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Evolution environnementale d’une zone humide et de son bassin versant depuis la fin de l’âge du fer : Le maar de Montchâtre (Massif Central, France)

Environmental evolution of a peatland and its catchment area since the end of the iron age: the maar of Montchâtre (Massif Central, France)
Christèle Ballut, Béatrice Prat, José Antonio López‑Sáez, Grégoire Gaby et Manon Cabanis
p. 69-79

Résumé

Cet article présente l’étude interdisciplinaire des archives sédimentaires de la zone humide de Montchâtre située sur le Plateau des Dômes. Cet ancien maar se trouve au cœur d’un bassin versant attractif, bien exposé et qui offre des ressources en eau. Les données physico-chimiques (granulométrie, C, N, P, K, Ca, Mg, N-NO3 et N-NH4) et paléoécologiques (pollens et autres micro-fossiles, bryophytes) obtenues sur la plus longue carotte extraite de la zone humide (MCH3 : 550 cm) montrent une pression humaine importante dès la fin de l’âge du Fer, qui s’intensifie à la fin de l’Antiquité romaine et atteint un maximum à la fin du Moyen Âge et à l’époque moderne. A l’échelle locale, il en résulte une forte mobilité paysagère de la zone humide sous l’effet de l’accélération des processus d’érosion dans le bassin versant et de la gestion des ressources en eau par les sociétés locales. A l’échelle régionale, le ruissellement à Montchâtre alimente le bassin versant du Bédat, lui-même affluent de la rivière Allier. Après les IVe-Ve siècles, l’accélération de l’érosion sur cette partie du Plateau des Dômes contribue aux déséquilibres hydrologiques enregistrés à l’aval dans la plaine de Limagne.

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Texte intégral

L’étude des archives sédimentaires du maar de Montchâtre a bénéficié du soutien du Conseil Général du Puy-de-Dôme et du Service Régional de l’Archéologie d’Auvergne. Nous remercions Jacqueline et Alain Argant (ARPA) pour leur aide lors du carottage, ainsi que Danielle Jarry pour son aide à l’identification des bryophytes (Montpellier II). Nous exprimons aussi toute notre gratitude à Olivier Voldoire pour la réalisation des sondages magnétiques et électriques dans la zone humide et à son pourtour.

1 - Introduction

1Le Massif central offre de nombreuses données paléoenvironnementales, mais pour la plupart anciennes, de nature essentiellement pollinique et qui livrent des chronologies imprécises à l’échelle de l’Holocène récent (Lemée, 1956 ; Beaulieu & Goeury, 1987 ; Beaulieu et al., 1985, 1988a et 1988b). Avec le renouvellement des problématiques, aujourd’hui davantage centrées sur les relations sociétés-milieux que sur les dynamiques naturelles de la végétation, de nouveaux travaux interdisciplinaires sont mis en œuvre sur les archives sédimentaires des zones humides de montagne depuis la fin des années 1990 (Michelin et al., 2001 ; Miras, 2004 ; Miras et al., 2004 ; Cubizolle, 2005).

2Parmi ces travaux, l’étude des archives de la zone humide de Montchâtre a commencé en mai 2002 dans le cadre du programme Zone Atelier Bassin Versant de la Loire et d’une prospection thématique du Ministère de la Culture. Cet ancien maar se trouve au cœur d’un bassin versant situé sur la bordure orientale du plateau cristallin des Monts Dômes, entre les édifices volcaniques de la Chaîne des Puys à l’ouest et le bassin sédimentaire de Clermont-Ferrand à l’est. Ce secteur appartient à la partie amont du bassin versant du Bédat, affluent de rive gauche de la rivière Allier, elle-même affluent de la Loire (fig. 1). Par sa configuration topographique et ses aménagements (terrasses, digue, exutoire aménagé), il offre un cadre propice à l’étude et à la réflexion sur les dynamiques environnementales à l’Holocène récent dans les moyennes montagnes européennes en général et dans la région clermontoise en particulier. A Montchâtre, les archives sédimentaires documentent entre autres :

3-les dynamiques géomorphologiques et paysagères dans les parties amont du bassin versant de la Loire ;

4-la gestion de l’eau en milieu rural et montagneux ;

5-et les relations établies entre le Plateau des Dômes et la plaine de Clermont-Ferrand, où les travaux se sont multipliés depuis la fin des années 1990 (Ballut, 2001 ; Trément et al., 2002, 2004 ; Prat, 2006).

Fig. 1 : Le bassin versant et la zone humide de Montchâtre (Massif central).

Fig. 1 : Le bassin versant et la zone humide de Montchâtre (Massif central).

2 - Le bassin versant et la zone humide de Montchâtre

6La zone humide de Montchâtre se trouve au sein d’un bassin versant de taille modeste (2 km2) qui s’étend entre 885 et 1014 m. Ce bassin versant se présente tel un amphithéâtre ouvert vers l’est : 72 % du bassin versant se trouve à l’abri des vents dominants d’ouest et 90 % des terrains du bassin versant ont une bonne exposition (sud ou est) (fig. 1). Les terrains environnant la zone humide sont cristallins (anatéxite grenue à biotite et cordiérite) et recouverts de sols bruns, limono-sableux à sablo-limoneux, acides et pauvres en éléments minéraux. Malgré la qualité médiocre des sols, la configuration du bassin versant et la présence d’un point d’eau permanent font du secteur un lieu attractif pour la mise en valeur agricole au sein du Plateau des Dômes. Seules les pentes représentent une gêne potentielle : plus de 50 % des terrains du bassin versant possèdent des pentes supérieures à 10 %.

7Actuellement, les bois et broussailles recouvrent les parties les plus en pente et les terrains plus plans sont occupés par des surfaces en herbe. Le ruissellement diffus domine très largement la morphogenèse. Il n’existe pas de ravine active à l’exception de celles qui apparaissent sur les chemins après orage. Cependant, dans la partie médiane du bassin versant, qui présente les pentes les plus fortes (20 à 25 %), des incisions végétalisées ont été remarquées. La plus importante atteint 6 m de large et 1,50 m de profondeur. En aval, des langues de sables, larges de 5 à 6 m, ont été particulièrement bien détectées et caractérisées durant l’été 2003 grâce à l’assèchement différentiel de la végétation sur substrat sableux. Plus bas encore, à l’arrière d’un négatif de muret enserrant la zone humide, l’épaisseur totale de l’accumulation colluviale sableuse pourrait atteindre 1,50 m d’après un sondage électrique réalisé en 2006. Aucun élément de datation fiable n’a été rencontré dans les sondages manuels réalisés dans ces séries sédimentaires.

8La zone humide se trouve exactement à l’aval du bassin versant, dans une cuvette topographique de forme circulaire couvrant 0,6 hectares. Cet ancien maar n’est pas précisément daté selon la carte géologique de la Chaîne des Puys (Boivin et al., 2004), mais il est antérieur à la dernière phase d’activité éruptive de la Chaîne des Puys centrée sur le Tardiglaciaire et le début de l’Holocène (âge probable : 30 000 à 40 000 ans BP ; P. Boivin, communication orale). Son alimentation en eau est liée aux précipitations directes, aux apports par ruissellement et aux remontées profondes le long de la cheminée volcanique. Les pertes en eau se font par évaporation, évapotranspiration et écoulement vers l’aval. Cet écoulement a été inégal au cours des temps historiques principalement en raison de l’aménagement de la zone qui est bordée dans sa partie aval par une digue percée d’un exutoire construit en pierre de taille. La date de l’aménagement des lieux n’est pas connue.

9Dans les années 1980, une carotte sédimentaire de 360 cm de profondeur avait été extraite du maar et échantillonnée selon une maille assez lâche (5 à 10 cm) pour l’analyse pollinique (Michelin et al., 1996). Ces analyses n’avaient pas pu être associées à l’époque à d’autres observations sédimentologiques et les deux datations réalisées permettaient seulement d’isoler la période romaine des périodes postérieures. La reprise des travaux a été motivée par le potentiel sous exploité des archives sédimentaires au regard du renouvellement des problématiques régionales.

3 - Méthode

10Trois carottages à la sonde russe ont été effectués dans l’ancien maar. Le plus profond d’entre eux, MCH3 (550 cm), a été choisi pour donner lieu à une étude paléoenvironnementale interdisciplinaire. Ce sondage est localisé près de l’exutoire, mais en retrait par rapport à l’axe de drainage principal de la zone humide pour limiter les lacunes sédimentaires liées à l’écoulement des eaux de la cuvette vers l’aval. Il a livré une stratigraphie marquée par une succession de dépôts organiques et minéraux. Sur la colonne de sédiment prélevée, ont été mises en œuvre des datations 14C, des analyses physico‑chimiques et paléoécologiques.

11Deux datations radiocarboniques conventionnelles et quatre AMS ont daté les principales ruptures sédimentaires identifiées sur la carotte. Trente cinq analyses granulométriques ont été réalisées au moyen d’un granulomètre laser (LS 350, Beckman Coulter) sur les fractions minérales débarrassées de leurs matières organiques et après dispersion des argiles. Quarante analyses chimiques ont été effectuées (C, MO, N, P, K, Ca, Mg, N-NO3 et N-NH4). Les dosages du carbone et de l’azote ont été réalisés après combustion sèche (ISO 10694 et ISO 13878). Le rapport carbone - azote a permis d’évaluer la minéralisation de la matière organique. Les teneurs en potassium, calcium, magnésium ont été analysées par spectrophotométrie et celle en phosphore par hydrolyse (INRA, 1983). L’ammonium et les nitrates ont été dosés par extraction avec une solution de chlorure de potassium (ISO 14256-2). L’accumulation et la fixation de ces éléments sont dépendantes des conditions du milieu. Leurs teneurs rendent compte de l’importance de la morphogenèse, de l’impact anthropique ou du degré d’humidité du maar.

12L’analyse pollinique réalisée sur les sédiments du bas marais de Montchâtre repose sur un traitement classique des échantillons (Argant, 1990) et sur la description d’un diagramme constitué de 140 spectres. La haute résolution temporelle des analyses a été de mise. Les zones les plus intéressantes ont bénéficié d’une étude systématique tous les deux centimètres, les autres tous les 4 cm. Un spectre pollinique est jugé fiable quand le nombre de grains comptés est supérieur à 300 et quand 20 taxons au moins sont représentés. Toutefois trois niveaux ont fourni des sommes polliniques inférieures à 300 grains de pollen et un autre était stérile. Ces niveaux sont signalés par une bande blanche dans le diagramme pollinique. La représentation de l’information pollinique est faite alors sous la forme présence/absence, marquée par une croix. A noter que deux taxons sont largement surreprésentés par rapport à leur taux de recouvrement dans la végétation (Heim, 1970). Il s’agit d’Alnus et des Cyperaceae. Ces derniers, quand ils sont prédominants, empêchent la bonne sédimentation des autres pollens provenant de la pluie pollinique (Beaulieu et al., 1985).

13Les micro-fossiles non polliniques ont été étudiés à partir des culots polliniques (50 échantillons). La détermination et l’interprétation ont suivi une méthode identique à celle décrite ci-dessus pour l’analyse pollinique. A noter que de nombreux micro-fossiles ne sont pas précisément identifiés et qu’ils sont nommés par un type numéroté. Leur interprétation écologique est toutefois possible car ces espèces sont associées à des biotopes particuliers (Galop & López-Sáez, 2002).

14Lors de la phase d’extraction des grains de pollen, les graines et les bryophytes issues des refus de tamis (maille de 1 mm) ont été récoltées. Les graines se sont révélées rares (quelques Carex). En revanche, trois zones du diagramme pollinique ont fourni des fragments de bryophytes identifiables (zones b, i et j).

15Enfin, en parallèle à l’étude des archives sédimentaires, un examen des cartes et photographies anciennes a été réalisé pour améliorer la connaissance des périodes moderne et contemporaine (cadastre napoléonien de 1831, digitalisation de l’occupation du sol à partir de trois photographies aériennes de 1954, 1974 et 1999).

4 - Résultats

4.1 - Les données physico-chimiques

16Les résultats des analyses granulométriques et chimiques permettent d’identifier dix phases majeures dans l’enregistrement sédimentaire de la zone humide depuis la fin de l’époque gauloise (phases 1 à 10) (fig. 2).

17La granulométrie réalisée sur la fraction minérale des sédiments traduit l’histoire des flux d’eau et de matière dans le bassin versant. Toutefois, cette traduction doit être nuancée par la possibilité de minéralisation de la matière organique (indiquée par rapport C/N) et par l’aménagement de la zone humide (digue, muret de clôture) qui a pu biaiser le lien entre les dynamiques géomorphologiques dans le bassin versant et leur enregistrement concomitant dans la zone humide à certaines époques.

18A la base de la carotte MCH3, la première phase caractérise la fin de l’âge du Fer et le haut Empire (341BC - 121 AD à 60 BC - 90 AD, Ly-2254 et VERA-2819). Elle est marquée par des augmentations irrégulières de la granulométrie qui correspondent à des pics d’érosion accrue dont l’intensité est croissante.

19La période gallo-romaine se cale sur les phases 2, 3 et 4 de la carotte. Les deux premières sont composées d’un sédiment brun dans lequel la granulométrie est relativement fine et régulière (60 BC - 90 AD à 320 470 AD, VERA-2819 et VERA-2818). Dans la phase 4, après les IV-Ve siècles, les sables et limons grossiers augmentent nettement et témoignent d’un accroissement de la compétence des processus de versant et de l’érosion (320 - 470 AD à 434 - 655 AD, VERA-2818 et Ly-11870).

20Depuis le début du Moyen Âge, la granulométrie est plus grossière et tend à augmenter, à l’exception de trois niveaux généralement peu épais. La phase 5, très courte et qui initie le Moyen Âge, est caractérisée par un sédiment brun dans lequel les sables et les limons grossiers sont réduits. Dans la phase 7, un net affinement du sédiment est observé vers 170-150 cm de profondeur. Enfin, dans la phase 8, les apports sableux sont également moindres (1260 - 1400 AD, VERA- 2817).

21L’analyse du type de sédimentation (organique minérale) et des indicateurs chimiques traduit davantage l’histoire de la zone humide de Monchâtre.

22A la fin de l’époque gauloise (phase 1), le sédiment gris clair à verdâtre, argileux, a été interprété comme un horizon réductique qui atteste la présence d’une nappe d’eau permanente dans le secteur. Au cours de l’époque gallo-romaine, le sédiment devient brun et progressivement plus organique. La nappe d’eau est moins profonde et le lac se réduit au profit d’un sol humide. Le colmatage s’accroît surtout dans la phase 4 en lien avec l’augmentation des apports colluviaux.

23Le haut Moyen Âge est une période complexe. D’abord, la phase 5 est caractérisée par un sédiment brun, très organique. Dans la phase 6, la sédimentation devient brusquement plus minérale avec la mise en place d’un nouveau gley, témoin d’une nappe d’eau permanente. Néanmoins, ce niveau lacustre est peu épais (ou tronqué) et une tourbe brune lui succède jusqu’en surface. Dans la phase 7, les taux de matière organique sont les plus élevés de la carotte, surtout au début de la période, mais dans le détail des variations importantes (36 à 80 %) sont observées. A partir des XIIIe-XIVe siècles, ils se réduisent nettement, mais continuent à varier dans des proportions non négligeables. Ces fortes variations de la teneur en matière organique et du degré de minéralisation des sédiments traduisent une évolution complexe de la zone humide certainement liée à sa gestion par les sociétés (succession d’assèchements / vidanges et de mises en eau). Les opérations de drainage, encore attestées sur la photographie aérienne de 1954 (IGN), ont entraîné un départ de matière vers l’aval. Le dernier mètre de sédiment fournit sans doute pour cette raison une sédimentation peu dilatée et des informations très lacunaires sur l’évolution du milieu aux époques moderne et contemporaine.

24Parmi les marqueurs chimiques de l’humanisation des paysages les plus efficaces, les nitrates (N-NO3) offrent une bonne corrélation avec la granulométrie et attestent le lien entre pression humaine, ouverture des paysages et érosion. Le phosphore (P) a fréquemment été interprété comme marqueur de l’anthropisation dans les zones humides du Massif central (Michelin et al., 2001 ; Miras, 2004 ; Miras et al., 2004). Au cours de la phase 1, où le milieu est totalement saturé d’eau, les pics de P sont connectés aux augmentations les plus nettes de la granulométrie. Dans le reste de la carotte, le P décroît globalement et ses rares augmentations se corrèlent avec les états les plus humides où l’absence d’oxygène, mais aussi l’acidité du pH et la présence d’oxyhydroxydes, permettent une meilleure fixation de l’élément (Duchaufour, 1997 ; Charman, 2002). Entre ces pics d’humidité, les teneurs sont moindres qu’à la fin de l’âge du Fer malgré une pression humaine et des phénomènes érosifs parfois supérieurs et constants. Durant la période historique, ce marqueur devient donc représentatif de l’état hydrique de la zone humide et de ses variations qui, plus que la pression humaine, influent sur le cycle du phosphore. L’ammonium (NNO4), qui a pour propriété de s’oxyder à l’air libre, connaît une évolution proche de celle du phosphore à l’âge du Fer et au début de l’époque romaine, révélant une augmentation de la pression humaine sur les paysages. Depuis le Moyen Âge, il décroît avec l’assèchement de la zone jusqu’aux horizons les plus récents.

25Enfin, les teneurs en Calcium (Ca), Magnésium (Mg) et Potassium (K) ont été à ce jour plus difficilement interprétées dans la littérature régionale et ont été le plus souvent rapportées aux éléments minéraux issus des roches des bassins versants (Michelin et al., 2001 ; Miras, 2004 ; Miras et al., 2004). A Montchâtre, les variations des teneurs en Mg et K sont proches de l’âge du Fer jusqu’à l’actuel et sont inverses de celle de la matière organique. Les taux augmentent dans les niveaux à hautes teneurs en matière minérale également contemporains des phases les plus humides. En revanche, la teneur en Ca est plus proche de celle de la matière organique, en particulier depuis le Moyen Âge.

Fig.2: Résultats des analyses physico-chimiques (C.Ballut).

Fig.2: Résultats des analyses physico-chimiques (C.Ballut).

4.2 - Les données paléoécologiques

26Les données paléoécologiques ont également permis d’identifier une dizaine de phases depuis l’âge du Fer (phases a à j). Ces phases ne sont pas toujours identiques à celles définies par les marqueurs physicochimiques.

27A la fin de la Protohistoire et au Ier siècle après J.C., le milieu forestier apparaît déjà dégradé (zones a, b et c du diagramme pollinique) (fig. 3). Des défrichements périodiques, caractérisés par d’importantes oscillations du taux des pollens d’arbres (20 à 60 %), font reculer la hêtraie diversifiée de manière importante. Ils favorisent la mise en place d’un système agropastoral composé préférentiellement de prairies « rudéralisées » (Poaceae, Cichorioideae, Plantago, Rumex) et dans une moindre mesure de champs de céréales. L’analyse des micro-fossiles non polliniques concorde avec celle des pollens (fig. 4). Dès la base du diagramme (zone a), apparaissent des occurrences de marqueurs d’incendies qui se poursuivent dans les zones b et c au début de l’époque romaine. Elles sont caractérisées par l’importance des ascospores fongiques d’espèces carbonicoles (Chaetomium - type 7A, Coniochaeta cf. ligniaria - type 172) et traduisent des activités pastorales dans le bassin versant, également démontrées par l’abondance des espèces coprophiles de Sordariaceae (Sordaria - type 55) (López Sáez et al., 1998, 2000). L’anthropisation du milieu entre la Protohistoire et le Ier siècle de notre ère est aussi marquée par la présence de cf. Scopinella barbata (type 343), indicateur d’un apport en nitrate (Van Geel et al., 1981). Les données biologiques attestent néanmoins une pression anthropique inégale à la fin de la Protohistoire, comme la granulométrie des dépôts.

28La zone humide est occupée par un lac (forts taux de Myriophyllum et présence de Potamogeton et de plantes aquatiques), ceint par une aulnaie. Dans la zone b, des fragments de la mousse Drepanocladus sp. suggèrent aussi la présence de bois en bordure de la zone humide. Le pourcentage élevé des micro-fossiles de Diatomées (type 416) et la présence de Pediastrum (type 760), Botryococcus (type 766), Kirchneriella cf. obesa et Spirogyra (type 315, en zone b seulement) semblent indiquer que les eaux du lac sont peu profondes et de nature eutrophe (Beyens, 1985 ; Kuhry, 1997).

29Au cours de la période romaine (zones d, e, f, g et h), des îlots forestiers perdurent dans le bassin versant, vestiges d’une hêtraie-chênaie très éclaircie (entre 10 et 20 %). En parallèle, les héliophiles, dont en particulier Corylus, sont mieux représentées que dans la phase précédente. Les phénomènes d’incendies persistent, bien que de manière intermittente comme l’attestent les fluctuations du pourcentage des micro-fossiles du type 7A. L’agropastoralisme se maintient, même s’il semble que l’espace dévolu aux prés ait en définitive diminué par rapport aux pics de défrichement observés à la fin de l’âge du Fer, voire au haut Empire. Du pollen de Cerealia est toujours présent, mais modestement. Après les IVe-Ve siècles, l’accélération des dynamiques érosives est corrélée avec une baisse encore peu marquée des pollens d’arbres au profit des graminées et des céréales.

30Dans le maar, l’aulnaie tend à prospérer et le taux des hygrophiles, dont les Cyperaceae, s’accroît progressivement surtout à la fin de la période antique. Ces progressions se font au détriment des plantes aquatiques. Tout indique la fermeture graduelle de la zone en eau et la libération d’une frange de terrains humides. La progression des prairies hygrophiles autour du lac se manifeste également dans le spectre des micro-fossiles non polliniques par l’augmentation de Anthostomella fuegiana (type 4), Gaeumannomyces sp. (type 126) et du type 201. La persistance de Pediastrum, de Botryococcus et, même si sa présence est irrégulière, de Diatomées (type 416) montre globalement le maintien de conditions eutrophes.

31Au début du Moyen Âge (phase i), le paysage est très largement déboisé, même dans la zone humide où l’aulnaie disparaît. Les quatre bryophytes déterminées à ce niveau (254-256 cm) se développent préférentiellement sur des souches d’arbres pourrissantes (Plagiothecium denticulatum, Isothecium alopecuroides, Plagiomnium affine et Rhizomnium punctatum). Les trois dernières caractérisent aussi des milieux siliceux, ce qui suggère des apports colluviaux sableux. Durant tout le Moyen Âge et l’époque moderne, la pression humaine, déjà notable, est en effet plus forte. Le système agropastoral est à son apogée. La part des cultures s’est accrue : Fagopyrum est notamment plus fréquent et les pollens de céréales atteignent 2 % du total. L’élevage reste bien représenté. Les pollens de Plantago, Rumex et Calluna connaissent même une augmentation sensible peu avant le dernier 14C (1260 - 1400 AD, VERA-2817). Les micro-fossiles non polliniques donnent une image similaire des activités agricoles. Entre autres, celles-ci auraient été la cause d’un apport continu de phosphates vers la tourbière, qui pourrait expliquer les forts pourcentages de cyanobactéries comme Rivularia (type 170) (Schreurs, 1992).

32Dans l’ancien maar, les pollens d’aquatiques, les Diatomées (type 416) et les algues coloniales disparaissent progressivement au profit des Cyperaceae. Certains micro-fossiles non polliniques sont aussi mis en relation avec les prairies humides (types 27 et 201) (Pals et al., 1980 ; Kurhy, 1997). Néanmoins, les variations dans les pourcentages de Cyperaceae et d’autres marqueurs biologiques montrent que le niveau de l’eau fluctue dans la tourbière. L’existence de plusieurs échantillons stériles en pollen appuie également l’hypothèse de phases d’assèchement. D’après les microfossiles, le milieu serait toutefois un peu plus humide après les XIII-XIVe siècles (diminution et quasi disparition de Pleospora - type 3B et de Copepoda - type 28 à la fin de la zone i). Il est même possible, que la tourbière développe localement une tendance mésotrophe (types 7B, 16A, substitution de Rivularia par Spirogyra et Gloeotrichia) (Van Geel, 1978 ; Van Geel et al., 1981).

33Depuis l’époque moderne (zone j), le milieu reste très ouvert. Les arbres forestiers sont très minoritaires (5 %). L’herbe et les cultures, toujours bien représentées, se partagent les terres agricoles. Cependant, le pollen de Cerealia devient moins abondant, signe de la progressive déprise agricole au profit du pastoralisme. La phase est également caractérisée par l’essor des pinèdes (10 %) qui peut correspondre aux plantations réalisées au XIXe siècle pour lutter contre l’érosion dans la Chaîne des Puys. L’érosion est également marquée par la présence de chlamydospores de Glomus cf. fasciculatum (López Sáez et al., 2000 ; Burjachs & López Sáez, 2003). Les apports en nitrates demeurent importants, ce qui provoque l’apparition de cf. Scopinella barbata et des teleutospores de Puccinia.

34Dans le maar, le développement local des prairies humides est toujours attesté par la récurrence des Cyperaceae et des micro-fossiles non polliniques qui leur sont associés (Anthostomella fuegiana, Gaeumannomyces sp., Geolossum sphagnophilum, types 201 et 203). Le regain d’humidité est confirmé par une élévation ponctuelle des pollens d’aquatiques et l’identification de micro-fossiles non polliniques aquatiques (Diatomées, type 28, algues coloniales). Toutefois, la zone humide n’est pas occupée par un véritable lac. Les micro-fossiles indiquent toujours un milieu tourbeux (Tilletia sphagni, Geolossum sphagnophilum, type 567) (Van Geel, 1978, 1986 ; Kuhry, 1997), comme les deux mousses identifiées (Sphagnum palustre et Climacium dendroides). Ceux qui caractérisent les milieux eutrophes réapparaissent (types 140 et 167, Diatomées, Pediastrum et Botryococcus). Cette eutrophisation provoque la complète disparition de Rivularia et la progressive diminution de Spirogyra.

Fig.3: Diagramme pollinique de la séquence de Montchâtre (B.Prat).

Fig.3: Diagramme pollinique de la séquence de Montchâtre (B.Prat).

Fig.4 : Diagramme des micro‑fossiles non polliniques de la séquence de Montchâtre (J.A.López-Sáez).

Fig.4 : Diagramme des micro‑fossiles non polliniques de la séquence de Montchâtre (J.A.López-Sáez).

5 - Discussion

35Les données physico-chimiques et paléoécologiques acquises sont cohérentes et apportent aussi des informations complémentaires permettant de préciser l’interprétation. Elles éclairent à la fois les dynamiques paysagères du bassin versant et de la zone humide de Montchâtre. Dans le bassin versant, l’évolution des processus géomorphologiques et celle du couvert végétal se font écho depuis plus de 2000 ans. Elles rendent compte de l’impact croissant des activités humaines sur les transferts de matières jusqu’au XXe siècle. Dans la zone humide, les sédiments témoignent de fonctionnements hydriques très différents, dont l’évolution est régie par la dynamique naturelle des anciens maars, les rythmes de la morphogenèse et la gestion de l’eau par les sociétés locales. Globalement, quatre grandes périodes s’individualisent.

36-A la fin de l’âge du Fer et au haut Empire, la cuvette est en partie occupée par une nappe d’eau libre peu profonde qui tend à l’eutrophisation. Des phases d’érosion liées à des défrichements affectent de façon irrégulière le bassin versant. Elles sont relativement marquées à la fin de l’intervalle chronologique.

37-Au cours de l’Antiquité, la zone humide s’assèche progressivement. La taille du lac et sa profondeur se réduisent. Dans le bassin versant, l’histoire de l’occupation des sols et de la morphogenèse se décline en deux parties. Avant les IV-Ve siècles, la pression humaine sur le paysage semble modérée et stable. En revanche, la fin de la période est marquée par une nette accélération des processus d’érosion liée à une progression des surfaces en herbe et en céréales. Cette érosion croissante dans le bassin versant contribue à l’accélération du colmatage du lac.

38-La troisième phase commence au haut Moyen Âge par une perturbation nette dans l’enregistrement sédimentaire de la zone humide suivie par un court épisode lacustre ou un épisode lacustre tronqué. Ce dernier coïncide avec la disparition de l’aulnaie et peut-être avec un premier aménagement de la zone humide et/ou du bassin versant. Cet aménagement est suggéré par le manque de corrélation entre la réduction de la granulométrie des dépôts et le maintien d’un couvert végétal toujours très ouvert (même si un des spectres du niveau s’est révélé stérile et a nuit à la confrontation des données). Lui succède la mise en place d’un sédiment essentiellement tourbeux. Si l’ensemble des marqueurs paléoenvironnementaux analysés atteste une alternance de phases plus sèches et plus humides, les pollens et autres micro-fossiles ne révèlent plus la présence d’une véritable étendue d’eau. Dès la fin du Moyen Âge, la zone humide pourrait être partagée entre les prés humides et un accès direct à la ressource en eau plus ou moins limité dans l’espace en fonction des besoins des sociétés locales. Aux XIII-XIVe siècles, une nouvelle perturbation dans l’enregistrement sédimentaire est remarquée. Encore une fois, la brève réduction de la granulométrie n’est pas corrélée avec une fermeture du couvert végétal et est sans doute davantage liée à des aménagements agricoles (terrasses de culture toujours visibles) ou hydrauliques (construction ou réfection de la digne et du muret de clôture de la zone humide). Pourrait succéder à cet évènement une accentuation de l’humidité indiquée par une sédimentation plus minérale et un discret retour des aquatiques.

39Parallèlement, dans le bassin versant, la pression humaine est importante et croissante depuis le début du Moyen Âge. Les bois sont résiduels et les cultures et pâtures se partagent les terrains. Sur le cadastre napoléonien (1831), ce partage tend à l’égalité. Outre le drainage de la zone humide, la principale conséquence de la pression agricole est l’accélération des dynamiques érosives qui culminent à la fin du Moyen Âge et à l’époque moderne.

40-Depuis le milieu du XXe siècle, les bois et la friche gagnent du terrain dans l’ensemble du bassin versant (fig. 5). En 2008, la zone humide est largement boisée, les parties les plus en pente du bassin versant le sont également. La céréaliculture a disparu et les surfaces en herbe se maintiennent dans les secteurs aux pentes les plus faibles, sur la partie haute du bassin versant (pâturage extensif) et dans la partie basse sur le pourtour de la zone humide (prés de fauche et pâturages). L’érosion est ralentie et discrète.

Fig.5 :Evolution paysagère subactuelle du bassin versant de Montchâtre d’après les photographiesaériennesde1954,1974 et 1999 (G.Gaby).

Fig.5 :Evolution paysagère subactuelle du bassin versant de Montchâtre d’après les photographiesaériennesde1954,1974 et 1999 (G.Gaby).

6 - Conclusion

41Le secteur de Montchâtre est caractérisé par une présence humaine marquée, même si elle semble irrégulière, dès la fin de l’âge du Fer. Le système agropastoral en place se maintient durant l’Antiquité et connaît une plus grande stabilité paysagère jusqu’au IVe siècle de notre ère environ. Une pression humaine plus nette à la fin de la période romaine montre que ce secteur, relativement attractif à l’échelle du plateau, n’est pas délaissé et pourrait même être plus humanisé. Au cours de l’époque médiévale, la pression agricole sur les paysages s’accroît encore et culmine à la fin du Moyen Âge et à l’époque moderne. Elle accélère l’érosion des sols et conduit successivement à l’aménagement d’un étang très tôt dans le Moyen Âge et au drainage de la zone humide à la fin de la même période (à des moments que nous n’avons pas pu caler chronologiquement avec plus de précision). Cette forte humanisation contraste avec le paysage né du retrait agricole observé depuis les années 1950 qui a vu le boisement progresser et l’herbe se substituer aux cultures. En définitive, l’étude souligne le rôle des actions humaines sur l’importante mobilité paysagère de la zone humide de Montchâtre depuis plus de 2000 ans (lac progressivement colmaté, étang, tourbière/prés humides, boisement) et sur les dynamiques érosives passées sur le plateau des Dômes.

42A l’échelle régionale, le rythme des dynamiques érosives montre que cette partie amont du bassin versant du Bédat, affluent de rive gauche de la rivière Allier, a dû contribuer de manière significative aux déséquilibres hydrologiques historiques caractérisés à l’aval en plaine clermontoise (Ballut, 2001). En effet, dès la fin de l’Antiquité et le début du Moyen Âge, l’érosion accélérée qui caractérise le bassin versant de Montchâtre coïncide avec le développement des crues en plaine, expliqué en grande partie par la modification du rapport charge-débit des ruisseaux.

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Annexe

Documents utilisés :

Cadastre napoléonien, 1831, mairie d’Orcines (63).

Photographie aérienne no054, 1954, Institut Géographique National.

Photographie aérienne no1441, 1974, Institut Géographique National.

Photographie aérienne numérisée, no63-1999-0650-2090-LA2E-C10, 1999, Institut Géographique National.

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Table des illustrations

Titre Fig. 1 : Le bassin versant et la zone humide de Montchâtre (Massif central).
URL http://journals.openedition.org/quaternaire/docannexe/image/1872/img-1.jpg
Fichier image/jpeg, 46k
Titre Fig.2: Résultats des analyses physico-chimiques (C.Ballut).
URL http://journals.openedition.org/quaternaire/docannexe/image/1872/img-2.jpg
Fichier image/jpeg, 106k
Titre Fig.3: Diagramme pollinique de la séquence de Montchâtre (B.Prat).
URL http://journals.openedition.org/quaternaire/docannexe/image/1872/img-3.jpg
Fichier image/jpeg, 139k
Titre Fig.4 : Diagramme des micro‑fossiles non polliniques de la séquence de Montchâtre (J.A.López-Sáez).
URL http://journals.openedition.org/quaternaire/docannexe/image/1872/img-4.jpg
Fichier image/jpeg, 75k
Titre Fig.5 :Evolution paysagère subactuelle du bassin versant de Montchâtre d’après les photographiesaériennesde1954,1974 et 1999 (G.Gaby).
URL http://journals.openedition.org/quaternaire/docannexe/image/1872/img-5.jpg
Fichier image/jpeg, 21k
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Pour citer cet article

Référence papier

Christèle Ballut, Béatrice Prat, José Antonio López‑Sáez, Grégoire Gaby et Manon Cabanis, « Evolution environnementale d’une zone humide et de son bassin versant depuis la fin de l’âge du fer : Le maar de Montchâtre (Massif Central, France) »Quaternaire, vol. 19/1 | 2008, 69-79.

Référence électronique

Christèle Ballut, Béatrice Prat, José Antonio López‑Sáez, Grégoire Gaby et Manon Cabanis, « Evolution environnementale d’une zone humide et de son bassin versant depuis la fin de l’âge du fer : Le maar de Montchâtre (Massif Central, France) »Quaternaire [En ligne], vol. 19/1 | 2008, mis en ligne le 01 mars 2005, consulté le 19 mars 2024. URL : http://journals.openedition.org/quaternaire/1872 ; DOI : https://doi.org/10.4000/quaternaire.1872

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Auteurs

Christèle Ballut

GEOLAB (UMR 6042-CNRS), Maison des Sciences de l’Homme, 4 rue Ledru, 63057 Clermont-Ferrand, France. Couriel : christeleballut@hotmail.com

Béatrice Prat

GEOLAB (UMR 6042-CNRS), Maison des Sciences de l’Homme, 4 rue Ledru, 63057 Clermont-Ferrand, France. Courriel : beatriceprat@hotmail.com

José Antonio López‑Sáez

Laboratorio de Arqueobotánica, Departamento de Prehistoria, Instituto de Historia, CSIC, Duque de Medinaceli 6, 28014 Madrid, Espagne. Couriel : alopez@ih.csic.es

Grégoire Gaby

GEOLAB (UMR 6042-CNRS), Maison des Sciences de l’Homme, 4 rue Ledru, 63057 Clermont-Ferrand, France. Couriel : gregoire.gaby@laposte.net

Manon Cabanis

CRPPM (UMR 5608-CNRS), 39 allée Jules Guesde, 31000 Toulouse, France. Couriel : manon.cabanis@inrap.fr

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