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Datation ESR des terrasses alluviales pléistocènes de la vallée de l’Aube : premiers résultats

ESR dating of Pleistocene alluvial terraces of the Aube River valley: first results
Pierre Voinchet, Jacques Brulhet, Isabelle Cojan, Jean-Jacques Bahain et Christophe Falguères
p. 185-193

Résumés

Quatre nappes fluviatiles fossiles étagées sur les versants de la vallée de l’Aube ont fait l’objet de datations par la méthode de la résonance de spin électronique (ESR) appliquée aux grains de quartz optiquement blanchis. Les âges obtenus indiquent que la mise en place du système de terrasses alluviales s’est initiée pendant le Pléistocène moyen. Cette mise en place semble donc différer sensiblement de celles observées dans d’autres vallées du Bassin parisien (Cher, Creuse ou Somme), qui ont débuté dès le Pléistocène inférieur et pose la question pour l’Aube de la préservation des nappes alluviales, de l’existence ou de la position de son tracé au Pléistocène inférieur. La chronologie de ces nappes alluviales du Pléistocène moyen s’inscrit dans le modèle général de mise en place proposé pour plusieurs rivières du nord du Bassin de Paris (Seine, Somme, Yonne), chaque nappe représentant le bilan d’un cycle Glaciaire/Interglaciaire.

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Texte intégral

Les auteurs remercient l’ANDRA pour l’aide apportée lors des phases d’échantillonnage et d’analyses des sédiments entrant dans le cadre d’études géoprospectives liées à la gestion des déchets radioactifs et destinées à évaluer l’évolution géologique à long terme des formations sédimentaires de la région de Brienne-le-Château. Nous remercions tout particulièrement Emmanuelle Defive et Pascal Bertran pour leur relecture de la première version de ce manuscrit et pour leurs observations qui ont permis de l’améliorer.

1 - Introduction et problématique de l’étude

1Ces dernières années, une série d’études concernant les dynamiques de mise en place et l’évolution des réseaux hydrographiques dans le centre, l’ouest et le nord du Bassin de Paris pendant le Pléistocène ont été réalisées (Despriée et al., 2004 ; Antoine et al., 2007 ; Voinchet et al., 2010). Ces travaux, fondés sur la datation des différents dépôts fluviatiles, ont montré que l’édification des systèmes de terrasses étagées de cette zone est liée aux variations climatiques quaternaires et à un soulèvement tectonique général (Cojan et al., 2007). Ils ont aussi permis de mettre en évidence des spécificités locales, comme des réactions particulières des cours d’eau liées aux différents substrats traversés ou à des phénomènes tectoniques locaux ou régionaux (Voinchet et al., 2007 ; Tissoux et al., 2011). La datation des nappes ou terrasses alluviales pléistocènes de la vallée de l’Aube constitue une extension de ces recherches dans l’est du Bassin de Paris.

2Tout au long du cours de l’Aube, les dépôts alluviaux quaternaires sont relativement peu abondants du fait de la largeur fort limitée de la vallée. L’étude s’est focalisée sur la région de Brienne-le-Château, où ces dépôts sont les mieux identifiés sur la carte géologique au 1/50 000 (Hatrival, 2002) en raison de l’élargissement important de la vallée. Une série de six nappes alluviales, depuis le plateau (Fw) jusqu’au fond de vallée actuel (Fz), y a été ainsi signalée. Ces formations alluviales fossiles étant pauvres en restes organiques, en fossiles tant animaux que végétaux, une proposition de calage stratigraphique de ces nappes a été tentée à partir de la méthode de datation par résonance paramagnétique électronique (ESR) appliquée aux grains de quartz optiquement blanchis. Les premiers résultats de cette étude sont présentés dans cet article.

2 - Les formations alluviales de l’aube dans la plaine de brienne

3Longue d’environ 250 km, l’Aube prend sa source sur le plateau de Langres et constitue un des principaux affluents de la Seine, qu’elle rejoint à Marcilly-sur-Seine, dans le département de la Marne (fig. 1). Dans la « Haute vallée de l’Aube », la rivière a entaillé les plateaux jurassiques du Bar-sur-Aubois et les dépôts alluviaux sont rares dans cette vallée étroite. Les nappes alluviales deviennent plus nombreuses et mieux définies après la confluence avec l’Aujon, près de Bar-sur-Aube, mais restent relativement difficiles à appréhender avant le secteur de Trannes où la vallée s’élargit en traversant les terrains crétacés et s’ouvre sur la plaine de Brienne-le-Château (fig. 2). Cette dernière, de forme approximativement triangulaire, est délimitée au nord par des collines crayeuses cénomaniennes et turoniennes aux pieds desquelles coule la Voire, l’un des affluents de l’Aube ; à l’est, par le plateau argileux du Gault ; à l’ouest et au sud par les collines du Gault, partiellement recouvertes de limons. Ces collines entaillées par l’Aube sont formées à leur base par les terrains du Crétacé inférieur, composés essentiellement d’une succession de niveaux argileux et sableux. Il convient également de noter sur ce pourtour de la partie méridionale de la plaine de Brienne la présence de niveaux sableux du Crétacé inférieur (Valanginien, Aptien et Albien).

Fig. 1 : Cartes de localisation.

Fig. 1 : Cartes de localisation.

(A)Carte du Nord de la France replaçant la vallée de l’Aube. (B) Détail de la région Seine – Aube.

4Le secteur de Brienne est caractérisé par des reliefs peu marqués et les cinq niveaux de nappes alluviales occupent des positions qui témoignent de l’évolution de la vallée (Hatrival & Menillet, 2002) (fig. 2). La nappe la plus haute (Fw) n’a été reconnue que sur un lambeau de faible extension au centre de la plaine, à l’est de Brienne-le-Château. De larges lambeaux des nappes moyennes (Fx‑a et Fx‑b) sont préservés sur le flanc ouest de la vallée alors que les basses nappes (Fy‑a et Fy‑b) en occupent la partie orientale. Tous ces témoins montrent que l’Aube, qui coule aujourd’hui au centre de sa plaine alluviale, l’a largement balayée par le passé.

Fig. 2 : Localisation des nappes pléistocènes de la plaine de Brienne-le-Château (d’après Hatrival, 2002).

Fig. 2 : Localisation des nappes pléistocènes de la plaine de Brienne-le-Château (d’après Hatrival, 2002).

5Les dépôts les plus anciens sont peu nombreux, mal conservés et recouverts par la forêt. Les dépôts plus récents, essentiellement visibles dans la plaine, sont quant à eux fréquemment affectés par des phénomènes de cryoturbation (fig. 3).

Fig. 3 : Cryoturbation affectant les alluvions de la nappe Fy‑b au Petit Mesnil (Aube).

Fig. 3 : Cryoturbation affectant les alluvions de la nappe Fy‑b au Petit Mesnil (Aube).

6Les caractéristiques des nappes fluviatiles individualisées d’après la carte géologique (Hatrival & Menillet, 2002) sont les suivantes :

  • Fw (+45 m par rapport au fond de vallée actuel) : Un seul lambeau de cette haute nappe est conservé à l’ouest de Brienne-le-Château sur la butte de Champ Simon. Les alluvions présentent une épaisseur actuelle de 5 à 6 m et sont constituées de graviers grossiers et de sables calcaires provenant du démantèlement des niveaux jurassiques ;
    Fx‑a (+28-30 m) : Cette nappe alluviale est observable sur plusieurs sites à l’est et à l’ouest de Brienne-le-Château. Ces alluvions sont constituées par un gravier grossier calcaire, peu sableux, roux, emballé dans une abondante matrice argileuse ocre foncé ;
    Fx‑b (+11-16 m) : Ces alluvions sont conservées uniquement en rive gauche de l’Aube. Elles sont constituées par un gravier calcaire grossier sableux mal trié à matrice argileuse plus ou moins abondante. Elles sont généralement recouvertes par des limons argilo-graveleux épais d’environ 1,5 m ;
    Fy‑a (+8-10 m) : Cette unité apparaît dans la partie orientale de la Plaine entre Chaumesnil et Juzanvigny. Elle est constituée de graviers moyens et de sables calcaires non argileux, disposés en nappes superposées avec de nombreuses stratifications entrecroisées témoins de la présence d’anciens chenaux bien visibles ;
    Fy‑b (+5-7 m) : La majeure partie de la Plaine de Brienne est occupée par les alluvions de cette nappe, sablo-graveleuses, calcaires, qui y sont exploitées en plusieurs points. D’après les observations faites sur les gravières aujourd’hui en partie ennoyées, les graviers possèdent une épaisseur moyenne de 3 m environ avec des surépaisseurs locales ;

  • Fz : nappe de fond actuelle.

7Les quelques éléments de chronologie actuellement disponibles sont essentiellement liés à des découvertes archéologiques ponctuelles, notamment celle d’un biface « acheuléen ancien » découverts par R. Tomasson dans les alluvions de Fy‑b à Lassicourt (Tomasson, 1963). Dans le gisement paléolithique de Vallentigny, lors de fouilles réalisées dans une carrière en exploitation (Miskovsky, 1963 ; Tomasson & Tomasson, 1963), des alluvions ont livré une industrie du Paléolithique inférieur et des restes de cheval et de rhinocéros laineux, attribués par Guérin à une forme « rissienne » (cité par Tomasson, 1996). Ces alluvions, d’après leur altitude, peuvent être mises en correspondance avec la nappe Fy‑b. La séquence de dépôts de couverture limoneux colluvionnés et parfois pédogénéisés recouvrant les alluvions du site de Vallentigny a livré une industrie moustérienne et de la faune dont de l’auroch et du mammouth (Tomasson, 1996).

3 - Matériel et méthodes

3.1 - Échantillonnage

8Les cinq formations alluviales fossiles ont pu être échantillonnées en avril 2010 et un total de 11 prélèvements a été effectué (fig. 4 & tab. 1). Les prélèvements ont été réalisés sur des coupes de terrain rafraichies ou mises au jour spécialement à la suite de travaux de terrassement afin d’exclure les risques de contamination.

Fig. 4 : Localisation des prélèvements effectués dans les formations alluviales pléistocènes de la plaine de Brienne-le-Château.

Fig. 4 : Localisation des prélèvements effectués dans les formations alluviales pléistocènes de la plaine de Brienne-le-Château.

9La nappe Fw a été échantillonnée en deux points à la faveur de tranchées récentes réalisées pour l’entretien des chemins. Le site du « Chemin Brulé » à Brienne-le-Château est constitué par le bord d’un chemin creux qui recoupe sur une épaisseur de deux mètres les alluvions composées de graviers et petits galets carbonatés (1 à 2 cm) pris dans une matrice sablo-argileuse brune (échantillon AUB10‑05). Le site de « la Loge aux Gardes » se situe dans une tranchée en zone forestière qui recoupe sur environ 1,50 m les alluvions grossières de la nappe. Comme pour le site du « Chemin Brulé », les alluvions sont composées de graviers et petits galets carbonatés (1 à 2 cm) pris dans une matrice sablo-argileuse brune. Un échantillon (AUB10‑06) a été prélevé dans la partie médiane de la coupe.

Tab. 1 : Echantillons de la vallée de l’Aube analysés dans la présente étude.

Tab. 1 : Echantillons de la vallée de l’Aube analysés dans la présente étude.

10La nappe Fx-a a été échantillonnée en deux sites distants de près de 4 km. Le site du « Grand Brevonnel » à l’Etape correspond à un affleurement de sables moyens peu carbonatés, de couleur brun-rouge et d’une épaisseur d’environ 6 m, formant le bord d’une tranchée creusée pour le passage d’une voie de chemin de fer (AUB10-03). L’autre site proche de Brienne-le-Château, « les Usages », est constitué par un affleurement de graves moyennes carbonatées, d’une épaisseur totale de 0,70 m mis à l’affleurement à la faveur du curage récent d’un fossé (AUB10‑07). Il convient de noter que les altitudes relatives de ces deux sites par rapport au lit actuel de l’Aube ne sont pas cohérentes pour une même nappe puisqu’elles présentent un écart de près de 20 m (tab. 1).

11La nappe Fx‑b a pu être échantillonnée sur trois localités, deux situées au sud près de Juvanzé et une troisième au nord près de Pel-et-Der. Le site de la « Ferme-du-Breuil » à Juvanzé est constitué par un affleurement de graves moyennes, carbonatées, d’une épaisseur de 2 m, sur le bord d’un fossé profond nettoyé récemment. Le prélèvement AUB10‑01 a été effectué dans la base du niveau. Le site de « la Rigole » à Juvanzé se situe dans une zone d’extraction. Seule la partie supérieure de la coupe est accessible sur environ 2,5 m de hauteur. On y observe des niveaux clairement fluviatiles, essentiellement composés de petits graviers carbonatés lités dans lesquelles des lentilles de sable sont intercalées. L’échantillon AUB10‑02 a été prélevé dans une de ces lentilles sur la partie basse de cette coupe. Le troisième prélèvement a été effectué sur le site de Port d’Yon (échantillon AUB10‑08). La nappe n’y est plus conservée que sous la forme d’un lambeau très anthropisé. La coupe échantillonnée est constituée des graves moyennes, carbonatées, d’une épaisseur totale de 0,50 m. Le prélèvement AUB10‑08 a été fait à la base de la coupe.

12La nappe Fy-a n’a pu être observée que sur un seul site, « le Clos d’Ajou » à Morvillier dans une ancienne carrière aujourd’hui abandonnée et noyée. L’affleurement échantillonné est constitué à la base, par une alternance de lits d’alluvions fines (sables) et grossière (petits galets) très carbonatés, surmontée par un ensemble homogène de carbonates très fins, peut être assimilable à un tuf carbonaté, altéré en surface. Le prélèvement AUB10‑04 a été effectué dans un des lits sableux.

13Enfin, trois prélèvements ont pu être effectués dans la nappe Fy‑b sur deux sites, celui de Chaumesnil et celui du Petit-Mesnil. La coupe de Chaumesnil, site « les Quenoux », se situe dans une gravière « artisanale ». Seule la partie supérieure de la coupe est accessible sur environ 1,5 m de hauteur, la base de la nappe étant actuellement noyée. Cette coupe est formée de niveaux de petits galets carbonatés lités dans lesquels plusieurs lentilles de sable sont intercalées. L’échantillon AUB10‑09 a été prélevé dans l’une de ces lentilles sur la partie basse de la coupe. De nombreuses traces de perturbation périglaciaire (cryoturbations) ont été observées dans le sommet des dépôts. La coupe du « Chemin de Rance », sur la commune du Petit-Mesnil, se situe dans une gravière. Cette coupe montre deux ensembles sédimentaires distincts, séparés par un paléosol bien marqué. Le premier ensemble, à la base de la séquence, est composé d’alluvions moyennes à grossières carbonatées, prises dans une matrice fine carbonatée. Ce premier niveau montre localement des déformations importantes interprétées comme étant des cryoturbations (fig. 3). Un échantillon (AUB10‑10) a été prélevé dans la partie supérieure de ce niveau, sous un paléosol épais d’une trentaine de centimètres et riche en restes malacologiques. L’ensemble sommital est composé de multiples lentilles d’alluvions fines (sables moyens à fins), de limons et de lits de petits graviers et galets. Un échantillon (AUB10‑11) a été prélevé dans une lentille sableuse de ce niveau.

3.2 - Datation ESR de quartz extraits de sédiments fluviatiles

3.2.1 - Principes de la méthode

14La méthode de datation par résonance de spin électronique (ESR) est une méthode paléodosimétrique. Des éléments radioactifs comme l’uranium, le thorium et le potassium présents en petite quantité dans les sédiments émettent des radiations qui vont mettre en mouvement des électrons dans les grains de quartz (radiations ionisantes). La présence dans ces grains d’impuretés telles que de l’aluminium ou le titane, crée des pièges où peuvent s’emmagasiner ces électrons proportionnellement à la dose de radiations reçue. Il devient donc possible, en quantifiant le nombre total d’électrons piégés et en connaissant la dose annuelle de radiations reçue par un échantillon de dater celui-ci.

15Pour les grains de quartz, le moment que l’on cherche à dater n’est pas la formation du minéral, les grains de quartz présents dans les alluvions s’étant formés bien longtemps avant leur dépôt dans les terrasses fluviatiles, mais le moment de leur enfouissement dans les nappes alluviales. En effet, lors du transport de ces grains de quartz par la rivière, leur exposition à la lumière du soleil entraîne la libération des électrons piégés depuis la genèse de ces quartz et remet ainsi le « chronomètre » à zéro. Une fois, les grains de quartz déposés au sein de la terrasse, à l’abri de la lumière, les électrons vont alors recommencer à s’accumuler dans les pièges au cours du temps.

16Le nombre d’électrons capturés en un an dépend directement de la quantité de radiations (dose annuelle, Da) reçue par le grain, quantité qui est déterminée par spectrométrie gamma en laboratoire. La spectrométrie ESR permet quant à elle de détecter les électrons piégés et ainsi de déterminer la quantité de radiations reçue par l’échantillon depuis que celui-ci a été remis à zéro (dose totale ou paléodose, DE). Le rapport de la dose totale sur la dose annuelle permet de proposer un âge de dépôt.

3.2.2 - Protocole expérimental

17Les grains de quartz sont séparés en utilisant un protocole chimique et physique déjà décrit dans la littérature (Yokoyama et al., 1985 ; Voinchet et al., 2004). L’irradiation des aliquotes est effectuée à l’aide d’une source de 60Co panoramique (Dolo et al., 1996) émettant un rayonnement de 1,25 MeV avec un débit de dose d’environ 200 Gy/h. Pour les échantillons de l’Aube, neuf aliquotes ont ainsi été soumises à des doses gamma comprises entre 260 et 12 000 Gy.

18Les analyses ESR ont été effectuées sur des grains de quartz dont la taille était comprise entre 100 et 200 µm et nous avons choisi d’utiliser le centre paramagnétique aluminium (Al) du quartz. Ce centre est blanchi optiquement pendant le transport fluvial, mais de manière incomplète, et un signal résiduel doit être déterminé, puis soustrait aux intensités ESR des aliquotes avant tout calcul d’âge. La détermination de cette dose résiduelle est réalisée grâce à l’emploi d’un simulateur solaire SOL2. Dans ce dispositif, les échantillons sont illuminés pendant 1600 h (le blanchiment maximal étant atteint dans la nature vers 800 à 1 200 h, Toyoda et al., 2000) et l’intensité lumineuse reçue est comprise entre 3,2 et 3,4 105 Lux.

19Les mesures ESR ont été effectuées à basse température (107 K) avec un spectromètre Bruker EMX en utilisant des conditions expérimentales proposées par Voinchet et al. (2004). L’intensité du signal est mesurée entre le sommet du premier pic de la structure hyperfine du centre Al à g = 2,018 et la base du seizième pic à g = 2,002 (Toyoda & Falguères, 2003). Chaque aliquote a été mesurée trois fois après une rotation d’un angle de 120º de sa position initiale dans la cavité. Ce protocole a été répété trois fois, entrainant 9 mesures pour chaque aliquote.

20Les doses totales de radiations DE reçues par les échantillons ont été extrapolées à partir des courbes de croissances Intensité ESR/dose ainsi établies. Les courbes de régression ont été obtenues en une formule de régression « exponentielle + linéraire » (Duval et al., 2011 ; Voinchet et al., 2013) :

21I(D) = Isat (1 – e(D+DE)) + B(DE)

22où I(D) représente l’intensité ESR (unités arbitraires) correspondant à l’aliquote ayant reçue la dose D (en grays), Isat l’intensité de saturation (unités arbitraires), µ le coefficient de sensibilité du terme exponentiel (sans unité) et B la pente du terme linéaire (sans unité). Les données ont été pondérées par l’inverse de l’intensité au carré, 1/I2 (Yokoyama et al., 1985).

23Afin de déterminer la dose de radiation reçue par l’échantillon en un an (dose annuelle) et émise par le sédiment environnant l’échantillon, une dosimétrie précise des formations alluviales fossiles, par nature hétérogènes, a été réalisée grâce à l’application de différentes méthodes. Un ensemble de mesures, réalisé au moment de l’échantillonnage, a été obtenu grâce à un spectromètre gamma de terrain (inspecteur 1000, Canberra) à l’aide de la méthode du seuil de Mercier et Falguères (2007). Ces mesures permettent la prise en compte de l’environnement radioactif de l’échantillon dans un rayon de 30 cm autour de l’échantillon. Ces résultats ont par la suite été complétés par une mesure de spectrométrie gamma en laboratoire (spectromètre de germanium Ortec faible bruit de fond), permettant quant à elle de préciser la teneur en radioéléments de l’environnement direct de l’échantillon, et donc de déterminer les autres paramètres de calcul de la dose annuelle (rayonnement bêta reçu).

24Le débit de dose a été calculé à partir des activités de radionucléides obtenues d’une part par spectrométrie gamma in situ et d’autre part grâce à des mesures en laboratoire. Les calculs d’âge ont été effectués en utilisant les facteurs de conversion de débit de dose de Adamiec et Aitken (1998), une valeur k de 0,15 ± 0,1 (Yokoyama et al., 1985 ; Laurent et al., 1998), des atténuations α et β de Brennan (Brennan et al., 1991 ; Brennan, 2003), et en appliquant la formule d’atténuation liée à l’eau de Grün (1994). La teneur en eau est mesurée par la différence de masse entre l’échantillon naturel et le même échantillon séché pendant une semaine.

25Le débit de dose cosmique a été calculé à partir des équations de Prescott et Hutton (1994). Le débit de dose interne a été considéré comme négligeable en raison de la faible teneur en radionucléides des grains de quartz (Murray & Roberts, 1997 ; Vandenberghe et al., 2008).

4 - Résultats

26Les résultats obtenus sont présentés dans le tableau 2. Plusieurs échantillons n’ont pu être analysés faute de présence suffisante de grains de quartz. Il s’agit de l’échantillon prélevé dans les alluvions de la nappe Fy‑a à Morvilliers (AUB10‑04), de celui provenant de la nappe Fx‑b à la « Ferme du Breuil » (AUB10‑01) et de la nappe Fx‑a, au site « les Usages » (AUB10‑07). Pour chacun de ces sites, moins de 0,5 g de quartz a pu être extrait d’un kilogramme de sédiment traité, interdisant toute analyse.

Tab. 2 : Données ESR obtenues sur les échantillons de la vallée de l’Aube de la présente étude.

Tab. 2 : Données ESR obtenues sur les échantillons de la vallée de l’Aube de la présente étude.

Bl/ Taux de blanchiment, DE/ Dose totale, Da/ Dose annuelle.

27Parmi les échantillons dont le contenu en quartz était favorable à l’analyse, deux échantillons fournissent des âges qui ne sont pas en accord avec la position altimétrique des sites : nappe Fx‑a, site du Grand Brevonnel (AUB10‑03), et nappe Fy‑b, sédiment provenant de l’ensemble sommital du site du Petit Mesnil (AUB10‑11). Ces deux prélèvements montrent par ailleurs des caractéristiques qui ne cadrent pas avec le reste des sédiments des nappes alluviales de l’Aube observés dans la zone de Brienne-le-Château. Ils sont constitués en majorité par des grains de quartz alors que les autres sédiments étudiés sont extrêmement carbonatés. Il est probable que ces deux échantillons dont les âges sont aberrants correspondent à des remaniements récents de sables secondaires ou tertiaires.

28Pour plusieurs autres prélèvements de l’Aube analysés dans ce travail, six aliquotes seulement ont pu être irradiées au lieu des neuf prévues par le protocole analytique (échantillons AUB10‑05, AUB10‑06, AUB10‑09 et AUB10‑10). Néanmoins, les courbes de croissance de ces échantillons ont pu être exploitées et des âges calculés. En effet, après irradiation, la majorité des échantillons traités présentent des courbes de croissances très satisfaisantes, montrant une faible dispersion des points mesurés. Seul l’échantillon AUB06‑10 présente une relative dispersion des intensités mesurées après irradiation. Cette dispersion explique la marge d’erreur plus importante obtenue sur l’âge déterminé pour cet échantillon.

29Lors des mesures radiométriques certaines caractéristiques ont été mises en évidence : une homogénéité des résultats pour l’ensemble des sédiments, une très faible teneur en potassium systématiquement inférieure à 1 % et des taux de blanchiment moyens compris entre 23 et 50 %.

30Les âges déterminés pour les nappes de ce secteur sont cohérents entre eux et on note une bonne concordance entre les résultats obtenus et la position altimétrique relative des nappes échantillonnées dans ce secteur de la vallée de l’Aube les unes par rapport aux autres. L’écart important entre les âges obtenus pour la nappe Fx‑b et la nappe Fw, de l’ordre de 300 ka, correspond à un dénivelé conséquent en termes d’altimétrie, près de 40 m. Il semblerait qu’au moins une nappe intermédiaire n’a pas été observée sur le terrain.

5 - Discussion et conclusion

31Dans la plaine alluviale de Brienne-le-Château, l’Aube a déposé tout au long du Pléistocène moyen un système de nappes alluviales en relation plus ou moins étroite avec les grands cycles climatiques. La mise en place de certaines de ces nappes a pu être datée dans le cadre de cette étude.

32Les âges moyens obtenus lors de cette étude et l’attribution des nappes étudiées à un cycle Glaciaire/Interglaciaire sont présentés sur un transect synthétique de la vallée dans la figure 5.

33La plus ancienne nappe présente dans le secteur de Brienne semble s’être mise en place aux alentours de 600 ka, ce qui la corrélerait avec les MIS 16/15. La seconde nappe datée dans ce secteur est la nappe répertoriée Fx‑b, avec un âge d’environ 300 ka (MIS 10/9). La grande différence d’âge et d’altimétrie entre ces deux nappes laisse à penser qu’il pourrait y avoir deux nappes intercalées, dont la nappe Fx‑a qui n’a pas pu être datée ici. Les différences importantes d’altitude entre les deux sites attribués à la nappe Fx‑a, (+22 m pour le site de « Grand Brevonnel », +43 m pour le site des « Usages ») plaident également en faveur de cette interprétation, deux nappes distinctes, Fx-a1 et Fx-a2 (fig. 5) ayant pu être cartographiées comme une seule. Ces deux nappes pourraient être corrélées aux MIS 14/13 d’une part et MIS 12/11 d’autre part. De la même façon, la nappe Fy‑a semble être en relation avec les MIS 8/7 puisqu’elle se situe entre les nappes Fx‑b (MIS 10/9) et Fy‑b, datée d’environ 160 ka et associée aux MIS 6/5. Ces propositions reposent sur une corrélation entre nappes alluviales et cycles Glaciaires/Interglaciaires. Si la distribution altimétrique des nappes semble corroborer ce modèle, celui-ci devra être validé par d’autres datations.

Fig. 5 : Présentation et interprétation des âges.

Fig. 5 : Présentation et interprétation des âges.

(A) Représentation des âges ESR et des âges moyens obtenus pour les terrasses de la vallée de l’Aube. (B) Transect synthétique de la Vallée de l’Aube.

34La cohérence des âges obtenus avec les altitudes relatives a permis d’élaborer le système fluviatile pléistocène de l’Aube dans le secteur de Brienne. Ce système est, en de nombreux points, semblable à celui d’autres rivières du Bassin de Paris. Des systèmes fluviatiles fonctionnant de manière pratiquement équivalente ont ainsi été décrits dans les vallées de la Somme (Antoine et al., 2003), de la Creuse, du Cher et du Loir (Voinchet et al., 2010). Une différence importante est tout de même à noter, il s’agit de l’absence dans la vallée actuelle de l’Aube de terrasses du Pléistocène inférieur.

35Cette absence peut traduire :

  • soit une ablation importante qui n’a pas permis la préservation des nappes alluviales supérieures connues plus au nord dans la région de Soulaine (D. Mercier, com. pers.) ;

  • soit un tracé situé plus à l’est et la mise en place du cours de l’Aube dans la plaine de Brienne-le-Château au cours du Pléistocène moyen, à la faveur de captures telles que celles connues par ailleurs dans le Bassin parisien (Cordier et al., 2006).

36Pour mieux comprendre la mise en place du système de l’Aube, il parait indispensable de trouver et de dater de nouveaux affleurements correspondant aux nappes qui n’ont pu être datées lors de ce travail, telle que Fx‑a (probablement à séparer en deux nappes) et Fy‑a et de rechercher des nappes plus élevées que la nappe Fw. Les affleurements de la zone ouest de la vallée n’ayant pas permis d’obtenir des résultats satisfaisants, les dépôts alluviaux du secteur oriental recouverts par les nappes limoneuses de la région de Vallentigny constituent une cible privilégiée pour répondre à cette question.

37En effet, les dépôts alluviaux de ce secteur, compris entre la vallée actuelle de l’Aube et celle de la Voire, pourraient constituer les témoins de l’ancien cours de l’Aube, qui aurait balayé une large vallée centrée plus à l’est que la vallée actuelle. Ensuite, au Pléistocène moyen en relation avec un phénomène d’auto-capture, le cours de l’Aube se serait déplacé plus à l’ouest (Tricart, 1952). Ce changement dans la position de la vallée active de la rivière pourrait être à l’origine du manque de témoins de nappes du Pléistocène inférieur au niveau du cours actuel de l’Aube.

38Par ailleurs, des recherches de nouveaux témoins de nappes fossiles menées dans ce secteur et dans les dépôts de la Voire nous permettront de préciser les âges des différents sites préhistoriques de la zone, dont celui de Vallentigny, et des témoignages de la présence de l’Homme dans le secteur de Brienne-le-Château pendant le Pléistocène.

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Bibliographie

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Table des illustrations

Titre Fig. 1 : Cartes de localisation.
Légende (A)Carte du Nord de la France replaçant la vallée de l’Aube. (B) Détail de la région Seine – Aube.
URL http://quaternaire.revues.org/docannexe/image/7376/img-1.png
Fichier image/png, 109k
Titre Fig. 2 : Localisation des nappes pléistocènes de la plaine de Brienne-le-Château (d’après Hatrival, 2002).
URL http://quaternaire.revues.org/docannexe/image/7376/img-2.png
Fichier image/png, 261k
Titre Fig. 3 : Cryoturbation affectant les alluvions de la nappe Fy‑b au Petit Mesnil (Aube).
URL http://quaternaire.revues.org/docannexe/image/7376/img-3.png
Fichier image/png, 389k
Titre Fig. 4 : Localisation des prélèvements effectués dans les formations alluviales pléistocènes de la plaine de Brienne-le-Château.
URL http://quaternaire.revues.org/docannexe/image/7376/img-4.png
Fichier image/png, 256k
Titre Tab. 1 : Echantillons de la vallée de l’Aube analysés dans la présente étude.
URL http://quaternaire.revues.org/docannexe/image/7376/img-5.png
Fichier image/png, 16k
Titre Tab. 2 : Données ESR obtenues sur les échantillons de la vallée de l’Aube de la présente étude.
Légende Bl/ Taux de blanchiment, DE/ Dose totale, Da/ Dose annuelle.
URL http://quaternaire.revues.org/docannexe/image/7376/img-6.png
Fichier image/png, 21k
Titre Fig. 5 : Présentation et interprétation des âges.
Légende (A) Représentation des âges ESR et des âges moyens obtenus pour les terrasses de la vallée de l’Aube. (B) Transect synthétique de la Vallée de l’Aube.
URL http://quaternaire.revues.org/docannexe/image/7376/img-7.png
Fichier image/png, 90k
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Pour citer cet article

Référence papier

Pierre Voinchet, Jacques Brulhet, Isabelle Cojan, Jean-Jacques Bahain et Christophe Falguères, « Datation ESR des terrasses alluviales pléistocènes de la vallée de l’Aube : premiers résultats », Quaternaire, vol. 26/3 | 2015, 185-193.

Référence électronique

Pierre Voinchet, Jacques Brulhet, Isabelle Cojan, Jean-Jacques Bahain et Christophe Falguères, « Datation ESR des terrasses alluviales pléistocènes de la vallée de l’Aube : premiers résultats », Quaternaire [En ligne], vol. 26/3 | 2015, mis en ligne le 01 septembre 2017, consulté le 23 novembre 2017. URL : http://quaternaire.revues.org/7376 ; DOI : 10.4000/quaternaire.7376

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Auteurs

Pierre Voinchet

Département de Préhistoire du Muséum national d’Histoire naturelle, UMR 7194, 1 rue René-Panhard, FR-75013 PARIS. Courriel : pvoinch@mnhn.fr

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Jacques Brulhet

ANDRA, Parc de la Croix Blanche, 1-7 rue Jean Monnet, FR-92298 CHATENAY-MALABRY cedex. Courriel : jacques.brulhet@andra.fr

Isabelle Cojan

MINES ParisTech, PSL Research University, Centre de géosciences, 35 rue St Honoré, FR-77300 FONTAINEBLEAU. Courriel : isabelle.cojan@mines-paristech.fr

Jean-Jacques Bahain

Département de Préhistoire du Muséum national d’Histoire naturelle, UMR 7194, 1 rue René-Panhard, FR-75013 PARIS. Courriel : bahain@mnhn.fr

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Département de Préhistoire du Muséum national d’Histoire naturelle, UMR 7194, 1 rue René-Panhard, FR-75013 PARIS. Courriel : falguere@mnhn.fr

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