

299L'approche "verticale" des calcimétries n'apporte ici que des réponses partielles aux conditions de dépôt. Du fait de la juxtaposition des différents dômes, il faut dans un tel cas procéder à un échantillonnage latéral, afin de mesurer éventuellement des différences très sensibles. La dynamique propre de ce genre de dépôt est plus complexe et se marque par l'implantation successive de différents dômes algo-bryophytiques et de la divagation des eaux.

300La méconnaissance de la partie interne du dépôt nous prive de renseignements importants et ne permet pas de savoir si notamment, l'implantation des tufs à mousse se place rapidement dans la séquence sédimentaire. L'aspect des différents faciès et leur faible diagénèse apparente semblent placer cette séquence dans une échelle de temps relativement proche, vraisemblablement Holocène. On ne peut cependant pas dire ici si l'on se place dans la première ou dans la deuxième moitié de cette période.

301Il faut noter que de façon plus large, ce type de séquence où l'on retrouve des tufs à mousse associés à des faciès plus crayeux, se rencontre très fréquemment dans les dépôts de source du Périgord. Des séquences à lamines viennent parfois s'intercaler, mais elles semblent concerner une génération de dépôt dans laquelle s'intègrent les dépôts de Sourzac, de Limeuil-Beauregard, de Blanquefort sur Briolance, du Moulin d'Alles, notamment. Tous ces dépôts ont en commun de présenter une certaine "fraîcheur" des formes et sont à mettre en relation, à l'image du dépôt de Sourzac avec la période Holocène.

CONCLUSION

302Il est clair qu'il n'est pas possible pour l'instant d'aller plus loin dans les interprétations paléoclimatiques, car il faut compléter ce dossier par l'analyse des dépôts de vallée.

303Cependant, nous sommes conscients qu'il faudrait multiplier les études et notamment effectuer un certain nombre de datations isotopiques pour mieux encadrer les diverses évolutions de faciès que l'on peut constater sur les dépôts de source. Notamment il faudrait croiser l’étude des calcimétries fines avec la réalisation de lames minces pétrographiques, afin d’évaluer le vieillissement des échantillons et l’importance des recirculations. L'analyse plus fine des diverses empreintes de feuilles, des tentatives de déterminations palynologiques nous permettraient sans doute d'aller plus loin dans la description des paléoenvironnements. Le but de cette présentation est de montrer l’organisation des dépôts de source dans cette région, de soulever des problèmes d'étude qui leur sont propres et, éventuellement quand ceci est possible, de repositionner ces dépôts dans un cadre chronologique précis. Cependant, un certain nombre d'enseignements peuvent être retirés de l'étude de ces sites.

304Ainsi, plusieurs périodes apparaissent-elles propices à l'édification des travertins et qui correspondent aux principales périodes d'amélioration climatique que l'on a pu mentionner auparavant. Il s'agit principalement de la période fini-rissienne, du grand interglaciaire "riss/würm” ou en tout cas de la série d'oscillations climatiques douces qui correspond à cette période, et du début de l'Holocène. Il semble également, du fait de la répétition fréquente des faciès à mousse, que la mise en place des dépôts se soit faite relativement rapidement sous la forme de systèmes cascadants.

305Il est vrai que les dépôts de source posent un réel problème d'étude en Périgord-Quercy, par la faiblesse des coupes stratigraphiques exploitables.

306Le manque ou la faiblesse des agents d’érosion n'ont pas permis des recoupements assez profonds des édifices pour que l'on puisse accéder au cœur de ces structures en trois dimensions. Cette faiblesse tient souvent au fait que les agents érosifs n'ont pas eu le temps d'agir. C'est le cas de l'Holocène notamment où l'on sait qu'en Aquitaine, les conditions morphogénétiques sont plutôt celles d'un remblaiement que celles d'une incision. Ceci marque une différence profonde avec la Provence notamment où cette incision s'est poursuivie, en grande partie sous l'action des déstabilisations anthropiques [VAUDOUR, 1994].

307Enfin, il existe cependant une exception à cette situation générale, avec le dépôt de Saint Cernin de Larche, qui mérite une étude plus approfondie, qui passerait par un relevé précis et systématique de toutes les coupes présentes sur ce site. Les jalons morphologiques et chronologiques que nous avons posé ont permis de mettre en exergue l'intérêt exceptionnel de ce site dans l'étude des dépôts du Périgord-Quercy.

2.3 - LES FORMATIONS DE VALLEE (photos 13)

308Si nous avons préféré le terme de formation à la place de celui de dépôt, c’est qu'il recouvre une notion plus large et permet d'associer des dépôts non carbonatés. De plus, elle fait intervenir d'autres mécanismes où le dépôt de carbonates n'est pas forcément le processus dominant, ce qui peut être porteur d'informations supplémentaires (photo 2-8). C'est le grand intérêt de ce type de formation.

309Le second intérêt de ce type de dépôt se trouve dans l'échelle d'intervention des phénomènes naturels. En effet, un dépôt est mieux à même de refléter le cadre bioclimatique général quand il mesure plusieurs kilomètres de long, que quand il atteint tout juste 50 m. A cette échelle-là, les influences locales sont susceptibles de jouer un grand rôle. Ainsi, peut-on supposer que l'apport en information est à la fois plus important et plus valable que dans le cas d'un dépôt de source de petite taille. Sur notre terrain, seul le dépôt de source de Saint Cernin est susceptible d’avoir une valeur qui dépasse un cadre local, mais il demeure une exception.

Photo 2-8 : Tuf limono-argileux, dépôt de la Grotte, vallon de Larnagol. Les apports de versant sous forme de cailloutis sont pris dans le tuf, dans le sens de la pente. Ce type de niveau plus tendre donne des formes plus adoucies, qui expliquent la forme originale de ce dépôt, (cliché B. Martin).

Figure 2-21 : Localisation des principaux dépôts de travertins type vallée.

310La figure 2-21 indique la localisation des principaux systèmes de vallée. Seuls les plus importants y ont été reportés, car l'on peut suspecter à juste titre que la plupart des vallées secondaires du Périgord-Quercy présente un remblaiement, essentiellement carbonaté et tourbeux. Cette carte reprend la classification, basée sur la distinction entre dépôt de type bouchon travertineux/remblaiement tourbeux d'une part, et travertins de fond de vallée d'autre part. Nous y avons adjoint une troisième classe pour les formes mixtes, les deux classes précédentes pouvant se succéder dans le temps et dans l'espace.

311Cette classification s'appuie également sur une chronologie, qui la plupart du temps, est indicative. En effet, il est très difficile de pouvoir estimer correctement l'âge d’une formation en l'absence de toute donnée de structure et isotopique. Ceci est particulièrement vrai pour les formations de fond de vallée où aucun argument topographique ne peut venir éclairer la situation. L'indication d'un recoupement est alors dans ce cas un très bon indicateur d'une mise en place anté-Holocène. Les 4 dépôts sélectionnés pour cette étude ont tous fait l'objet de datations isotopiques, à l'exception d'un seul, celui de la Forge d'Ans. Pour les formations quercynoises du Causse de Gramat, le manque d'informations ne nous permet pas de préciser l'âge avec sûreté. Nous estimons que la plupart des formations sont d'âge Holocène, ce qui n'exclue pas une première mise en place plus ancienne (l'Ouysse, le Vers ?).

312Hormis le dépôt de Souillac, dont la coupe principale atteint tout juste 50 m de long, pour une largeur totale de quelques centaines de mètres, les trois autres dépôts sélectionnés ont une taille pluri-kilométrique (bouchon travertineux et remblaiement tourbeux compris) :

313- le dépôt de Souillac est donc une exception non seulement par sa taille, mais également par les différents faciès qu'il présente. C'est à ce titre que nous avons mené une campagne de prélèvements d'échantillons en vue d'effectuer des calcimétries, de façon plus fine que d'habitude. Il nous offre une des rares séquences sédimentaires où l'enchaînement positif des faciès est aussi bien marqué ;

314- le dépôt de la Forge d'Ans constitue le bouchon travertineux du remblaiement du ruisseau du Blâme, lequel peut atteindre près de 3 km de longueur. Son intérêt principal est que la partie la plus ancienne de ce bouchon a été réentaillée par le cours d'eau et nous livre une des rares coupes exploitables de ce type de formation ;

315- les formations de la vallée de la Coly représentent sans conteste la séquence carbonatée la plus importante en taille. On peut estimer en effet qu'elle se déroule sur près de 5 km, de la confluence Coly-Chironde jusqu'à celle du cours d'eau avec la Vézère. Là aussi, le réentaillage par ce dernier d'anciennes formations, nous permet de connaître la structure, non pas d'un bouchon travertineux, mais d'un dépôt de fond de cours d'eau ;

316- enfin, les formations de la vallée des Beunes nous permettent de mieux connaître la structure des remblaiements tourbeux, typiques des vallées du Périgord et du Causse Vert. Il prend ici une échelle plus importante, car on peut considérer que ce remblaiement tourbeux dépasse sans conteste 20 km de longueur, pour une profondeur de plus de 15 m par endroit. Ce remblaiement nous a été révélé par carottage. Il nous offre une des rares séquences palynologiques enregistrées aussi finement dans des tourbes en Périgord. Même s'il faut toujours rester prudent face aux informations recueillies, elle n'en demeure pas moins une séquence de référence à un niveau local, voire régionale.

2-3.1 - LA SEQUENCE COMPLEXE DE SOUILLAC

317Il s'agit donc à la base d'un bouchon travertineux aujourd'hui complètement fossile, en rapport avec la Borrèze, hypothèse la plus vraisemblable pour expliquer sa mise en place. Son ancienneté a provoqué son perchement au-dessus des vallées actuelles (Borrèze et Dordogne), ce qui fait que le remblaiement associé traditionnellement au bouchon a disparu. Il a été vraisemblablement remanié avec des alluvions de la Dordogne et ceux de la Borrèze, dans l'actuel site de la ville de Souillac.

1°) Présentation de la coupe

318Nous ne disposons que d'une coupe, qui ne réentaille que la partie supérieure de l'édifice dont l'épaisseur totale, difficile à estimer, doit être de l'ordre de 10 à 15 m. La hauteur de la coupe est de 1,20 à 1,50 m.

319La longueur totale de cette coupe est de l'ordre de 65 m (Fig. 2-22). Nous avons exploité la partie dégagée de la coupe, sur une distance de 50 m environ, la fin de cette dernière étant masquée par la végétation. Nous possédons cependant le début de celle-ci, ainsi que son contact avec le substratum calcaire. Ce dernier fait est très rare dans les coupes travertineuses de notre secteur. La forte urbanisation de cette zone y a très certainement contribué. En effet, cette coupe repose directement sous un ensemble de pavillons et a été dégagée pour le passage de la route. Ceci explique sa morphologie d'ensemble. Nous avons représenté la partie supérieure par un trait plein, matérialisant la fin du dépôt au contact des habitations, et en pointillé au niveau de la route, puisque nous savons qu'elle continue en dessous de cette dernière.

320Pour la simplification de la présentation, et du fait des très nombreuses valeurs de calcimétries, nous avons découpé cette coupe en trois secteurs, notés de A à C.

Figure 2-22 : Coupe stratigraphique simplifiée du dépôt de Souillac

321* secteur A (de droite à gauche sur la coupe, échantillons no131 à 136, + no152) :

322- la coupe débute par une série de tufs très détritiques, argilo-limoneux, de couleur sable. Ces niveaux comportent de nombreux cailloutis, soit en poche, soit disséminés dans la masse. Certains d'entre eux atteignent 2 cm de grand axe. Les valeurs des taux de RNS reflètent ce détritisme : 10,58 %, 10,62 %. Cette partie reste néanmoins peu magnésienne : 1,40 %, 1,12 % ;

323- ces tufs argilo-limoneux sont séparés par des niveaux composés de sables très cimentés, relativement durs. Leur disposition évoque des "galets" alignés. Ils restent cependant très détritiques avec un taux de RNS de 10,16 % et faiblement magnésiens (1,67 %) ;

324- la partie centrale de ces tufs détritiques est composée d'encroûtements argilo-limoneux très friables, riches en sables. Ces tufs très magnésiens (2,82 % et 3,54 %) sont les plus détritiques de toute la séquence avec des taux d'insolubles de 29,25 % et 43,77 %. Ils contiennent notamment de petites accumulations de cailloutis (de petite taille) sous la forme de "poches". Ces poches contiennent parfois des tufs plus cimentés, de couleur ocre et comportant des petits tubes, évoquant des logettes de larves. La présence de lamines indiquent qu'ils sont très probablement d'origine algaire. Ils demeurent cependant détritiques avec un taux de RNS de 11,08 % et peu magnésiens (1,12 %). Certaines parties sont plus magnésiennes avec 3,06 %, mais demeurent tout aussi détritiques (10,6 %).

325Les fortes variations de ce premier secteur (A) montrent à quel point ces tufs argilo-limoneux sont très hétérogènes. Ils sont symbolisés par un fort taux d'insolubles (de 10,16 % à 43,77 %). Nous avons rajouté sur cette coupe la calcimétrie effectuée sur les calcaires brèchiques du substratum, calcaires peu magnésiens (3,01 %) et très purs (RNS : 0,64 %) ;

326* secteur B (de droite à gauche sur la coupe, échantillons no136 à 145,+ no153) :

327- c'est un secteur de transition avec la partie C. On y retrouve encore des faciès relativement détritiques, sous la forme de tufs algaires cimentant des petits cailloutis (1 mm de diamètre), de couleur crème. Le taux d'insolubles est d'encore 9,02 % et ce tuf demeure magnésien (2,47 %) ;

328- c'est aussi le cas de la base de la coupe où l'on trouve des niveaux algaires très abîmés composés de petits fragments cimentés.

329Ce tuf semble très détritique à la base, et avoir mal vieilli, comme le souligne le contraste des valeurs de magnésium (0,91 %) et du taux d’insolubles (17,80 %). On retrouve également un niveau relativement cimenté et dur, de couleur marron, riche en détritiques (sables), avec 21,75 %, et magnésien (2,55 %).

330- cependant, dans l'ensemble, les faciès y sont moins détritiques. C'est le cas de tufs algaires finement lités, alternant lamines sombres de couleur ocre et lamines plus claires de couleur crème. Dans les premières, se sont développées de nombreuses alvéoles (logettes de larves). L'ensemble demeure très cohérent à dur, peu magnésien (1,05 % et 1,06 %), faiblement détritique (5,07 % et 5,32 %). Ces niveaux laminés rentrent directement en contact avec le substratum calcaire ;

331- dans le reste du secteur B, les faciès laminés dominent sur les faciès à mousses proprement dits. Ces lamines sont de couleur ocre à crème, en alternance, comportent encore quelques alvéoles et des granules, des cailloutis cimentés. L'ensemble est très cohérent cependant. Les taux d'insolubles restent faibles, et augmentent légèrement avec la proportion de granules (6,08 %, 8,16 %, 5,65 %, 9,74 %). L'ensemble demeure faiblement magnésien (1,06 %, 1,63 %, 1,59 %, 2,21 %).

332Ce secteur voit le passage progressif de faciès très détritiques (surtout à la base de la coupe) à des faciès laminés de plus en plus homogènes, marqués par une alternance de lamines sombres de couleur ocre et riches en logettes larvaires, et des lamines claires plus cohérentes dans l'ensemble ;

333* secteur C (de droite à gauche sur la coupe, échantillons no146 à 151, + no154) :

334- au contact des faciès laminés se développe progressivement un dôme algo-bryophytique. Ce secteur voit le passage progressif de faciès laminés à des faciès à mousse et algaires de moins en moins détritiques. Il débute par un tuf vacuolaire composé de mousses, d'empreintes de végétaux et de tiges, relativement détritique (7,15 %) et faiblement magnésien (1,61 %) ; -à la base de la coupe, un tuf limoneux de couleur crème et beaucoup plus détritique (11,12 %) sert de contact avec l'unité suivante. Il demeure cependant faiblement magnésien (1,40 %) ;

335- cette unité est formée d'un dôme algo-bryophytique très consolidé et de tufs qui se développent au contact du dôme. Ils sont composés de faciès algaires et limoneux, contenant encore quelques granules, mais relativement peu détritiques (5,81 % et 6,15 %). Ils peuvent devenir magnésiens dans certains cas (2,65 % et 1,60 %). Ces tufs passent latéralement à des faciès à mousses relativement purs et cristallisés (RNS : 3,78 %) et faiblement magnésiens (0,78 %) ;

336- le dôme proprement dit est composé d'un tuf algaire très dur (faciès stromatolitique ?). Ce faciès est à la fois peu magnésien (1,28 %) et présente le taux d'insolubles le plus faible de la coupe : 2,61 %. Ce faciès étant finement cristallisé, une datation isotopique U/Th a pu être effectuée : - 111,4 k.a. [+4,9/-4,6] (CERAK - Liège, QUINIF). Cependant, la datation est de très faible qualité, et il faut demeurer très prudent sur ce résultat.

337- au contact du niveau dur, se trouve un faciès à empreintes de tiges, de gros diamètre (1 cm), autour duquel se développent des lamines concentriques, tendres, de couleur crème. Ce faciès est légèrement plus détritique (6,65 %), mais demeure consolidé et faiblement magnésien (1,60 %).

338Au total, cette dernière séquence est très carbonatée par rapport à l'ensemble de la coupe, et montrent notamment des faciès micro-algaires cristallins, très durs.

339L'ensemble demeure peu détritique et peu magnésien. Ces faciès cristallins représentent une évolution supplémentaire dans la mise en place de ce dépôt, et son évolution vers des faciès de plus en plus carbonatés.

2°) Les conditions de mise en place du dépôt

340Les différentes valeurs de calcimétries fines ont permis de quantifier assez précisément, une évolution des faciès. En effet, on constate bien une évolution globalement positive des faciès d'amont en aval du dépôt.

341La partie A de la coupe montre une accumulation détritique pouvant invoquer soit un contexte lacustre, soit un contexte d'arrière barrage. Les taux d'insolubles parfois très forts montrent à quel point cette séquence est détritique. En contact direct avec le substratum, se sont accumulés des limons, des argiles et des sables plus ou moins cimentés par les carbonates. Le fait que l'on n'ait pas retrouvé de végétaux incrustants visibles (macroalgues, mousses) semble invoquer un contexte de lames d'eau relativement calmes dans l'ensemble.

342Cependant, le fait que l'on ait retrouvé certains cailloutis de plusieurs centimètres sous-tend une certaine compétence du cours d'eau pour transporter une telle charge. La mise en place d'un complexe détritique peut se faire de deux façons différentes, complémentaires dans le temps au fur et à mesure qu'évolue le dépôt :

343- ce complexe peut se mettre en place selon une dynamique plus ou moins calme de fond de cours d’eau. Les éléments se déposent sur le fond en fonction du régime du ruisseau, puis subissent une diagénèse plus ou moins poussée selon leur nature. Cette diagénèse serait alors responsable des niveaux cimentés que l'on retrouve au sein de ce complexe, à moins qu'ils ne témoignent de réels changements de conditions de sédimentation ;

344- cette séquence détritique se forme au fur et à mesure que s'élabore la séquence carbonatée des parties B et C. La mise place des niveaux à lamines serait alors synchrone du remplissage détritique d'arrière barrage. Cette explication permet de mieux rendre compte de la structure de la coupe. En effet, on voit mal comment une dynamique de fond de cours d’eau pourrait engendrer de telles variations latérales de faciès aussi rapides. On passe en quelques mètres de niveaux à plus de 40 % de RNS, argilo-limoneux, à des faciès laminés très durs et peu détritiques.

345Même s'il faut rester prudent, on peut ainsi voir cette dynamique de la façon suivante :

346- il peut très bien y avoir au départ un contexte de fond de vallée mettant en place des niveaux détritiques, car rien ne s'y oppose dans les faits. La Borrèze, en rapport avec un karst toujours actif, connaît encore aujourd'hui des "décharges" turbides importantes lors des épisodes de crues, parmi les plus importantes de notre secteur ;

347- cependant, rapidement, des niveaux algaires s'installent, parfois assez détritiques, mais de plus en plus carbonatés. Ces niveaux piègent néanmoins des granules, des petits cailloutis qui indiquent que, régulièrement, les conditions d'écoulement permettent un tel transport, et semblent moins calmes. Le fait marquant reste que ces niveaux laminés proviennent de l'incrustation de micro-algues, nécessitant la photosynthèse, et par conséquent, sous une tranche d'eau peu profonde.

348Ils sont également le foyer d'un intense développement larvaire, associé à la mise en place d'un certain type de lamines (sombres). On est tenté alors d'y voir un marquage saisonnier de ces lamines, en rapport avec la saison chaude (développement des larves ou des organismes présents dans ces logettes plutôt au printemps-été) ;

349- puis, il semble que l'on passe progressivement à des faciès à mousse dont on sait qu'ils témoignent d'écoulements plus ou moins cascadants. Ces conditions demeurent toutefois favorables à la précipitation des carbonates, puisque les valeurs de calcimétries sont faibles dans la partie C ;

350- enfin, on passe ensuite à un autre stade dans la mise en place du dépôt, avec un niveau algaire particulièrement dur et cristallin sur lequel a été faite la datation. C’est vraisemblablement à ce moment que les conditions de dépôt deviennent optimales. Si la date à - 111,4 k.a. est correcte, on se situe alors au cœur du grand interglaciaire "Riss/Würm" ou dans l'une des 3 phases d'amélioration climatiques soulignées par MAIRE à cette période [1990]. Cet optimum est marqué dans certaines grottes du Périgord avec notamment 2 datations à-123 k.a. et-103 k.a. du Pech de l'Aze [LAVILLE et al, 1986].

351On est alors ici en présence d'un système cascadant avec un dôme algo-bryophytique. Certains vides caractéristiques de ces formations se retrouvent dans ce secteur, certains pouvant contenir un enfant debout, selon les riverains. Ceci indique que ces dômes à mousses continuent relativement profondément sous la route, et qu'il n'en émerge qu'une petite partie.

352- la coupe se termine ensuite (partie non représentée sur la figure 2-22) par des dômes algo-bryophytiques ne comportant pas un niveau algaire aussi dur. Rien ne permet d'indiquer que l'on assiste ensuite à une certaine dégéné-rescence, car les faciès demeurent proches de ceux de la partie C.

353Au total, il semble bien que l'on ait ici une évolution positive des faciès, très originaux d'un point de vue sédimentologique (faciès avec logettes larvaires) et qui semblent avoir enregistré différentes phases de fonctionnement de la Borrèze. On sait également que ces différents phases sont corrélables avec des stades d'amélioration climatique. Cette coupe est à ce titre, l'une des plus intéressantes et des plus riches.

2.3.2 - LE DÉPÔT DE LA FORGE D ANS (VALLÉE DU BLAME)

354Le dépôt de la Forge d'Ans est composé d'un bouchon travertineux ayant provoqué le remblaiement de la vallée du Blâme Il semble que l'ancienneté des processus ait permis l'incision de la partie supérieure du bouchon, nous livrant la coupe de la Forge d'Ans.

1) Présentation de la coupe

355Cette coupe est relativement courte, puisqu'elle ne mesure que 40 m environ. Sa hauteur peut être estimée entre 5 à 6 m. Il ne s'agit bien sûr que d'une partie du bouchon, situé entre les habitations, qui en masquent la plus grande partie. Schématiquement, sa structure est la suivante :

356* cette coupe débute par une importante séquence détritique composée essentiellement de faciès à "oolithes". Tout comme pour la coupe de Saint Cernin de Larche, il ne s’agit pas d'oolithes vraies, mais d’une série d’objets encroûtés, organiques et minéraux : brindilles, morceaux de tufs, cailloutis, etc., associés à des sables. Cette partie se décompose en deux niveaux à "oolithes" selon la taille des sables et l'importance des débris encroûtes. La granulométrie de la partie supérieure semble plus fine que dans la partie basse. L'ensemble demeure peu cohérent et s'excave facilement à la main. On retrouve également des cailloutis disposés en lit, faisant intervenir des apports de versants. On passe progressivement d'une partie de l'oolithe à une l'autre. La calcimétrie fine pratiquée à ce niveau, donne un taux de RNS de 13.90 %, ce qui est important.

357Ce faciès est de surcroît très magnésien avec 3,47 %. C'est à ce niveau que nous avons effectué un prélèvement pour des déterminations malacologiques, à la vue de la très grande richesse en gastéropodes présents dans ce niveau (900 individus comptabilisés pour un peu moins de 2 kg de sédiments). Cette richesse est rare dans les dépôts du Périgord-Quercy. La partie inférieure de la coupe est masquée par le terre-plein de la route ;

358* ce niveau à oolithe passe progressivement à la partie plus carbonatée de l'édifice par une série de faciès de transition. Cette zone ne présente pas de coupe très nette, et il n'est pas facile de saisir toutes les transitions :

359-une cave ne permet pas d'appréhender correctement la transition entre l'oolithe et les faciès carbonatés à la base de la coupe. Elle permet cependant de pénétrer plus à l'intérieur de l'édifice et notamment de découvrir qu'il est composé de faciès à mousse et algues, en couches successives disposées en trois dimensions. Cette cave a certainement exploité un vide lié à ces faciès à mousse ;

360- la partie supérieure de cette zone de transition débute par un faciès à “oolithe” plus consolidé, plus cimenté, comme le prouve le moins grand taux de RNS (7,87 %). Il passe progressivement à des lamines très fines, mais très tendres, d'épaisseur décimétrique. Ce faciès est un peu plus carbonaté (RNS : 5,57 %). Très rapidement, on passe à un faciès à tiges cimentées, relativement tendre et riches en détritique (8,12 %). Ce faciès est surmonté par une nouvelle séquence à lamines tendres, de composition similaire à la précédente (RNS : 5,61 %).

361- l’ensemble de ces quatre faciès contraste avec la partie précédente tant par les valeurs des taux d'insolubles, que par les proportions de magnésium. Elles sont très faibles et assez homogènes, comprises entre 1,06 % et 1,36 % ;

362- enfin, la partie supérieure se termine par une séquence à oolithe relativement cimentée, comme l’indique le taux de RNS (7,81 %), plus faible que l'oolithe proprement dite, ce faciès étant plus magnésien que les précédents (2,70 %) ;

363* la troisième partie de la coupe concerne l’édifice construit. Il est dominé très largement par les faciès à mousse. Cette séquence est réellement en trois dimensions, ce qui ne ressort pas facilement de la lecture de la figure 2-23. Il faut alors imaginer que chaque niveau disparaît sous le suivant, si l'on lit la coupe de bas en haut :

364- elle débute par des tufs argilo-limoneux, relativement détritiques, d'épaisseur décimétrique (RNS : 6,97 % à 10,83 %), plus détritiques dans la partie droite de la séquence. Ce niveau est riche en empreintes de feuilles et contient quelques fragments de charbons de bois dispersés dans la masse. Il est entrecoupé par un tuf beaucoup plus résistant, très concrétionné. Compte tenue de l'organisation du dépôt en trois dimensions, il n'est pas possible de savoir avec certitude s'il s'agit d'un faciès plus interne, ou d'une simple recirculation ayant affecté le tuf argilo-limoneux. L'ensemble des deux faciès demeure très magnésien, avec respectivement 3,74 % et 3,35 % ;

365- cet épisode est surmonté par un premier faciès à mousse, relativement caverneux, riche en empreintes de feuilles et comportant également des charbons, notamment dans sa partie supérieure (épaisseur totale : 1,20 m). Ce faciès quoique très cimenté, s'avère relativement riche en insolubles (sables) avec 9,89 %, et très magnésien (3,31 %) ;

366- il est surmonté par un niveau à lamines relativement épaisses mais tendres, comportant également des empreintes de feuilles. Ce faciès de couleur crème est nettement plus carbonaté que les précédents, avec un taux de RNS très faible, de 4,31 %, et nettement moins magnésien (2,60 %). Son épaisseur est d'environ 50 cm ;

367- cette coupe se termine par un imposant tuf à mousse semblant passer dans sa partie supérieure à un faciès plus crayeux, l'ensemble étant masqué par la végétation. Ce faciès à mousse est plus compact que le précédent et moins riche en détritiques (RNS : 7,72 %). Il est très magnésien, avec 3,77 %. Cette ensemble peut atteindre jusqu'à 2 m de hauteur.

368Cette coupe, comprise entre deux habitations, est à replacer dans un ensemble plus vaste qui compose le bouchon proprement dit de la vallée du Blâme, bouchon de 10 à 12 m d'épaisseur environ. En arrière du village, ainsi que sous certaines maisons, il est possible de voir encore le faciès dominant de ce bouchon, sous la forme d'un tuf à mousse, relativement vacuolaire par endroit, mais très cimenté et résistant. Sa consolidation est importante, comme en témoignent les valeurs de calcimétries, avec un taux de RNS de seulement 4,05 % (échantillon no190). Ce tuf à mousse est, par contre, le plus magnésien que l'on ait rencontré sur notre terrain au niveau des formes fossiles, avec 4,15 %, sans que l'on puisse invoquer un fort vieillissement de l'échantillon pour expliquer éventuellement cette valeur.

2°) Les différentes étapes de mise en place du dépôt de la Forge d'Ans

369D'emblée, ce dépôt se caractérise globalement par des taux de magnésium très forts et semblent donc caractériser un milieu de dépôt différent. On ne peut malheureusement aller guère plus loin dans ce domaine, même s'il s'avérerait très intéressant de pratiquer des mesures de certains isotopes pour mieux caractériser ces milieux de dépôt.

370Il semble que l'on ait ici des associations bio-organiques légèrement différentes des autres dépôts, aboutissant à des compositions différentes. Il faudrait mener également un travail d'identification des espèces, et notamment, des espèces microscopiques.

371A l'image de la formation de Souillac, il semble bien que l'on ait ici une évolution très proche de celle décrite lors de l'étude de ce dépôt :

372- on assiste tout d'abord à la mise en place d'un premier bouchon (situé en arrière du village), derrière lequel s'accumulent tourbes (et sédiments carbonatés ?) composant l'essentiel du remblaiement de la vallée du Blâme. Ce bouchon est caractérisé essentiellement par des faciès à mousse, indiquant un important milieu cascadant (première séquence de la figure 2-24). Au fur et à mesure qu'il se met en place, le remblaiement de la vallée s'établit.

373Le fait le plus intéressant est que ce premier bouchon descend en pente douce vers l'actuel cours de l'Auvézère. Il en est distant d'environ 100 à 150 m. Il caractérise alors une ancienne "rive" de ce cours d'eau, à la fois plus haute et plus éloignée de l'actuelle rive de l'Auvézère. Le fait également que l'on ait des systèmes cascadants demande également un encaissement de ce cours, plus rapide que le Blâme. Le système a ensuite pu s'auto-entretenir, la croissance des mousses élevant petit à petit la hauteur du barrage. Compte tenu de la taille de ce barrage à mousse, et de l'importance de ce remblaiement, nous sommes tentés de rattacher cette formation à la période potentielle la plus propice pour une telle mise en place : le grand interglaciaire "Riss/Würm". Il ne s'agit que d'une hypothèse car aucun autre argument ne permet d'éclairer plus précisément cette situation. Il peut s'agir également d'un interstade würmien, mais avec de moins grandes probabilités (problèmes d'enchaînement au niveau des faciès : cf. le dépôt interstadiaire de la Coly).

374Même si la période nous semble correcte, l'argument avancé par TEXIER [1979] pour placer ce dépôt dans la période Riss/Würm à Würm nous parait fragile.

375Cet auteur constate que comme le dépôt repose directement sur le substratum calcaire, il est forcément antérieur à la mise en place du niveau de terrasse würmien. Le fait que l’on constate que certains dépôts actuels (historiques) reposent directement sur le calcaire comme à Condat par exemple, prouve que cet argument est fragile. Il ne tient pas compte de la disposition dans l'espace d'un dépôt, et notamment du fait qu'à cette époque, les cours d’eau étaient certainement plus larges. Or, un travertin présentant des faciès de cascades ne peut se mettre en place sous l'eau.

376Tout comme à l'heure actuelle et pendant la période Holocène, les dépôts de vallée se sont édifiés directement au contact de l'eau et offrent les cascades que l'on peut voir en confluence à la Forge d'Ans, ou à Condat sur Vézère (vallée de la Coly). Enfin, rien n'indique que la partie du bouchon située derrière le village repose directement sur le substratum, puisque ce dernier n'apparaît pas (gélifracts ?). Ajoutons pour terminer que l'on retrouve une situation similaire pour la vallée de la Coly à Condat.

Figure 2-23 : Les formations travertineuses de la Forge d’Ans, (bassin de l’Auvézère).

Figure 2-24 : Les grandes séquences du dépôt de la Forge d’ans.

Photo 2-9 : Niveau à “pseudo-oolithe” du dépôt de la Forge d’Ans. Ce niveau a livré une malacofaune particulièrement riche. La longueur du témoin est de 70 cm (cliché : F. HOFFMANN).

377Compte tenu de la forme du bouchon en "boomerang", il est clair qu'il s'est mis en place en plusieurs étapes liées à la divagation des eaux, ce qui peut expliquer les changements latéraux de faciès. Ces derniers semblent plus carbonatés au niveau de l'ancien bâtiment de la forge (par leur aspect du moins) ;

378- on assiste ensuite à la mise en place d'un complexe détritique dans un contexte "lacustre", avec la coupe de la figure 2-24. Il s'agit d'un milieu d'arrière barrage, ce dernier étant représenté par les faciès à mousse (les deuxième et troisième séquences se sont mises en place de façon synchrone ou quasi-synchrone). L'évolution de ce contexte est globalement positive et se traduit par des faciès de plus en plus carbonatés. Cette évolution est marquée d'abord par une séquence détritique, à oolithe, et comportant des apports de versant sous la forme de cailloutis anguleux (deuxième séquence, Fig. 2-24).

379L'apparition des niveaux laminés et d’encroûtements de tiges marque une étape supplémentaire dans l'évolution de la deuxième séquence. Les conditions de dépôts deviennent suffisamment favorables pour mettre en place des faciès plus carbonatés.

380La dernière étape de ce processus est illustrée par l'élaboration du bouchon proprement dit avec des faciès assez carbonatés. Le point d'orgue de cette évolution est représenté par un niveau à lamines. L'ensemble de cette séquence demeure plus riche en insolubles que dans le cadre d'un dépôt de source. Elle marque tout de même des conditions de dépôts relativement favorables, avec un fonctionnement de type cascadant. Des essais de déterminations palynologiques sur cette coupe [2 échantillons, DIOT, comm. orale] n’ont livré qu’un matériel de médiocre qualité, riche en spores, et inexploitable. Cependant, selon DIOT, seul un échantillonnage plus fin pourrait rendre compte de l'utilisation ou non de la palynologie sur ce dépôt ;

381- l'ensemble de la séquence 2 et 3 est ensuite incisé sur une profondeur de plusieurs mètres. Ceci nécessite un temps suffisamment long pour permettre une telle incision. Si l'on prend comme hypothèse de départ, le grand interglaciaire pour l'édification de la première séquence, l'ensemble 2 et 3 pourrait être interstadiaire würmien. Les premières analyses de la malacofaune récupérée dans l’oolithe, semblent indiquer des associations de type interglaciaire/interstadiaire [DIAZ DEL OLMO, comm. orale] ;

382- dans un dernier temps, se mettent en place les dépôts actuels plus ou moins liés à l'implantation de la forge. Il semble bien que l'on ne retrouve pas de dépôts d'âge Holocène.

Tableau 2-2 : La malacofaune du dépôt de la Forge d'Ans (vallée du Blâme).

3°) Les apports de la malacofaune

383Comme pour le dépôt de Saint Cernin, différentes espèces présentes dans la malacofaune illustrent ces principaux groupes :

  • les espèces de milieu forestier : Euconulus alderi, Ena sp ;

  • les semi-forestiers ou forêt ouverte : Pomatia elegans, Cepeae hortensis, Discus rotundatus ;

  • les espèces de forêt humide ;

  • les espèces de steppe ;

  • le milieu ouvert (open ground) : Monacha cartusiana, Helicella itala, Candidula unifasciata ;

  • les espèces mésophiles : Vitrea crystallina, Vitrea contracta, Trichia sp, Punctum pygmaeum, Orcula dolium, Cochlodina sp, Potentina subvirescens, Carychium tridentatum ;

  • les limaces ;

  • les espèces hygrophiles ;

  • les espèces palustres ;

  • les milieux d'eau froide ;

384Dans l'ensemble, la faune est beaucoup plus riche que celle de Saint Cernin. Avec près de 900 individus, dont 848 ont été identifiés, on se place ici avec un meilleur échantillonnage (Tab. 2-2).

385Près de 88 % de ces individus sont représentés par des espèces aquatiques soulignant l'origine primordiale de ces pseudo-oolithes, fortement liées à l'eau. La diversité des espèces est plus importante (39 espèces contre 21 pour le dépôt de Saint Cernin).

386L’assemblage faunistique présent dans ce dépôt démontre clairement un environnement plus chaud souligné par la présence de taxons méditerranéens, dont la présence est difficile à interpréter. En effet, le manque de référence locale ne permet pas de connaître avec exactitude la répartition des différentes espèces entre les deux grandes aires climatiques : atlantique et méditerranéenne. Ceci renforce également le fait que notre région d'étude a été soumise, et le reste encore, à des influences plus méridionales. Ceci constitue par exemple une différence assez importante avec le dépôt de Saint Cernin.

Figure 2-25 : Répartition et effectifs des individus de la malacofaune du dépôt de la Forge d’Ans (vallée du Blâme).

387Cette faune semble également en accord avec une morphodynamique relativement stable. L'attachement de cette faune à la période interglaciaire semble relativement net. Elle est un mélange complexe de faune aquatique et de faune terrestre, soulignant par la même la nature profonde des milieux travertineux où l'eau est l'élément dominant mais reste soumis aux influences terrestres (apports de versant notamment).

388On retrouve des grandes espèces marqueurs de ce milieu aquatique telles les Bythinia ou les Lymnées (Fig. 2-25). Dans l'ensemble, ces associations faunistiques semblent provenir d’un milieu de rivière, et de zones d'inondations temporaires. Elles sont reliées au système fluvial ayant mis en place le travertin de la Forge. Parmi ces espèces, on trouve notamment certains taxons que l'on peut qualifier de transition entre l'eau et la rive, représentés par Lymnea, Succinea, Vitrea crystallina, notamment.

389D'autres assemblages semblent typiques des milieux de travertins de la bordure sud de la zone tempérée, incluant donc la zone méditerranéenne, marqués par le mélange des taxons atlantiques et méditerranéens : Pomatia elegans, Cepeae hortensis, Discus rotundatus, etc. [MAGNIN, 1991]. La présence de taxons purement méditerranéens comme Monacha cantiana, Helicella, Candidula unifasciata, est plus difficile à interpréter. Elles peuvent souligner une certaine douceur des températures, mais malheureusement, le manque de références locales ne permet pas de les insérer avec certitude dans ces assemblages complexes. La présence de Vallonia, appartenant au milieu supra-méditérranéen indique un environnement relativement ouvert.

390En outre, la sous représentation des espèces forestières (à peine 5 %) peut être interprétée comme une certaine stabilité morphodynamique et des paysages, et caractérisent le fonctionnement typique d'un système fluviatile [GREEN et al, 1996]. Les espèces mésophiles et de forêt ouverte sont plus des indicateurs du milieu ambiant (milieu humide en relation avec des sols riches et épais), que des marqueurs climatiques.

391Enfin, la relative égalité de répartition des grands groupes entre eux semble indiquer le positionnement du système lors d'un optimum climatique. Ceci viendrait à l'appui de nos constatations sur les divers faciès travertineux et qui sembleraient également induire une séquence sédimentaire positive. Il se peut alors que l'on puisse très raisonnablement placer ce dépôt lors du dernier interglaciaire (Eémien).

392Au total, la Forge d'Ans nous livre une séquence sédimentaire complexe qui demanderait un calage isotopique plus précis, même si son positionnement interglaciaire semble sérieux. Elle montre à quel point ce type de séquence peut être riche en informations paléoenvironnementales. Un échantillonnage malacologique plus fin pourrait très certainement mettre en évidence des formes de transition en relation avec cette évolution sédimentaire positive.

2.3.3 - CONDAT ET LES FORMATIONS DE LA COLY

393Ce site est exceptionnel car il présente 3 générations de dépôt. Ces dépôts ne sont pas tous exploitables d'un point de vue sédimentologique. C'est le cas notamment du remblaiement de la vallée qui ne nous est connu que par un carottage.

394Les résultats de ce dernier ne nous permettent pas d'aller au-delà de l'épaisseur du dépôt, soit 7 m. Il est décrit comme "un tuf à empreintes de feuilles" [in MARCHET, 1991].

1°) Le dépôt du village de Condat sur Vézère

395Ce sondage a été effectué derrière le village de Condat, au droit de l'actuelle station de pompage. Ce dépôt est un bouchon travertineux, qui, à l’image du dépôt de la Forge d'Ans, se trouve en léger retrait par rapport aux rives actuelles de la Vézère. Il eut été très intéressant de pouvoir dater ce tuf, qui aurait pu nous renseigner directement sur l'âge du remblaiement de la vallée de la Coly (würmien, Holocène ?).

396Ce bouchon fait partie d'un ensemble plus complexe de plusieurs kilomètres de long, comprenant également les dépôts de la Fontaine du Roc, et du secteur compris entre cette source et la résurgence de la Coly. Ce travertin est né en fait de la confluence des eaux de la Chironde qui proviennent du plateau de Salignae, et des eaux de la Coly. C'est ici que l'on mesure toute l'influence exercée sur la travertinisation par les grandes émergences et résurgences karstiques, influence qui remonte également jusqu'au Pléistocène.

397Cet ensemble est composé à la fois de niveaux travertineux proprement dit et d'anciens secteurs marécageux aujourd’hui drainés, dont la structure pourrait comporter des séquences tourbeuses. Le reste de la vallée de la Coly-Chironde présente un important remblaiement tourbeux, en amont de cet ensemble, évalué à une dizaine de mètres d'épaisseur. Cette vallée comporte également d'importants dépôts de grèzes, intimement mêlés à ces formations travertineuses, dans certaines zones.

398C'est le cas notamment au niveau de la coupe principale du terrain de tennis de Condat/Vézère. Cette coupe, longue de 200 m environ, se situe dans une ancienne carrière de grèzes abandonnée. Le bas de la coupe se situe à seulement 2 m au-dessus du bouchon travertineux et non 20 à 30 m au-dessus, comme le décrivent PREECE et al. [1986]. Cette coupe représente en fait un ancien fond de la vallée de la Coly, dont le remblaiement sur 13 m d'épaisseur comporte une importante séquence travertineuse. Comme les auteurs le remarquent, il semble que ce paléofond ne subsiste que dans ce secteur (a-t-il été "fossilisé" et préservé par les grèzes ?)

Photo 2-10 : Coupe du terrain de tennis, travertin de fonds de vallée, d’âge interstadiaire. La coupe passe au sommet à un “head”, masqué par la végétation. La hauteur est de 6 m (cliché : F. HOFFMANN).

Figure 2-26 : Coupes du dépôt de tufs du terrain de tennis de Condat/Vézère (coupe 1 reconstituée à partir des informations de PREECE et al, 1986, coupe 2 à partir de nos propres levées).

Photo 2-11 : Grèzes dans la vallée de la Coly ; hauteur de la coupe : 4 m. On distingue de bas en haut un horizon d’accumulation de carbonates plus blanchâtre, 2 niveaux cimentés formant des brêches. La couleur rougeâtre marque la présence d’oxydes de fer (cliché : F. HOFFMANN).

399Très tôt, ce paléofond a intéressé les scientifiques et BOURDIER, dès 1945, y fait des prélèvements de malacofaune. Cette étude est reprise ensuite par VITA FINZI [1974] qui l'a intégrée dans un important travail de datations des dépôts de vallée en Périgord (dépôt est ici à prendre au sens large, et non uniquement travertineux). Ce travail est ensuite repris par PREECE et WILLING f 1976], puis par PREECE et al. [1986], qui effectuent un important travail de datation complémentaire de la coupe du terrain de tennis, ainsi qu'une étude précise de la malacofaune.

2°) Description de la coupe du terrain de tennis

400Nous ne savons pas avec précision dans quel secteur de la coupe les prélèvements ont été faits. Le problème est que cette coupe présente des variations d'épaisseur de ces différents horizons. Nous avons donc renoncé à compléter la description sommaire que font PREECE et ai, et nous avons choisi de présenter deux coupes, en essayant, quand cela était possible, de faire la jonction entre les deux (Fig. 2-26) :

401- le substratum calcaire jurassique semble apparaître dans un secteur de l’ancienne carrière. Le contact avec le tuf se fait par l'intermédiaire d’un niveau argileux (dont l'épaisseur n'est pas précisée par les auteurs) comprenant des petits cailloutis ;

402- débute ensuite la séquence travertineuse proprement dite, sur une épaisseur totale de 7,60 m (photo 2-10). Elle comprend des tufs marrons indurés, des tufs à concrétionnement en nodules, riches en empreintes de feuilles et en granules. C'est dans cette partie que les datations (rond noir sur la coupe) et les prélèvements de malacofaune (lettre A à F) ont été effectués. Nous avons essayé de reconstituer cette disposition le plus précisément possible, et il semble que l’essentiel de cette séquence travertineuse se soit mise en place entre - 42 k.a. et - 36 - 33 k.a., soit un âge interstadiaire. Il faut rester prudent sur ces valeurs qui se placent aux limites de la méthode14 C (ici, méthode au benzène). Elles consistent également en une révision de celles proposées par VITA FINZI dans son article. Ces datations encadrent notamment les points de collecte C, D, E et F, les plus importants de l'étude malacologique (Tab. 2-3.) ;

403- sur une épaisseur de 1,5 m environ, on trouve ensuite un niveau de vases gris marron, dont la limite inférieure se raccordant aux tufs, est irrégulière ;

404- ce niveau passe ensuite à un "head", c'est-à-dire un dépôt grossier de grèzes, comportant une matrice fine de couleur jaunâtre.

405La base de ce head contient notamment de gros clastes (35 cm de diamètre), le matériel diminuant en taille au fur et mesure de la formation. Ce head mesure 5 m d’épaisseur. L'épaisseur totale de la coupe est alors de 15 m ; Nous avons choisi le secteur central de la coupe, au droit du terrain de tennis. Ayant découvert cette coupe assez tardivement, nous avons effectué des prélèvements, mais nous n'avons pas fait de calcimétries.

406- au centre de la coupe, le contact avec le substratum n'apparaît pas. Elle débute directement par un premier épisode travertineux. Il s'agit de tufs argilo-limoneux et des boues carbonatées plus ou moins consolidées (on peut enfoncer le doigt dans certains secteurs !), de couleur marron clair. Cet épisode fait environ 2,5 à 3 m d'épaisseur et contient des cailloutis dans sa partie supérieure ;

407- cet épisode est surmonté par une très courte séquence à lamines d'origine algaire, de 50 cm d'épaisseur, de couleur claire. Ces lamines sont "tendres" ;

408- vient ensuite un niveau plus épais (environ 2 m) de tufs à concrétionnement en nodules, relativement compactes. Il s’agit de l'accumulation de divers objets de petite taille encroûtés rappelant une pseudo-oolithe, mais beaucoup plus consolidée ;

409- sur environ 1 m d’épaisseur, on trouve ensuite un tuf à encroûtements de tiges et riche en empreintes de feuilles, de couleur claire ;

410- ce niveau est surmonté par un tuf argileux de couleur marron et peu compact. Il comporte à sa base un lit de cailloutis anguleux, l’ensemble faisant 1 m d'épaisseur.

411- il est séparé du head terminal par un cours horizon de transition (50 cm d'épaisseur), composé d'un niveau à cailloutis de couleur blanchâtre. Il semble que l'on ait ici un niveau de grèzes "cimentées" par une accumulation de carbonates, mais l'ensemble semble peu cohérent ;

412- la coupe se termine par un "head" de couleur jaunâtre à rougeâtre, selon les secteurs, disposé en léger retrait par rapport au front de coupe, sur environ 5 m d’épaisseur. La hauteur totale de la coupe est d'environ 13 m.

3°) Les apports de l'étude de la malacofaune

413Généralement, on classe ces différentes espèces en fonction de leur milieu de vie. Cette classification des mollusques s'appuie sur une dizaine de classes différentes [classification de PUISSEGUR, 1987] :

  • les espèces de milieu forestier : Acanthinula aculeata, Clausilia bidentata, Cochlodina laminata, Vertigo pusilla, Aegopinella...

  • les semi-forestiers ou forêt ouverte : Discus rotundatus, Cepeae sp., Pomatias elegans, Cochlodina laminata, Vitrea crystallina...

  • les espèces de forêt humide ;

  • les espèces de steppe ;

  • le milieu ouvert (open ground) ;

  • les espèces mésophiles : Helicigona lapicida, Punctum pygmaeum, Cochlicopa lubrica...

  • les limaces : Deroceras/Limax...

  • les espèces hygrophiles : Carychium tridentatum, Succinea oblonga

  • les espèces palustres : Carychium minimum, Vertigo antivertigo, Zonitoides nitidus...

  • les milieux d'eau froide : Belgrandia, Anisus leucostoma, Valvata piscinalis, Valvata cristata, Planorbis planorbis, Pisidium...

414Concernant les mollusques, la préservation des espèces recueillies est dans l'ensemble assez mauvaise, même si l'identification a très souvent été possible.

Tableau 2-3 : Espèces et effectifs de mollusques de la coupe du terrain de tennis (d'après PREECE et al., 1986, modifié).

415Cette préservation semble meilleure dans les deux échantillons situés à la base de la coupe (A et B), que pour le reste. Le tableau 2-3, qui recense ces espèces, montre une grande diversité faunistique, et parfois, des effectifs relativement importants.

416Dans l'ensemble, les diverses espèces présentes ici reflètent des conditions générales d'un climat tempéré, comprenant des nuances plus froides, et/ou plus sèches. On constate un nette partition entre les échantillons A et B (base de la coupe) et les 4 autres associations (C à F). A ce titre, il faudrait "reséquencer" la zone intermédiaire entre les points B et C, cette zone montrant de grandes différences faunistiques et de faciès. Dans l'ensemble, les espèces aquatiques sont dominantes, mais les espèces d'escargots terrestres sont également représentées.

417Certains espèces sont des espèces d'ombre (zones plus froides) comme Acanthinula aculeata ou les Clausiliidae. D’autres sont plus caractéristiques des prairies sèches (Helicella itala, Truncatellina), mais sont relativement rares. De même, les échantillons A et B sont plutôt dominés par des espèces terrestres à tendance hygrophile et il manque les espèces aquatiques. Au contraire, les quatre niveaux supérieurs sont très nettement dominés par des espèces aquatiques, comme Bithynia tentaculata, Belgrandia marginata, Pisidium.

418Certaines espèces ont des exigences vis à vis de leur milieu. En effet, Bythinia, Valvata, Planorbis et Acroloxus vivent plutôt dans les zones à courant modéré et sous une lame d'eau épaisse d'un demi mètre au moins. De même, les bythinellidés et Belgrandia marginata, sont plus familiers des eaux plus agitées des sources, des eaux froides et préfèrent les eaux à l’ombre pour leur plus grande fraîcheur. Cette espèce (Belgrandia marginata) est notamment considérée comme un fossile des périodes interglaciaires et vit actuellement dans les eaux fraîches de certaines sources des Pyrénées. Elle a par contre, disparu du Périgord. Sa progression dans la coupe semble indiquer donc des conditions de plus en plus fraîches.

419La présence d'un espèce jusque-là inconnue dans la partie occidentale de la France et de l'Europe, est à noter. Il s'agit de Daudebardia brevipes. Elle est caractéristique des litières humides des montagnes boisées, milieu à la fois frais et humide. Elle est très souvent liée aux climats continentaux, ce qui explique son absence sur la façade océanique.

420Les Ostracodes sont aussi présents sur le site de Condat, mais en moins grand nombre. Ils sont caractéristiques des milieux de source et particulièrement présents dans le niveau C, et dans une moindre mesure, les niveaux D, E, et F.

421Certaines espèces comme Candona marchica, reflètent plutôt des milieux marécageux, bien présentes sur les 4 niveaux supérieurs (non discriminants). Candona neglecta caractérise surtout les milieux lacustres et de litières des marais : elle est "fortement" présente dans le niveau C. Enfin, llyocypris schwarzbachi (Kempf) est une espèce que l’on retrouve communément dans les sites interglaciaires, permettant de conforter l'hypothèse du rattachement du dépôt à cette période.

4°) Les conditions de mise en place du dépôt

422Globalement, elle s'organise en deux temps, avec tout d'abord une sédimentation carbonatée liée à l’eau, et dans un deuxième temps, une sédimentation carbonatée liée au froid et aux apports de versant :

423- cette séquence travertineuse débute donc par un faciès argilo-limoneux qui semble indiquer que les conditions de dépôt ne sont pas encore optimales. Plusieurs éléments viennent à l'appui de cette hypothèse : hormis l'aspect encore détritique du faciès, la présence de cailloutis souligne le rôle joué par les apports de versant.

424Les conditions de sédimentation semblent celles d'un milieu calme de particules très fines en rapport avec un milieu assez froid. La présence de plusieurs espèces de mollusques semi forestières semble indiquer un couvert végétal relativement important, le milieu de dépôt devenant de plus en plus humide. Cependant, la faiblesse des effectifs malacologiques doit nous inviter à la plus grande prudence, et nous parlons ici de tendances ;

425- un premier changement des conditions de dépôt intervient avec la mise en place d'un tuf laminé tendre, d'origine algaire. Ici, débute alors une véritable séquence travertineuse avec un faciès très carbonaté qui tend vers de meilleures conditions de dépôt. Elles semblent en relation avec une circulation calme (pour préserver les algues) sous une hauteur d’eau assez faible (pour la photosynthèse). Cette séquence est relativement courte ;

426- puis intervient une séquence relativement importante sous la forme d'un tuf à concrétionnement en nodules. Il faudrait faire un travail d'étude complémentaire pour mieux caractériser ce milieu de dépôt. Il permettrait de savoir s'il s'agit bien d'un tuf construit, au même titre que les faciès algaires ou à mousse, ou s'il s'agit d'une accumulation d'objets encroûtés par des micro-algues, et plus proches des faciès à pseudo-oolithes. Un travail de calcimétries fines permettrait en outre d'obtenir plus d'informations. Ce faciès reste cependant très carbonaté, et peut être considéré comme un tuf.

427Néanmoins, ce tuf est en rapport avec un milieu de dépôt franchement aquatique (échantillon D, E et F), si l'on établit une correspondance avec la coupe 1. Ces conditions semblent fraîches dans l’ensemble (niveau à Belgrandia marginata), mais soulignent une ambiance de type forestier. Le milieu de dépôt semble évoluer ensuite vers un milieu lacustre et palustre, tendant à conforter l'hypothèse d'une accumulation d'objets encroûtés en milieu lacustre ;

428- la séquence suivante indique un degré supplémentaire dans l'organisation des faciès et semble indiquer des conditions de dépôt optimales. Il s'agit là d'un faciès construit, à tiges, pouvant évoquer un site à roselière avec de petits barrages travertineux. Le dernier échantillon malacologique, relativement "proche" de ce milieu de dépôt, semble caractériser une ambiance nettement aquatique, au sein d'un contexte lacustre d'eau froide. Il semble d'ailleurs que, globalement, les conditions commencent à se rafraîchir (prédominance des Pisidium, de Belgrandia marginata. Valvata piscinalis, Planorbis planorbis...) ;

429- cette évolution vers une plus grande fraîcheur, semble se confirmer avec le faciès suivant, qui marque une nette dégradation des conditions de dépôt. Se met en place un tuf argileux dont la couleur renseigne déjà sur la part importante d'insolubles. La présence de cailloutis anguleux indique que les processus d'apports de versant recommencent à jouer un rôle important, dans un contexte de plus en plus froid, et une sédimentation de plus en plus détritique. Le système reste encore soumis à un fonctionnement "aquatique", mais les conditions lacustres ont disparu.

430A ce niveau, les mécanismes de dépôt changent complètement, et l'on passe d’un milieu aquatique, à des conditions nettement plus continentales :

431- elles se marquent dans un premier temps, par un niveau à cailloutis anguleux (gélifracts) relativement fins et de couleur blanchâtre. Cette dernière indique la présence d'un horizon d'accumulation de carbonates sur ce niveau. Ces carbonates proviennent de la percolation d'eaux d'infiltration au sein des faciès grézeux supérieurs. Les conditions sont nettement plus froides et d'ores et déjà, l'incision de la coupe a commencé (fin des milieux stagnants), traduisant un encaissement progressif (ou brutal ?) du cours d'eau ;

432- puis, le froid semble s'intensifier avec la mise en place d'un head, c’est-à-dire, d'un dépôt grossier sur une épaisseur de plusieurs mètres. La présence de gros clastes semble indiquer des conditions de gel relativement intenses et profondes. L'eau s’est complètement retirée, et la coupe est soumise à des influences continentales, matérialisées par un froid intense, et qui semble caractériser le début de la dernière période "würmienne" (photos 2-11 - 18).

433Au total, cette coupe nous indique que l'interstade würmien semble se caractériser par une amélioration des conditions climatiques permettant d'assurer la mise en place d'un véritable travertin de fond de vallée. Cependant, ces conditions restent fraîches, plus fraîches que lors de l'interglaciaire "Riss/Würm", comme semble le souligner la faune. Si le calage chronologique est correct, cette amélioration se placerait alors entre - 41 k.a., et - 36 k.a. A partir de ce moment-là, on assiste à une dégradation rapide des conditions climatiques, et au retour tout aussi rapide d'un froid intense et profond, permettant la mise en place d'un head à éléments grossiers.

2.3.4 - LES FORMATIONS DE LA VALLÉE DE LA BEUNE

434Cette étude est tirée de l'article de DONNER [1969]. Profitant des travaux entrepris pour l’étude de l’Abri Pataud, abri sous roche situé sur la Beune, l'auteur a procédé au carottage des tourbes de cette vallée. Ce type de remblaiement est typique des vallées périgourdines, mais atteint ici des proportions plus importantes, en relation avec une dynamique que nous avons déjà précisée (cf. infra). C'est ainsi que trois sondages ont été effectués, 2 sur la Beune proprement dite et 1 sur la Petite Beune, principal affluent. La situation de ces trois sondages est reportée sur la figure 2-27.

435Ces trois sondages permettent de mieux connaître la structure d'un tel remblaiement, et ont servi de supports à une étude palynologique poussée. C'est principalement les deux sondages effectués dans la vallée de la Beune, qui ont permis de faire une telle étude, à - 15,8 m et -11,2 m de profondeur. Ce remblaiement a été ensuite daté par 14C, précisant l'âge holocène de cette formation : -9040 BP +/-60. Cette datation a été effectuée sur le plus profond des deux sondages, à la cote - 13,8 m.

Figure 2-27 : Localisation des sondages effectués par DONNER dans les tourbes de la vallée des Beunes (sonde de Hiller).

Figure 2-28 : Structure des sondages effectués dans le remblaiement tourbeux des Beunes (d’après DONNER, 1969).

Photo 2-12 : Front de chute actuel (HCA1), dépôt de la Coly, Condat/Vézère. Ce dépôt repose sur les calcaires jurassiques, et présente le vide caractéristique de ce type de formation ; hauteur : 2 m (cliché : F. HOFFMANN).

Photo 2-13 : Dépôt de tuf à mousse au débouché du canal, dépôt de Condat/Vézère. Ce dépôt est d’origine anthropique ; hauteur : 2 m (cliché : F. HOFFMANN).

1°) Description des sondages

436Ainsi, avons-nous une connaissance relativement précise du fonctionnement de ce remblaiement tourbeux, durant la quasi-totalité de l'Holocène. Rappelons que ce dépôt est en relation avec un bouchon travertineux (indication que n'avait pas pris en compte DONNER), bouchon situé sous le village des Eyzies. Compte tenu de l'urbanisation de ce secteur, ce bouchon nous est très mal connu. Nous n'avons trouvé qu'une seule coupe, composée entièrement par un faciès vacuolaire typique des tufs à mousse, relativement induré. Ce type de faciès fait appel à un système cascadant. Sa couleur très rougeâtre semble indiquer une certaine proportion d'insolubles. Il repose latéralement sur des formations de grèzes, dont on sait qu'elles ont joué un rôle fondamental dans la dynamique passée de ces vallées.

437Les sondages ont été effectués suffisamment loin du bouchon travertineux pour que ce dernier n'apparaisse pas dans la structure des carottages.

438° Le sondage le plus profond (Beune II) n'a pas atteint la roche en place, ainsi que les deux autres d'ailleurs (Fig. 2-28). Sa structure est la suivante :

439- elle débute par un niveau à graviers et de sables à caillouits (ou indurés ?) sur une faible épaisseur : 0,40 m ;

440-puis, sur une épaisseur de 1 m, on trouve des sables, surmontés par une mince couche de vases sableuses, sur 0,20 m environ ;

441- à partir de la cote -14,2 m, débute la séquence tourbeuse proprement dite, alternant différents types de boues, sur une épaisseur totale de 11,8 m (limons, vases, sables) :

442* 2 m de boues ; * 1,20 m de vases ;

443* 0,40 m de vases sableuses ; * 0,15 m de boues ;

444* 1,05 m de vases ; * 0,40 m de boues ;

445* 0,80 m de vases ;* 1,90 m de boues ;

446* 0,20 m de vases ;* 2 m de boues avec une mince couche contenant des fragments de bois (cote-5,10 m) ;

447* 0,50 m de vases ; * 1,10 m de boues, avec 2 niveaux à fragments de bois (cotes-2,90 m et-2,80 m) ;

448- après une mince pellicule de sables, on trouve un ensemble composé de 0,20 m de limons, de 0,60 m de tourbes, puis à nouveau 1,50 m de limons, qui terminent ce sondage ;

449° le deuxième sondage réalisé sur la Beune (Beune I) présente une plus grande diversité au niveau de sa structure :

450- ce sondage a buté à 11,2 m de profondeur sur un niveau de "sables pierreux" (stony sand) : s'agit-il de sables indurés ou de sables contenant des cailloutis ?

451- ce niveau est surmonté par 0,60 m de boues et 0,50 m de limons ;

452- puis survient un important niveau de boues, de 4,50 m d'épaisseur ;

453- cette séquence est surmontée par 0,50 m de boues à fragments de bois et 0,50 m de tourbes sableuses ;

454- puis vient une séquence tourbeuse de 2 m d'épaisseur comprenant une mince pellicule de limons à la cote-4,10 m ;

455- enfin, tout comme le premier sondage, celui-ci se termine par une épaisseur de 2,50 m de limons ;

456° le procédé d'extraction des tourbes utilisé ne permet pas de perforer des niveaux trop durs (sonde de Hiller). C'est ce problème qui explique la faible épaisseur du sondage réalisé sur la Petite Beune (3,50 m).

457Ce sondage est composé de deux niveaux, comprenant des vases sur une épaisseur de 1,90 m et des tourbes sur 1,40 m d'épaisseur, interrompues par un cours épisode sableux épais de 0,25 m. La structure de ces différents remblaiements fait appel à divers processus, mêlant à la fois dépôts de sédiments minéraux et débris organiques. Les séquences sableuses et limoneuses alternent alors avec l'accumulation de vases et de tourbes organiques. Comme le fait remarquer très justement DONNER, cette répartition tient compte de la végétation présente sur le lieu du carottage et du dépôt in situ de sédiments minéraux.

458La deuxième remarque que l'on peut faire est qu'il existe une grande disparité, d’un point à l'autre, d'un cours d'eau à l'autre. Ceci renforce la remarque précédente, la structure des remblaiements restant soumise essentiellement à l'influence de conditions locales. Il faut atteindre les derniers mètres des sondages pour enregistrer une véritable déstabilisation des conditions de fonctionnement de ces tourbières, avec une sédimentation généralisée de limons. Nous reviendrons bien sûr sur ces conditions.

459Hormis cette exception, il n'est pas possible de relier fonctionnement passé du cours d'eau et nature des dépôts, tant ces derniers sont relativement homogènes. Tout au plus, peut on avancer l'hypothèse que les épisodes sableux, assez courts dans le temps (faible épaisseur), marquent des épisodes d'inondations, pouvant amener l'énergie nécessaire à leur transport. Cela reste bien sûr une hypothèse, pour un cours d'eau qui possède semble-t-il, une faible compétence (petite taille des particules minérales transportées), dans un milieu fortement colonisé par la végétation. Cette dernière ne facilite pas le transport de grosses particules plus grosses (graviers, cailloutis, par exemple).

460Enfin, l'essentiel du remblaiement reste soumis à la décomposition des végétaux qui va amener la formations de vases (auxquelles peuvent être mêlés des sédiments minéraux), de boues organiques et de tourbes pouvant contenir également des sables. Cette sédimentation essentiellement organique, est à la base de la bonne conservation générale des pollens, dont la concentration au sein de ces différents niveaux, fluctue considérablement. Cette sédimentation indique également des conditions de circulation d'eau très calmes, des eaux stagnantes, propices à la décomposition des végétaux. Ceci confirme de façon indirecte les remarques établies sur la faiblesse de la taille des particules minérales sédimentées.

2°) Histoire de la végétation et de la mise en place du remblaiement tourbeux

461Bon nombre d’informations ont pu être tirées des diagrammes polliniques de DONNER, même s’il convient de rester très prudent. Nous renvoyons à notre thèse pour une analyse plus détaillée des évolutions polliniques. Ce travail a été comparé à d’autres sites.

462Ces sites sont en général choisis sur la façade atlantique (Pays Basque, site de Le Moura et Sud-Ouest [OLDFIELD, 1964a et 1964b], ou en Grande Bretagne, en Gironde, [PAQUEREAU, 1964]. C'est le cas également de zones de montagne, comme les Pyrénées [BARRERE et PAQUEREAU, 1960], ou le Massif Central [LEMEE, 1953, 1956].

463Ainsi, les premières divisions représentent-elles les premières périodes de l'Holocène notamment, ainsi que sur celui de Beune I. Ceci est confirmée en quelque sorte par la datation radiocarbone à - 9040 BP +/-60.

464Si l'on effectue une comparaison avec d'autres diagrammes polliniques effectués en Gironde ou dans le sud de la France, on enregistre un certain décalage concernant les principaux événements. Par exemple, avec la Gironde, la croissance de Pinus (dans ce secteur, il s'agit de Pinus sylvestris) n’est pas tout à fait synchrone de celle enregistrée sur la Beune. De même, il existe une décalage net concernant la courbe de Corylus.

465Cette situation semble encore plus nette avec Quercus, où l'on remarque une très nette différence de progression entre la Dordogne, le Bassin Parisien, et le Massif Central [DONNER, 1969]. Le diagramme des Beunes se marque cependant par un net déficit de Betula (bouleau).

466Cependant, les débuts de l'Holocène voient un changement dans la composition des forêts des régions atlantiques, centrales et septentrionales de la France, avec le remplacement de Pinus par une forêt mixte de chênes, marquée par une expansion de Corylus.

467Selon DONNER, on peut estimer que, globalement, l’évolution de la forêt sur la Côte atlantique, le sud-ouest de la France, le Massif Central et le sud de la Grande Bretagne, est semblable. Ceci autorise l'utilisation de la même stratigraphie pollinique, c'est-à-dire de l’emploi du même découpage en différentes zones polliniques. De cette manière, il est possible de préciser la chronologie des grands événements. On va chercher en quelque sorte l'événement là où il a été daté avec le plus de précision. Cette démarche est délicate, mais il faut rappeler qu’à cette époque (1964-1969), on ne disposait pas de la même "couverture" en datations isotopiques que de nos jours.

468Schématiquement, l’histoire de la végétation de la vallée des Beunes reste marquée par celle d'un marais, qui débute aux premiers instants de l'Holocène. Ceci se retrouve également dans la structure du remblaiement. Elle reste influencée par la hauteur du niveau d'eau, et l’intensité du courant, déterminant des zones d'inondations. Ces inondations permettent la formation de boues, pouvant dans un stade ultérieur, se transformer en tourbes. Ces variations du niveau d'eau affectent directement la répartition des différentes composantes végétales (arbres, Cyperacées, NAP), pouvant favoriser certaines au détriment des autres. La part importante occupée par les Polypodiacées tout au long des différentes diagrammes n'est pas discriminant.

469Puis, l'influence anthropique devient de plus en plus forte sur le développement de la végétation. Cette influence est notamment soulignée par Carpinus et Juglans. Elle se traduit par une déforestation, dont les premiers signes se font sentir par une légère croissance des NAP. De même, la courbe de Fagus connaît un maximum, suivi par un autre maximum sur celle de Alnus. On retrouve cette structure également dans le diagramme de la Petite Beune, témoignant donc d'une influence plus généralisée au bassin. Ces différents enchaînements se retrouvent dans d’autres diagrammes du sud de la France, marquant là une évolution plus générale. Il manque cependant un arbre important lié aux activités anthropiques, Castanea (châtaignier), complètement absent du diagramme pollinique.

470Le fait que la végétation des Beunes soit essentiellement celle d'une zone de marais influe fortement sur les totaux des différentes composantes végétales et masquent parfois certaines évolutions plus nettes dans d'autres sites du sud de la France [DONNER, 1969]. Cependant, cette influence anthropique continue à se manifester ensuite sous d'autres formes, notamment en fin de diagramme, avec la nette décroissance de Quercus et à nouveau, une augmentation de Pinus.

471Si l'on tient compte du fait que l'on puisse notamment utiliser la même zonation pollinique entre différents sites, il est possible alors de préciser la chronologie de ces divers événements. Selon la chronologie de LEMEE [1953], le début de la zone VIIb du diagramme pollinique des Beunes correspondrait au Néolithique (période Atlantique) et au Subboréal, périodes à partir desquelles cette influence anthropique devient vraiment sensible. De même, la zone VIII de ce diagramme pourrait alors correspondre à l'Age de Fer, soit -2,8 k.a./-2,6 k.a. A ce moment-là, les zones VI et VIIa correspondraient aux périodes boréal et Atlantique. Malheureusement, ce calage demeure fragile et en l'absence d’autres points de comparaison, il faut rester prudent.

472Néanmoins, les indices d'une déforestation sont particulièrement claires. Ils se traduisent par une augmentation des NAP en proportion, et particulièrement des Cyperaceae. Ils se remarquent également dans un changement progressif de la structure du remblaiement où les formations tourbeuses disparaissent au profit d'une sédimentation de plus en plus minérale, avec des limons sur plus d'un mètre d'épaisseur sur la Beune, notamment. Compte tenu de la chronologie relative précédemment présentée, ce phénomène interviendrait donc un tout petit peu avant l’Age de Fer.

473En conclusion, la séquence travertineuse et tourbeuse de la Beune s'avère très importante pour la connaissance de la dynamique environnementale holocène. Malgré un milieu très spécifique (milieu de marais), les grandes transitions semblent y être enregistrées, ou peuvent être interprétées comme telles. Elles sont marquées par le développement de certaines espèces végétales, et notamment, par le remplacement de la forêt de pins, par une forêt mixte de chênes. Le développement du noisetier, également enregistré au Roc Allan, indique une évolution plus générale que l'on retrouve dans d'autres régions de France (nuance plus fraîche ?). Enfin, les premières interventions humaines, sous la forme de déboisements importants, semblent inscrites à la fois dans la physionomie du diagramme pollinique (prépondérance du charme et du noyer), et dans la structure du remblaiement (arrêt de la sédimentation organique et dépôt de limons). C’est sans conteste, l'une des rares séquences (étudiées), en Périgord-Quercy, à avoir enregistré ces destabilisations anthropiques.

474L’ensemble de la séquence sédimentaire de la Beune est à replacer dans un cadre plus vaste, au sein duquel on peut la comparer à d'autres sites du reste de la France ayant enregistré ces diverses influences naturelles et anthropiques et dont le calage chronologique est plus précis. Il faudrait pouvoir également étendre ce type d'études à d’autres remblaiements travertineux et tourbeux (vallée du Blâme, ou de la Coly, par exemple).

CONCLUSION

475Les formations de vallée se sont avérées très riches en informations paléoenvironnementales, et ceci, à plusieurs niveaux.

476Tout d'abord, elles permettent de mettre l'accent sur des dynamiques de dépôt complexes. La structure de ces différentes formations semble montrer tout de même une évolution globalement positive dans l’enchaînement des faciès, ceci quelque soit la période de mise en place (interglaciaire, interstadiaire, notamment).

477La richesse en indicateurs paléoécologiques est le deuxième trait majeur de ces formations :

478- la malacofaune notamment, remarquable vecteur d'informations, est présente dans la plupart des formations étudiées et permet alors de mieux caractériser les ambiances et les tendances paléoenvironnementales. Elle caractérise différents types de milieux en relation avec des périodes froides ou au contraire des périodes d'amélioration climatique. Elle doit être complétée par une approche séquentielle, c'est-à-dire de trouver des sites où l'on puisse mesurer une évolution entre différents points, à l'image de l'étude menée sur la Coly. Elle demeure l'un des outils majeurs d’approche de l'évolution des milieux ;

479- la palynologie a permis de mieux saisir les différentes nuances climatiques holocènes, qui demandent cependant un meilleur calage chronologique. De plus, elle a révélé de façon assez fine les premières déstabilisations anthropiques en rapport avec une déforestation relativement importante du bassin des Beunes. Cette influence anthropique semble débuter relativement tôt dans ce bassin, au Néolithique, mais commence véritablement à s'inscrire dans le milieu (structure du remblaiement) qu'à la fin de cette période et à l'âge de Fer, semble t-il.

480En outre, ces travertins et formations associées montrent une caractéristique très spécifique au Périgord-Quercy, par leur intime lien avec les grèzes, ces dernières faisant très souvent partie intégrante de la dynamique travertineuse. Elle montre, par l'exemple de la vallée de la Coly, comment ces séquences travertineuses révèlent diverses épisodes climatiques qui ont caractérisé cette zone : pour cet exemple, une ambiance environnementale plus favorable demeurant toujours dans un cadre climatique relativement frais. Cette caractéristique peut s'étendre d'ailleurs aux formations de sources.

481De façon plus globale, les travertins possèdent une dimension écologique propre, c'est-à-dire une dynamique de fonctionnement spécifique. Cette dimension, inscrite au plus profond des encroûtements, peut être révélée par la méthode des calcimétries fines. Elle a permis de montrer que l'on pouvait établir une relation étroite entre organismes incrustants et milieu de dépôt, concernant la composition des sédiments obtenus. Cette relation demande à être explicitée davantage concernant la composition magnésienne des encroûtements. Au-delà, il semble que certains dépôts conservent dans le temps cette relation étroite, à l'image du dépôt de la Forge d'Ans, dont la plupart des tufs fossiles et encroûtements actuels se sont avérés davantage magnésiens que la normale.

482Cette caractéristique est porteuse d’informations mais qui restent encore à décrypter : indicateur d'un fort vieillissement des sédiments, spécificité des organismes incrustants, mécanismes de dépôt particuliers ? Elles font sûrement appel aux interactions les plus intimes entre le vivant, l'eau et le minéral, entre le biologique et le chimique.

Table des illustrations

Légende Figure 2-1 : Typologie des dépôts de travertins, (inspirée de FABRE 1986).
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Légende Figure 2-2 : Morphologie d'un dôme algo-bryophytique.
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Légende Figure 2-3 : Morphologie des dépôts de travertins.
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Légende Figure 2-4 : Enchaînements théoriques des faciés dans les édifices travertineux (inspiré de VAUDOUR. 1986).
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Légende Figure 2-5 : stations d'étude des populations bactériennes du bassin de la Beune (localisation).
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Légende Photo 2-1 : Macro-algues en cours d’incrustation, ce type de végétaux s’encroûte en cinq semaines après leur apparition. Cette algue est fixée sur un plancher micro-algobactérien (cliché : B. MARTIN).
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Légende Photo 2-2 : Tufs de débordement, formés en quelques heures, en hiver, chute du Moulin Farfal. Ce type de processus nous renseigne sur l’initialisation des dépôts, où le support encroûté joue un très grand rôle (cliché : F. HOFFMANN).
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Légende Figure 2-6 : Pourcentages de magnésium dans des tufs actuels à mousse et à algues selon différents systèmes travertineux (tufs de source et de vallée).
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Légende Figure 2-7 : Pourcentages de résidus non solubles dans des tufs actuels à mousse et à algues selon différents systèmes travertineux (tufs de source et de vallée).
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Légende Figure 2-8 : pourcentages de magnésium dans des encroûtements actuels de fonds de deux vallées (vallées du Céou et du Vers).
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Légende Figure 2-9 : Pourcentage de résidus non solubles dans des encroûtements actuels de fonds de deux vallées, (vallées du Céou et du Vers).
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Légende Figure 2-10 : Calcimétries fines de tufs fossiles (32 échantillons).
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Légende Figure 2-11 : Localisation des principaux dépôts de travertins type source.
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Légende Figure 2-12 : Les travertins de Saint Cernin de Larche.
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Légende Figure 2-13 : Calcimétries fines du dépôt du Soulier (dépôt de Saint Cernin de Larche).
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Légende Figure 2-14 : Calcimétries fines du dépôt de Laroche (dépôt de Saint Cernin de Larche).
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Légende Figure 2-15 : Coupe de la séquence no 1 et calcimétries fines (dépôt de Saint Cernin de Larche).
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Légende Photo 2-3 : Coupe du Soulier, dépôt de Saint Cernin de Larche. Ce niveau a été daté à - 65,1 k.a. BP, à la base de la coupe. On remarque très bien la structure de cette ancienne cascade où alternent différents types de faciès (hauteur de la coupe : 2m) (cliché : F. HOFFMANN).
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Légende Photo 2-4 : Coupe de Laroche, dépôt de Saint Cernin de Larche. Ce niveau a été daté à-151,8 k.a, à la base de la coupe. Ce niveau a subi une forte diagenèse et présente une structure complexe pour ces anciens fronts de chute (tuf à mousse) (cliché : F. HOFFMANN).
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Légende Figure 2-16 : Coupe no III du dépôt de Laroche (dépôt de Saint Cernin de Larehe).
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Légende Figure 2-17 : Répartition et effectifs des individus de la malacofaune du dépôt de Laroche (Saint Cernin de Larche).
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Légende Tableau 2-1 : Malacofaune du dépôt de Laroche (dépôt de Saint Cernin de Larche).
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Légende Figure 2-18 : Hypothèses de mise en place du dépôt de Saint Cernin de Larche (synthèse des dépôts de Laroche et du Soulier).
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Légende Photo 2-5 : Grand barrage à mousses (hauteur : 25 m), dépôt de Laroche, Saint Cernin de Larche. Cet édifice a barré la vallée de la Couze au Würm, soulignant l’importance de la travertinisation dans ce secteur. Ce front présente une karstification relativement importante, exploitant les nombreux vides présents dans ce type de formation (cliché : F. HOFFMANN).
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Légende Photo 2-6 : Niveau à mousse, dépôt de Laroche, Saint Cernin de Larche. Cet ancien front de chute a été retaillé pour aménager une maison (matériau tendre) (cliché : F. HOFFMANN).
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Légende Photo 2-7 : Faciès construit, dépôt de Sourzac. Ce niveau a été daté à - 9,2 k.a. BP, sur des faciès laminés microalgaires, au centre de la photo (hauteur de coupe : 1,50 m) (cliché : F. HOFFMANN).
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Légende Figure 2-19 : Coupe simplifiée du dépôt de Sourzac.
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Légende Figure 2-20 : Coupe du dépôt du Moulin Farfal (Cadouin, bassin de la Dordogne).
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Légende Photo 2-8 : Tuf limono-argileux, dépôt de la Grotte, vallon de Larnagol. Les apports de versant sous forme de cailloutis sont pris dans le tuf, dans le sens de la pente. Ce type de niveau plus tendre donne des formes plus adoucies, qui expliquent la forme originale de ce dépôt, (cliché B. Martin).
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Légende Figure 2-21 : Localisation des principaux dépôts de travertins type vallée.
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Légende Figure 2-22 : Coupe stratigraphique simplifiée du dépôt de Souillac
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Légende Figure 2-23 : Les formations travertineuses de la Forge d’Ans, (bassin de l’Auvézère).
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Légende Figure 2-24 : Les grandes séquences du dépôt de la Forge d’ans.
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Légende Photo 2-9 : Niveau à “pseudo-oolithe” du dépôt de la Forge d’Ans. Ce niveau a livré une malacofaune particulièrement riche. La longueur du témoin est de 70 cm (cliché : F. HOFFMANN).
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Légende Tableau 2-2 : La malacofaune du dépôt de la Forge d'Ans (vallée du Blâme).
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Légende Figure 2-25 : Répartition et effectifs des individus de la malacofaune du dépôt de la Forge d’Ans (vallée du Blâme).
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Légende Photo 2-10 : Coupe du terrain de tennis, travertin de fonds de vallée, d’âge interstadiaire. La coupe passe au sommet à un “head”, masqué par la végétation. La hauteur est de 6 m (cliché : F. HOFFMANN).
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Légende Figure 2-26 : Coupes du dépôt de tufs du terrain de tennis de Condat/Vézère (coupe 1 reconstituée à partir des informations de PREECE et al, 1986, coupe 2 à partir de nos propres levées).
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Légende Photo 2-11 : Grèzes dans la vallée de la Coly ; hauteur de la coupe : 4 m. On distingue de bas en haut un horizon d’accumulation de carbonates plus blanchâtre, 2 niveaux cimentés formant des brêches. La couleur rougeâtre marque la présence d’oxydes de fer (cliché : F. HOFFMANN).
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Légende Tableau 2-3 : Espèces et effectifs de mollusques de la coupe du terrain de tennis (d'après PREECE et al., 1986, modifié).
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Légende Figure 2-27 : Localisation des sondages effectués par DONNER dans les tourbes de la vallée des Beunes (sonde de Hiller).
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Légende Figure 2-28 : Structure des sondages effectués dans le remblaiement tourbeux des Beunes (d’après DONNER, 1969).
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Légende Photo 2-12 : Front de chute actuel (HCA1), dépôt de la Coly, Condat/Vézère. Ce dépôt repose sur les calcaires jurassiques, et présente le vide caractéristique de ce type de formation ; hauteur : 2 m (cliché : F. HOFFMANN).
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Légende Photo 2-13 : Dépôt de tuf à mousse au débouché du canal, dépôt de Condat/Vézère. Ce dépôt est d’origine anthropique ; hauteur : 2 m (cliché : F. HOFFMANN).
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© Presses Universitaires de Bordeaux, 2005

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