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Académie de Montpellier Université Montpellier II Master « Biologie, Géosciences, Agroressources, Environnement » Parcours « Terre et Environnement : Recherche »

Reconstitution paléoclimatique des évènements extrêmes (Crues et Tempêtes) dans le Golfe d’Aigues-Mortes à

travers l’étude des archives sédimentaires prélevées dans les lagunes palavasiennes.

SABATIER Pierre Tuteurs : L. Dezileau, M. Condomines, L. Briqueu

Soutenu le Lundi 26 Juin 2006 devant un jury composé de :

- Y. Lagabrielle, N. Arnaud, M. Daignières, M. Godard, B. Ildefonse, S. Lallemand, P. Pezard, M. Séranne et A. Tommasi

- L. Dezileau, M. Condomines, L. Briqueu - Michel Lopez

- ainsi que les intervenants du Master TER

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SOMMAIRE

Introduction 1 1. Présentation générale du contexte 3 1.1. Formation des lagunes 3 1.2. Les lagunes Palavasiennes 3 1.3. La Mosson et son bassin versant 4 1.4. Le climat régional 5 2. Campagnes d’échantillonnages 6 2.1. Le bassin versant et le lido 6 2.2. Les Lagunes 6 2.2.1. Les carottes courtes 7 2.2.2. Les carottes longues 7 2.3. Le Delta de la Mosson 8 3. Les méthodes analytiques mises en œuvre 8 3.1. Chronologie 8 3.1.1. Spectrométrie gamma 8

3.1.2. Plomb 210 9 3.1.3. Césium 137 10

3.2. Traçage et origine du sédiment 10 3.2.1. Granulométrie laser 10

3.2.2. Géochimie 10 3.3. Etude de la faune et de l’activité biologique 11

3.3.1. Etude de la malacofaune 11 3.3.2. Etude de la bioturbation 11

4. Résultats et Discussion 13 4.1. Mise en place d’un cadre chronologique 13

4.1.1. Intégration des effets de granulométrie 13 4.1.2. Intégration des évènements instantanés 14

4.1.3. Intégration des effets de bioturbation 14 4.1.4. Les différents modèles 15 4.1.5. Césium 137 17

4.2. Traçage et origine du sédiment. 18 4.2.1. Etude Sédimentologique et analyse granulométrique 18 4.2.2. Etude faunistique 20 4.2.3. Etude géochimique 22

4.3. Reconstitutions et caractérisation des évènements extrêmes 26 4.3.1. Une tempête 26 4.3.2. Une crue 28

Conclusion 31 Bibliographie Liste des figures Annexe Résumé

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INTRODUCTION La problématique des risques naturels dans la région (crues, tempêtes) et plus particulièrement du risque d’inondation est tout à fait d’actualité au regard notamment des derniers grandes crues catastrophiques du Languedoc-Roussillon (1994, 1999, 2002…). Les enjeux des inondations sont considérables. Leurs impacts économiques directs en font, pour la France, le risque le plus dommageable. De plus, les conséquences humaines même si elles sont difficilement quantifiables, sont loin d’être négligeables. De plus, les fortes houles bien qu’exceptionnelles ont des conséquences irréversibles avec, lors de la tempête de 1982, des vents plus de 180 km/h sur le littoral languedocien, créant ainsi, des surcotes pouvant dépasser un mètre et levant une houle dévastatrice, rompant par endroits les cordons dunaires (cf. fig.1). Ces tempêtes de secteur Sud ont aussi un effet aggravant sur les crues car elles perturbent l’écoulement des fleuves vers la mer.

On définit généralement le concept du risque d’inondation par le croisement de deux composantes : le phénomène aléatoire des crues, lié à l’hydrologie de la rivière, et la vulnérabilité aux inondations, liée quant à elle à l’occupation du sol. L’étude de la composante aléatoire du risque s’effectue le plus fréquemment à partir des informations des réseaux hydrométriques nationaux, qui permettent de disposer en général de vingt à cinquante années de mesures en continu sur le régime des rivières. Cette quantification n’est malheureusement pas suffisante, avec trop peu de recul pour estimer de façon fiable les crues de très faible occurrence (période de retour centennale). La connaissance des aléas passe donc par l’impérieuse nécessité de capter les phénomènes extrêmes (donc rares), d’identifier leurs seuils ainsi que les modifications dans leurs comportements. Cela passe par l’acquisition de longues séries chronologiques, afin de posséder assez de recul pour ne pas céder à la folie médiatique et à la notion de records au rang des valeurs à atteindre par notre société, sorte de fascination pour le hors norme et pour l’extrême.

La régionalisation du changement climatique et l’étude de la modification éventuelle des

événements extrêmes constituent des objectifs de recherche majeurs à travers des programmes nationaux gérés par l’Institut National des Sciences de l’Univers (ECLIPSE, GICC, PNEDC, PATOM…) mais aussi internationaux (Programme mondial de recherche sur le Climat, Programme international Géosphère-Biosphère).

Pour tenter d’apporter quelques éléments de réponse, afin d’alimenter cette discussion, nous

avons choisi d’étudier le système lagunaire du Golfe d’Aigues-Mortes. En effet les étangs palavasiens sont les réceptacles à la fois de matériels terrigènes provenant des bassins versants en période de crues mais aussi de sables venus de la mer en période de tempêtes. A partir de l’étude des

Figure 1: Bloc diagramme 3D représentant les différents processus de dépôts lors des événements de crues et tempêtes.

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complexes lagunaires de l’étang de l’Arnel et de Pierre Blanche, l’idée est de tenter de reconstituer l’alternance de ces événements climatiques extrêmes au cours des derniers milliers d'années avec comme support l’étude d’archives sédimentaires. L’idée est belle mais est-elle convenable si l’on considère la forte dynamique qui règne dans ce milieu ? Il est tout à fait imaginable que la sédimentation dans ce système soit uniquement contrôlée par des transports latéraux de matériel sédimentaire et par les processus de remise en suspension liés à une forte variabilité hydrodynamique. Donc, la question primordiale que pose ce mémoire de Master est : Est-ce que les lagunes enregistrent un signal climatique ? Si oui, notre démarche aura pour but d’évaluer la récurrence de ces événements climatiques au cours du petit Âge glaciaire (1600-1850) et de voir aussi, si les phénomènes extrêmes récents s’inscrivent ou non dans l’évolution perceptible du climat actuel. Jusqu’à présent, les paléoclimatologues utilisaient principalement des archives sédimentaires du domaine marin profond ou de glaces pour reconstituer la variabilité climatique passée, les lagunes du domaine littoral n’ont jamais été étudiées dans cette optique, ce travail de recherche est donc novateur et pourrait permettre d’apporter de nouvelles informations climatiques sur les phénomènes de tempêtes, cyclones, inondations mais aussi tsunamis.

L’identification et l’estimation de la récurrence des événements climatiques extrêmes, nous a

amené à organiser notre recherche autour de trois objectifs principaux. D’une part la caractérisation des sources avec une approche sédimentologique (granulométrie laser), géochimique (éléments majeurs) et faunistique, d’autre part l’établissement d’un cadre chronologique (210Pb, 137Cs, chroniques historiques) indispensable à toutes études paléoenvironnementales, et enfin la reconstitution des événements extrêmes durant le dernier millénaire. Cette méthode d’analyse une fois bien établie permettra, dans le futur, d’étudier ces mêmes événements mais sur des échelles de temps plus longues (5000ans).

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1. PRESENTATION GENERALE DU CONTEXTE L’environnement laguno-littoral du Languedoc-Roussillon offre des systèmes sédimentaires dans lesquels les matériaux peuvent s’accumuler à vitesse relativement élevée, en particulier lors de dépôts dus à une crue ou à une tempête. On peut donc espérer y rencontrer un archivage naturel des événements récents et des modifications probables des conditions du milieu sous les pressions physiques et anthropiques. Notre étude porte sur le complexe lagunaire du golfe d’Aigues-Mortes et plus précisément sur les étangs de Pierre Blanche et de l’Arnel. Pour interpréter la dynamique sédimentaire dans ces lagunes, il est impératif de prendre en considération les trois principales sources d’apports. D’une part le bassin versant par l’intermédiaire des systèmes fluviatiles, d’autre part la mer au travers des phénomènes de tempête par ouverture temporaire de graus qui apportent un matériel grossier et enfin la lagune elle-même par son importante activité biologique. De plus une autre composante, à ne pas négliger, bien que moins importante, est l’apport éolien direct, par les vents et indirect par les pluies sahariennes qui tapissent le bassin versant de particules silico-argileuses très fines qui sont ensuite lessivées par les pluies. 1.1. Formation des lagunes Le mode de formation de ces lagunes, est dû à l’interaction entre un lent colmatage par les fleuves et un processus de régularisation du trait de côte par la migration des barrières littorales devenues des lidos. Lors de la fin de la dernière période glaciaire (8000 à 10000 ans BP), l’élévation du niveau marin par paliers repousse vers les terres les alluvions déposées sur le plateau continental et, au fil des siècles, un cordon littoral composé en majeure partie des apports fluviaux du Rhône s’établit le long du trait de côte. En arrière de ce lido, des étangs se forment par apport d’eau douce provenant des fleuves qui s’y déversent en même temps qu’ils induisent leur comblement par des apports détritiques. 1.2. Les lagunes palavasiennes

L’étang de Pierre Blanche est une lagune allongée de 267ha et de 55cm de profondeur. La bordure Sud-est de cette lagune forme le cordon littoral sur plus de 5km ce qui implique, même si il n’existe pas de connexions directes avec la mer, une forte influence marine, surtout durant les événements de tempêtes, comme en 1982 avec l’ouverture de graus. La partie Nord de l’étang est limitée par le canal de navigation qui joint le Rhône à Sète (construction débuté en 1666). De plus, même si la lagune est indirectement reliée à l’exutoire de la Mosson par les étangs de l’Arnel et de Vic, elle peut enregistrer une sédimentation terrigène lors d’événements de crues (cf. fig.2).

L’étang de l’Arnel, d’une superficie de 580ha et de faible profondeur (30cm), présente, un intérêt tout particulier, car sa bordure Nord correspond à l’embouchure de la Mosson. Cette lagune est très instable car elle est caractérisée par un envasement généralisé avec une possibilité de comblement très rapide (Rapport 2001, IFREMER).

Figure 2 : Le complexe de lagunes Palavasiennes avec deux étangs étudiés (Pierre Blanche et l’Arnel).

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1.3. La Mosson et son bassin versant La Mosson, longue de 36km et ses deux affluents majeurs que sont le Coulazou et le Lassédéron, sont les principales sources de sédiments terrigènes aux étangs, en période d’étiages ou de crues. Le bassin versant de la Mosson, est formé essentiellement de roches sédimentaires secondaires et tertiaires, ainsi que d’alluvions quaternaires. La majeure partie de ces formations est carbonatée avec cependant des faciès argileux et gréseux dans le haut bassin versant (nous reviendrons en détails sur les différentes formations géologiques dans le paragraphe 4.1.). Lors de la crue, identifiée comme vicennale, du 3 décembre 2003, le débit a atteint 258m3/s alors qu’en période normale, le débit ne dépasse pas 1,2m3/s (DIREN). L’occupation du sol est constituée à 40% par un environnement rural, 35% sont représentés par de la garrigue et enfin 25% par un environnement urbain (SAGE 2000). Le Lez, quant a lui n’apporte pas de sédiments aux lagunes sauf peut-être en périodes de fortes crues, mais cela reste anecdotique comparativement à la contribution de la Mosson.

Situé au Sud-Ouest de Montpellier, le bassin versant de la Mosson couvre une superficie de 370 km2. Il est délimité au Nord par l’avant pays du “plis de Montpellier“ (structure pyrénéenne) présentant des fossés d’effondrement oligocènes et au Sud-Ouest par le massif de la Gardiole. La moitié Nord est constituée de collines à substratum calcaire (300m d’altitude) ; c’est un domaine de garrigues et de bois. La moitié Sud est occupée par des plaines côtières (20 à 40m d’altitude) ; c’est un domaine où l’agriculture est très développée.

Le bassin versant de la Mosson peut être divisé en quatre unités structurales (cf. fig.3) :

Figure 3 : Carte géologique drapée sur le MNT du bassin versant de la Mosson.

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Les unités chevauchantes du pli de Montpellier, dues à l’activité tectonique pyrénéenne avec :

- Les formations secondaires calcaires, en majeure partie formées de Jurassique plissé et faillé. - L’écaille vitrollienne, formée de brèches et d’argilite rouge. - L’Eocène, constitué de faciès très variés allant des calcaires lacustres aux conglomérats.

Les fossés d’effondrement oligocènes, dus à une phase extensive, sont formés d’unités sédimentaires continentales (brèches, calcaires lacustres, marnes).

Les bassins mio-pliocènes, en grande partie constitués de marnes et calcaire (Miocène), de sable et de conglomérats (Pliocène).

Les dépôts quaternaires, formés d’alluvions de nature globalement silteuse.

De plus, on note la présence du massif jurassique calcaire (horst) de la Gardiole qui marque un relief entre les lagunes et le bassin miocène de Gigean.

Le réseau hydrographique du bassin versant s’agence autour de trois cours d’eau majeurs. Le

cours principal, la Mosson, et ses deux principaux affluents majeurs le Coulazou et le Lassederon. Les dépôts sédimentaires observés dans les lagunes doivent être représentatifs de la lithologie des terrains érodés, c’est pourquoi, il est nécessaire de localiser le trajet des trois cours d’eau principaux sur les différents faciès que nous avons décrits ci-dessus. La Mosson érode, dans sa partie amont, des formations continentales allant des calcaires lacustres éocènes aux conglomérats et aux marnes oligocènes. Plus en aval, elle draine les formations brèchiques du Vitrollien puis, continue son parcours sur les terrains conglomératiques et argileux du Miocène et enfin, après sa confluence avec ses deux affluents, elle traverse des formations calcaires jurassiques et des alluvions quaternaires. Le Coulazou, dans sa partie amont, draine surtout des terrains vitrolliens et éocènes puis circule sur plus d’un tiers de son trajet dans des calcaires jurassiques et finit son parcours dans les formations (calco-argileuses) miocènes avant de rejoindre la Mosson. Enfin le Lassederon, recoupe dans sa partie amont des terrains calcaires jurassiques puis les unités (conglomératiques et argileuses) du Miocène. 1.4. Le climat régional Le climat méditerranéen se caractérise de manière générale par peu de gel en hiver et des étés secs, ceci est dû à une prédominance des influences marines et à des régimes de températures, de pluies et de vents particuliers. L’insolation y est élevée et induit des températures moyennes entre 2 et 29 degrés avec des entrées maritimes relativement rares, mais engendrant des précipitations intenses en automne et en hiver, avec en particulier, les événements cévenols, à la fin de l’été, produisant ce que l’on appelle des crues rapides. A cette période de l’année, le soleil encore très présent chauffe la masse d’eau marine, induisant de l’évaporation. Le vent marin déplace cet air chaud et humide vers les terres et les reliefs cévenols. Ces derniers imposent aux masses d’air à prendre de l’altitude, ce qui provoque leur refroidissement, soit d’elles-mêmes dans le gradient thermique naturel, soit par l’intermédiaire des descentes d’air froid associées aux zones dépressionnaires venues du Nord qui entraînent la condensation de la vapeur d’eau et des précipitations intenses (Brunel 1998, Ducrocq 2006). Pour la période de 1958-1994, Météo France a ainsi comptabilisé 110 épisodes pluvieux (pluies cévenoles) dépassant une hauteur d’eau de 190mm en 24h, avec des maxima journaliers pouvant atteindre 350mm. Les vents dominants sont ceux de secteur Nord (mistral N et tramontane NW), ce sont des vents forts et secs. En revanche, ceux de secteur Sud (marin S et grec ESE) sont plus rares mais souvent très violents associés à des tempêtes en Méditerranée accompagnées d'un temps couvert et de pluies importantes créant en mer une forte houle pouvant perturber les écoulements fluviaux.

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2. CAMPAGNE D’ECHANTILLONNAGE 2.1. Le bassin versant et le lido L’échantillonnage du bassin versant a été réalisé en 2005, dans les lits de la Mosson (5 prélèvements de sables et graviers) et de ses deux principaux affluents que sont le Lassédéron et le Coulazou (respectivement 1 et 3 prélèvements). Cinq échantillons de crues ont été prélevés en Septembre 2005 afin de caractériser le matériel sédimentaire transporté au début et à la fin de l’événement. Enfin, nous avons procédé au prélèvement de matériel sur le cordon sableux afin de pouvoir identifier les événements de tempêtes (cf. fig.4).

2.2. Les lagunes

Depuis près de deux ans, une série de carottages courts (environ un mètre de profondeur) a été effectuée manuellement dans les lagunes de l’Arnel et de Pierre Blanche. Au cours du mois de mars 2006, nous avons effectué deux carottages longs (8 et 4m) afin d’étudier l’enregistrement des crues et des tempêtes récurrentes sur un intervalle de temps plus important, l’objectif étant d’étudier l’Holocène si possible dans son intégralité.

Figure 4: Carte localisant les divers points d’échantillonnage sur le bassin versant et le lido.

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2.2.1. Les carottes courtes

Pour mettre en évidence les événements de tempêtes, nous avons prélevé cinq carottes tous les 200m suivant un transect N-S dans l’étang de Pierre Blanche (PRO 8, 10, 14, 15, 12, cf. fig.5). Pour mettre en évidence les événements de crues, nous avons prélevé une carotte dans l’étang de l’Arnel proche de l’estuaire de la Mosson. Ces carottages ont été réalisés avec des tubes en PVC® de 8,5cm de diamètre, que l’on enfonce depuis une barge (bateau LDL : Progélac, ou bateau de l’IFREMER). Une fois les carottes prélevées, elle sont analysées aux rayons X (Clinique du Millénaire) avant d’être découpées tous les centimètres pour être étudiées (granulométrie laser, géochimie, malacofaune, spectrométrie gamma...).

2.2.2. Les carottes longues

Des carottes longues ont été extraites dans les deux étangs afin de reconstituer ces événements extrêmes sur une échelle de temps plus importante couvrant tout l’Holocène, nous avons réalisé ces carottages (cf. fig.5) en mars 2006, grâce à l’aide de U. Von Grafenstein (Laboratoire des Sciences du Climat et de l’Environnement, Gif-sur-Yvette). Le matériel utilisé est une plateforme de carottage de 20m2 de type Uwitec (cf. fig.6), permettant d’extraire le sédiment dans des tubes en PVC® d’une longueur de 2m et d’un diamètre de 8,5cm. Une carotte de près de 8m de long (en utilisant 4 tubes successifs) a été prélevée sur l’étang de Pierre Blanche avant de butter sur un niveau conglomératique. Afin de ne pas perdre l’interface entre les différents tubes, nous avons effectué, à côté, une duplication de ce forage en échantillonnant, cette fois-ci, les profondeurs intermédiaires correspondant aux jonctions entre les tubes du premier sondage. Ensuite, lors de l’analyse, il nous a suffit de trouver des marqueurs corrélant les deux forages afin de reconstruire une carotte de 7,70m sans aucune lacune. Suivant cette même méthode nous avons réalisé un carottage de 4m de longueur dans l’étang de l’Arnel.

D’autres échantillonnages ont été effectués dans les lagunes avec, en particulier, des

prélèvements de sédiments de surface (30cm) pour étudier la bioturbation, en collaboration avec F. Carcaillet (Ecosystème Lagunaire, UM2).

Figure 6 : Plateforme de carottage Uwitec.

Figure 5: Localisation des différents sites de carottages.

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2.3. Le Delta de la Mosson

Dans le cadre de ce travail, et plus précisément de l’étude sur les crues, il nous a semblé important de réaliser des carottages dans le delta de la Mosson afin d’identifier ces événements et d’étudier ainsi leur évolution au cours du dernier millénaire. Pour cela, nous avons effectué deux forages (cf. fig.7, Log en Annexe1) en collaboration avec P. Blanchemanche (Archéologie des sociétés méditerranéennes : milieux, territoires, civilisations, CNRS Lattes). Leur projet étant de croiser les données issues d'archives sédimentaires et archéologiques au cours de l’Holocène en bas-Languedoc, pour cela ils identifient les transformations paléogéographiques fluvio-littorales influant sur les sociétés humaines. Leurs études s’intégrants dans notre problématique, nous avons décidé de travailler en commun afin de caractériser et quantifier les paléocrues, car leurs enregistrements dans les lagunes ne suffira peut être pas à les identifier clairement.

3. METHODES ANALYTIQUES MISES EN OEUVRE 3.1. Chronologie Toute reconstitution paléo-environnementale, à partir de l’étude des archives sédimentaires, nécessite l’établissement d’une échelle chronologique la plus fine possible, afin de dater avec une bonne résolution, les événements sédimentologiques passés. Les isotopes de prédilections, compte tenu de l’échelle de temps étudiée sont le 210Pb et le 137Cs. Ils permettent une datation précise, grâce à leurs propriétés chimiques (réactivité vis-à-vis des particules) et physiques (périodes de désintégrations, rayonnement gamma). 3.1.1. Spectrométrie gamma L’ensemble des mesures radiochimiques a été réalisé à partir d’un spectromètre gamma de type planaire composé d’un cristal de Germanium (Equipe « Radionucléides et environnement » M. Condomines et L. Dezileau UMR5573 UM2-CNRS). Cette méthode repose sur l’analyse du rayonnement gamma créé à la suite d’une émission alpha ou bêta par les différents éléments radioactifs. En effet, après une désintégration alpha ou bêta, après avoir formé un nouveau noyau, l’élément radiogénique créé n’est pas nécessairement dans un état d’équilibre. Pour se débarrasser de cet excédent d’énergie et atteindre l’équilibre, le noyau émet un ou plusieurs photons gamma d’énergies déterminées le caractérisant. Ces émissions, mesurées par spectrométrie, permettent de déterminer l’activité de radioéléments dans un échantillon, exprimée en désintégrations par minute (dpm ou en Bq=1dps). Ces rayonnements, une fois analysés, se présentent sous la forme d’un

Figure 7: Carottages réalisés sur le delta de la Mosson grâce au carottier du Musée Archéologique de Lattes.

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spectre. Dans ce spectre est représenté le nombre de photons détectés en fonction de son énergie : par exemple le 210Pb à une énergie de 46,5 keV (cf. fig.8). Pour déterminer l’activité des radioéléments, il faut intégrer la totalité du pic et appliquer un certain nombre de corrections, comme par exemple celle due à l’effet d’auto-absorption1. Les échantillons, avant d’être mesurés en spectrométrie gamma, sont tamisés à 1mm pour enlever les bioclastes, sont dessalés dans des bains successifs d’eau distillée, puis séchés à l’étuve (70°C) et enfin broyés pour être mis dans des boîtes cylindriques adaptées au spectromètre.

3.1.2. Plomb 210 La première utilisation du 210Pb par Goldberg en 1963 servit à des travaux sur le taux d’accumulation de neige au Groenland. Quelques années plus tard, ce procédé est étendu aux sédiments lacustres par Krishnaswamy et al. 1971. Depuis une dizaine d’années, cette méthode est systématiquement mise en œuvre pour déterminer les taux de sédimentation en domaines, estuarien et lagunaire (Sharma et al. 1987, Radakovitch et al. 1998, Arnaud et al. 2002, Karageorgis et al. 2005). Le 210Pb est l’un des isotopes naturels du plomb et fait partie de la chaîne de désintégration de l’uranium 238 provenant de la décroissance du radon 222 (cf. fig.8). Toute méthode de datation, basée sur les séries de désintégrations, suppose l’apparition d’un processus venant perturber l’état d’équilibre qui existe entre les différents maillons de la chaîne. Ce processus est la création par le 226Ra (période de 1600 ans) du 222Rn (période de 3,82j) qui est un gaz. Le 222Rn s’échappe du sol et diffuse vers l’atmosphère où il se désintègre en plusieurs radionucléides de très courte période (jusqu'à atteindre le 210Pb qui regagne la terre sous forme de retombées humides ou sèches. Une partie de ces retombées naturelles est adsorbée sur les particules sédimentaires qui, s’accumulant dans les rivières, les lacs et les océans, s’enfouissent par accumulation successive (cf. fig.9). Cet excès de 210Pb, par rapport au 226Ra, à l’équilibre dans le sédiment provenant de l’érosion du bassin versant, permet d’établir une chronologie allant jusqu’à 100-150 ans (cf. équation ci-dessous), temps nécessaire au système pour retrouver l’équilibre (5 à 6 fois sa période).

226 210 210 210 226

210 210 0

210

: ( ) ( ), ( ) ( ) ( )ln2 ( ) ( ) =T

ex mes mes

t tex ex

Equilibre Ra Pb Pb Pb Ra

Pb Pb e avecλ λ−

= = −

= ×

1 L’auto-absorption est l’absorption, à l’intérieur de l’échantillon, des photons émis par celui-ci. Ce phénomène se produit généralement pour les radionucléides de faible énergie tels que le 210Pb peut représentent environ 7% de l’activité, selon la composition chimique de l’échantillon.

Figure 8: A gauche spectre d’énergie des rayonnements gamma. A droite chaîne de désintégration de l’238U.

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3.1.3. Césium 137 Le 137Cs est un isotope artificiel (de période 30,17ans), provennant des activités nucléaires civiles ou militaires, il est mesuré en même temps que le 210Pb. Cet isotope est utilisé pour vérifier et compléter la chronologie donnée par le 210Pb. Son intrusion dans la nature a eu lieu au cours de deux périodes, l’une, historiquement connue qui correspond aux essais nucléaires en haute atmosphère avec comme paroxysme l’année 1963 (avant le traité de non prolifération des armes atomiques) ; et l’autre, tristement connue, datant d’il y a 20 ans (1986) et tirant un trait sur l’ère soviétique, avec l’explosion du réacteur numéro 4 de la centrale de Tchernobyl, provoquant des retombées de 137Cs et de 241Am dans toute l’Europe ... (sauf en France !!!). Si ces deux événements sont mis en évidence dans une série sédimentaire, ils permettent de caler parfaitement la chronologie. 3.2. Traçage et origine du sédiment

3.2.1. Granulométrie laser L’utilisation d’un granulomètre laser s’avère indispensable à l’étude des archives sédimentaires, car les variations granulométriques sont le reflet des modifications de la dynamique du transport des particules. Les analyses de granulométrie laser ont été réalisées en collaboration avec C. Colin (Laboratoire des Interactions et de la Dynamique des Environnements de Surface, à Orsay) et à Montpellier (équipement GLADYS) sur un granulomètre de type Beckman Coulter LS 130 à diffraction laser permettant d’analyser des particules dans la gamme comprise entre 0,5 et 1000µm. 3.2.2. Géochimie La géochimie des éléments majeurs permet d’identifier et de tracer les différentes sources de sédiments contribuant au remplissage des lagunes. Les analyses chimiques et le pourcentage de matière organique sur la fraction inférieure à 1mm des échantillons du bassin versant et des différentes carottes, ont été réalisées au Service d’Analyse des Roches et des Minéraux de Nancy (SARM) faisant partie du Centre de Recherches Pétrographiques et Géochimiques (CRPG) (résultats en annexe 2). Le matériel utilisé est un spectromètre d’émission atomique par plasma à couplage inductif (ICP-AES), modèle Jobin-Yvon JY 70, et un spectromètre de masse à source plasma (ICP-MS), modèle Perkin Elmer 5000. Quelques mesures complémentaires, notamment sur les coquilles lacustres et marines ont été réalisées par le service commun de l’ISTEEM.

Figure 9 : Evolutions du 210Pb dans le milieu lagunaire : il existe deux sources d’apports du plomb-210, une source terrigène et l’autre atmosphérique.

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3.3. Etude de la faune et de l’activité biologique 3.3.1. Etude de la malacofaune

La malacofaune est un très bon indicateur de l’état de confinement des lagunes. En effet,

certaines espèces de mollusques ne se rencontrent qu’en milieu dessalé tandis que d’autres ne peuvent vivre que dans des eaux marines. Les 10 espèces de mollusques que nous avons trouvées dans nos carottes vivent dans des gammes de salinité, de température et d’oxygénation différentes. Afin de déterminer les conditions de milieu le long de nos carottes, nous avons tamisé le sédiment et gardé la fraction supérieure à 1mm. Puis, nous avons déterminé l’abondance des principales espèces au cours du temps (7 espèces largement présentes cf. tab.1).

Photos Noms de l’espèce Milieu de vie

Hydrobia ulvae

Gastéropode de milieux saumâtres, détritivore, de 2 à 3 mm de long et supportant des conditions anoxiques et de grandes variations de température.

Bittium reticulatum Cerithium vulgatum

Gastéropodes marins pouvant atteindre quelques centimètres de long et vivant dans des eaux peu profondes à substrat meuble.

Rissoa ventricosa Ovatella myosotis

Gastéropodes marins, de 5mm à 1cm de long et communs dans les herbiers à posidonies.

Cerastoderma glaucum

Bivalve abondant dans les eaux saumâtres, fouisseur pouvant mesuré jusqu’à 4cm, supportant de grandes variations de salinité et de température mais très sensible à l’anoxie. Il vit en eau peu profonde sur le sable ou la vase.

Abra ovata Loripes lucinalis

Bivalves lagunaires détritivores, pouvant mesurer jusqu’à 2 cm et vivant enfoui dans la vase jusqu’à 5cm de profondeur. Ils sont tolérants aux variations de température et de salinité mais sensible à l'ensevelissement ?

Gibbula adansoni (Gibbule)

Gastéropode essentiellement marin de taille inférieure à 1,5cm, commun sur les algues fixées au support rocheux et supportant de courtes périodes d’émersion. Espèce actuellement disparue dans les lagunes palavasiennes.

Cyclope neritea

Gastéropode lagunaire nécrophage, d’environ 1cm de long, aimant les eaux calmes à faible salinité et les subtrats sableux. Souvent trouvé sur les bourrelets coquilliers des berges.

3.3.2. Etude de la bioturbation

La bioturbation est l’ensemble des perturbations liées à l’activité des organismes dans les sédiments non consolidés et les sols. En effet, par leurs activités de fouissage et de creusement de terriers ou de galeries, par leur ingestion de particules et le rejet de pelotes fécales, les organismes benthiques provoquent une redistribution des particules sédimentaires et des substances dissoutes dans les sédiments et modifient leurs échanges au niveau de l’interface eau-sédiment. C’est pourquoi, dans le cadre de la mise en place d’une chronologie, il est impératif de caractériser et de

Tableau 1 : Principaux mollusques présents dans les lagunes Palavasiennes.

14

quantifier cette activité de bioturbation pour ne pas sur- ou sous-estimer les vitesses de sédimentation (Crusius et al. 2004). Pour cela nous avons mis en place un chantier « Bioturbation » dans l’étang de l’Arnel en collaboration avec F. Carcaillet (Ecosystème Lagunaire, UM2) (détails en Annexe 3). L’étude expérimentale de la bioturbation est basée sur le suivi de la distribution selon la profondeur de particules fluorescentes initialement déposées à la surface du sédiment in situ. L’application d’un modèle simple d’Advection-Diffusion-Réaction (Gerino et al. 1998), sur les profils observés permet ensuite de déterminer la valeur des coefficients de bioturbation. Le modèle est décrit par l’équation suivante, avec D : transport diffusif et W : transport advectif vertical et k coefficient rendant compte des réactions pouvant impliquer le traceur (ici le traceur étant stable, k=0).

2

2

C C CD W k Ct z z

∂ ∂ ∂= × − × − ×

∂ ∂ ∂

L’étude de la bioturbation dans les lagunes Palavasiennes, avec la mise en œuvre du chantier décrit en annexe 2, nécessite une expérimentation étalée sur une année afin de prendre en compte les variations saisonnières de l’activité biologique. C’est pourquoi, bien qu’ayant débuté les expérimentations en avril, les premiers résultats ne seront pas connus avant début juillet. En revanche, d’autres études, réalisées précédemment en laboratoire, nous donnent des informations quant à l’activité de bioturbation de deux espèces fréquemment rencontrées en milieu lagunaire et présentes dans les premiers centimètres de nos carottes de sédiment Nereis diversicolor et Abra ovata. N. diversicolor est un ver qui creuse des galeries en U ou en Y et qui entraîne la chute ou transporte du sédiment de surface jusqu'à des profondeurs de 20 à 25cm (François et al. 2002). Abra ovata est un mollusque vivant enfoui dans les premiers centimètres du sédiment et qui se sert de ses siphons pour aspirer les particules et rejeter ses pelotes fécales en profondeur ou en surface.

Les données de laboratoire (cf. fig.10) montrent ainsi que Nereis transporte du matériel de surface, au moins jusqu’à 15cm (profondeur maximale de la carotte expérimentale), et que Abra perturbe surtout les six premiers centimètres du sédiment. Ces résultats nous apparaissent donc comme indispensables pour l’interprétation des profils de 210Pb et de granulométrie.

Figure 10: Profils de répartition des luminophores (en % du nombre total de luminophores retrouvés dans la carotte en fin d’expérience) en fonction de la profondeur (cm) sur 4 carottiers avec de gauche à droite Nereis et Abra ovata réalisés en laboratoire .Données non publié F. Carcaillet.

15

4. RESULTATS ET DISCUSSIONS 4.1. Mise en place d’un cadre chronologique

La datation des sédiments lagunaire est réalisée à l’aide du 210Pb et du 137Cs permettant ainsi d’établir une chronologie sur les 150 dernières années (cf. §3.1.1). Si la sédimentation était continue et monotone, la forme du profil en profondeur du 210Pb devrait être une exponentielle décroissance depuis la surface, or dans certaines carottes (cf. fig.11), cette décroissance du 210Pb varie le long du profil (PRO9) ou est difficilement visible (PRO8).

La première information, est la disparition du 210Pb à une profondeur qui avoisine systématiquement les 30 cm, ce qui correspond à une vitesse de sédimentation moyenne et intégrée de l’ordre de 2 à 3 mm/an. Cependant, il s’agit uniquement d’une vitesse moyenne puisque les profils de décroissance peuvent être localement fortement perturbés. Ces perturbations peuvent être induites, dans les lagunes par, différents phénomènes tels des changements de taux de sédimentation, des effets de bioturbation, des effets granulométriques ou des paquets de matériels vieux ajoutés au sédiment possédant des âges plus anciens (Barrusseau et al. 1992, Monna thèse 1996).

4.1.1. Intégration des effets de granulométrie

Il a été démontré par Charmasson et al. 1998, qu’il n’y a pas de relation réelle entre la nature minéralogique des particules (éléments majeurs) et la concentration en 210Pb. En revanche, ces auteurs ils ont clairement défini une nette corrélation entre la taille des grains et le 210Pbex.

L’activité du 210Pbex. est différente suivant les fractions granulométriques (cf. fig.12). Les résultats obtenus montrent que 83% du 210Pbex se trouve dans la fraction inférieure à 25µm correspondant aux particules fines (silt fin), 12% dans la classe granulométrique des silts et seulement 5% dans celle du sable. Il parait donc possible à la vue de ces résultats que des apports e matériel grossier (sables de tempête) auront une influence très forte sur les profils de 210Pbex.

83%

5%

12%

Argile (inf25)

Silt (25-63)

Sable (63-125)

Figure 11: Profil de 210Pb et de 226Ra en dpm/g en fonction de la profondeur en cm, dans 4 carottes : une dans l’étang de l’Arnel (PRO9) et trois dans l’étang de Pierre Blanche.

Figure 12 : Pourcentage de 210Pbex comprit différentes fractions granulométriques.

16

Une correction des effets granulométriques a été appliquée sur l’ensemble de nos carottes sédimentaires. Nous pouvons constater que cette correction est plus ou moins importante suivant les archives sédimentaires (cf. figure .13). La carotte PRO 8 présente un niveau de sable en surface, le profil de 210Pbex est très affecté et la correction granulométrique est forte. Le profil corrigé de la PRO 8 donne une exponentielle de décroissance depuis la surface et est utilisable pour estimer une vitesse de sédimentation. Dans le cas de la PRO 9, le matériel sédimentaire constituant cette carotte est argileux/silteux et la correction granulométrique est faible. (cf. fig. 13).

PRO 8

0

1

2

3

4

5

6

7

0 5 10 15 20 25 30 35

Profondeur (cm)

210Pb

ex (

dpm

/g)

non cor

corPRO 9

0

1

2

3

4

5

0 5 10 15 20 25 30

Profondeur (cm)

210Pb

ex (

dpm

/g)

non cor

cor

Ces résultats sont en accord avec une étude antérieure menée par Chanton et al. 1983,

montrant que 74% du 210Pb est contenu dans les argiles alors que 23% sont présents dans les silts et seulement 3% dans les sables. Cette relation peut être due à l’adsorption du plomb à la surface des particules les plus fines, qui ont une surface spécifique plus importante que les sables, ainsi qu’aux vitesses des particules dans la colonne d’eau. En effet, le sable arrivant par le biais des tempêtes se dépose dans les lagunes très rapidement ce qui ne laisse pas le temps aux atomes de 210Pb présents dans la colonne d’eau de se fixer dessus.

4.1.2. Intégration des événements instantanés Les événements de crues ou de tempêtes considérés comme instantanés (accumulations

sédimentaires pluricentimétriques déposées en quelques heures à quelques jours), à l’échelle du dépôt 2 à 3 mm/an, possèdent une même valeur pour l’activité en 210Pbex. Cela pose un problème quant au calcul de la vitesse moyenne de sédimentation. Pour s’affranchir de cette perturbation de la courbe de décroissance, il suffit de prendre une valeur moyenne pour l’activité du plomb mesurée sur le niveau homogène. Grâce à cette méthode nous corrigeons ainsi le profil de 210Pbex en ne surestimant pas la vitesse de sédimentation moyenne. 4.1.3. Intégration des effets de bioturbation Les effets liés à l’activité biologique ne sont pour l’instant, pas encore quantifiés, en revanche les expérimentations in situ ont débuté mais les premiers résultats ne seront connus que dans quelques mois. Nous pouvons d’ores et déjà dire, que les effets de bioturbation sont marqués sur le signal en 210Pbex, à la fois en surface avec une homogénéisation des premiers centimètres et en profondeur avec une persistance de l’activité certainement induite par des vers (Néréis) creusant des galeries et amenant ainsi du matériel de surface en profondeur. Ces expérimentations nous permettrons d’obtenir les différents coefficients de mélange afin d’améliorer nos modèles d’âge-210Pb.

Figure 13: Profil de 210Pbex brut et corrigé des effets granulométriques pour les carotte PRO 8 et PRO 9. De plus on note un pallier dans l’activité du plomb de la carotte PRO 8 entre 11 et 19 cm

17

4.1.4. Les différents modèles d’âge-210Pb Il existe plusieurs modèles mathématiques (résumé dans Ivanovich et al. 1992) permettant de calculer les vitesses de sédimentation, grâce auxquels on peut définir un modèle d’âge pour les archives sédimentaire. Les résultats obtenus pour chacun des trois modèles sont exposés dans la figure 14 placée après la présentation des différentes méthodes.

Le plus simple est le modèle CFCS (Constant Flux, Constant Sedimentation) qui suppose constant le flux en 210Pb ainsi que le taux de sédimentation ce qui sous entend que l’activité initiale est constante (Goldberg 1963 Krishnaswamy et al. 1971). Le flux P et le taux de sédimentation W sont exprimés respectivement en dpm.cm-2 et g.cm-2.an-1 dans la formule suivante : 210 210 0( ) ( )m t

ex exPb Pb e λ−= × avec 210 210 226( ) ( ) ( )ex mes mesPb Pb Ra= − Où λ représente la constante de désintégration du (210Pb), 210Pbm

exl’activité en dpm.g-1 du niveau m et 210Pb0

ex l’activité en surface, valant P/W. En supposant que le plomb et le radium sont immobiles dans les échantillons, on peut écrire d’après l’équation précédente :

( ) ( )210 210 0 210ln ( ) ln ( )mex exPb Pb Zm

Wλ⎛ ⎞= − ×⎜ ⎟

⎝ ⎠ avec mT W Zm= ×

Où Tm représente l’âge à la profondeur Zm. Ici on suppose donc une vitesse de sédimentation constante et on calcule pour chaque profondeur m l’âge de la couche de sédiment. Cette méthode très simple à mettre en œuvre, permet de déterminer la vitesse de dépôt moyenne du système sédimentaire, cependant cette approximation dans le modèle d’âge ne rend pas compte des écarts pouvant exister entre l’activité du plomb mesurée à une profondeur et cette même activité calculée par le modèle. On ne tient donc pas compte des petites variations de la vitesse d’accumulation à chaque profondeur par rapport à la moyenne ce qui ne permet pas de dater précisément un événement sédimentologique. En revanche cette méthode permet d’identifier des changements net dans le taux d’accumulation avec une rupture de pente dans la droite de régression linéaire. Le second modèle, CIC (Constant Initial Concentration) repose sur l’hypothèse que si le flux en 210Pb ou le taux de sédimentation varient, ces variations sont opposées de telle sorte que l’activité initiale dans le sédiment de surface reste constante (Pennigton et al. 1976, Noller 2000).

210 0

210

( )1 ln( )

exm m

ex

PbTPbλ

= ×

Bien que l’hypothèse initiale reflète une coïncidence où les conditions de bases paraissent assez peu probables, on peut calculer néanmoins un âge pour chaque horizon en utilisant l’équation précédente. Ce modèle n’est pas applicable si on est en présence de taux de sédimentation variables, or comme nous l’avons montré précédemment les lagunes étudiées sont un système de dépôt fonctionnant avec des juxtapositions successives de sédiment lors des événements de tempêtes ou de crues. Il parait donc difficile d’appliquer ces modèles dans le système lagunaire. Le troisième modèle proposé par Appleby et Oldfield 1978, appelé CRS (Constant Rate of Supply) suppose que les variations des retombées en 210Pb sont négligeables durant les 150 dernières années (intervalle durant lequel les sédiments sont datables par la méthode 210Pb).

18

210

0

210

0

( )( )1 ln

( )( )

i M

exi

m i M

ex ii

Pb iT

Pb mλ

=

==

=

= ×∑

∑

Où 2100

( )i Mexi

Pb i=

=∑ et 2100

( )i Mex ii

Pb m=

=∑ , représentent respectivement l’activité intégrée sur l’ensemble de la colonne sédimentaire et l’activité intégrée en dessous de l’horizon mi. Cette méthode suppose une résolution dans les données très fine avec une mesure de l’activité en 210Pb pour toutes les profondeurs, afin de pouvoir calculer les différents termes de cette équation. Cependant, n’ayant pas pu acquérir ce pas de mesures, pour cause de temps de comptage trop long pour chaque échantillon, il a fallu approximer la courbe de décroissance à l’aide d’une fonction que nous avons intégrée par la suite. Ce modèle d’âge parait, dans sa formulation, le mieux adapté au système lagunaire étudié car il ne suppose pas de vitesse de sédimentation constante. Cependant, à ce point de l’étude, la résolution des mesures ne nous permet pas encore d’obtenir une datation des différentes profondeurs des carottes à mieux qu’une dizaine d’année, cette barre d’erreur ne tient pas compte des effets possibles de la bioturbation qui seront être quantifiés lorsque les résultats des expérimentations en cours seront connus.

La figure 14 résume les différents modèles d’âge (CFCS, CIC, CRS) pour la carotte PRO8 (valeur en Annexe 4), montre que les âges sont concordant pour les 75 dernières années, en revanche on retrouve pour les années 1900 un écart très fort de l’ordre de 40 ans entre les modèles CIC et CRS et avec une valeur intermédiaire pour CFCS. Cet écart, étant beaucoup trop important pour permettre une datation précise, il est préférable d’utiliser la méthode à taux de sédimentation constant même si elle ne rend pas compte des variations de la vitesse d’accumulation. Cependant, il ne faut pas oublier d’introduire dans ce raisonnement les événements brefs de type tempêtes avec un dépôt considéré comme instantané. Pour cela, quand on rencontre un niveau sableux de quelques centimètres il suffit de ne pas la prendre en compte pour le calcul de l’âge, en donnant à cet événement la date de la couche adjacente supérieure (Smith et Walton 1979, Arnaud et al. 2002).

0

50

100

150

200

250

300

1850190019502000

CF CS

CIC

CRS

De plus, les expérimentations en cours, afin de soustraire les effets de bioturbation aux profils

de 210Pb, n’ayant pas encore données leurs premiers résultats il est difficile de comparer les modèles, en particulier pour les niveaux les plus profonds. Il faudra donc, une fois ces résultats connus recalculer les différents modèles d’âge pour déterminer lequel est le mieux adapté. Pour l’instant la méthode CFCS est retenue, en tenant compte des événements instantanés. Ce modèle d’age est utilisé sur l’ensemble de nos archives sédimentaires (cf. fig.15).

Figure 14: Modèles d’ages pour la carotte PRO8 réalisé avec les trois méthodes décrites

précédemment CFCS, CIC, CRS.

19

Nous remarquons que les taux de sédimentation varient d’un facteur 3 entre le bord (PRO 8) et le centre (PRO 15) de la lagune. Cette variation n’est pas étonnante étant donnée le fait que l’étang à une structure en cuvette et que le dépôt centre se situe au milieu de l’étang. Ces vitesses de sédimentation sont relativement importantes dans les lagunes dont les profondeurs varient entre 50 cm et 1 m. On peut donc s’attendre à un comblement des étangs dans les 100 à 500 prochaines années. 4.1.5. Césium 137 Les données de 137Cs montrent la présence de ce radioélément jusqu’à des profondeurs de 30cm ce qui voudrait dire, sachant que le césium est apparu dans l’environnement dans les années 1960, que le taux de sédimentation approche les 5mm/an. Cette vitesse d’accumulation, est en désaccord avec celle obtenue grâce au plomb. En effet, dans la figure 16, on note que la disparition des deux radio-isotopes s’effectue à la même profondeur, ce qui est normalement impossible car le 210Pb disparaît vers 130 ans BP alors que le 137Cs, lui apparaît il y a seulement 50 ans BP (c’est la cas pour la majorité des carottes étudiées). Ce paradoxe peut être expliqué par l’importante mobilité du césium dans l’eau de mer. En effet, le césium a la propriété de diffuser dans les eaux interstitielles des sédiments côtiers (Charmasson et al. 1998, Radakovitch et al. 1998). Toute datation avec ce radioélément s’avère donc impossible dans le système étudié dont la salinité varie entre 10 et 40‰ (Réseau de suivi lagunaire IFREMER).

PRO 12

0

5

10

15

20

25

0 5 10 15 20 25 30 35Profondeur (cm)

137C

s (m

Bq/g

)

0

1

2

3

4

5

6

210Pb (

dpm

)

Figure 15 : Vitesses de sédimentations pour les différentes carottes étudiées calculées à partir du modèle CFCS.

Figure 16 : Profils de 210Pb (en bleu) et de 137Cs (en rouge) de la PRO 12 montrant une diffusion du césium dans les eaux interstitielles des sédiments.

20

4.2. Traçage et origine du sédiment.

4.2.1. Etude Sédimentologique et analyse granulométrique

Faciès sédimentologique: les étangs sont constitués, en majeure partie, de sédiments fins, argiles et silts, alternant parfois avec du matériel plus grossier de type sables fins (cf. fig.17). Ces alternances dénotent une sédimentation et un mode de transport d’origines différentes avec du matériel fin transporté en suspension puis décanté sur place, et du sable plus grossier soit transporté par le vent soit par un régime hydraulique plus énergétique, par exemple lors d’une tempête. Le sédiment de couleur plutôt sombre, peut varier de gris vert à gris foncé et noir, traçant ainsi la quantité de matière organique qu’il contient donnant des indications sur les conditions d’anoxie des lagunes. Sur la carotte PRO 12 (étang de Pierre Blanche), on peut ainsi constater des variations de granulométrie significatives avec des passages sableux à 30, 40 et à partir de 60cm (niveaux colorés sur la figure 10) qui ressortent en gris clair sur la radio X. Ces passées sont aussi caractérisées par une forte diminution de la quantité de mollusques et une DBD (Dry Bulk Density : poids de sédiment sec divisé par le volume occupé par le sédiment humide) relativement élevée, ce qui signifie que l’on est en présence de sable et non d’argiles (qui ont une perte en eau plus importante). Il semblerait donc que l’on puisse identifier trois niveaux de tempête.

Granulométrie : Les données de granulométrie , présentées sous la forme d’un spectre (figure 18) du pourcentage de la population en fonction de la fraction granulométrique permettent de mettre en évidence des mélanges entre différentes populations de particules (Boulay 2003). Néanmoins peu de méthodes permettent de discriminer les diverses populations participant au mélange. Une méthode reposant sur la déconvolution du spectre par inversion d’un mélange de gaussiennes est actuellement en cours de développement au sein de l’équipe Bassin (Briqueu et al. 2005).

Figure 17: PRO 12, de gauche à droite : rayons X, Dry Bulk Density, poids total des coquilles, fraction granulométrique (en pourcentage volumique) comprise entre 63 et 267µm correspondant aux sables fins à grossiers. Les niveaux colorés représentent les passées plus grossières.

Figure 18 : Spectre granulométrique (PRO 8-18) décomposé en populations élémentaires de type gaussiennes.

21

Cependant il existe une méthode simple permettant d’identifier des populations possédant diverses tailles de particules (Boulay et al. 2003), cette analyse repose sur le calcul de l’écart type de chacune des classes granulométriques.

L’écart type est l’écart des différentes mesures par rapport à la moyenne. En le calculant, nous

identifions ainsi les classes granulométriques qui présentent les plus importantes variations au cours du temps (cf. fig.19). Pour la carotte PRO 15 (données en Annexe 5) nous pouvons ainsi identifier 2 populations possédant des tailles de grains variant fortement au cours du temps : une fine entre 6 et 17µm (silt fin) et une grossière centrée entre 50 et 150µm (sable fin). Deux autres pics sont toutefois à noter sur la fin du spectre pouvant correspondre à une fraction coquillée. Une fois ces populations identifiées, il faut regarder leurs évolutions en profondeur (cf. fig.20).

On remarque, dans un premier temps, une très forte anticorrélation entre les deux classes

granulométriques, ce qui signifie que ces deux populations sont dues à deux processus de dépôts totalement différents. La classe granulométrique la plus fine correspond certainement à des apports provenant du bassin versant en période d’étiage ou de crues, tandis que la plus grossière signe la présence de sédiment provenant des tempêtes. On note donc la présence de trois événements de tempête, tout comme dans la carotte PRO 12 (cf. fig.17), cependant ces niveaux sont tous plus profonds, ce qui est en accord avec les taux de sédimentation des deux carottes (cf. fig.15).

Figure 19 : Ecarts types calculés à partir de l’ensemble des tailles de grains pour chacune des classes granulométriques pour la carotte PRO 15. On remarque 3 populations présentant les plus fortes variations.

Figure 20 : Evolution (% volumique) des deux populations identifier à l’aide de la méthode de l’écart type dans la carotte PRO 15.

22

4.2.2. Etude faunistique

Les divers mollusques vivant dans les étangs (cf. §3.3.1), bien qu’ayant de grandes capacités d’adaptation aux variations de salinité et de température, ont cependant de nettes préférences, d’une part, pour des milieux à influence marine ou saumâtre et, d’autre part, pour des substrata lagunaires sableux ou argileux. Nous pouvons ainsi remarquer dans la figure 21 une forte anti-corrélation entre les espèces vivant dans des milieux dominés par la mer (Bittium, Rissoa) et celles vivant dans des milieux où les apports d’eau douce sont importants (Hydrobie, Abra, Coque) (données présenté en Annexe 6). L’étude de la faune peut alors renseigner sur les origines marines du sédiment, traçant donc les périodes d’ouverture de graus pouvant succéder à une tempête majeure. Si on regarde dans le détail la répartition des mollusques marins (Bitium et Rissoa), on s’aperçoit qu’ils ne sont présent que vers la fin des passées grossières ; se développant ainsi sur un substratum sableux.

De plus, ces niveaux sableux semblent se déposer très rapidement car en dessous de chacun

d’entre eux, on constate des niveaux à forte mortalité, avec une extinction massive d’espèces lagunaires (passées riches en coquilles). Ceci indique que les mollusques présents lors de ces événements n’ont pas eu le temps de s’échapper (étouffement) et ont été recouverts par du matériel grossier arrivant presque instantanément lors d’une tempête pouvant durer au maximum quelques jours (cf. tab.2). Il est difficile ici, de distinguer des périodes de crues car, la carotte se trouve très proche du cordon littoral et donc moins exposée à ces événements.

Figure 21 : PRO 15, à droite : faune lagunaire (Hydrobie, Abra, Coque), à gauche faune marine (Bittium, Rissoa). Les niveaux colorés représentent les périodes à dominance marine.

Tableau 2 : Séquence type pour un dépôt de tempêtes en milieu lagunaire.

23

Les tempêtes se manifestent donc par des entrées d’eaux marines qui peuvent briser le cordon littoral pour s’introduire dans les étangs et déposer ainsi du matériel sableux qui va être l’environnement idéal au bon développement des espèces marines. Les apports en eau salée affectent fortement les espèces lagunaires qui ont du mal à se développer. Lorsque le cordon se referme il isole à nouveau l’étang par rapport à la mer et les eaux de la lagune retrouvent, petit à petit, une salinité inférieure à celui des eaux marines. Les conséquences sur la malacofaune sont la disparition des espèces inféodées aux eaux marines et leur remplacement par les espèces lagunaires. Un tel scénario s’accorde bien avec le déphasage observé entre les deux graphiques de la figure 22.

On remarque donc que ces niveaux de tempêtes sont enregistrés dans l’ensemble de la lagune, avec cependant des concentrations en faune marine de moins en moins importantes quand on s’éloigne du cordon littoral. Grâce à l’étude de la malacofaune (cf. fig.22), même si les espèces marines persistent un moment après la tempête en particulier grâce à l’ouverture des graus, nous pouvons interpoler la datation de ces niveaux, afin d’établir une chronologie pour chacune des carottes. Cette observation est en accord avec les taux d’accumulations obtenus avec le 210Pbex, qui indiquent des vitesses plus importantes sur la carotte PRO 15 comparativement à la PRO 12 (cf. fig 15). De plus, on note que les dépôts dans la lagune de Pierre Blanche, s’organisent sous forme d’un bassin avec un maximum de sédimentation au centre de l’étang.

Figure 22 : Répartition de la faune présente dans la lagune de Pierre Blanche selon un transect N-S. En haut sont représentées, les espèces marines et en bas les espèces lagunaires, les niveaux

jaunes présentent une dominance marine. On remarque que les dépôts s’organisent en dépression avec un maximum de profondeur à la hauteur de la carotte PRO15.

24

4.2.3. Géochimie

Caractérisation géochimique du bassin versant La composition chimique des échantillons du bassin versant est constituée à plus de 90% de SiO2, CaO et Al2O3 que l’on peut associer, dans un premier temps, aux quartz, aux calcaires et aux argiles. Cette approche, bien que critiquable, est utilisée pour rendre compte du matériel transporté. Cependant, les argiles contenant une certaine proportion de SiO2, il faut tenir compte de leur rapport Si/Al, car il est important de ne pas sous-estimer leurs proportions. Ce rapport, variant fortement entre les différentes familles d’argile, il nous faut d’abord connaître le pourcentage de ces divers groupes dans les échantillons. Les analyses réalisées à Orsay par C. Collin, à l’aide d’un diffractomètre à rayons X permettent de dire que la fraction argileuse est constituée en moyenne de 55 à 75% de smectite, 12% d’illite, 10% de kaolinite et environ 5% de chlorite (données non montrées). Aux vues de ces résultats, nous pouvons donc dire que les argiles sont en grande partie formées de smectite dont le rapport SiO2/Al2O3 varie entre 2 et 3 selon les différentes espèces minérales de smectite (Weaver 1989). Grâce à ces données, nous soustrayons la moyenne de ce rapport dans les smectite (2,5 fois) à la valeur de SiO2 afin d’identifier les trois composantes principales du matériel transporté: siliceuse, argileuse et calcaire.

Les résultats présentés sur la figure 23 montrent que le matériel transporté lors des périodes de crue est différent du matériel rencontré dans le lit de la rivière en période d’étiage.

En effet, la proportion d’argile transportée durant les événements de crue est importante

comparativement au matériel rencontré dans le lit de la rivière, ce qui suggère que durant ces épisodes, les particules fines sont lessivées et transportées dans les parties basses du bassin versant et dans les lagunes, alors que les particules les plus grossières n’atteignent pas le delta. De plus, les prélèvements MA1 et MA2 ont été réalisés à un jour d’intervalle lors de l’événement de crue de septembre 2005. Nous pouvons noter une différence nette entre les pourcentages d’argile variant de 38 à 60% entre le premier et le deuxième jour de la crue. Ceci nous permet de caractériser plus précisément cet événement extrême. Lors du début de la crue on a une signature proche du pôle bassin versant qui sont des sables (particules de calcaire et de silice avec peu d’argile), alors que par la suite la signature est plus typiquement argileuse probablement due aux formations du haut bassin

Figure 23 : Localisation des échantillons et répartition sédimentologique du bassin versant de la Mosson.

25

versant tel que le Vitrollien ou l’Eocène (comparable aux échantillons prélevés la veille en amont MP et CO). Enfin, les échantillons prélevés sur le cordon sableux montrent, en toute logique, une proportion considérable de sables siliceux avec, cependant, une partie carbonatée non négligeable due à la fraction coquillière de ces sables.

Géochimie des lagunes

L’évolution en éléments majeurs permet de tracer les différents événements étudiés. En effet, SiO2 trace clairement les sables tandis que CaO peut représenter soit le bassin versant majoritairement calcaire soit, et cela semble plus probable, les grandes concentrations de coquilles. De plus, les éléments tel que Al2O3, Fe2O3 et MgO sont, eux, constitutifs des argiles marquant plutôt la chimie du bassin versant. Les données présentées ici sont reportées dans un tableau en annexe E.

L’étude des éléments majeurs nous permet donc de définir les pôles principaux du système. La figure 24 montre dans un diagramme en trois dimensions CaO/ SiO2/Al2O3, la répartition des échantillons sur un seul et même plan. Nous pouvons donc dire que l’ensemble des échantillons est défini entre les trois pôles du plan (triangle noir) avec le sable pur, les argiles (smectite) et le CaCO3 (coquilles, calcaires). Les données des différents pôles, présentés ici, proviennent pour le calcaire des formations kimmeridgienne et berriasienne alpine, pour le sable pur des dépôts du Rhône (L. Briqueu com. pers.) et pour les argiles qui sont à plus de 75% des smectites dans le bassin versant de avec des compositions chimiques données par Weaver 1989.

Ces trois pôles caractérisant l’ensemble du système, permettent de définir par des associations binaires les trois pôles principaux constituant les échantillons provenant des lagunes (forme en pointillé noir). En effet, les données provenant du bassin versant sont situées sur une droite de mélange entre des calcaires et des sables, les observations du lido sont issues d’un mélange entre le sable et une fraction coquillée, alors que les échantillons des crues, enrichis en particules fines, se rapprochent du pôle smectite. De plus, on peut tout de même identifier au sein des données provenant des crues, deux populations (Crues 1J et 2J) définies précédemment.

Figure 24: diagramme en trois dimensions CaO/ SiO2/Al2O3, définissant l’ensemble des échantillons entre trois pôles majeurs sable pur, smectite, CaCO3 .On remarque que : - le bassin versant est un mélange entre des calcaires et des sables, - le lido est un mélange entre des sables et des coquilles, - les crues sont un mélange entre le bassin versant et les smectites.

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Avec un tel diagramme il est néanmoins difficile de définir les échantillons des lagunes dominés par un de ces pôles, c’est pourquoi nous avons réalisé une Analyse en Composantes Principales (ACP). Les données géochimiques sont les éléments majeurs mesurés et peuvent s’organiser en une matrice 67 10×X . Les observations, n = 67 échantillons, peuvent être réparties en deux catégories les 16 premières, provenant du bassin versant sont utilisées comme individus illustratifs (ne rentant pas en compte dans le calcul de l’ACP), elles sont partagées entre les prélèvements effectués lors des crues (5), les sables ramassés sur le lido (2) et les mesures provenant du bassin versant (9). La deuxième catégorie (51 mesures) est considérée comme individus actifs avec les échantillons provenant des différents carottages. Les colonnes sont les concentrations (en pourcentage moins la perte en fluide) pour les éléments majeurs (SiO2, Al2O3, Fe2O3, MnO, MgO, CaO, Na2O, K2O, TiO2, P2O5).

Le traitement statistique de cette matrice va être réalisé par une Analyse en Composantes Principales (Saporta 2001). L’ACP est une méthode multivariée qui consiste à rechercher les observations semblables (ainsi que les moins ressemblantes) par l’intermédiaire de composantes principales, combinaisons linéaires des variables initiales, en maximisant la variance de chaque composante. Les options de l’ACP que nous avons retenues ici sont : données centrées et réduites (on dit également ACP normée ou ACP sur matrice des corrélations) et pondération des observations choisie uniforme. Les résultats de cette analyse se jugent par les pourcentages de variance expliqués des composantes principales, par une représentation des observations et le cercle des corrélations donnant le lien entre les composantes et les variables initiales. Le logiciel utilisé pour réaliser l’ACP et les sorties graphiques est le logiciel SPAD v5.5, Decisia France, 2002 (kit étudiant).

Les résultats de l’ACP donnent un pourcentage de variance expliquée pour le premier axe de 53,57 et le deuxième de 24,28%, soit à eux deux, un premier plan de près de 80% de variabilité reconstituée, ce qui est très satisfaisant. Au vu du nombre de variables initiales (10) nous considèrerons que le seul premier plan soit interprété, le reste étant considéré comme du “bruit“.

Le cercle des corrélations (cf. fig.25) fait

apparaître que le premier axe (horizontal) est une opposition entre les variables Al2O3, Fe2O3, MgO, TiO2 coté négatif et SiO2, Na2O du coté positif. Cet axe est donc une opposition entre les éléments constitutifs des argiles (coté négatif) et les éléments caractérisants le pôle marin avec les sables et le sel (coté positif). Le deuxième axe (vertical) oppose CaO à K2O, SiO2, Na2O. On est en présence d’une anticorrélation entre une fraction carbonatée, certainement en majorité formée de débris de coquilles avec peut-être quelques petites particules de calcaire provenant du bassin versant, et le pôle marin décrit précédemment.

Les observations sont représentées (actives et illustratives) dans la figure 26. Nous allons

dans une première approche décrire les positions respectives des individus illustratifs conjointement à la figure 25. Les observations dans le cercle jaune (à droite sur le graphique) sont des prélèvements effectués sur le cordon sableux avec une proportion de la variable siliceuse importante. Les échantillons compris dans l’ellipsoïde rose (en bas à droite du graphique) sont ceux illustrant le lit des rivières du bassin versant et enfin les données incluses dans les formes de couleur bleue sont représentatives des crues avec une nature argileuse majeure.

Figure 25: Cercle des corrélations dans le plan 1-2 de l’ACP des données en éléments majeurs.

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Pour les individus actifs, on identifie très clairement les échantillons sableux des carottes PRO8 (80, 81, 85, 89) et PRO12 (1227, 1239, 1272, 1260) avec cependant une proportion coquillière plus importante pour la PRO8. A l’opposé sur l’axe 1 on remarque quelques échantillons de la PRO8 (844, 852, 860, 883, 895) ainsi qu’un de la PRO10 (1092) qui sont tous significatif d’une forte teneur en argile. Les autres échantillons de la PRO12 (120 à 1218 et 1251) sont situés assez proches du centre du graphique c'est-à-dire sont un mélange entre du sable et le pôle crues, ce qui corrobore le fait que cette carotte soit située près du cordon sableux comparativement aux autres. Au bas de l’axe 2 (négatif) on note une majorité d’échantillons de la PRO9 (sauf 980) ainsi que quelques uns de la PRO8 dont la teneur en CaO est relativement élevée et faible en composante marine (sables, sels). Ce groupe, en grande partie constitué de prélèvements effectués sur la PRO9, met en évidence une grande homogénéité quant à la nature du sédiment variant entre les deux pôles crues, ce qui indique que l’étang de l’Arnel ne subit aucune influence d’origine marine. Le dernier groupe formé des échantillons provenant de la PRO10 (sauf 1092), proche des observations appartenant au pôle crues (celui de gauche), peut donc être expliqué uniquement par ces événements extrêmes.

Enfin les échantillons (ici illustratifs) situés en bas à droite de ce même graphique représentent le lit du bassin versant (cercle rosé), très excentrés par rapport aux autres observations actives, ils montrent par leur position qu’ils n’ont aucun rapport (ou du moins faible) avec les individus provenant des carottes. C’est à dire que les éléments prélevés ne sont pas retrouvés (du moins sous cette forme) dans les étangs, ce qui implique leur dépôt en amont dans la plaine alluviale, certainement en période de crues. Ainsi lors de ces échantillonnages, une fraction granulométrique probablement trop grosse a été prélevée, ce qui explique qu’elle ne participe pas, ou très peu, à l’accumulation sédimentaire dans les lagunes Palavasiennes.

Figure 26 : Représentation des observations actives et illustratives dans le plan 1-2 de l’ACP des données en éléments majeurs. Les mesures ayant des affinités entre elles sont reliées les unes aux autres.

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Quantification des mélanges

Pour quantifier les mélanges observés ci-dessus nous appliquons une méthode d’inversion (Bodinier et al.1987), en réduisant le modèle à un mélange entre 3 composantes le pôle siliceux constitué de sable, le matériel amené dans la lagune par les crues, et des coquilles (avec le Sr élément discriminant entre le calcaire et les coquilles). Les compositions chimiques des pôles ainsi que les résultats des mélanges, pour les échantillons des lagunes sont présentés en Annexe 7.

Pour ce qui est du carottage PRO 12, nous pouvons dire que l’échantillons le plus proche du pôle sableux (1260) est un mélange contenant 56% de sable, alors que l’événement de tempête à 27 cm (1227) en contient seulement 44% et qu’un échantillons “normal“ ne contient que environ 35% (cf. fig.27).

Dans le futur, grâce à cette quantification nous pourrons envisager de mettre au point une méthode permettant de quantifier les paléo-intensités des événements de tempêtes à partir de l’estimation du stock sableux déplacé, pour cela, il sera nécessaire d’augmenter la couverture spatiale des carottages.

4.3. Reconstitutions et caractérisation des événements extrêmes

4.3.1. Tempêtes Nous venons de voir qu’un événement de tempête est caractérisé par le développement d’une

faune marine (Bitium, Risoa), une granulométrie de type sable fin à moyen, variant entre 100 et 250µm, et une géochimie mélangeant les caractéristiques du lido et des crues. L’étude multitraceur d’une carotte permet donc d’identifier sans aucun doute possible, les événements de tempêtes les plus extrêmes (cf. fig.28). De plus, il est possible de recadrer ces événement enregistrés dans le sédiment soit à l’aide de la chronologie acquise avec le 210Pbex, soit à l’aide des chroniques historiques relatant ces épisodes. Ainsi durant les trois cents dernières années les deux tempêtes majeures décrites en 1742 et 1839 sont enregistrées dans la carotte PRO 12. Cependant l’événement récent de 1982 est certainement de moins grande ampleur que les autres, ce qui explique qu’il ne soit pas ou peu enregistré dans cette carotte (prise à 200m du cordon). Il faudrait poursuivre les échantillonnages le long du transect en direction du lido pour mieux étudier les événements de tempêtes moins énergétiques que celles de 1742 et de 1839.

Figure 27 : Pourcentage des différents pôles du mélange pour les échantillons de la carotte PRO 12, en corrélation avec la fraction granulométrique sableuse. Calculer à partir de l’inversion des données en éléments majeurs.

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Les tempêtes notées dans la figure 28 correspondent, en grande majorité, à des événements historiques :

La tempête du 4 décembre 1742, déjà signalée dans la basse vallée du Vidourle et dans le delta de l’Orb. Sa mention à Villeneuve-les-Maguelone, dont l’une des conséquences sera l’ouverture d’un grau de “300 toises de large“(archive communale), confirme l’ampleur de ce phénomène, au moins attesté jusqu’à l’embouchure de l’Orb. Il s’agit d’une tempête (probablement flux de sud ou de sud est ?) ayant occasionné des submersions localisées de terres cultivées récemment gagnées sur des secteurs anciennement lagunaires. Il est à noter que cet épisode ne s’accompagne pas de crues des fleuves côtiers. Ce grau ne se refermera pas avant 1761 (cf. fig.29).

L’ouragan tropical de 1839 à pour résultat le naufrage de plusieurs navires dont un navire marchand (de plus de 20m de long) au large de Frontignan (Serra 2004, cf. fig.29). Les violentes bourrasques de vent associées au peu de fond sont autant de facteurs favorables au naufrage. Le navire poussé vers la côte par le courant et le la violence des vagues finit par butter sur le fond et se trouve paralysé à la merci des éléments déchaînés.

On note aussi une tempête autour des années 1890 avec la présence d’un niveau sableux et d’une forte mortalité des espèces lagunaires, toutefois cet événement n’est pas recensé dans les archives ; cela peut être dû au fait que les archives communales ne sont pas tenues de la même façon selon les époques. Cependant, il pourrait aussi s’agir d’un autre événement comme par exemple le tsunami provoqué par le tremblement de terre du 23 février 1887. Ce séisme de magnitude 6 à 6,5, qui ébranla toute la Ligurie et le pays niçois (plus de 600 morts), avait pour origine un foyer sous-marin au large des côtes italiennes. Enfin, on remarque que la tempête de 1982 inscrit dans les esprits de tous, n’était probablement pas aussi violente que celles enregistrées lors des siècles précédents. En ce qui concerne la récurrence des événements de tempêtes, elle semblerait être d’une par siècle, avec une intensité certainement supérieure à celle de 1982 car cette dernière est nettement moins bien enregistrée que les précédentes.

Figure 28: Caractérisation des événements de tempêtes à partir de l’étude granulométrique, géochimique et faunistique, couplée aux chroniques historiques.

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4.3.2. Crues Les événements de crues contrairement à ceux de tempêtes ne sont pas visibles directement par l’étude faunistique ou granulométrique. Ceci peut être dû, comme le montre l’ACP, au fait que la majorité des dépôts dans les étangs ont lieu en période de crue. En effet, une grande partie des échantillons des lagunes sont situés entre les deux pôles crue. Dans la fraction fine des sédiments recueillis, nous avons séparé 2 classes granulométriques (6-9 et 20-40µm) il est cependant difficile de les différencier l’une de l’autre. On pourrait cependant penser que la population la plus fine correspond à l’activité normale de la rivière et que celle comprise entre 20 et 40µm trace les événements de crues, mais ce seul traceur ne suffit pour les caractériser et les identifier.

La Mosson est la principale source d’eau douce pour les lagunes, avec durant des périodes de crues, des débits pouvant atteindre 250m3/s, soit plus de deux cents fois le débit normal. Avec un tel débit, la charge particulaire est énorme, pouvant mettre en suspension des particules ayant jusqu’à 1mm de diamètre (vitesse ~1m/s). Ces sables transportés sont ensuite déposés dans la partie aval de la Mosson, quand les eaux de la rivière perdent de leur énergie en débordant sur la plaine d’inondation, dans la zone deltaïque du système fluviatile. L’étudie la granulométrie des sédiments carottés dans le delta de la Mosson, permet de caractériser et de quantifier les événements sédimentologiques brefs que sont les paléocrues.

Dans l’optique d’améliorer le traçage des crues, nous avons étudié le delta de la Mosson, avec une carotte de 5m sur laquelle nous avons réalisé des mesures de granulométrie. Pour étudier la taille des particules nous appliquons la même méthode que pour identifier les populations granulométriques des lagunes. L’analyse de l’écart type permet donc de mettre en évidence les populations de grains qui présentent les plus importantes variations au cours du temps. Ceci revient à déterminer les classes qui peuvent être présentes à une profondeur puis absentes à une autre, en fonction des divers processus qui gouvernent la sédimentation qui restent à identifier.

Figure 30 : Identification de trois classes grâce à la méthode de l’écart type sur la carotte MPA2 (delta de la mosson).

Figure 29 : A gauche carte de Maguelone datant de 1750 indiquant le grau résultant de la tempête de 1742. A droite épave d’un navire marchand (de type brick-goélette, taille supérieure à 20m) gisant sous 6m d’eau au large des Aresquiers, coulé lors de la tempête de 1839.

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Ainsi, il est possible de mettre en évidence trois populations granulométriques (figure 30), dont 2 présentent une variabilité le long de la carotte particulièrement forte. Les trois classes de la plus fine à la plus grossière sont comprises entre 4-9µm (argile à silt fin), 60-150µm (sable très fin) et 300-450µm (sable moyen à grossier). Ces trois groupes granulométriques sont représentés dans la figure 30, on note une très forte anticorrélation entre celles centrées sur 7µm et sur 100µm, tandis que celle centrée sur 370µm, présente seulement sur les deux premiers mètres, suit les mêmes variations que les sables très fins, avec cependant, une amplitude différente (données en Annexe 8). Le graphique en bas de la figure 31, est le profil granulométrique prenant en compte la fraction représentant 90% de la masse volumique de chaque profondeur. Ainsi quand on est en présence d’un pic de granulométrie, c’est que l’on trace un événement très énergétique pouvant transporter des particules dont la taille atteint au moins celle donnée par le percentile 90. Cette analyse est corroborée par le fait que chaque pic de granulométrie observé sur le D90 est en phase avec la population de sable moyen à grossier. Sachant que cette population ne représente que 6 à 15% du volume total, on en déduit que lors de ces événements, l’ensemble de la granulométrie du sédiment est modifiée avec une plus forte proportion en classes granulométriques élevées et la disparition des fractions les plus fines, expliquant ainsi l’anticorrélation avec les individus de la classe comprise entre 4 et 9µm. Nous interprétons cette augmentation de la taille des particules comme la trace de paléocrues au nombre de 10 sur les deux premiers mètres et de 7 sur les trois derniers mètres (sans les lacunes).

Figure 31 : Evolution (% volumique) des trois populations granulométriques déterminées à partir du calcul de l’écart type des classes granulométriques de la carotte MPA2 prélevée sur le delta de la Mosson. De haut en bas : population de particules comprise entre 60-150µm, 4-9µm, 300-450µm,

percentile 90 et log. Les niveaux colorés représentent des paléocrues. Le premier pic n’est pas pris en compte il y avait un remblais sur le site du carottage.

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Les caractéristiques sédimentologiques observées le long de la carotte nous permettent d’identifier deux systèmes de dépôt différents. De la surface jusqu’à 2m de profondeur, un appareil sédimentaire de type fluviatile à deltaïque qui se caractérise par de fortes variations de la granulométrie moyenne (courbe du D90). Il semble ensuite exister une zone de transition entre 2 m et 3 m, avec une diminution progressive de la granulométrie moyenne. Puis la granulométrie se stabilise et le système tend progressivement vers un environnement de dépôt lagunaire. Enfin à partir de 4,5m, on arrive dans un système typiquement lagunaire (granulométrie moyenne faible, présence des premières cerastoderma glaucum) avec, néanmoins quelques incursions de matériel plus grossier en périodes de crues ou peut être de tempêtes, mais cela semble moins probable étant donnée l’éloignement du cordon littoral. Compte tenu de cette évolution du milieu de dépôt au cours du temps, il nous est impossible d’interpréter directement les variations des pics de granulométrie entre les différentes paléocrues comme étant des variations d’intensités de ces événements. En effet, la taille moyenne des particules dans la première moitié de la carotte est de 35µm, alors que dans la deuxième partie elle est seulement de 13µm, ce qui implique que lors des périodes de crues on ait un pic de granulométrie plus important dans les deux mètres de la surface. De plus, la disparition dans la moitié inférieure de la carotte, de la population comprise entre 300 et 450µm montre aussi que nous somme en présence d’un environnement de dépôt plus distal. Nous sommes donc en présence d’un déplacement latéral, au cours du temps, de la zone d’alimentation terrigène qui enregistre une évolution de la granulométrie moyenne des sédiments (loi de Walter). Cette évolution dans le temps ne permet pas de relier directement l’amplitude des pics à l’intensité des crues qui ont permis la mise en place de ces corps sédimentaires. Cette évolution progressive des faciès est certainement due à une augmentation du flux terrigène. Cependant, on peut tout de même essayer de comparer le nombre d’événements entre les deux premiers et les trois derniers mètres du carottage. Pour cela, nous remarquons que les paléocrues sont en moyenne deux fois moins nombreuses dans les périodes anciennes comparativement aux plus récentes, avec néanmoins pas d’événement notoire dans les quarante premiers centimètres. Cette comparaison suppose à la fois des taux d’accumulation constant, or cette hypothèse est certainement fausse, et des variations latérales de faciès négligeables ce qui devra être confirmé par l’étude d’autres carottages prélevés à proximité. Toutefois une étude similaire sur une carotte datée provenant du delta du Vidourle (J.F. Berger, com. pers.), Nord-est de l’étang de Mauguio, ainsi qu’une étude morphologique (Cavero 2005), montre une augmentation des vitesses de sédimentation durant le petit âge glaciaire, (entre 0,5 et 2m de profondeur pour la carotte). Avec, plus particulièrement, une accélération du processus de propagation du delta (~12m/an) entre 1750 et 1850, ceci pourrait être dû à une augmentation du contraste thermique, durant cette période froide, accentuant ainsi les événements pluvieux cévenols. Si nous comparons les données granulométriques du carottage (sur le delta du Vidourle) avec celles acquises sur la Mosson, on en déduit que la première partie de notre profil (0,4 – 2m) correspond probablement aussi à cette période (PAG). Nous avons donc une augmentation du taux de sédimentation contrôlant certainement la progradation du delta, avec le changement du système de dépôt, tout cela associé à une augmentation des phénomènes extrêmes (plus de pic de crue durant cette période). Nous pouvons finalement, en conclure qu’effectivement les évènements extrêmes ont été plus fréquents lors du petit âge glaciaire qu’avant et après. Toutefois, ces données préliminaires restent très difficiles à interpréter tant qu’aucune chronologie n’est connue (mesures 14C sur charbon en cours). Les différentes données acquisses lors de cette étude permettent d’interpréter la paléogéographie des lagunes afin de prévoir leurs évolutions dans un futur proche. Les carottages prélevés sur le delta de la Mosson montrent une évolution rapide de la superficie des lagunes avec la présence de ces étangs à 2km plus au Nord (MPA2) à des profondeurs de seulement quelques mètres (~4m) sous la surface actuelle soit, si on compare avec des données du delta du Vidourle environ 800 ans (J.F. Berger com. pers.). Ainsi les apports en provenance de la Mosson sont en train de combler les lagunes à un rythme moyen de 3 mm/an sur une échelle verticale, et de près de 2,5 m/an

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sur l’extension horizontale. A cette cadence les lagunes n’existeront plus d’ici 100 à 500 ans selon la morphologie actuelle. Ce qui montre l’urgence des mesures à prendre pour la gestion de ces milieux qui contribuent à la richesse biologique du littoral languedocien et qui ont un fort pouvoir attractif pour les activités de tourisme. CONCLUSION La mise en place d’un cadre chronologique ainsi que la caractérisation des sources nous a permis de mettre en évidence les événements de tempête affectant la région sur les trois cents dernières années. L’enregistrement du signal climatique dans les lagunes est donc clairement possible avec, pour l’instant, une résolution de l’ordre d’une dizaine d’année. La récurrence des tempêtes apparaît donc être d’environ un événement extrême par siècle, avec une intensité plus importante que celle de 1982. Cependant il est certain que de nombreux aspects restent en suspens, avec en particulier la datation qu’il faut affiner en prenant en compte les effets de bioturbation. De plus, les événements de crues mis en évidence avec l’étude du delta de la Mosson, bien que difficilement quantifiables, tant qu’aucune chronologie n’est établie, montrent une probablement une augmentation des phénomènes extrêmes durant le petit âge glaciaire. Cette augmentation pourrait être due à un contraste thermique plus important accentuant les événements pluvieux cévenols, afin de répondre à cette problématique il sera indispensable d’effectuer des modélisations du climat à l’échelle régionale. En revanche l’enregistrement des crues dans les lagunes est nettement plus difficile étant donnés, que la grande majorité du sédiment retrouvé dans les étangs provient de ces événements. Une analyse plus fine des populations granulométriques du sédiment lagunaire, associée à l’étude du delta, en tenant compte des variations des vitesses de sédimentation, doit certainement permettre d’identifier les crues les plus intenses. Cependant les premiers résultats concernant les taux d’accumulation dans les lagunes condamne ces dernières à disparaître dans un avenir très proche (100 à 500 ans) si aucune mesure n’est prise afin de réguler le milieu. La méthodologie mise en œuvre ici, associant une approche sédimentologique et géochimique novatrice permettent donc une reconstitution des événements extrêmes durant les derniers siècles. Cette analyse peut maintenant être appliquée sur des échelles de temps plus longues, retraçant ainsi les variations climatiques sur l’Holocène. Pour cela, en mars 2006 deux carottes longues ont été prélevées traversant l’ensemble des sédiments lagunaires, ce qui va permettre une reconstitution complète de ces événements extrêmes depuis au moins 6000 ans, date de formation des étangs.

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LISTE DES ILLUSTRATIONS Liste des figures - Figure 1 : Bloc diagramme 3D représentant les différents processus de dépôts lors des événements de crues et tempêtes……………………………………………………………....................………..1 - Figure 2 : Le complexe de lagunes Palavasiennes avec deux étangs étudiés (Pierre Blanche et l’Arnel)………………………………………………………………………………………………..3 - Figure 3 : Carte géologique drapée sur le MNT du bassin versant de la Mosson……………….....4 - Figure 4 : Carte localisant les divers points d’échantillonnage sur le bassin versant et le lido……..6 - Figure 5 : Localisation des différents sites de carottages………………………………………..…7 - Figure 6 : Plateforme de carottage Uwitec……………………………………………………....….7 - Figure 7 : Carottages réalisés sur le delta de la Mosson grâce au carottier du Musée Archéologique de Lattes (à gauche)……………………………………………………………...........................…...8 - Figure 8: A gauche spectre d’énergie des rayonnements gamma. A droite chaîne de désintégration de l’238U……………………………………………………………………………............................9 - Figure 9 : Evolutions du 210Pb dans le milieu lagunaire : il existe deux sources d’apports du plomb-210, une source terrigène et l’autre atmosphérique……………………………………….................10 - Figure 10 : Profils de répartition des luminophores (en % du nombre total de luminophores retrouvés dans la carotte en fin d’expérience) en fonction de la profondeur (cm) sur 4 carottiers avec de gauche à droite Nereis et Abra ovata réalisés en laboratoire. Données non publié F. Carcaillet………………………………………………………………………………………...…...12 - Figure 11: Profil de 210Pb et de 226Ra en dpm/g en fonction de la profondeur en cm, dans 4 carottes : une dans l’étang de l’Arnel (PRO9) et trois dans l’étang de Pierre Blanche…………...…13 - Figure 12 : Pourcentage de 210Pbex comprit différentes fractions granulométriques…………...….13 - Figure 13: Profil de 210Pbex brut et corrigé des effets granulométriques pour les carotte PRO 8 et PRO 9. De plus on note un pallier dans l’activité du Pb de la carotte PRO 8 entre 11 et 19 cm ...…14 - Figure 14: Modèles d’ages pour la carotte PRO8 réalisé avec les trois méthodes décrites précédemment CFCS, CIC, CRS……………………………………………………………….…....16 - Figure 15 : Vitesses de sédimentations pour les différentes carottes étudiées calculées à partir du modèle CFCS…………………………………………………………………………………….......17 - Figure 16 : Profils de 210Pb (en bleu) et de 137Cs (en rouge) de la PRO 12 montrant une diffusion du césium dans les eaux interstitielles des sédiemnts…………………………………......................17 - Figure 17: PRO 12, de gauche à droite : rayons X, Dry Bulk Density, poids total des coquilles, fraction granulométrique (en pourcentage volumique) comprise entre 63 et 267µm correspondant aux sables fins à grossiers. Les niveaux colorés représentent les passées plus grossières………......18 - Figure 18 : Spectre granulométrique (PRO 8-18) décomposé en populations élémentaires de type gaussiennes………………………………………………………………………………………......18 - Figure 19 : Ecarts types calculés à partir de l’ensemble des tailles de grains pour chacune des classes granulométriques pour la carotte PRO 15. Présentant 3 populations présentant les plus fortes variations……………………………………………………………………………………..............19 - Figure 20 : Evolution (% volumique) des deux populations identifier à l’aide de la méthode de l’écart type dans la carotte PRO 15……………………………………………………………..…....19 - Figure 21 : PRO 15, à droite : faune lagunaire (Hydrobie, Abra, Coque), à gauche faune marine (Bittium, Rissoa). Les niveaux colorés représentent les périodes à dominance marine…………......20 - Figure 22 : Répartition de la faune présente dans la lagune de Pierre Blanche selon un transect N-S. En haut sont représentées, les espèces marines et en bas les espèces lagunaires, les niveaux jaunes présentent une dominance marine. On remarque que les dépôts s’organisent en dépression avec un maximum de profondeur à la hauteur de la carotte PRO15…………………………….......21 - Figure 23 : Localisation des échantillons et répartition sédimentologique du bassin versant de la Mosson…………………………………………………………………………………………….....22 - Figure 24: diagramme en trois dimensions CaO/ SiO2/Al2O3, définissant l’ensemble des échantillons entre trois pôles majeurs sable pur, smectite, CaCO3 . On remarque que : - le bassin

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versant est un mélange entre des calcaires et des sables, - le lido est un mélange entre des sables et des coquilles, - les crues sont un mélange entre le bassin versant et les smectites……………….....23 - Figure 25: Cercle des corrélations dans le plan 1-2 de l’ACP des données en éléments majeurs....24 - Figure 26 : Représentation des observations actives et illustratives dans le plan 1-2 de l’ACP des données en éléments majeurs. Les mesures ayant des affinités entre elles sont reliées les unes aux autres…………………………………………………………………………………………….......25 - Figure 27 : Pourcentage des différents pôles du mélange pour les échantillons de la carotte PRO 12, en corrélation avec la fraction granulométrique sableuse. Calculer à partir de l’inversion des données en éléments majeurs............................................................................................................................26 - Figure 28: Caractérisation des événements de tempêtes à partir de l’étude granulométrique, géochimique et faunistique, couplée aux chroniques historiques…………………………….……..27 - Figure 29 : A gauche carte Maguelone datant de 1750 indiquant le grau résultant de la tempête de 1742. A droite épave d’un navire marchand (de type brick-goélette, taille supérieure à 20m) gisant sous 6m d’eau au large des Aresquiers, coulé lors de la tempête de 1839……………………….....28 - Figure 30 : Identification de trois classes grâce à la méthode de l’écart type sur la carotte MPA2 (delta de la mosson)………………………………………………………………………………....28 - Figure 31 : Evolution (% volumique) des trois populations granulométriques déterminées à partir du calcul de l’écart type des classes granulométriques de la carotte MPA2 prélevée sur le delta de la Mosson. De haut en bas : population de particules comprise entre 60-150µm, 4-9µm, 300-450µm, percentile 90 et log. Les niveaux colorés représentent des paléocrues. Le premier pic n’est pas pris en compte il y avait un remblais sur le site du carottage…………………………………................29 Liste des tableaux - Tableau 1 : Principaux mollusques présents dans les lagunes Palavasiennes………………...…..11 - Tableau 2 : Séquence type pour un dépôt de tempêtes en milieu lagunaire…………………...….20

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ANNEXES

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Annexe 1 : Log sédimentologiques des carottages prélevés dur le delta de la Mosson.

LOG MPA1 LOG MPA2

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Annexe 2 : Analyses en éléments majeurs.

Site Ech SiO2 Al2O3 Fe2O3 MnO MgO CaO Na2O K2O TiO2 P2O5 PF

S E4 65,074 4,560 0,858 0,031 0,576 14,997 1,117 1,319 0,200 0,056 11,439

S EO 40,25 3,16 1,12 0,05 0,71 28,81 0,81 0,75 0,50 0,05 23,38

S HP 57,77 3,26 0,51 0,02 0,32 19,50 0,88 1,15 0,10 0,03 16,20

M BV2 39,713 1,397 1,015 0,031 0,391 32,017 0.01 0,182 0,099 0,066 25,950

M BV1 41,625 2,380 1,170 0,028 0,442 28,622 0,083 0,275 0,181 0,061 25,314

M BV9 39,540 2,714 1,282 0,049 0,498 28,972 0,127 0,481 0,189 0,096 26,129

M BV6 41,051 2,122 1,122 0,039 0,732 29,946 0,126 0,431 0,167 0,112 24,953

M BV7 44,020 2,353 0,913 0,024 0,342 27,598 0,120 0,659 0,112 0,093 23,640

C BV3 32,027 2,214 1,375 0,030 0,741 34,921 0,100 0,257 0,118 0,063 28,793

C BV4 44,000 1,642 1,965 0,058 0,358 28,803 0,010 0,253 0,107 0,045 23,635

C BV5 38,899 1,480 1,765 0,031 0,383 31,333 0,082 0,308 0,088 0,235 24,858

L BV8 51,577 3,748 2,187 0,040 0,550 21,234 0,225 0,854 0,204 0,229 19,034

CR MA1 36,673 7,183 2,764 0,060 0,992 22,794 0,274 1,057 0,415 0,266 27,315

CR MA2 35,346 11,643 4,429 0,067 1,182 20,379 0,155 1,289 0,550 0,172 25,423

CR CO 36,503 10,501 4,110 0,064 1,148 20,048 0,131 1,235 0,569 0,162 26,463

CR MR 43,158 6,131 2,322 0,045 0,865 22,454 0,339 0,927 0,421 0,160 23,552

CR MP 33,817 10,517 3,986 0,058 1,032 22,938 0,123 1,087 0,551 0,145 26,379

8 0 58,851 4,703 1,289 0,029 0,679 16,800 0,827 1,093 0,291 0,082 15,527

8 1 59,712 4,315 1,111 0,027 0,619 17,145 0,800 1,158 0,234 0,064 15,202

8 5 56,808 4,583 1,440 0,031 0,765 18,385 0,731 1,079 0,299 0,067 16,609

8 9 43,067 7,104 2,596 0,037 1,221 21,085 0,642 1,248 0,381 0,127 22,217

8 11 36,549 8,796 3,344 0,040 1,519 21,417 0,405 1,354 0,434 0,156 25,583

8 13 31,689 9,826 3,747 0,041 1,609 20,661 0,408 1,444 0,454 0,168 29,590

8 16 31,444 9,410 3,618 0,039 1,630 20,589 0,249 1,385 0,457 0,168 31,675

8 17 28,123 8,031 3,148 0,039 1,490 24,975 0,321 1,165 0,398 0,172 31,681

8 23 28,994 9,356 3,540 0,042 1,688 22,015 0,332 1,357 0,433 0,164 31,368

8 30 28,251 9,113 3,444 0,053 1,565 25,143 0,345 1,345 0,433 0,130 29,063

8 34 26,869 8,458 3,203 0,054 1,517 27,445 0,407 1,266 0,400 0,121 29,069

8 44 33,789 10,839 4,090 0,059 1,604 19,918 0,331 1,637 0,501 0,115 26,681

8 52 36,666 10,880 4,193 0,054 1,551 19,103 0,470 1,762 0,496 0,102 24,474

8 60 38,372 11,493 4,491 0,056 1,663 18,622 0,456 1,832 0,529 0,112 22,310

8 60 37,104 11,278 4,372 0,054 1,610 18,369 0,451 1,773 0,513 0,105 23,748

8 73 26,254 8,722 3,449 0,053 1,499 27,135 0,306 1,278 0,405 0,085 28,424

8 83 33,611 10,915 4,198 0,064 1,606 20,745 0,298 1,630 0,509 0,099 26,263

41

8 95 32,528 10,162 4,157 0,068 1,523 21,856 0,295 1,554 0,490 0,101 26,818

10 0 32,396 9,641 3,771 0,043 1,599 19,545 0,288 1,481 0,473 0,257 30,843

10 4 32,567 9,816 3,894 0,046 1,689 21,084 0,292 1,514 0,481 0,205 28,684

10 8 32,750 9,977 3,936 0,046 1,716 20,912 0,283 1,534 0,481 0,195 28,223

10 16 30,425 9,567 3,743 0,042 1,818 22,277 0,272 1,458 0,446 0,184 30,204

10 28 31,308 9,930 3,841 0,046 1,623 20,091 0,235 1,449 0,462 0,151 30,394

10 36 27,957 8,642 3,397 0,053 1,596 24,851 0,235 1,279 0,419 0,130 31,111

10 48 29,343 8,941 3,521 0,063 1,708 25,780 0,309 1,360 0,433 0,119 27,930

10 72 32,617 10,300 3,894 0,057 1,621 21,119 0,286 1,562 0,488 0,118 26,878

10 92 36,793 11,411 4,353 0,057 1,639 17,587 0,404 1,831 0,516 0,107 24,499

12 0 37,005 8,515 3,240 0,041 1,648 20,537 0,482 1,443 0,424 0,199 25,304

12 3 38,277 8,081 3,053 0,044 1,571 21,488 0,545 1,406 0,397 0,174 24,087

12 6 38,447 7,950 3,091 0,048 1,544 22,375 0,565 1,401 0,419 0,168 23,712

12 12 34,589 8,237 3,214 0,048 1,609 23,355 0,481 1,385 0,413 0,157 25,671

12 18 33,075 7,693 2,894 0,051 1,584 24,759 0,588 1,349 0,364 0,131 26,554

12 27 44,311 9,082 3,417 0,061 1,576 18,714 0,868 1,849 0,433 0,109 19,031

12 39 36,063 8,937 3,511 0,065 1,654 22,108 0,561 1,542 0,447 0,113 23,617

12 51 34,445 7,579 3,128 0,057 1,665 25,433 0,642 1,393 0,372 0,101 24,573

12 60 52,994 7,653 2,357 0,049 1,177 16,519 1,147 1,792 0,324 0,089 15,119

12 72 46,869 8,578 3,302 0,062 1,516 17,338 0,964 1,810 0,411 0,108 17,572

9 0 34,725 8,041 3,196 0,046 1,363 23,594 0,360 1,207 0,470 0,184 26,415

9 3 32,415 7,495 3,066 0,039 1,254 25,438 0,352 1,123 0,442 0,159 26,958

9 6 29,393 7,199 2,998 0,039 1,159 28,053 0,336 1,025 0,405 0,113 27,619

9 9 32,934 8,644 3,398 0,043 1,337 24,131 0,305 1,253 0,463 0,117 25,204

9 12 35,724 8,876 3,471 0,046 1,315 22,635 0,292 1,282 0,499 0,107 24,557

9 21 31,761 9,428 3,411 0,051 1,521 23,584 0,262 1,343 0,475 0,100 28,291

9 32 30,692 8,610 3,303 0,051 1,404 25,474 0,231 1,220 0,457 0,094 26,662

9 36 31,847 8,293 3,315 0,049 1,357 25,841 0,285 1,204 0,447 0,089 25,564

9 40 33,039 8,527 3,416 0,046 1,342 24,429 0,293 1,256 0,465 0,095 25,863

9 44 33,495 8,916 3,627 0,051 1,388 23,095 0,283 1,339 0,471 0,100 26,456

9 56 32,147 8,992 3,544 0,053 1,493 24,544 0,319 1,338 0,467 0,094 25,268

9 72 30,751 9,197 3,644 0,059 1,466 24,722 0,284 1,310 0,456 0,092 27,384

9 80 34,838 9,511 3,757 0,061 1,558 21,993 0,318 1,395 0,494 0,106 25,280

9 90 35,315 9,137 3,692 0,054 1,435 22,935 0,316 1,375 0,489 0,107 24,139

42

Annexe 3 : Chantier Bioturbation.

43

Annexe 4 : Modèle d’âge 210Pbex.

• CFCS Prof cor 210Pbexcorr LN(210Pbex) Prof (mm) T (ans) 0 2006

1 6,09 1,80719528 10 2001 4 3,93 1,36859478 40 1985 5 2,47 0,90526587 Pente λ(Pb210) V(mm/an) 50 1980 7 2,27 0,81915031 -0,1639 0,03114 1,89993899 70 1969 9 1,90 0,64036721 LN(Pbex(0)) Pb210ex(0) Flux surface 90 1959

11 1,45 0,37230797 2,005 7,4260939 14,1091253 110 1948 15 0,63 -0,45739054 150 1927 19 0,55 -0,60059562 190 1906 24 0,09 -2,38014333 240 1880

• CIC

Pb210ex(0) Prof cor 210Pbexcorr Tm(ans) T (ans) 7,4260939

10 6,09 6 2000 40 3,93 20 1986 50 2,47 35 1971 70 2,27 38 1968 90 1,90 44 1962 110 1,45 52 1954 150 0,63 79 1927 190 0,55 84 1922 240 0,09 141 1865

• CRS Σ(210Pbex0) Prof cor Σ(210Pbexm)ΣPb0/ΣPbm Tm (ans) T (ans)

444,0 0 444,0 1,000 0 2006 10 375,5 0,846 5 2001 40 226,1 0,509 22 1984 50 190,6 0,429 27 1979 70 134,8 0,304 38 1968 90 94,6 0,213 50 1956 110 65,7 0,148 61 1945 150 29,8 0,067 87 1919 190 11,2 0,025 118 1888 240 0,0 0,000 / /

y = 7,426e-0,0164x

R2 = 0,9621

0,00

1,00

2,00

3,00

4,00

5,00

6,00

7,00

8,00

0,00 50,00 100,00 150,00 200,00 250,00 300,00

44

Annexe 5 : Représentation graphique des fractions granulométriques de la PRO 15 en fonction de la profondeur (dans le plan et en 3D).

45

Annexe 6 : Nombre de mollusques en fonction de la profondeur dans la carotte PRO 15.

Pro 15 Hydrobie Abra Coque Gibbule Bittium Rissoa Cyclope

0 15 0 2 0 0 0 0 3 78 12 37 0 0 1 0 6 9 7 14 0 0 0 0 9 28 2 4 0 0 0 0

12 426 52 98 0 0 0 1 15 141 21 44 0 0 0 0 18 211 19 30 0 0 0 1 21 879 80 116 0 0 0 3 24 478 41 45 0 0 1 0 27 428 52 70 0 0 2 0 30 389 47 63 0 0 1 0 33 618 36 49 5 2 0 0 36 370 45 18 3 0 0 0 39 77 14 12 0 0,5 0 0 42 23 9 5 0 6 2 0 45 24 7 3 0 0 0 0 48 87 13 9 0 0 0,5 0 51 146 24 13 0 0 0 0 54 503 47 23 8 0 1 0 57 296 50 17 3,5 0 0 0 60 120 28 7 5 0 1 0 63 5 2 4 0 4 0 0 66 26 18 18 0 0 0 0 69 65 4 0 0 0 0 0 72 337 9 3 0 0 0 0 75 430 38 30 4 0 0 0,5 78 300 41 10 5 0 2 1 81 194 37 8 11 3 7 0 84 29 11 1 1 0 0 0 87 7 2 0 1 0 0 0 90 1 1 0 0 0 0 0 93 0 1 2 0 2 1 0

46

Annexe 7: Compositions chimiques des pôles et résultats des mélanges par une méthode d’inversion de données.

Pôle du mélange : Pôle SABLE Pôle CRUES Pôle Coquilles concentration sigma concentration sigma concentration sigma SiO2 65.00 5.0 35.0 3.0 0.1 0.01 Al2O3 5.00 2.0 15.0 3.0 0.1 0.01 Fe2O3 1.0 1.5 5.0 1.0 0.1 0.1 CaO 1.0 1.0 20.0 1.0 55.7 2.0 PF 15.0 3.5 25.0 1.0 44.0 2.0 Sr 350.0 50. 100.0 5.0 1700. 200. Résultat du mélange : Sable CRUE Coquille

80 0,6391 0,2013 0,1596811 0,2787 0,5327 0,1885817 0,2393 0,4359 0,3248823 0,1924 0,5849 0,2228834 0,2071 0,4386 0,3542852 0,2431 0,641 0,1158860 0,2535 0,6502 0,0963873 0,1288 0,5833 0,2879883 0,1677 0,7029 0,1294895 0,1732 0,6617 0,16511000 0,2184 0,6262 0,15541004 0,1486 0,7078 0,14351008 0,1665 0,6863 0,14721016 0,2051 0,5706 0,22421028 0,1855 0,6563 0,15821036 0,1737 0,5471 0,27921048 0,2194 0,4776 0,30291072 0,1793 0,6685 0,15221092 0,249 0,6631 0,0881200 0,3661 0,4109 0,2231203 0,35 0,4326 0,21741206 0,3286 0,454 0,21741212 0,314 0,4221 0,26391218 0,3659 0,2876 0,34641227 0,4367 0,4013 0,16211239 0,3875 0,3406 0,27181251 0,3729 0,2855 0,34161260 0,5587 0,3059 0,13541272 0,4797 0,3788 0,1415900 0,0767 0,8043 0,119909 0,2289 0,5432 0,2279912 0,1103 0,7883 0,1014921 0,0513 0,8145 0,1342936 0,0972 0,7216 0,1811944 0,0526 0,8456 0,1018956 0,1136 0,7226 0,1638972 0,0732 0,7596 0,1672980 0,11 0,79 0,1990 0,1397 0,7354 0,1249

47

Annexe 8 : Population granulométrique de MPA2 Prof (cm) d (0,9) 4 9 60 150 300 450 Prof (cm) d (0,9) 4 9 60 150 300 450 Prof (cm) d (0,9) 4 9 60 150 300 450

1 306 14 23 7 145 107 21 19 2 261 84 24 12 2 3 207 15 24 5 147 181 16 27 4 263 62 26 11 0 5 164 17 23 4 149 211 18 22 5 265 48 29 7 0 6 136 18 21 3 151 155 14 31 3 267 45 30 6 0 9 120 20 20 2 153 170 16 27 4 269 39 32 3 1

11 65 26 13 0 155 212 17 24 5 271 37 33 3 0 13 64 27 12 0 157 166 16 27 3 273 58 25 11 0 15 136 21 19 3 159 233 14 29 6 275 36 33 3 0 17 59 29 10 0 161 298 11 32 8 277 31 36 2 0 19 87 24 18 0 163 284 12 29 8 279 34 38 2 2 21 78 26 14 1 165 189 16 27 4 281 26 40 1 1 23 80 24 15 1 167 68 25 15 0 283 26 40 2 0 25 65 26 13 0 169 158 17 26 3 285 27 40 2 1 27 111 21 20 1 171 142 18 25 3 287 42 37 3 3 29 69 28 13 0 173 184 15 30 3 289 39 35 4 1 31 74 26 14 0 175 169 16 29 3 291 37 37 4 1 33 82 24 15 1 179 268 11 34 7 293 68 33 8 2 35 63 28 11 0 181 116 20 25 0 295 31 37 2 1 37 63 27 12 0 183 49 26 5 0 297 35 33 3 0 39 317 16 24 7 185 164 12 41 1 316 28 40 2 1 41 50 30 8 0 187 218 7 48 4 321 55 32 5 3 43 155 25 13 4 191 175 8 53 0 326 74 26 13 2 45 93 23 17 1 193 161 11 49 0 331 55 28 9 0 47 110 22 19 3 195 145 10 46 0 336 57 26 10 0 49 87 23 19 0 197 153 9 53 0 341 105 21 21 1 51 80 24 17 0 199 206 6 53 2 346 48 28 7 0 53 219 20 18 4 213 122 11 44 0 351 43 33 5 1 55 74 25 16 0 215 114 15 35 0 356 47 33 6 1 57 148 17 25 3 217 106 17 28 0 361 67 31 8 2 59 292 15 24 5 219 92 19 25 0 366 47 33 6 1 61 256 12 29 7 221 110 16 28 1 371 90 27 15 2 63 236 18 22 6 223 106 15 32 0 376 119 22 23 2 65 193 19 20 4 225 100 17 27 1 381 98 29 10 3 67 90 23 18 1 227 118 15 28 1 386 48 32 6 1 69 137 10 39 0 229 138 11 37 1 391 71 30 10 1 71 120 17 27 2 231 132 14 34 1 396 38 34 4 0 73 84 22 19 0 233 159 10 43 1 431 120 22 23 1 75 120 18 24 2 235 149 10 40 1 436 48 33 6 1 77 265 14 26 7 237 99 18 23 1 441 40 35 5 0 79 304 14 24 9 239 84 21 14 2 446 44 35 6 1 81 77 24 16 0 241 104 19 21 2 451 77 31 13 1 83 118 20 19 3 243 74 21 15 1 456 107 25 22 1 85 71 25 15 0 245 68 24 11 2 461 104 24 24 1 87 234 20 17 6 247 86 21 14 2 466 39 37 5 0 89 410 13 20 13 249 60 25 11 0 471 50 35 7 1 91 204 17 22 5 251 63 25 11 1 476 98 21 24 1 93 217 23 14 6 253 52 26 8 0 481 59 22 10 1 95 137 23 15 4 255 52 26 8 0 486 58 33 8 1

121 380 20 12 10 257 59 25 11 0 491 63 33 10 0 124 136 25 12 4 259 56 27 8 1 496 96 25 19 2 125 327 19 16 9 127 228 21 16 6 129 94 23 16 1 131 101 22 16 2 133 91 23 17 0 135 192 13 30 5 137 114 20 20 2 139 509 10 22 15 141 117 21 19 3

48