Le rôle du feu dans l’histoire des paysages sudalpins de moyenne montagne entre 15000 et 7000 ans cal BP. Approche méthodologique
p. 151-161
Résumés
Cet article a pour but de présenter la méthode et les premiers résultats des recherches menées sur l’histoire des incendies au cours du Tardiglaciaire et de l’Holocène dans les Alpes du Sud. Les dépôts alluviaux de quatre torrents sont analysés, ainsi que le remplissage d’une tourbière. Le signal incendie est estimé par l’influx en méso- et macro-charbons, témoignant de feux à l’échelle micro-régionale. Durant la période 15000-7000 cal. BP, quatre épisodes propices au développement de feux se distinguent. Les feux sont synchrones de changements dans les rythmes de l’activité érosive.
This article aims to present the method and the firsts results of researches on fires history during Tardiglaciaire and Holocene in french south Alps. Alluvial deposits of four torrents and the sediments of a marsh are analyzed. Fire signal is estimated by charcoal accumulation rate of meso- and macro-charcoals, which show fires at micro-regional scale. During the 15000-7000 cal. BP period, four episodes favourables to the development of fires are distinguished. Fire events are synchronous to changes in the erosive activity rhythms.
Remerciements
Nous remercions Christopher Carcaillet pour ses conseils dans l’acquisition des données.
Texte intégral
Introduction
1Les recherches initiées depuis 30 ans dans la région subalpine (Fig. 1) ont permis de mettre en place les grandes étapes de l’évolution des paysages et de la morphogénèse tardiglaciaire et holocène (Jorda 1980, 1985, 1987 ; Gautier 1992 ; Rosique 1996). L’étude dendrogéomorphologique de souches de Pinus silvestris subfossiles conservées dans les sédiments et la multiplication des datations radiocarbone ont montré la complexité et la variabilité spatio-temporelle des rythmes de la sédimentation, en relation avec les fluctuations climatiques de basse fréquence et les événements météorologiques (Miramont 1998 ; Sivan 2002 ; Miramont et al. 2004). Aujourd’hui, l’observation de très nombreux lits de charbons, de niveaux rougis et de troncs calcinés dans les dépôts tardiglaciaires et holocènes soulève la question de la place du feu dans l’évolution des paléopaysages de la région de la moyenne Durance.
Fig. 1. Localisation générale

2Les études des flux charbonneux sont habituellement réalisées dans des milieux palustres et lacustres où la sédimentation est généralement continue (Whitlock et Larsen 2001 ; Carcaillet et al. 2001 ; Clark et Hussey 1996). Il est néanmoins possible de tenter d’adapter cette approche méthodologique aux milieux alluviaux, bien que la sédimentation y soit irrégulière. En effet, les terrasses alluviales tardiglaciaires et holocènes constituant le « Remblaiement Postglaciaire Principal » (Jorda 1980) dans les petits organismes torrentiels de Moyenne Durance sont constituées de séquences sédimentaires superposées, sans reprise d’incision intermédiaire, témoignant d’une tendance plurimillénaire à l’aggradation sédimentaire (Miramont et al. 2004). L’étude des charbons peut ici permettre non seulement de reconstituer une chronologie régionale des paléo-incendies, mais aussi de rechercher des liens avec les rythmes de la morphogénèse.
3Cet article met l’accent sur la démarche méthodologique et présente les premiers résultats obtenus à partir de l’analyse de 7 sites à proximité de la ville de Sisteron. Les données sur les paléofeux renseignent essentiellement la période 15000-7000 cal. BP pour laquelle les taux de sédimentation sont les plus importants.
1. Contexte d’étude et matériel d’investigation
1.1. Aire géographique et origine des paysages actuels
4La région étudiée, située dans la moyenne Durance (Alpes du Sud, France), comprend les massifs des Baronnies orientales compris entre Sisteron (Alpes de Haute Provence), Veynes et Gap (Hautes Alpes), c’est-à-dire entre les vallées du Buëch et de la Durance.
5Les paysages actuels de la moyenne Durance sont fortement influencés par les contraintes géologiques et sont marqués par les héritages des périodes froides du Pléistocène.
6Un binôme de roches dures (calcaires tithoniques) et de roches tendres très épaisses (marnes noires callovo-oxfordiennes) engendre une inversion du relief par rapport à la structure géologique plissée. La vigueur des reliefs, le contexte climatique méditerranéen à tendance montagnarde et l’importance de l’affleurement des roches marneuses ont nourri un détritisme alluvial important au cours des 15 derniers millénaires. Une quantité considérable de dépôts a été érodée puis stockée sur les piémonts, en particulier sur les versants d’adret (Remblaiement Postglaciaire Principal, Miramont et al. 2004). Par ailleurs, le rapide retrait de la langue glaciaire de la Durance, amorcé dès 22000 cal. BP (Jorda et al. 2000), a permis le développement de milieux palustres dans des dépressions fermées en particulier dans les zones de surcreusement et entre les cordons morainiques.
1.2. Morphogénèse postglaciaire
7Les grandes étapes de la morphogénèse postglaciaire ont été décrites par T. Rosique (1996), C. Miramont (1998), O. Sivan (2002) et C. Miramont et al. (2004). De 15000 à 7500 cal. BP environ, l’évolution des paléopaysages se déroule sous l’influence exclusive du forçage climatique. À partir de 7500 cal. BP, les activités humaines prennent de plus en plus d’importance et modifient les relations entre climat et morphogénèse.
8Trois grandes étapes sont distinguées dans l’évolution des paysages subalpins et provençaux.
9La première étape, qui fait suite au retrait des glaciers alpins, est une incision linéaire majeure des principaux organismes hydrologiques. La deuxième étape, de l’Alleröd à l’Atlantique (15000 - 7500 cal. BP), voit la mise en place du « Remblaiement Postglaciaire Principal » épais dépôts d’une puissance de 20 à 30 mètres qui forment, le long des organismes de rang 3 et 4, des terrasses emboîtées dans les glacis pléistocènes. Les sédiments tardiglaciaires possèdent une granulométrie fine et présentent un caractère hydromorphe, témoignant d’écoulements encore mal organisés. Les dépôts de la première partie de l’Holocène sont en général plus grossiers (séquences de crues) et correspondent à un drainage mieux structuré lié au développement en amont des bassins de réception des torrents. La présence de sols et de troncs subfossiles enracinés au sein de ces dépôts, témoigne de périodes d’arrêt puis d’accélération de la sédimentation (Miramont et al. 2004). Nombre de stigmates de feux sont découverts, sous forme de lits charbonneux, sols rougis et souches calcinées en place. Ils pourraient être à l’origine d’accélérations momentanées des processus d’érosion et de dépôt (Boutterin et al. 2005). Enfin, la troisième étape débute postérieurement à 7500 cal. BP, date après laquelle la sédimentation s’arrête. Puis un renversement de la tendance géomorphologique intervient et les cours d’eau entrent dans une phase d’incision linéaire qui perdure aujourd’hui. Dans certains bassins, cette phase d’incision peut avoir été interrompue postérieurement à 5000 cal. BP. Des terrasses d’âges variés (Subboréal, Petit Âge Glaciaire) se distinguent alors, emboîtées en contrebas des dépôts du Remblaiement Postglaciaire Principal. Ainsi, la seconde partie de l’Holocène est une période beaucoup plus difficile à appréhender du fait du caractère lacunaire de la sédimentation.
1.3. Localisation et types d’archives sédimentaires
10Les archives sédimentaires propices à l’élaboration d’une histoire des feux durant la période 15000- 7000 cal. BP dans la moyenne Durance sont de deux types : alluviales et palustres (Fig. 2, Tab. 3). Les deux secteurs d’étude présentés ici, St Genis et Claret, sont distants d’une dizaine de kilomètres. Du fait de la tendance plurimillénaire à l’incision verticale des torrents, les stratigraphies alluviales peuvent facilement être appréhendées par l’étude de coupes naturelles dans les berges des torrents (Fig. 1). Les quatre organismes torrentiels étudiés ici sont situés sur l’adret de la montagne de St Genis, dans la région de Lazer (Hautes-Alpes), en rive gauche de la Durance. Les analyses portent sur six coupes de terrain. Le marais de la Gourre est situé sur la commune de Claret (Alpes de Haute Provence), sur le col de Peyrouard-Terne Rousse, en rive droite de la Durance. Une tourbière s’est développée entre des bourrelets morainiques issus d’une diffluence du glacier de la Durance au cours du Würm.
Fig. 2. Exemples de terrains. A : Coupe de Trouquet, n° 6 (cliché M. Weirich) B : Marais de la Gourre, n° 7 (cliché S.-D. Muller)

Tab. 3. Sites. Leur numérotation renvoie à la Fig. 1.

2. Méthodes
2.1. Prélèvements
11Une série de carottages manuels ont été réalisés à l’aide d’un carottier russe (Jowsey 1966). La carotte sédimentaire retenue dans cette étude est celle située dans la partie centrale du marais de la Gourre (n° 7, Fig. 1) afin d’en extraire la séquence sédimentaire la plus longue et la plus continue possible et de limiter les remaniements sédimentaires liés au marnage ou à la faune. Les milieux alluviaux ont été échantillonnés directement sur la surface des coupes de terrain préalablement nettoyées.
2.2. Échantillonnage
12Pour les analyses anthracologiques, des échantillons de 1 cm3 ont été prélevés sur la carotte sédimentaire de la Gourre en continu tout les 1 cm (Carcaillet et al. 2001).
13Les dépôts alluviaux, dans lesquels les taux de sédimentation sont plus élevés, ont été échantillonnés en continu selon un pas de 10 cm. Les volumes prélevés sont de 19,6 cm3 par échantillon.
2.3. Géomorphologie en milieux alluviaux
14L’identification des paléodynamiques et des variations de rythmes de sédimentation est réalisée par l’observation des sédiments tamisés à l’eau selon une maille de 160 µm (sables moyens). Les refus de tamis sont analysés à la loupe binoculaire, à un grossissement de 10 à 70x. Les quantités de sables et de graviers ont été évaluées pour déceler des arrivées détritiques de faible amplitude.
15Certains niveaux ont fait l’objet d’analyses texturales : les grains ont été quantifiés en fonction de leur taille : > 2 mm : graviers ; 2 mm > p > 500 µm : sables grossiers ; 500 > p > 200 µm : sables moyens ; 200 > p > 50 µm : sables fins ; < 50 µm : limons et argiles.
2.4. Datations, modèle âge-profondeur
16Les chronologies des dépôts sont basées sur des datations radiocarbone (14C). Les stratigraphies alluviales sont datées au minimum en deux points, de telle façon qu’il soit possible d’établir un modèle âge-profondeur pour chaque site. Les dates radiocarbone (âges BP) ont été calibrées à l’aide du logiciel Calib version 5.0.1 (Stuiver et Reimer 1993 ; Reimer et al. 2004) pour des intervalles de confiance de deux sigmas. Les âges calibrés obtenus sont notés cal. BP. Les modèles âge-profondeur ont été réalisés par interpolation linéaire entre les âges calibrés (Guiot et Goeury 1996).
2.4. Influx charbonneux
17Les micro-charbons, d’une taille inférieure à 80 µm, fournissent une image à petite échelle (supra-régionale) de l’histoire des feux (Patterson et al. 1987 ; Clark 1988 ; Odgaard 1992), tandis que les macro-charbons, supérieurs à 500 µm, sont très faiblement dispersés et ont une représentativité plus locale (Earle et al. 1996 ; Clark 1995 ; Ohlson et Tryterud 2000 ; Pitkänen 2000). Les méso-charbons, dont la taille est comprise entre 80 et 500 µm, traduisent une aire-source intermédiaire, de quelques mètres à quelques kilomètres (Tiner et Hofstetter 2006). Ils permettent donc de travailler à l’échelle d’un bassin-versant torrentiel. Ainsi, les comptages réalisés ici ont porté essentiellement sur les méso-charbons, à partir de tamisages à 160 µm, selon le protocole défini par Carcaillet (2001). Les macro-charbons ont également été pris en compte, pour attester la proximité des feux dont ils sont issus.
18À partir du comptage des méso-charbons et des modèles âge-profondeur, il est possible de calculer les influx charbonneux (Charcoal Accumulation Rate, CHAR). Ces derniers, exprimés en mm2/cm2/ an, sont l’expression du signal incendie en fonction du temps. Les pics de l’influx charbonneux sont considérés comme des « épisodes de feux », s’ils diffèrent suffisamment du bruit de fond (Withlock et Larsen, 2001). Un « épisode de feu » est une accumulation sédimentaire de charbons sur un pas de temps fixe interprétée comme un feu unique ou une succession d’événements de feux enregistrés durant l’intervalle de temps représenté par un échantillon (Gavin et al. 2006). L’appréhension du bruit de fond est réalisée par la méthode de l’écart à la moyenne mobile à pas de temps fixe (Brilesa et al., 2005). La haute résolution des analyses présentées ici permet de calculer la moyenne mobile avec un pas de temps de 100 ans.
3. Résultats
3.1. Datations radiocarbone
19Les datations radiocarbone sont présentées dans le tableau 4. De façon générale, la période bien documentée s’étend entre 14000 et 7300 cal. BP, soit depuis la fin du Tardiglaciaire au début de l’Atlantique dans les stratigraphies alluviales (Remblaiement Postglaciaire Principal). En revanche, dans le marais de la Gourre la sédimentation couvre l’ensemble du Tardiglaciaire et de l’Holocène. Les âges calibrés permettent d’établir des modèles âge-profondeur pour chacun des sites dont la figure 5 présente la fenêtre 15000 - 7000 cal. BP. Dans les sédiments alluviaux, les taux de sédimentation apparaissent relativement lents entre 14000 et 12000 cal. BP (0,16 cm/an en moyenne), tandis qu’ils sont beaucoup plus rapides entre 9000 et 8000 cal. BP (4 cm/an en moyenne). Dans le marais de la Gourre, le taux de sédimentation est de 0,04 cm/an entre 15000 et 9300 cal. BP. À partir de 9300 cal. BP, la sédimentation ralentit très fortement jusqu’à atteindre un taux très faible inférieur à 0,01 cm/an, qui traduit la colonisation du site par une aulnaie (Muller et al., soumis).
Tab. 4. Datations. (AA : Tucson, LY : Lyon, Sc : Saclay, Poz : Poznan)

3.2. Faciès sédimentaire et hydrodynamisme
20Les sédiments alluviaux sont caractérisés par des faciès sédimentaires très variés. En fonction de l’ensemble des sites analysés (Fig. 6), trois périodes se distinguent :
21Avant 11000 cal. BP, des limons argileux homogènes se mettent en place dans les sites des Vollaires, du Moulin, des Gardes et du Trouquet. Les analyses mettent en évidence de nombreux lits sablo-limoneux dans chacun de ces sites. Ces niveaux perturbent très localement le faciès sédimentaire global. En fin de période, autour de 13000 cal. BP, le site du Trouquet est marqué par un arrêt de la sédimentation.
22La période 11000 - 9000 cal. BP est renseignée seulement par les sites des Gardes et du Trouquet. Ils sont marqués par des sédiments sablo-graveleux organisés en séquences de crues successives.
23La période 9000- 7000 cal. BP connaît une sédimentation plus variable. En début de période, les faciès présentent des passées détritiques organisées en séquence de crues, comme en témoignent les sites de l’Aup et des Coutons. Autour de 8000 cal. BP, les faciès sont marqués par des successions de sédiments limono-sableux à passées travertineuses (Aup), crayeuses ou organiques (Vollaires, Aup).
24Le milieu palustre de la Gourre, à la fin du Tardiglaciaire, est marqué par des argiles lacustres succédant lentement à un faciès de gytjia argileuse. À partir de 11000 cal. BP, des craies lacustres se mettent en place. À 10 000 cal. BP, la tourbière se met en place jusqu’à la période actuelle. Cependant, la sédimentation tourbeuse ralentit dès 9000 cal. BP, pour se transformer en tourbe de bois jusqu’à la fin de la période concernée par cette étude.
3.3. Influx charbonneux et événements feux
25En fonction de l’ensemble des sites alluviaux analysés, trois périodes se distinguent dans les influx charbonneux (Fig. 6).
26Le Tardiglaciaire est marqué par de nombreux événements feux. Ainsi, les périodes suivantes sont distinguées : 14500 - 13500 cal. BP (Trouquet), la transition Alleröd/Dryas récent (13000 cal. BP) et la transition Dryas récent/Préboréal (11500 cal. BP) dans les sites de Vollaires, Moulin et Gardes.
27Le cœur du Préboréal (autour de 10500 cal. BP) est marqué par une faible représentation des indices d’événements paléofeux (Gardes et Trouquet). Il apparaît cependant une légère augmentation du nombre d’événements autour de 10000 cal. BP, soit durant la transition entre le Préboréal et le Boréal. La période 9000 - 7000 cal. BP connaît des événements paléofeux relativement concentrés.
28En milieu palustre, la transition Alleröd/Dryas récent (13000 cal. BP) est marquée par deux événements, alors que durant le reste du Tardiglaciaire aucun événement n’est enregistré. À l’inverse, entre 10500 et 9000 cal. BP, le marais de la Gourre témoigne de 9 événements. Il est cependant important de noter que les derniers événements de la fin du Préboréal (autour de 10000 cal. BP) sont délicats à placer dans le temps, sachant que la sédimentation ralentit très fortement.
4. Synthèse et discussion
29La figure 7 présente la mise en relation de la fréquence des événements feux avec la dynamique de sédimentation globale sur le versant adret de la montagne de St Genis.
30De 15000 à 12500 cal. BP, la fréquence des feux augmente graduellement jusqu’à 8 événements autour de 13000 cal. BP. Ces phénomènes se déroulent dans un contexte de sédimentation globalement fin, synonyme dans la région d’écoulements peu organisés et de mauvais drainage. Dans ce contexte, les enregistrements de feux sont synchrones d’entrées détritiques ponctuelles. Ces événements témoigneraient d’accélérations très localisées de la morphogénèse correspondant à une érosion accrue des versants dans des laps de temps très courts. La transition Alleröd/Dryas récent semble être favorable à l’éclosion de feux engendrant des crises érosives.
31De 12500 à 11800 cal. BP, la fréquence des événements feux faiblit, alors que le contexte de sédimentation global reste stable depuis le début du Tardiglaciaire. La morphogénèse régionale durant le Dryas récent ne semble pas dépendre du rythme des paléofeux. Leurs expressions morphogéniques témoigneraient cependant, ici encore, de petites accélérations ponctuelles de l’érosion des versants, même si le cœur du Dryas récent connaîtrait peu d’épisodes de feux.
Fig. 5. Modèles âge-profondeur (période 15000 - 7000 cal. BP)

32Entre 11800 et 11200 cal. BP, la fréquence des événements feux augmente très fortement, passant de 3 à 15 événements depuis 12000 à 11500 cal. BP. Tous ces événements sont synchrones d’entrées détritiques, ce qui pourrait être à l’origine de l’accentuation de la dégradation des systèmes d’érosion dans les bassins torrentiels. En effet, cette période de transition entre le Dryas récent et le Préboréal correspond au changement majeur de dynamique des torrents dans la région de la Moyenne Durance, passant du mauvais drainage aux écoulements organisés, des limons – argileux homogènes aux séquences de crue, ou encore de taux de sédimentation faibles à des taux de sédimentation localement très élevés (Sivan 2002).
Fig. 6. Faciès sédimentaire et influx charbonneux

Fig. 7. Synthèse

33De 11200 à 11000 cal. BP, la fréquence des événements feux chute brutalement, alors que les écoulements restent organisés.
34De 11000 à 9700 cal. BP, la fréquence des feux est plus forte, dans un contexte de sédimentation inchangé depuis 11200 cal. BP. Ils provoqueraient des dégradations ponctuelles dans la dynamique de sédimentation.
35De 9500 à 8500 cal. BP, la fréquence des feux est très faible. Cette évolution est à mettre en relation avec l’absence ponctuelle de sources de données dans la région. La morphogénèse marquerait ici soit une pause, soit une courte période d’incision, ce qui correspond à l’arrêt de la sédimentation tourbeuse au marais de la Gourre.
36De 8500 à 7500 cal. BP, la fréquence des feux est plus forte, dans un contexte de sédimentation très variable, mais marqué généralement par la bioconstruction. Les événements feux provoqueraient, durant cette période, des dégradations remarquables. Chaque niveau construit (tuf, craie, accumulation végétale) est localement dégradé par une entrée simultanée de charbons de bois et de sédiment détritique. Les feux auraient ici une forte influence, provoquant des à-coups dans la morphogénèse.
Conclusion
37Cette étude propose une première chronologie de l’histoire des feux depuis le Tardiglaciaire dans le secteur de la Moyenne Durance.
38Il est possible de distinguer plusieurs périodes au cours desquelles les fréquences des paléofeux varient de façon synchrone avec des entrées détritiques très localisées. Le signal incendie en milieu alluvial permettrait de déterminer des événements feux interagissant avec les rythmes de la morphogénèse. Cependant, les feux ne semblent pas influencer durablement les dynamiques sédimentaires, et ne constitueraient alors que des événements perturbateurs responsables d’accélérations ponctuelles de l’érosion.
39En outre, le nombre de sites étudiés semble influer sur la fiabilité de la reconstitution du nombre d’épisodes de feux, la sédimentation des terrasses alluviales étant, par définition, discontinue. Plusieurs sites, encore actuellement en cours d’étude, permettront dans l’avenir de consolider cette première image de l’histoire des incendies dans les Alpes du Sud, et d’avancer des hypothèses sur les facteurs qui contrôlent le régime des feux, la fréquence des événements, leur sévérité et leur influence sur la morphogénèse.
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Auteurs
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Clément Boutterin
IMEP UMR 6116, Bâtiment Villemin, Europole de l’Arbois - BP 80, F-13545 Aix-en-Provence cedex 04
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Cécile Miramont
IMEP UMR 6116, Bâtiment Villemin, Europole de l’Arbois - BP 80, F-13545 Aix-en-Provence cedex 04
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Serge-D. Muller
ISE-M UMR 5554, Université de Montpellier II - CC065, F-34095 Montpellier cedex 05
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Olivier Sivan
INRAP, 24 Avenue de la Grande Bégude, Immeuble le Mozart, F- 13770 Venelles
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Sophie Valleteau
IMEP UMR 6116, Bâtiment Villemin, Europole de l’Arbois - BP 80, F-13545 Aix-en-Provence cedex 04
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Jean-Louis Edouard
IMEP UMR 6116, Bâtiment Villemin, Europole de l’Arbois - BP 80, F-13545 Aix-en-Provence cedex 04
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