Response of upland catchments to environmental change in a temperate highland setting: initial results from the Velay, Massif central, France.
RÉPONSE DES TÊTES DE BASSIN VERSANT AUX CHANGEMENTS ENVIRONNEMENTAUX DANS UN CONTEXTE DE MOYENNE MONTAGNE TEMPÉRÉE : PREMIERS RÉSULTATS DANS LE VELAY (MASSIF CENTRAL, FRANCE)
Résumé
Field reconnaissance along 1st- to 3rd-order streams (sensu Strahler) in the upper Loire river watershed, France, has uncovered previously unreported alluvial sequences in upland vales and pocket-sized floodplains that record at least the last 1000 years of sedimentary response to land-use and land cover change. Based on stratigraphic field observations and 14C chronostratigraphy, we find evidence of a large stratigraphic hiatus between the Upper Pleistocene glacial formations, which are widespread but poorly dated, and the historical cut-and-fill sequences located in the talwegs. The entire Lateglacial and earlier Holocene record appears to be missing. In all the catchments investigated, the stratigraphy of alluvial deposits dating back to the late Middle Ages consistently exhibits a succession of two major phases. The Middle Ages appear as a period of stable land cover, with steady accumulations of organic matter promoted by optimal climatic conditions and limited human occupation in these remote upland areas. The stratigraphy subsequently records an abrupt phase of land degradation coinciding both with the beginning of the Little Ice Age climatic downturn and the peak of population growth and farming pressure on the local environment, observed in many settings throughout Europe during and after the 14th century. Here, however, the human impact was the main trigger of catchment erosion, as documented by historical archives on hillside agricultural expansion. Further downstream, among 3rd and 4th order channels of the drainage network and beyond, the climatic signal becomes stronger and the land-use signatures are lost. This feature emphasizes the importance of catchment order when interpreting the alluvial sedimentary record, illustrating how it affects the scientific perception of environmental change and the hierarchy of driving mechanisms that we derive from it.
Peu investies sous cet angle en domaine de moyenne montagne, les têtes de bassin du réseau hydrographique offrent pourtant un cadre intéressant pour étudier les modalités du transfert des flux hydro-sédimentaires des versants aux talwegs puis de leur transit longitudinal dans l'axe de ces derniers au sein de bassins versants n'excédant pas un niveau Strahler d'ordre 3 à 4. A l'instar de P. Allée en Limousin et au Mont Lozère (Allée, 2003), les travaux préliminaires menés dans le bassin supérieur de la Loire à la faveur de la réalisation de la carte géologique au 50 000e n° 816 du Monastier-sur-Gazeille (BRGM, Defive et al., 2013 ; voir aussi Defive, 2010, 2012) mettent en évidence un intéressant potentiel au travers des accumulations constituées au cours du dernier millénaire dans l'axe des vallons et premières vallées. Sur la base des observations stratigraphiques de terrain et des deux premiers âges 14C obtenus, il apparaît un hiatus majeur entre les formations d'origine froide du Pléistocène supérieur, très étendues mais mal datées, et les accumulations historiques observées dans l'axe des talwegs. La totalité du Tardiglaciaire et de l'Holocène manque, ainsi que le premier millénaire de notre Ère. Les remblaiements historiques se constituent quant à eux à partir de la fin du haut Moyen Âge (8e siècle) et montrent une organisation bipartite. Le Moyen Âge y apparait comme une période de stabilité du milieu, où se constituent des accumulations organiques tenant à la fois à la situation d'optimum climatique et aux modalités de l'occupation humaine (faible poids démographique, aménagement des fonds de vallées, pratiques culturales). L'Epoque moderne enregistre ensuite une crise érosive qui coïncide à la fois avec la période de développement du PAG et avec la phase maximum d'expansion démographique et de pression agricole sur le milieu. Aux niveaux les plus élémentaires dans la hiérarchie d'organisation du système bassin versant, le rôle de l'Homme s'affirme dans le déclenchement de la crise érosive dont le climat créait le potentiel. Plus en aval, au niveau des cours d'eau d'ordre 3 à 4, l'impact du climat est plus directement lisible. La prudence s'impose donc dans les conclusions à tirer des observations suivant la position des archives sédimentaires étudiées au sein de l'hydrosystème.