Evolution des environnements sédimentaires holocènes de la plaine maritime flamande du nord de la France : eustatisme et processus

par Méha Mrani Alaoui

Thèse de doctorat en Géographie physique

Sous la direction de Edward Anthony.

Soutenue en 2006

à Littoral .


  • Résumé

    Huit carottages mécaniques effectués dans la partie française de la plaine maritime flamande, dans l’extrême nord de la France, ont été analysées et complétées par des données descriptives de 1000 sondages réalisés de 1974 à 2005, dans le but de contribuer à une meilleure connaissance des dépôts holocènes qui caractérisent cette plaine ainsi que des processus et de carottages mécaniques ont porté essentiellement sur le litage, la granulométrie et les foraminifères. Des analyses complémentaires portant sur l’exoscopie des grains de sable et sur la géochimie des dépôts ont été réalisées. Par ailleurs, 56 datations au carbone 14 ont été réalisées sur ces dépôts. L’analyse de l’ensemble des sondages permet d’esquisser une stratigraphie globale comportant 4 unités au-dessus du substrat pléistocène. L’unité 1 correspond à une tourbe de base surmontant directement les sédiments pléistocènes ; l’unité 2 consiste en une alternance de niveaux tourbeux intercalés ou d’horizons humifères dans les sédiments argileux déposés en milieu tidal. La fin de cette unité est marquée par une épaisse couche de tourbe intermédiaire (tourbe de surface) représentant l’extension maximale d’un marais d’eau douce, présent sur la totalité de la plaine ; l’unité 3 correspond à des dépôts de reprise de l’influence tidale caractérisée par une couche d’argile ou de silt au sommet de l’important niveau de tourbe de surface, et marquant la fin du comblement holocène, ainsi que par remplissage des chenaux de marée et, l’unité 4 correspond à du sable de dune, de plage et de shoreface. Ce dernier marque essentiellement la fermeture marine de la plaine maritime. Les phases de développement de cette unité, qui constituent en propre un sujet large, n’ont pas été abordées dans cette thèse. Les datations recouvrant la tourbe de base à partir de 8000 cal BP et la tourbe de surface ont permis de dresser une courbe partielle de l’histoire du niveau marin dans la partie française de cette plaine maritime. L’histoire de la montée du niveau marin établie à partir de cette étude et des études belges montre clairement que l’ancienne nomenclature stratigraphique basée sur des transgressions et des régressions tardi-holocènes n’est pas valide et doit être totalement abandonnée. Spatialement et temporellement, les environnements sédimentaires évoluent très rapidement en fonction de plusieurs paramètres : taux de remontée du niveau par rapport à des apports de sédiments (espace d’accommodation), morphologie du substrat pré-holocène, proximité des cours d’eau et des chenaux de marée, proximité de la mer. Parmi ces facteurs, seules les variations du taux de la remontée du niveau marin ont un caractère régional. La sédimentation dans la plaine maritime a impliqué sans doute des ajustements constants entre cette montée du niveau marin, qui créait l’espace d’accommodation, les apports de sédiments qui remplissaient cet espace et le comportement de l’onde de marée, et par son biais, la morphologie et l’hydrodynamisme des chenaux de marée. Le comportement des formes d’intercalation des couches boueuses, dont la tourbe, est contrôlé essentiellement par facteurs locaux. A la base, le comblement de la paléo-surface pléistocène n’est pas continu dans le temps. La proximité du niveau marin (niveau de base) a créé des conditions de blocage hydraulique favorable au développement de marais d’eau douce à partir desquels s’est formée la tourbe de base. La sédimentation vaseuse et sableuse qui succède à cette phase s’est déroulée dans des conditions intertidales liées à la montée du niveau marin. Le ralentissement du niveau marin vers 5500 cal BP, bien démontrée notamment par des études belges, a permis à son tour une nouvelle phase de développement de la tourbe, dite de surface. A ce stade-ci, le rythme très lent de montée du niveau marin fait intervenir d’autres paramètres, notamment d’ordre morphodynamique, dans la suite de la sédimentation. Dans cette optique morphodynamique, les paramètres principaux qui entrent en jeu sont les variations de comportement de l’onde tidale, la dynamique des chenaux de marée et le comportement structural, notamment la compaction, des dépôts.

  • Titre traduit

    Holocene tidal flat sedimentary environments of the Flemish coastal plain in Northern France : sea level and processes


  • Résumé

    Eight mechanical boreholes carried out in the extreme western (French) part of the Flemish coastal plain were variously analysed together with descriptions from 1000 cores obtained between 1974 and 2005 with the aim of contributing to a better understanding of the Holocene deposits, processes and sea-level history. The analysis of the mechanical boreholes has essentially involved determination of bedding, grain-size changes and foraminiferal assemblages. Additional analyses of quartz grain surface features under the scanning electron microscope and of the geochemistry of these deposits were also carried out. A total of 56 radiocarbon ages were obtained from various sites and depths throughout the study area. The global stratigraphy of the deposits consists of four units overlying the Pleistocene substratum. Unit 1 above the Pleistocene substratum corresponds to a widespread basal freshwater peat. Unit 2 comprises interbeds of peat and organic horizons with clayey tidal flat sediments and is capped by a relatively thick intermediate (to surface) peat that represents the widespread development of freshwater marshes. Unit 3 corresponds to a new phase of tidal flat sedimentation consisting of silt and/or clay overlying the surface peat. This unit represents the end phase of tidal plain infill which also comprises sandy or finer-grained tidal channel fill deposits. Unit 4 corresponds to dune, beach, and shoreface deposits marking the development of barrier formations that finally closed off the tidal plain from the sea. Phases of development of this unit, a full subject in its own right, are not considered in this thesis. The radiocarbon ages obtained from the peat beds in this part of the coastal plain have enabled the construction of a sea-level curve covering much of the Holocene from about 8000 cal BP. The sea-level history established from these ages and from more detailed studies in the Belgian part of the plain clearly show that the older interpretation of these deposits in terms of late Holocene transgressions and regressions is not valid and should be completely discarded. The sedimentary environments show strong spatio-temporal variability hinged on several parameters. These include the rate of sea-level rise relative to sediment supply (accommodation space), the morphology of the Pleistocene substratum, the proximity of fluvial and tidal channels, and of the sea. Among these parameters, the only one of regional extent is sea-level rise. Sedimentation has undoubtelly involved constant adjustements between accommodation space created by sea-level rise, sediment supply which infilled this space and the behaviour of tides, notably variations in tidal range and asymmetry and their influence on tidal channel morphology and hydrodynamics, and sediment compaction. The behaviour of intercalated beds, notably peat beds, had a strongly local character, thus imprinting marked spatio-temporal stratigraphic diversity. At the base, infill of irregularities in the Pleistocene surface is discontinuous over time. The proximity of the sea (base level) created conditions of impeded terrestrial drainage favourable to the widespread development of freshwater marshes and subsequent peat. The sandy/silty sedimentation that followed occurred under tidally dominated conditions associated with sea-level rise. The marked slow down in sea-level towards 5500 cal BP, especially well documented by the Belgian studies, enabled anew phase of (surface) peat development. At this stage, as a result of the very slow rate of sea-level, control of tidal flat sedimentation was relinquished to other parameters, notably morphodynamic, dominated essentially by changes in tides and tidal channel activity and by compaction of deposits, especially peat.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (xiii-165 f.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. f.143-158

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  • Bibliothèque : Université du Littoral-Côte d'Opale (Dunkerque, Nord). Bibliothèque. Section Lettres, sciences humaines et sociales.
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