The Holocene transgression as recorded by incised-valley infilling a rocky coast context with low sediment supply (southern Brittany, western France)

La transgression holocène telle qu'enregistrée par le remplissage de vallées incisées dans un contexte de côte rocheuse à faible apport sédimentaire (sud de la Bretagne, ouest de la France)

Pour citer article : Menier, D., Tessier, B., Proust, J. N., Baltzer, A., Sorrel, P., & Traini, C. (2010). The Holocene transgression as recorded by incised-valley infilling in a rocky coast context with low sediment supply (southern Brittany, western France). Bulletin de la Société Géologique de France, 181(2), 115-128.Climate snapshots trapped in ancient ice tell a surprising story. Nature, News and Views.

Résumé

Afin d'étudier la transgression holocène, le remplissage sédimentaire des vallées incisées enfouies au large de Bretagne méridionale est étudié au travers d'un ensemble d'études morphobathymétriques, de sismique très haute résolution, d’échantillonnage par carottage et de données d’âge radiocarbone.

Le substratum rocheux contraint la morphologie des vallées, donnant deux types d'incisions définis par des hauts topographiques rocheux parallèles à la ligne de côte :

des vallées incisées larges et plutôt peu profondes au large d’un seuil topographique ;
des vallées étroites et relativement profondes entre le seuil et la côte, de type ria.

À mesure que la transgression progresse, se produit une différenciation du remplissage sédimentaire selon le type de vallée.

Dans la vallée large, le remplissage consiste principalement en faciès hétérolithiques d’offshore.
Dans la vallée de type ria, la majeure partie du remplissage est composée de dépôts de vasières saumâtres et de sables vaseux tidaux estuariens.
À mesure que la transgression se poursuit, les hauts rocheux sont ennoyés et l’ensemble de la zone est finalement recouvert par les faciès d’offshore.

Les datations radiocarbone indiquent que :

la surface de ravinement marin est fortement diachrone, avec quelques milliers d’années de décalage transversalement à la côte ;
le sommet des faciès d’offshore, plus grossier et très coquillier, représente un épisode de sédimentation condensée datant d’environ 3 000 à 4 000 ans, amalgamant la surface d’inondation maximale — MFS — et le cortège de haut niveau marin — HST.

Cependant, un drapage vaseux, localement fortement bioturbé, est observé dans les zones les plus proximales, au-dessus des faciès d’offshore. Il est considéré comme représentant le stade moderne et le plus récent du remplissage sédimentaire. Cette couverture vaseuse est constituée de sédiments fins d’origine fluviale et biologique, et elle est interprétée comme un HST progradant.
Elle reflète une augmentation des apports, en partie due aux activités humaines.

Enfin, les principales caractéristiques du remplissage sédimentaire des vallées incisées dans un contexte de côte rocheuse à faible apport sédimentaire peuvent être caractérisées par :

le très fort contrôle exercé par la morphologie du substratum rocheux ;
le caractère diachrone de la transgression ;
la position tardive de la MFS ; et
le volume très réduit du HST.

Synthèse détaillée de l'Article

Introduction

Selon Proust et al. (2001), le remplissage des vallées incisées du sud de la Bretagne se compose généralement de deux séquences sédimentaires :

Une séquence basale a priori composée de sédiments issus de rivières en tresses, datée des bas niveau marin du Saalien (MIS 6) ou de l'Elstérien (MIS 10 ou 12), voire plus ancien encore.
Une séquence de dépôts couvrante (détaillée dans cet article) composée de sédiments fluvio-estuariens, non datés, évoluant en un dépôt de type marin ouvert, donc offshore.

La base du faciès marin serait de 8,63 ka cal BP (Bouysse et al., 1974).

Contexte régional

La zone étudiée se situe dans le sud-est du Massif armoricain, entre la ria d’Étel à l’ouest et la pointe du Croisic à l’est. Elle comprend les baies de Quiberon et de Vilaine, dans les domaines internes du plateau sud-armoricain, entre la côte et l’isobathe -50 m. Les auteurs distinguent une partie interne peu profonde, avec des fonds inférieurs à 25 m, correspondant aux baies de Quiberon et de Vilaine, et une partie plus externe composée de presqu’îles, d’îles et de hauts-fonds.

Ces reliefs sont séparés par des vallées fossiles incomplètement remplies. Un couvert sédimetaine Cénozoïque de quelques dizaines de mètres d'épaisseur recouvre le substratum fait de roches magmatiques et métamorphiques. Les sédiments Cénozoïques sont des calcaires bartoniens/yprésiens faillés, inclinés, parfois un peu plissés.
Les sédiments Plio-Quaternaires qui recouvrent ces calcaires sont mal triés et essentiellement terrigènes.

Données

Des profils sismiques HR et VHR ont été acquis dans les baies de Quiberon et Vilaine, ainsi que des vibrocarottes sédimentaires.

Les données ont été traitées avec les logiciels DELPH, ArcGIS, Seisvision. Pour la conversion de profondeur des profils sismiques, une vitesse moyenne de 1 800 m/s a été utilisée.

5 unités sismiques ont été identifiées :

U5 : 0,8 à 1,8 m d'épaisseur. Interprétée comme le remplissage récent de boue pure, avec par endroit des bioturbations intenses.
U4 : environ 18 m d'épaisseur. Interprétée comme des boues marines ouvertes, avec des niveaux de tempête. Dans les zones les plus épaisses de ce niveau, des traces de gaz ont été identifiés dans la sismique.
U3 : environ 13,5 m d'épaisseur. Interprétée comme des chenaux tidaux ou des vasières estuariennes. Des perturbations acoustiques rappelant la présence de gaz ont parfois été identifiées dans ce niveau.
U2 : 4,5 à 18 m d'épaisseur. Interprétée comme une vasière interne dans des vallées de type ria ou des dépôts d'estuaire interne. Des perturbations acoustiques rappelant la présence de gaz ont parfois été identifiées dans ce niveau.
U1 : 4,5 à 7 m d'épaisseur. Interprétée comme des chenaux fluviaux sableux. Jamais atteinte par les carottages.

Trois vibrocarottes ont été récupérées et analysées : VK09, VK06 et VK16, auxquelles s’ajoute le forage plus ancien C5 décrit par Bouysse et al. (1974).

La carotte VK09, positionnée sur le profil boomer V08, documente presque toute la succession holocène, de U2 à U5. À la base, une vase brune compacte décarbonatée correspond à l'unité U2, interprétée comme un dépôt de vasière interne en contexte de ria très abritée. Au-dessus, une succession de sables vaseux gris, riches en débris coquilliers et parfois en graviers, correspond à U3 et est interprétée comme un ensemble de dépôts tidaux de basse à haute énergie, avec une base érosive correspondant à une surface de ravinement tidal. La partie supérieure comprend des sables vaseux marins attribués à U4, puis une vase pure sommitale associée à U5.

Les datations montrent que la base de U4 est datée d’environ 6 000 cal yr BP dans VK06 et 5 000 cal yr BP dans VK16, tandis que le forage C5 donne un âge plus ancien de 8 627 ± 243 cal yr BP à la base des vases offshore. Menier et al. en déduisent que l’inondation marine n’est pas synchrone de part et d’autre du seuil rocheux : elle est plus précoce au large, dans la vallée d’Artimon, et retardée de plusieurs millénaires côté Vilaine.

Les âges obtenus dans la partie supérieure de VK06 et VK16 indiquent que l’essentiel de la succession U4 est déjà déposé avant 3 000–4 000 cal yr BP. La partie supérieure plus grossière et très coquillière de U4 est donc interprétée comme un intervalle condensé amalgamant la surface d’inondation maximale et le cortège de haut niveau marin.

Discussion

Deux paléovallées principales entaillaient le plateau continental :

la paléovallée de la Vilaine : elle suit une orientation générale N30° depuis l’embouchure actuelle de la Vilaine vers le passage de La Teignouse. Elle est relativement étroite, rarement supérieure à 1 000 m de largeur, mais assez profondément incisée. Les incisions maximales atteignent environ 40 m près de l’embouchure actuelle et du passage de La Teignouse. Elle forme donc une sorte de chenal ou de « trough » relativement homogène, encadré par des hauts-fonds.
la paléovallée d’Artimon : elle constitue un réseau dendritique orienté globalement SO-NE, déconnecté du réseau hydrographique actuel. Elle est séparée du réseau de la Vilaine par une ligne de partage des eaux passant entre Houat, le plateau de La Recherche et l’île Dumet. Sa branche nord est très large (jusqu’à 4 000 m) mais peu incisée. D’autres branches, notamment vers Hoëdic et le plateau du Four, sont plus étroites et plus profondément incisées, avec des incisions pouvant atteindre 20 à 30 m localement.

Ces morphologies ne seraient pas uniquement héritées de dynamiques fluviatiles, mais aussi fortement contrôlées par la tectonique et les structures du substratum. Les orientations N120, notamment, suivent les grandes fractures héritées du domaine sud-armoricain.

Les auteurs proposent une reconstruction des étapes d’inondation marine à partir de la morphologie du toit du substratum. Le point essentiel est la présence d’un seuil rocheux topographique reliant approximativement Houat, Hoëdic, le plateau de La Recherche et la pointe du Croisic. Ce seuil limite temporairement la communication entre l’océan ouvert et les baies internes.
À l’extérieur du seuil, la vallée d’Artimon est envahie précocement par la mer et reçoit des dépôts marins offshore.
À l’intérieur du seuil, la vallée de la Vilaine reste plus longtemps protégée de la houle du large : elle enregistre donc d’abord des dépôts de ria, de vasières internes et de chenaux tidaux.

Lorsque la transgression progresse, le seuil rocheux finit par être submergé. La Vilaine est alors exposée à une hydrodynamique plus marine, notamment à l’action de la houle offshore. Cela entraîne une érosion partielle de l’ancien système estuarien, puis son recouvrement par les vases offshore U4.

Le modèle stratigraphique final propose un remplissage dominé par le cortège transgressif tandis que le cortège de haut niveau marin est très réduit et tardif. Dans la vallée de la Vilaine, deux paraséquences sont distinguées, précisément parce que le seuil rocheux a imposé une histoire transgressive en deux temps.

Conclusion

L’article démontre que le remplissage holocène des vallées incisées de Bretagne sud ne peut pas être compris uniquement comme une réponse passive à la remontée du niveau marin. Le facteur structurant principal est la morphologie héritée du substratum rocheux, en particulier la présence d’un seuil topographique parallèle au littoral. Ce seuil crée deux domaines sédimentaires distincts :

un domaine externe, ouvert aux influences marines, où la vallée d’Artimon est rapidement envahie par la mer ;
et un domaine interne, plus abrité, où la vallée de la Vilaine fonctionne d’abord comme une ria à vasières internes et chenaux tidaux.

Dans la vallée d’Artimon, la transgression holocène est précoce : les dépôts offshore U4 sont déjà en place à la base vers 8 627 ± 243 cal yr BP.
Dans la vallée de la Vilaine, en revanche, l’inondation marine ouverte est retardée jusqu’à environ 5 000–6 000 cal yr BP, en raison de la protection imposée par le seuil rocheux. Le décalage est donc d’au moins 2000 ans entre les secteurs externe et interne.

Références Bibliographiques