SUJET «La Loire en val d Orléans. Dynamiques fluviales et socioenvironnementales

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1 AUTEUR : Cyril CASTANET SUJET «La Loire en val d Orléans. Dynamiques fluviales et socioenvironnementales durant les derniers ans : de l hydrosystème à l anthroposystème». Thèse de l Université Paris 1 Panthéon Sorbonne, 485 p. RESUME DE THESE Problématique, objectifs et méthodologies Le changement global actuel, climatique, environnemental et sociétal, implique la compréhension des dynamiques socio-environnementales en cours et la connaissance de leur trajectoire à court, à moyen et à long terme, notamment dans les zones très actives sur les plans hydrogéomorphologiques et sociétaux comme le sont les plaines alluviales. La thèse porte sur la caractérisation et l analyse des dynamiques fluviales et des interactions sociétés milieux survenues dans la plaine alluviale de la Loire moyenne orléanaise durant les derniers ans. Les objectifs visaient : la caractérisation des dynamiques hydrosédimentaires et socioenvironnementales passées, l identification de la nature et des conséquences des héritages des dynamiques passées sur les dynamiques actuelles, la connaissance de la dynamique des milieux et de leur gestion par les sociétés anciennes comme un nouvel outil d aide à la gestion actuelle des milieux, des risques et des interactions sociétésmilieux. Le choix de cet objet de recherche hybride a conduit au développement d une approche systémique ancrée dans des concepts, des outils et des méthodes empruntés aux SHS et aux SV-STU (géomatique, hydrogéomorphologie, géophysique, géoarchéologie). L analyse a été menée à différentes échelles spatio-temporelles emboîtées et a nécessité un travail interdisciplinaire entre géographes, historiens, archéologues, géologues, écologues et géochronologues. Principaux résultats Les principaux apports de la thèse portent sur les aspects suivants. La caractérisation des modalités de construction de la plaine alluviale, et des paysages fluviaux associés, sous le contrôle des facteurs externes (climatiques, environnementaux et anthropiques) et internes (interactions entre les variables de

2 contrôle et d ajustement de la rivière). La construction de la plaine alluviale est polyphasée. Elle résulte de plusieurs épisodes d incision et d aggradation liés à l activité du fleuve. Elle apparaît ainsi comme une mosaïque de corps sédimentaires hétérochrones. Les principaux temps de sa construction sont relatifs au dernier glaciaire et à l Holocène en réponse instantanée ou différée à des changements climatiques, environnementaux ou anthropiques. Les paysages fluviaux successifs sont multiples et furent contrôlés par des styles fluviaux à chenaux multiples (anastomose, tressage) et à chenal unique (sinueux à méandriforme). La caractérisation de la réponse fluviale, o à des changements climatiques et environnementaux rapides de forte amplitude [dernier glaciaire (weichsélien)] en contexte d influence humaine négligeable. Il s agit notamment des changements climatiques coïncidant approximativement avec les stades isotopiques de l oxygène (OIS 3, 2 et 1). Il s agit encore des changements climatiques de plus courte durée mais de grande ampleur comme ceux de l interstade Bölling-Alleröd et du Dryas récent. Ils se caractérisent par des modifications de flux hydrosédimentaires, de l intensité de l activité éolienne et de la nature du pergélisol o à des changements climatiques et environnementaux de faible amplitude en contexte d influence humaine émergente et forte (Holocène, du Néolithique à l actuel). Un premier temps de l Holocène compris entre ~ et ~ 4500 années cal BP, fut marqué par une tendance générale à une diminution de l activité fluviale. De ~ 4500 années cal. BP jusqu à l actuel, l inversion de cette tendance à long terme s est caractérisée par une augmentation de l activité fluviale. Cette tendance, survenue à l échelle plurimillénaire, fut modulée par une variabilité ponctuée par sept épisodes (E7 à E1) de durée pluriséculaire à millénaire : E7 [ ], E6 [ ], E5 [ ], E4 [ ], E3 [ ], (E3B [ ] ; E3A [ ]), E2 [ ], E1 [ ] (années cal. BP). Cette variabilité semble sous le contrôle du climat régional et s inscrit dans la variabilité climatique holocène de l Europe. Les facteurs anthropiques accentuent les flux solides et la réponse fluviale durant la protohistoire et, de façon exponentielle, durant les périodes historiques. La caractérisation des dynamiques d occupation, d exploitation, de gestion des milieux fluviatiles [plaine alluviale (sols, végétation) et fleuve] par les sociétés anciennes (préhistoriques, protohistoriques et historiques). Les sociétés de chasseurs-cueilleurs du Mésolithique ont occupé l espace fluvial, notamment à proximité des chenaux de la Loire. Dès la fin du Néolithique ancien, un agrosystème s est mis en place dans la plaine alluviale. Il a eu un impact majeur sur le couvert végétal à partir de l Age du Bronze ancien (vers 1700 années cal. BC). Dès lors, les interactions entre l hydrosystème et les socio-systèmes

3 furent relativement croissantes au sein de l anthroposystème. Durant les périodes historiques, les dynamiques de l anthroposystème fluvial furent largement tributaires de l exploitation des milieux de la plaine, de la gestion du risque d origine fluviale et de l évolution de l aléa hydroclimatique. Trois principaux seuils ont été franchis dans les relations socio-environnementales depuis le début de la période gallo-romaine. Les deux premiers seuils (période gallo-romaine et III e XII e s. AD) furent réversibles et conduisirent à la construction des premières digues des vals de Loire orléanais (les turcies). Le troisième seuil (XV e XIX e s. AD), contemporain de l édification des levées, fut un seuil d irréversibilité au sein de l anthroposystème La caractérisation des risques d origine fluviale et de leur gestion par les sociétés anciennes (protohistoriques et historiques) entre paléo-aléa hydroclimatique et paléo-vulnérabilité sociétale. L estimation de la variabilité holocène de l activité fluviale doublée de la cartographie hydrogéomorphologique de la plaine alluviale pour les diverses périodes analysées a permis de caractériser et de spatialiser l aléa pour chaque période considérée. L identification des modalités d occupation des milieux a favorisé la caractérisation de la paléovulnérabilité des sociétés en contextes urbains et ruraux. De nouveaux éléments relatifs à l histoire des mesures structurelles de gestion du risque d inondation des vals de Loire sont explicités (localisation et âge des premiers endiguements de la Loire, des turcies médiévales aux levées modernes). La caractérisation des héritages hydrogéomorphologiques et sociétaux holocènes sur les dynamiques actuelles de l anthroposystème fluvial. Les dynamiques passées interfèrent toujours avec les dynamiques actuelles de l hydrosystème et des sociosystèmes. Au niveau de l hydrosystème, elles interfèrent, en effet, sur les dynamiques des écoulements souterrains (aquifères résultant de la mosaïque de corps sédimentaires), des écoulement superficiels (écoulements en période d inondation contrôlés par le modelé et les corps sédimentaires hérités des dynamiques passées) et de la morphogenèse actuelle du lit de la Loire (incision du lit partiellement associée à la présence des levées modernes). Les sociétés actuelles occupent la plaine d inondation. Leur vulnérabilité a été enclenchée par les sociétés du passé. Elle n ont plus conscience d être en zone inondable et en refuse même parfois l idée. Les apports de la connaissance des dynamiques passées en matière de gestion actuelle des zones humides et des risques d origine fluviale dans une perspective de développement durable. La cartographie de l aléa inondation en regard de son évolution historique et préhistorique, doublée de la cartographie des brèches survenues dans les digues médiévales et modernes de la Loire constitue des éléments de gestion des risques d origine fluviale (inondation des vals de Loire,

4 mobilité horizontale et verticale du chenal de la Loire). De plus, la connaissance des réponses fluviales de la Loire à des changements climatiques, environnementaux et sociétaux passés apparaît nécessaire à la contrainte des modèles prédictifs de l évolution à moyen et à long terme de la dynamique fluviale en contexte de changement global (climatique, environnemental et sociétal). Des réflexions ont été développées et sont actuellement en cours au sein de la plate-forme Recherche, Données, Information du plan Loire grandeur nature Ces travaux de thèse ont fait l objet de communications et de publications. Des travaux de publication des résultats de la thèse sont toujours actuellement en cours. DIRECTION DE THESE Co-direction de la thèse : - Joëlle BURNOUF (Université Paris 1 Panthéon-Sorbonne) - Manuel GARCIN (Bureau de Recherches Géologiques et Minières) DATE ET LIEU DE LA SOUTENANCE Thèse soutenue publiquement le 2 décembre 2008 à l Institut National d Histoire de l Art (Université Paris 1 Panthéon-Sorbonne). DISCIPLINE Archéologie SPECIALITE Géoarchéologie (Archéologies environnementales) UNIVERSITE Université Paris 1 Panthéon-Sorbonne LABORATOIRES & UMR UMR CNRS 7041 ARSCAN (Archéologies et Sciences de l Antiquité). Équipe «Archéologies Environnementales», (Rattachement principal). UMR CNRS 8591 Laboratoire de Géographie Physique «Pierre Birot». Équipes «Environnements quaternaires continentaux, dynamiques naturelles et anthropisation» et «Dynamique des versants et des lits fluviaux», (Rattachement secondaire).

5 FINANCEMENT Programme de recherche Zone Atelier Loire (ZAL) (CNRS, Département EDD). (Coord. Carcaud, N., Trément, F., Burnouf, J.) Programme «Recherche, Formation, Valorisation Val d Orléans», (Coord. Castanet, C., Mazzochi, G.) CRICA (Contrat Régionaux d Initiative Culturelle et Artistique) soutenu par la Région Centre, au sein d ARCHEA, Association en Région Centre pour l Histoire et l Archéologie. Projet collectif de recherches «Géoarchéologie de la Loire moyenne et de ses marges» [Coord. Carcaud, N. (INHP, Agrocampus Ouest)], Projet «Dynamique fluviale» du BRGM. [Coord. Garcin, M. (BRGM)], Programme Eau «Friches Hydrauliques» (CNRS). (Coord. Le Cœur, C., Gautier, E.), Projet collectif de recherches «Navigation et navigabilités des rivières en région Centre», [Coord. Sernat, V. (SRA Centre)], Projet collectif de recherches «Habitats et peuplements tardiglaciaires du Bassin parisien» [Coord. Valentin, B. (Université Paris 1 Panthéon Sorbonne)]. 2007, 2008, JURY DE LA THESE - Gilles Arnaud-Fassetta de l Université Paris-Diderot (Paris VII) (Examinateur), - Jean-Paul Bravard de l Université Lyon II Lumière (Rapporteur), - Nathalie Carcaud de l INHP, Agrocampus Ouest, Angers (Examinatrice), - Jean-Jacques Macaire de l Université François Rabelais de Tours (Examinateur, Président), - Jef Vandenberghe de l Université libre d Amsterdam (Rapporteur). BIBLIOGRAPHIE