1- Etat de l’art, Enjeux, Problématique

La vallée de la Somme est un formidable modèle pour comprendre l’évolution passée des paysages et des relations climats-paysages-sociétés humaines pour les territoires crayeux du Nord de la France. Sur ses versants, les terrasses alluviales de cette vallée ont été le creuset de la naissance de la géoarchéologie, discipline scientifique largement diffusée au niveau mondial depuis 1.5 siècle (Antoine et al., 2011). Le fleuve Somme constitue un lien fort pour l’ensemble des populations du département. Comme pour beaucoup d’autres territoires fluviatiles anciennement peuplés, une histoire commune et une identité se sont construites progressivement autour du fleuve. Seuls les derniers siècles nous sont parvenus sous forme d’archives papiers. Le restant de cette histoire Holocène révèle peu à peu ses secrets par la lecture des archives tourbeuses.

Le fond de la vallée héberge des stocks de tourbes très importants dont l’étude, pour l’exploitation économique et la recherche scientifique, a débuté il y a près de deux siècles (Garcia et al., 2022a).

Cependant, ces études, souvent anciennes, ont concerné de sites isolés de la vallée (Bourdier, 1969; Commont, 1910; Ferronniere et al., 1949) et aujourd’hui encore les volumes de tourbes présents dans l’ensemble de la vallée ne sont pas modélisés. La vallée pourrait pourtant héberger l’un des plus grands volumes de tourbes alcalines en Europe du Nord-Ouest (Lebrun and François, 2014) et donc un stock de carbone associé très important.

Depuis le classement en site RAMSAR des marais et tourbières de la Somme et de l’Avre, en 2017, une nouvelle dynamique de recherches a été impulsée par le Département, l’Agence de l’Eau Artois Picardie (projet ARCHEOFEN), le C.E.N. Haut-de-France et l’Europe (projet Life ANTHROPOFENS). Les objectifs principaux sont de comprendre les dynamiques de fonctionnement de cette vallée tourbeuse, de réaliser un diagnostic de son état de dégradation, de disposer d’une histoire paléoenvironnementale décrivant des états anciens de référence pour le fond de vallée, et de mettre en œuvre des travaux de restaurations de ces milieux à fort enjeux patrimoniaux. 

Le projet ARCHEOFEN (du 01/12/2020 au 30/11/2023), avec en son cœur la thèse de doctorat préparée par C. GARCIA, s’est attelé sur ces objectifs. Ainsi, depuis début 2021, près de 150 sondages (jusqu’à 10,50 m de profondeur) ont été réalisés. Ces sondages, principalement distribués sur 2 transects transversaux à la vallée de la Somme (communes de Morcourt et Tirancourt), permettent de décrire l’organisation spatiale des dépôts de fonds de vallée  et notamment des tourbes (Garcia et al., 2022c, 2022b). Sur Morcourt (Figure 1) la reconstitution des dynamiques de dépôts et l’évolution des paléoenvironnements a été réalisée grâce aux analyses en sédimentologie (granulométrie laser, densités volumiques, taux de fibres), géochimie (dosages carbone et azote, teneurs en carbonates, semi-quantification élémentaires par fluorescence X) et palynologie. Un cadre chronologique a aussi été établi grâce à 50 datations ¹⁴C (Garcia et al., 2023). Les résultats mettent en évidence des épaisseurs de tourbes atteignant jusqu’à 6m et âgées de 12100 ans av. JC à 1300 ans ap. JC. Les premières tourbes du début du Tardiglacaire (» 12100 ans av. JC) sont localisées dans des petits chenaux pléniglaciaires. Ce premier épisode tourbeux est ensuite interrompu pendant la péjoration climatique du Dryas récent (10 800 à 9 850 av JC) par la mise en place d’un colmatage de limons à forte charge calcaire (> 45%) dans l’ensemble de la vallée. La tourbification reprend ensuite dès le début du Préboréal (» 10000 ans av. JC) pour s’étendre rapidement à l’ensemble de la vallée (0.07 cm/an). Cette accumulation se caractérise par des teneurs en carbone toujours élevées (> 50%). Au cours du Subboréal (entre 2 et 3000 av. JC), la reprise d’écoulements se marque par le développement d’un profond chenal méandriforme associé à une sédimentation limono-organique et à un taux d’accumulation de la tourbe plus faible (0.03 cm/an). Ces modifications accompagnent l’ouverture généralisée des milieux (diminution des pollens d’arbres) associée à l’accélération des processus d’érosion anthropique des versants au Subatlantique (» 900 ans av. JC). Les tourbes se chargent alors en limons calcaires (15 à 60%). Malgré des traces d’anthropisation de plus en plus marquées (pollens de céréales et de plantes rudérales et baisse des pollens arborés), la tourbification reprend au début du Moyen Age, soulignée par le développement de Cladium mariscus. Depuis la fin du Moyen-âge, des limons organiques, alimentés par l’érosion des sols sur lœss, recouvrent progressivement le système tourbeux qui apparaît donc essentiellement inactif et fossile.

L’analyse conjointe des dynamiques de fond de vallée et de l’évolution de la végétation, en fonction des forçages climatiques et anthropiques, donnent alors des clés de compréhension de l’écosystème actuel et des perspectives de gestion.

Figure n°1 : Stratigraphie du transect de Morcourt (80), ce transect fait 700m de large et est constitué de 60 sondages. ©C. GARCIA et ARCHEOFEN

2- Contenu et objectifs du projet d’étude :

Ce projet FenSom, doté d’une demande de post-doctorat d’un an, a pour objectif de valoriser au maximum les dernières données acquises durant le projet ARCHEOFEN sur les tourbes du bassin de la Somme au cours de l’Holocène. A l’aide de ces données, il est possible de remplir des objectifs importants qui n’avaient pas été envisagés lors du projet initial. Cette valorisation ciblera deux publics à savoir, la communauté scientifique internationale travaillant sur les tourbes et le grand public dans le département de la Somme.

De nombreuses données morpho-stratigraphiques issues des transects (et sondages) sont disponibles ainsi que les analyses des taux de carbone totaux et de densités volumiques sur les principaux faciès pédo-sédimentaires. Ces données sont un substrat essentiel pour calculer précisément les volumes de tourbes et les stocks de carbone présents (et disparus) dans le bassin versant de la vallée de la Somme. Les enjeux liés à ce stock et sa répartition spatiale pourront être discutés en détail grâce à ces données. D’une part, une question majeure concerne l’évaluation du stock de carbone à protéger de la dégradation. En-effet dans le cadre du réchauffement climatique ce stock est susceptible de se dégrader en émettant des G.E.S. issus de la matière organique tourbeuse. D’autre part, les stocks d’eau hébergés par la tourbe (jusqu’à 90% de la masse) servent de tampon (Lennartz and Liu, 2019) pour limiter la fluctuation des nappes alluviales en cas d’aléas climatiques (e.g. épisode de sécheresse estivale exceptionnelle ou inondation). Ces aléas climatiques susceptibles de devenir plus fréquent et puissants à l’avenir (Intergouvernemental Panel on Climate Change, 2022) nous conduisent à espérer que cette fonction tampon se maintienne alors que nous ne connaissons pas les volumes de tourbes disponibles dans la vallée.

Afin de remplir cet objectif de modélisation des volumes de tourbes, des sondages complémentaires, le long d’un transect dans la partie inférieure de la moyenne vallée de la Somme seront nécessaires. Ils seront suivis de travaux de mesures de la densité volumique, de la teneur en eau, du taux de Carbone des principaux faciès sédimentaires.  Enfin un modèle d’âge sera bâti sur une séquence de datation C¹⁴ pour définir la chronologie de mise en place des dépôts. Concernant le stock de tourbes disparues à l’endroit des anciennes fosses de tourbage, plusieurs datations à la base des remplissages de fosses pourraient permettre d’identifier l’ancienneté de cette pratique dans la vallée. Ce travail d’exploration de la profondeur historique de cette pratique viendra compléter les connaissances issues d’archives papiers limitées.

Afin de toucher le grand public, nous prévoyons qu’un ensemble de dessins scientifiques et artistiques soient réalisés afin d’imager la séquence des environnements de fond de vallée qui se sont succédés depuis le début de l’Holocène.

Porteur du projet: Boris BRASSEUR (MCU)

Comité technique : Superviseurs scientifiques du projet Pierre ANTOINE (DR) et Boris BRASSEUR (MCU) ; ainsi qu’un représentant de chacun des organismes suivants : Conservatoire d’Espaces Naturels des HDF, Conseil Départemental de la Somme, Agence de l’Eau Artois Picardie. Conservatoire Botanique National de Bailleul.

Bibliographie:

Ahmad, S., Liu, H., Günther, A., Couwenberg, J., Lennartz, B., 2020. Long-term rewetting of degraded peatlands restores hydrological buffer function. Science of The Total Environment 749, 141571. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2020.141571

Antoine, P., Bahain, J.J., Auguste, P., Fagnart, J.-P., Limondin-Lozouet, N., Locht, J.L., 2011. Quaternaire et Préhistoire dans la vallée de la Somme, 150 ans d’histoire commune., in: Dans l’épaisseur Du Temps. Archéologues et Géologues Inventent l’histoire. Publications du Muséum national d’Histoire naturelle, Paris, pp. 341–379.

Bourdier, F., 1969. Etude comparée des dépôts quaternaires des bassins de la Seine et de la Somme. Bulletin d’information des géologues du Bassin de Paris 21, 169–231.

Commont, V., 1910. Note sur les tufs et tourbes de divers âges de la vallée de la Somme : mode de formation et chronologie d’après la faune et l’industrie que renferment ces dépôts. Annales de la Société géologique du Nord XXXIX, 209–248.

Ferronniere, Y., Dubois, G., Boisselet, L., Weill, H., Allais, A., 1949. Les tourbières Françaises. Atlas, Ministère de l’industrie et du commerce. Direction des mines. ed, Atlas des Mines. Impr. nationale.

Garcia, C., Antoine, P., Brasseur, B., 2022a. Les séquences tourbeuses des fonds de vallées du bassin de la Somme (France) : historique des recherches, diversité des concepts et perspectives. Quaternaire 33, 25–46.

Garcia, C., Antoine, P., Brasseur, B., 2022b. Bottom valley peat deposits from the river Somme basin: a record of the climatic and anthropogenic impacts on fluvial environments during the last 15 ka, Colloque Quaternaire 13.

Garcia, C., Brasseur, B., Antoine, P., 2023. Peat sequences of the Somme Valley (Northern France): a 14 000 years long record of climate and anthropogenic forcing factors on bottom valley fluvial environments, INQUA XXI, July 2023.

Intergouvernemental Panel on Climate Change, 2022. Climate Change 2022: Mitigation of Climate Change, the Working Group III contribution. (No. IPCC Sixth Assessment Report).

Lebrun, J., François, R., 2014. Inventaire et cartographie des tourbières de Picardie – phase 1 : méthodologie et premier test en moyenne vallée de la Somme. Inventaire. (Rapport méthodologique, Conservatoire d’Espaces Naturels des Hauts de France).

Lennartz, B., Liu, H., 2019. Hydraulic Functions of Peat Soils and Ecosystem Service. Frontiers in Environmental Science 7.