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Les microcharbons dans les sédiments du lac Ifrah moyen atlas (Maroc) : significations climatiques depuis 24 000 ans cal. bp

Microcharcoal in middle Atlas Ifrah lake sediments (Morocco): climate significance for the last 24,000 cal. yrs bp
Brahim Damnati et Hanane Reddad
p. 225-229

Résumés

Les paléofeux en relation avec les changements climatiques passés en Afrique du Nord restent encore mal documentés. Une étude multidisciplinaire utilisant la minéralogie, la géochimie et les traces du feu (microcharbon) sur des sédiments du lac Ifrah (Moyen Atlas, Maroc) offre de nouvelles perspectives pour une meilleure compréhension des variations climatiques depuis le dernier maximum glaciaire à nos jours. Depuis 24 000 jusqu’à 13 000 ans cal. BP, la concentration des sédiments en microcharbons était très faible, en lien avec une faible activité de feu et un climat froid. La phase comprise entre 13 000 et 10 800 ans cal. BP est une période de transition. Le début de l’Holocène moyen (entre 10 800 et 4 500 ans cal. BP) se caractérise par une forte augmentation de la concentration de particules de microcharbons. Un pic de ces particules est observé à 107 cm (soit 8 200 ans cal. BP). Cette phase est marquée par une forte activité des feux au cours d’une période sèche. L’Holocène supérieur (entre 4 500 et 1 700 ans cal. BP) marque le retour à des conditions climatiques humides manifestées essentiellement par une baisse modérée de la concentration de particules de microcharbons.

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Texte intégral

Ce travail s’est effectué dans le cadre des projets PICS, PROTARS III et PMARSII: n°12/24. Nous tenons à remercier vivement les collègues qui ont organisé et veillé à la réussite du congrès « Q10 ». Les auteurs remercient particulièrement Dr A.L Daniau et Dr Amaelle Landais pour leurs remarques et suggestions très constructives.

1 - Introduction

1Le Maroc fait partie du pourtour méditerranéen. Sa situation géographique le place dans une zone d’influence des circulations océaniques nord atlantiques (Martin, 1981). Ces influences et les changements qui en découlent sont enregistrées par les sédiments lacustres sous forme d’archives climatiques (Damnati, 2000; Damnati, 2009; Damnati et al., 2012; Damnati, 2014; Damnati et al., 2016; Etebaai et al., 2012; Rhoujjati et al., 2012; Reddad, 2012; Reddad et al., 2013). L’étude des paléo-feux suggère que, comme à l’actuel, la variabilité de l’activité des feux dépend du prolongement des périodes sèches, ainsi que de l’accumulation de biomasse végétale pyrophile sous le contrôle direct de la variabilité climatique passée (Power et al., 2008; Daniau et al., 2007; Daniau, 2008; Daniau et al., 2010; Jiménez-Moreno et al., 2013). Le Maroc est confronté à de grands incendies qui se développent pendant des situations atmosphériques exceptionnelles caractérisées par de longues périodes de sécheresse à la fin du printemps et au début de l’été (Etebaai, 2009). Selon le Haut Commissariat des Eaux et Forêts et de la Lutte Contre la Désertification, l’analyse de la situation des incendies de forêts au Maroc fait ressortir qu’au cours des 50 dernières années (1960-2009), près de 12 912 incendies ont endommagé 149 292 ha de forêt.

2Les écosystèmes lacustres étaient et seront parmi les milieux les plus gravement perturbés par le réchauffement climatique. A l’échelle des bassins versants, l’une des graves menaces qui pèse sur l’équilibre environnemental de ces écosystèmes est l’augmentation des incendies de forêts. Comme les lacs, les forêts se dégradent en réponse aux épisodes de sécheresse. L’augmentation de l’activité des feux est une des conséquences majeures de la longueur des saisons sèches et caniculaires sur les forêts.

3Nous avons donc choisi de consacrer ce travail à l’étude de la variabilité des feux de végétation au moyen Atlas depuis le Dernier Maximum Glaciaire (DMG). Nous nous sommes intéressés à l’étude des restes de végétaux brûlés (microcharbons) préservés dans les enregistrements sédimentaires de la carotte prélevée au niveau du lac Ifrah. Cette étude permettra, d’une part, de corréler directement l’évolution de l’activité des feux avec les changements climatiques terrestres, enregistrés par les variations des différents proxies (carbonates, éléments géochimiques, susceptibilité magnétique, carbone organique,…) ; d’autre part, de comparer directement cette évolution avec la dynamique de la végétation

2 - Situation géographique du lac d’Ifrah

4Le lac d’Ifrah (33°33’N 04°56’W) est situé dans le Causse d’Ifrane qui fait partie du Causse moyen atlasique au centre du Maroc. Le climat du Causse moyen atlasique est humide et froid. La pluviosité moyenne annuelle dans le Causse d’Ifrane est de l’ordre de 1200 mm et la température moyenne annuelle varie entre 3 et 16°C. Le lac Ifrah se trouve à une altitude de 1610 m. Sa superficie est de 200 ha et son périmètre est de 5,6 km. La profondeur maximale de la tranche d’eau n’excède pas actuellement 2 m au centre (fig. 1).

Fig. 1 : Situation geographique du lac Ifrah au Maroc et son bassin hydrographique.

Fig. 1 : Situation geographique du lac Ifrah au Maroc et son bassin hydrographique.

3 - Matériel et méthode

5Les particules carbonées sont issues d’une dégradation chimique (carbonisation du bois) sous l’effet de la chaleur (pyrolyse) lors d’un incendie, conduisant à une perte de 70 à 80 % de substance et un amincissement des parois cellulaires jusqu’à 1/5 de leur épaisseur initiale (Daniau et al., 2007 ; Daniau, 2008). Cette carbonisation résulte d’une réaction de combustion incomplète des restes ligneux. Les particules carbonées regroupent toutes les particules charbonneuses de différentes tailles (macrocharbons, mésocharbons et microcharbons) issues de cette réaction. Elles constituent actuellement les seuls marqueurs physico-chimiques directs de la dynamique des feux de biomasse (Thevenon et al., 2004). Dans ce travail, nous nous intéresserons à l’étude des “microcharbons”. Ils correspondent à toutes les particules végétales de la taille du micromètre oxydées par le feu (brûlées).

6L’analyse classique des microcharbons est réalisée sur des lames « palynologiques » dans des enregistrements continentaux (lacs, tourbières). Dans le domaine marin, les microcharbons ont été peu étudiés et la méthode de leurs analyses reste la même (Daniau, 2008). La discrimination de ces microparticules est réalisée en fonction des critères de densités optiques et morphologiques (couleur noire, opaque, de forme angulaire).

7La préparation des échantillons de la carotte d’Ifrah suit la méthode développée par Thevenon et al. (2004). Environ 500 mg de sédiment sec sont directement soumis à trois traitements successifs d’attaques chimiques : attaque à l’acide chlorhydrique (HCl); attaque à l’acide nitrique et attaque au peroxyde d’hydrogène ou eau oxygénée (H2O2). Après dilution, la solution est filtrée avec une pompe à vide sur des filtres en acétate de cellulose (porosité 5 µm, diamètre 45 mm). Une partie du filtre est montée entre lame et lamelle au baume du Canada sous hotte aspirante. Le comptage des microcharbons est basé sur les méthodes optiques de comptage proposé par Clark (1982). Elles concernent le comptage d’un grand nombre de particules avec une résolution de l’ordre du micromètre (µm). Les lames sont observées au microscope optique sur 100 à 150 champs.

4 - Résultats et discussion

8La stratigraphie des sédiments de la carotte d’Ifrah se compose essentiellement de sédiments argilo-silteux, qui contiennent des restes de végétaux et/ou des coquilles de mollusques millimétriques. Cinq niveaux ont fait l’objet de datations 14C sur matière organique total par la méthode conventionnelle (Stuiver & Reimer, 1993). L’étude des teneurs en microcharbons a permis de mettre en évidence trois unités (fig. 2).

9L’unité inférieure (>13 000 ans cal. BP) montre une faible variabilité des teneurs en microcharbons (entre 0,45 et 0,91.106 particules/g) témoignant d’une très faible activité des feux. Cette unité serait déposée lors d’une période instable, marquée par l’installation d’un climat sec et froid. La faible activité des feux de cette période correspondrait donc au développement maximal de la végétation semi-désertique dans la région. Elle serait alors contrôlée par la faible biomasse et le climat froid et aride. En effet, l’analyse palynologique montre une végétation steppique (Gramineae, Chénopodiaceae et Artemisia) à plus de 90 % des plantes composant le paysage autour du lac (Rhoujjati et al., 2010). La reconstitution des températures et des précipitations en se basant sur ces données polliniques montre que la température hivernale au cours de cette période était de 10 à 12 °C plus basse qu’actuellement (fig. 3). Les précipitations moyennes annuelles ne dépassaient pas 400 mm/an (Cheddadi et al., 2004; Rhoujjati et al., 2010).

10Cette période paraît synchrone avec le DMG marqué par une faible concentration en microcharbons des sédiments à l’échelle globale et par l’aridité maximale du Sahara et du Sahel (Damnati, 2014; Daniau et al., 2010).

11L’unité intermédiaire 2 (comprise entre 13 000 et 4 500 ans cal. BP) fait apparaître deux phases distinctes. Une première phase a lieu entre 13 000 et 10 800 ans cal. BP : elle correspond à une courte période de faible activité des feux et de haut niveau lacustre sous un climat clément et humide, matérialisé par une baisse de la concentration des particules de microcharbons.

12Une autre phase a lieu entre 10 800 et 4 500 ans cal. BP : elle se caractérise par une forte augmentation de la concentration de particules de microcharbons. Un pic de ces particules a lieu à 107 cm (8 200 ans cal. BP). Elle est marquée par une forte activité des feux au cours d’une période sèche. Les données polliniques révèlent un recul de la cédraie associée à l’expansion de la forêt tempérée (Quercus caducifolié) et la forêt méditerranéenne (Quercus ilex) (Rhoujjati et al., 2010). La reconstitution des températures hivernales et estivales montre que le climat était plus chaud de 2 à 3°C environ par rapport à l’actuel (fig. 3) (Cheddadi et al., 2004; Rhoujjati et al., 2010).

13L’unité supérieure (entre 4 500 et 1 700 ans cal. BP) marque le retour des conditions climatiques humides manifestées essentiellement par une baisse modérée de la concentration des particules de microcharbons. Cet effet semble fortement nuancé par l’influence anthropique principalement au cours des derniers 1 700 ans. Ceci est matérialisé par une exploitation de plus en plus prépondérante des ressources naturelles (défrichement du couvert végétal naturel, occupation du sol et accélération de l’eutrophisation des milieux aquatiques) (Cheddadi et al., 2015; Damnati et al., 2016). Cette anthropisation a déjà été signalée également dans tout le pourtour méditerranéen pendant la même période (Cheddadi et al., 2004; Damnati et al., 2012).

Fig. 2 : Distribution des microcharbons en fonction de la profondeur des sédiments de la carotte du lac Ifrah (le DMG correspond au sommet de la période 1 soit entre 450 et 150 cm ; l’Holocène correspond au sommet de la carotte à partir de 150 cm).

Fig. 2 : Distribution des microcharbons en fonction de la profondeur des sédiments de la carotte du lac Ifrah (le DMG correspond au sommet de la période 1 soit entre 450 et 150 cm ; l’Holocène correspond au sommet de la carotte à partir de 150 cm).

Fig 3 : Évolutions des différentes espèces végétales identifiées dans les analyses palynologiques du lac Ifrah et reconstitution des températures de Janvier (in Rhoujjati et al., 2010 modifiée; Reddad, 2012).

Fig 3 : Évolutions des différentes espèces végétales identifiées dans les analyses palynologiques du lac Ifrah et reconstitution des températures de Janvier (in Rhoujjati et al., 2010 modifiée; Reddad, 2012).

5 - Conclusion

14L’analyse des microcharbons de la carotte du lac Ifrah renseigne sur l’histoire de l’activité des feux au Maroc au cours des derniers 24 000 ans cal. BP. Cette analyse a permis de mettre en évidence trois périodes distinctes. La période comprise entre 24 000 et 13 000 ans cal. BP, est caractérisée par une faible activité des feux sous les conditions climatiques plus froides et plus sèches qu’actuellement et où la biomasse terrestre était relativement limitée. La période comprise entre 13 000 et 4 500 ans cal. BP et particulièrement entre 10 800 et 4 500 ans cal. BP, aurait connu une augmentation de l’activité des feux en relation avec une forte disponibilité du combustible et un climat plus chaud et plus sec. La période comprise entre 4 500 ans cal. BP et l’actuel correspond essentiellement au retour des conditions climatiques favorables à la réinstallation de la couverture végétale. L’activité anthropique s’est accentuée au cours des deux derniers millénaires.

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Bibliographie

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Table des illustrations

Titre Fig. 1 : Situation geographique du lac Ifrah au Maroc et son bassin hydrographique.
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Pour citer cet article

Référence papier

Brahim Damnati et Hanane Reddad, « Les microcharbons dans les sédiments du lac Ifrah moyen atlas (Maroc) : significations climatiques depuis 24 000 ans cal. bp », Quaternaire, vol. 28/2 | 2017, 225-229.

Référence électronique

Brahim Damnati et Hanane Reddad, « Les microcharbons dans les sédiments du lac Ifrah moyen atlas (Maroc) : significations climatiques depuis 24 000 ans cal. bp », Quaternaire [En ligne], vol. 28/2 | 2017, mis en ligne le 01 juin 2017, consulté le 20 juillet 2017. URL : http://quaternaire.revues.org/8082 ; DOI : 10.4000/quaternaire.8082

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Auteurs

Brahim Damnati

UAE, Faculté des Sciences et Techniques, Département de Géologie, Equipe Environnement marin et risques naturels (EMRN), BP 416, TANGER, 90000, Maroc. Courriel : b_damnati@yahoo.fr

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Hanane Reddad

USMS, Faculté des Lettres et des Sciences Humaines, Département de Géographie, Laboratoire de Recherche « Dynamique des Paysages, Risques et Patrimoine », Beni Mellal, Maroc. Courriel : reddad_hanane@yahoo.fr

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