Auswahl der wissenschaftlichen Literatur zum Thema „Transgression (géologie) – Holocène – Flandre“

Le géoradar est un outil de prospection géophysique non destructive basé sur les principes de propagation des ondes électromagnétiques (réfraction, réflexion et diffraction) dans le sous-sol. Cette méthode permet d'imager les discontinuités stratigraphiques les plus fines et de retracer ainsi la structure des premiers mètres du sous-sol, quand le substrat n'est pas trop conducteur. Un équipement géoradar a été acquis en 2020 par le Laboratoire d'Océanologie et de Géosciences (LOG) dans le cadre du contrat de plan état-région (CPER) MARCO, ce qui a donné lieu à des travaux d'étudiants en licence et master réalisés dans le cadre de cette thèse, ainsi qu'à des collaborations académiques et industrielles. L'architecture géoradar des dunes côtières permet de reconstituer les mécanismes d'érosion et de dépôt du sable, depuis l'échelle d'événements saisonniers jusqu'à celle de l'édification dunaire à l'échelle millénale, comme cela est montré à partir de l'exemple la dune du Pilat (Gironde). L'espace à l'arrière du trait de côte est également prospecté. La plaine maritime flamande contient des corps sableux d'extension kilométrique, en partie enfouis sous les limons des polders, et qui sont stratégiques autant pour les ressources en eau que pour la diversité des milieux naturels. Un des plus connus est la dune fossile de Ghyvelde, un espace géré par le Conservatoire du littoral. Les profils géoradar réalisés sur la dune de Ghyvelde permettent d'imager à quelques mètres sous la dune sa racine estuarienne. Les polders eux-mêmes constituent une cible, contre toute attente étant donné la composante argileuse et conductive de ces terrains. Moyennant un décapage préalable de la couche de terre arable, le signal géoradar pénètre suffisamment dans les polders pour imager les derniers chenaux qui ont drainé la plaine avant son assèchement. Enfin, deux exemples montrent le potentiel du géoradar dans des études géologiques de couches sédimentaires plus profondes ou rocheuses. Dans les sables éocènes de la région de Leuven (Belgique), une profondeur de pénétration de plus de 30 mètres a été obtenue, permettant d'extrapoler en profondeur le gisement des sablières de la région. Dans les faluns d'Anjou, sur le géosite patrimonial et touristique des Perrières, des profils géoradar imagent parfaitement l'architecture des couches rocheuses exposées dans les carrières souterraines, même à travers la route, ce qui laisse apercevoir un potentiel de cartographie extensive en installant l'outil sur un véhicule. Les résultats obtenus sur ces chantiers montrent que le géoradar est un outil versatile pour les géoressources, le géopatrimoine, les géorisques et l'environnement. Le mémoire de thèse présente ces différents résultats d'ordre méthodologique à travers un chapitre soumis pour publication dans un ouvrage faisant état des travaux scientifiques financés par le CPER MARCO. Un autre chapitre de la thèse, correspondant au chantier principal et justifiant le titre du mémoire, fait l'objet d'un manuscrit soumis pour publication dans un journal international à comité de lecture (The Depositional Record). Il concerne l'évolution depuis le Moyen-Âge de la rive orientale de la paléo-Denna (un des bras de l'ancien delta du fleuve Aa) dans le secteur de Loon-Plage entre Gravelines et Dunkerque. Près de 30km de profils géoradar acquis dans le cadre du diagnostic archéologique préalable à l'extension du Grand Port Maritime de Dunkerque ont permis de cartographier les derniers chenaux estuariens et leur évolution au cours du Moyen-Âge. Les étapes de la poldérisation correspondant à la migration progressive des digues vers l'ouest se marquent dans la stratigraphie géoradar, et se traduisent par un remplacement des systèmes de chenaux par une nappe plus sableuse que les sédiments estuariens sous-jacents et formant le substrat agricole de la plaine
Ground-penetrating radar (GPR) is a non-destructive geophysical prospecting tool used to image the finest discontinuities of the underground where the soil is not too conductive. GPR equipment was acquired in 2020 by the Oceanology and Geosciences Laboratory (LOG), which gave rise to bachelor's and master's internships supervised as part of this thesis, as well as academic and industrial collaborations. The first part of the results presented in this memoir is a summary of the surveys carried out on a variety of targets to test the method. GPR gives excellent results on wind-blown sands, and makes it possible to reconstruct the evolution of the coastal dunes affected by climate change. Examples of very-high resolution architectures are provided on the Slack and Pilat dunes. The combined use of different GPR antennas allows describing the mechanisms of sand erosion and deposition, from the scale of seasonal events to that of dune construction on a millennial scale. The backshore area is also explored. The Flemish coastal plain contains sandbodies of kilometer extension, partly buried under the silt of the polders, and which are strategic both for water resources and for the diversity of natural environments. One of the best known is the Ghyvelde fossil dune, an area managed by the Coastal Conservatory. The GPR profiles carried out on the Ghyvelde dune make it possible to image a few meters below the dune a sandy unit of marine or estuarine origin. The polders themselves constitute a target, against all expectations given the clayey and conductive component of these lands. By previously stripping the topsoil, the GPR signal penetrates sufficiently (4m) to image the last channels that drained the plain before it dried up. Finally, two examples show the potential of GPR in geological studies of deeper sedimentary or rocky layers. In the Brussels sands of the Leuven region (Belgium), a penetration depth of more than 30 meters was obtained with a low frequency antenna, making it possible to reconstruct the geometry of tidal sand bar cropping in a sand pit and thereby to guide the sand mining. In the faluns of Anjou, on the heritage and tourist geosite of Perrières, the profiles obtained show the possibility of perfectly imaging the architecture of the rock layers exposed in the subterraneous quarries. Profiles realized on the roads show the feasability of potential extensive mapping by installing the tool on a vehicle. The results obtained on these targets opened up possibilities for developing other areas of research in applied geosciences, particularly with regard to georesources, geoheritage, geohazards and geoenvironment. The memoir presents these different aspects through an article manuscript submitted for publication in a co-edited book produced for decision makers. The second part of the thesis results presented in this memoir is focused on the work done in collaboration with INRAP (the National Institute of Research in Preventive Archaeology) on the Flemish coastal plain. It justifies the title of the dissertation, and is the subject of a manuscript submitted for publication in an international peer-reviewed journal (The Depositional Record). This concerns the evolution since the Middle Age of the eastern bank of the paleo-Denna, a banch of the paleo-delta of the Aa river that had its mouth between Gravelines and Dunkirk. About 30km of GPR profiles acquired as part of the archaeological diagnosis prior to the extension of the Grand Maritime Port of Dunkirk were used to map the last estuarine channels and their evolution during land reclamation. They show progressive shift of the front dikes towards the west which resulted in replacement of the channel system by a continuous layer sandier than the underlying estuarine sediments. This ultimate deposit forms the substrate of the modern agricultural soil of the coastal plain

Cette thèse a pour objectif la reconstitution des étapes ayant conduit au remplissage sédimentaire de la plaine maritime flamande française au cours de l'Holocène. L'approche utilisée a consisté en l'utilisation conjointe de bases de données de forages, de sondages et d'observations réalisées au cours de cette étude et, pour la première fois de données issues d'une campagne de sismique à très haute résolution dans les voies navigables de la plaine côtière. La relecture des données lithologiques au regard de nos propres observations permet de définir précisément les faciès de remplissage de la plaine. Les données lithologiques, minéralogiques (argiles) et micropaléontologiques (foraminifères et pollens) sont à la base de la reconnaissance de 5 faciès sédimentaires représentatifs du remplissage. Ces faciès ont été interprétés en assemblages de faciès de dépôt. Ceux-ci ont été regroupés en 3 unités caractérisant l'évolution verticale des conditions de dépôt. A la base une plaine alluviale, puis une série estuarienne dominée par la marée et une série d'estran tidal. La première unité correspond à des dépôts tardi-pléistocènes, tandis que les deux autres représentent les dépôts holocènes remplissant la majorité de l'espace d'accommodation disponible. Une série de 10 profils au travers de la plaine maritime permet de comprendre la distribution et la géométrie de ces unités ainsi que l'organisation des faciès sédimentaires. L'arrangement stratigraphique met en évidence les interactions entre le taux de remontée du niveau marin et les conditions hydrodynamiques caractérisées par un régime macrotidal et influencées localement par la houle. Notre étude permet de mieux comprendre le fonctionnement de ce type de zone basse et ouvre des perspectives de modélisation de scénarios futurs d'évolution
The aim of this study is to reconstruct the evolution of the Holocene deposits along the French Flemish Coastal Plain. This approach is achieved combining available and newly dataset from boreholes, cores descriptions and, for the first time in this plain, the interpretation of VHR seismic profiles on the coastal plain waterways. The study of lithology, micropaleontological assemblages (foraminifera and pollen analyses) and clay mineralogy provides the basis to recognize five sedimentary facies as representative of the Holocene infill. These sedimentary facies were interpreted as depositional facies assemblages in accordance to their depositional features. Depositional facies were grouped in three sedimentary units that better define the depositional environment. From base to top, the units are: alluvial plain, tide-dominated estuary and tidal flats. The alluvial plain consists of late Pleistocene deposits while estuarine and tidal flats units represent the Holocene deposits covering almost the whole available accommodation space. Distribution and geometry of these sedimentary units and their internal architecture of depositional facies were observed from ten cross-sections that cover most of the coastal plain. Stratigraphic arrangement shows the interaction of the Holocene sea-level rise and the coastal hydrodynamic conditions, dominated by the macrotidal regime and influenced by waves action, as the main factors that ruled the sedimentation of the area. This study opens new possibilities to better understand the coastal processes that acted in this lowland, as well as serves as a basis for future studies or modelling possible future scenario

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
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

L'étude pluridisciplinaire (sédiments, pollen, chironomes, mollusques et coléoptères) menée sur les sédiments du Bassin de Saint-Omer (France) a permis de reconstruire sa paléontologie durant l'Holocène. Les chironomes fortement inféodés aux substrats, sont interdépendants des changements climatiques globaux. L'utilisation des chironomes couplée à la sédimentologie et à la biostratigraphie a permis de qualifier les facteurs fluviatiles et marins qui perturbent les reconstructions climatiques effectuées à partir des analogues de végétation. C'est la relation existant entre la composition des assemblages de chironomes et leur position dans les différents habitats de la plaine alluviale qui a permis pour la première fois de caractériser les conditions hydrodynamiques du système. Au terme de cette étude originale, il a ainsi été possible d'enrichir le débat sur les interrelations climat et eustatisme.

L'histoire de la végétation de l'espace centre-ouest atlantique a été appréhendée par l'analyse palynologique de neuf sites situés en Vendée littorale et Saintonge. La démarche interdisciplinaire a permis d'aborder l'évolution du couvert végétal sous l'impact de facteurs naturels puis anthropiques, façonnant durablement le paysage. Depuis le Préboréal, le littoral a subi d'importantes modifications géomorphologiques par une succession de transgressions et régressions du niveau marin. Les vallées côtières se sont comblées rapidement à l'Atlantique et l'édification progressive des massifs dunaires a entraîné le colmatage de lagunes, aboutissant aux marais maritimes actuels. L'écosystème forestier est soumis dès la fin du Mésolithique à des activités de défrichements, qui s'accompagnent parfois d'occurrences de plantes cultivées. La précocité des témoins de pratiques agricoles détectés au cours de cette étude soulève de nombreux questionnements quant aux agents de leur diffusion
Story of vegetation in the Atlantic center west region was studied using palynological analysis of nine sites located in the coastal Vendée and Saintonge. Interdisciplinary process allowed to tackle the evolution of the plant cover under the impact of natural and anthropogenic factors, which durably made the landscape. Since the Preboreal period, coastline suffered geomorphological changes by series of transgressions and regressions of the sea level. Coastal plains were quickly filled up in the Atlantic period and progressive erecting of dunes involved filling of lagoons to obtain the current maritime marshes. Since the end of the Mesolithic period, forest ecosystem was subject to clearing activities, which were sometimes accompanied by occurences of cultivated plants. Precocity of witnesses of agricultural activities, which were detected in the present study, raises questionning about their spread agents

L’estuaire de la vilaine est localisé sur la façade atlantique en bretagne méridionale. Depuis 1970, le barrage d’arzal protège des inondations les marais de redon constitue une réserve importante d’eau douce et un axe routier. La présence de cet ouvrage a perturbé dans le temps et l’espace la dynamique hydro sédimentaire de l’estuaire ; ceci se traduit principalement par un envasement prononcé de la portion estuarienne à l’aval du barrage. Il a fallu une vingtaine d’années environ pour que cet ouvrage soit intégré au paysage estuarien et que l’action des paramètres hydrodynamiques naturels reprenne ses droits. Les impacts anthropiques doivent donc être pris en compte dans le fonctionnement morpho sédimentaire pour prévoir leur évolution et tester les solutions curatives et préventives. L’héritage géomorphologique par l’intermédiaire des paramètres hydrodynamiques (vent houle et dynamique tidale) a régi les dépôts sédimentaires et la vallée estuarienne inondée il y a environ 10000 à 9000 ans BP. La puissance de ces dépôts est importante : localement elle atteint une quarantaine de mètres. Les cinq séquences de dépôts marins transgressifs reconnus dans la bais de la vilaine sont également présentes au sein de la vallée de l’estuaire et perçues jusqu’à 40 km environ à l’intérieur des terres. Le contrôle morphologique ainsi que l’architecture des dépôts sont significatifs d’un environnement sédimentaire de type ria. L’espace estuarien de la vilaine a donc enregistré la somme des facteurs naturels et anthropiques et connaîtra de nouvelles modifications en lien avec la remontée du niveau marin au cours de ces prochaines années
The estuary of the naughty boy is located on the Atlantic facade in Southern Brittany. Since 1970, the dam of arzal protects floods the swamps of redon constitute an important reserve of fresh water and a main highway. The presence of this work perturbed in the time and the space the dynamics sedimentary hydro of the estuary; this is mainly translated by a mudding pronounced by the estuarienne portion in the approval of the dam. About twenty years approximately were needed so that this work is integrated into the estuarien landscape and so that the action of the parameters hydrodynamics natures resumes its rights. The anthropological impacts must be thus taken into account in the morpho sedimentary functioning to plan their evolution and test the curative and preventive solutions. The inheritance géomorphologique through the parameters hydrodynamics (wind swell and dynamics tidale) governed the sedimentary deposits and the valley flooded estuarienne approximately 10000 - 9000 years ago BP. La power of these deposits is important. Localement it reaches about forty meters. Five sequences of marine transgressifs deposits recognized in the bais of the naughty boy are also present within the valley of the estuary and perceived up to approximately 40 km inside lands. The morphological control as well as architecture deposits are significant of a sedimentary environment of type ria. The estuarien space of the naughty boy thus registered the sum of the natural and anthropological factors and will know new modifications in connection with the ascent of the marine level during these next years

L’objectif de ce travail est de reconstituer les changements de la dynamique hydrosédimentaire de la Loire en fonction des variations climatiques globales et régionales depuis l’Holocène Moyen (~7 ka), dans un contexte de ralentissement et de stabilisation de la remontée du niveau marin. Le rôle des aménagements anthropiques de l’estuaire interne depuis le début du XXème siècle, a été également considéré. Dans cet objectif, les séquences sédimentaires étudiées ont été prélevées le long d’un continuum terre-mer entre l’estuaire interne de la Loire et la partie septentrionale du Golfe de Gascogne, en passant par les paléovallées incisées présentes à l’embouchure actuelle.L’emboitement des dimensions temporelle et spatiale fait l’unicité de ce travail de recherche à l’échelle de la Loire mais également sa complexité. Afin de déconvoluer les différents signaux enregistrés, nous avons entrepris une approche analytique combinant des données sédimentologiques, micro-paléontologiques (foraminifères benthiques) et géochimiques, le tout dans un cadre chronologique contraint par des datations 14Cet 210Pb/137Cs. Nos résultats montrent que le ralentissement de la montée des eaux a joué un rôle majeur dans le façonnement du paysage estuarien et par conséquence, dans la chenalisation du flux terrigène vers le large. Ce flux terrigène est également modulé à plus grande échelle par les forçages climatiques internes et externes (e.g., Oscillation Nord Atlantique, forçage solaire) affectant à la fois le bassin versant, l’occurrence des tempêtes au large ainsi que la circulation océanique de surface. Enfin, la partie la plus récente de nos archives sédimentaires estuariennes enregistre l’impact des aménagements humains qui ont profondément modifié la morphologie de l’estuaire interne depuis le début du XXème siècle
The aim of this work is to reconstruct changes in the hydro-sedimentary dynamics of the Loire River according to global and regional climatic variations since the Middle Holocene (~ 7 ka), in a general context of slowing down of sea-level rise. The impact of the recent human settlements undertaken in the internal Loire estuary since the beginning of the 20th century is also considered. To achieve this objective, the studied sedimentary sequences were collected along a land-sea continuum from the internal estuary, to the incised paleovalleys off the present-day river mouth, until the northern part of the Bay of Biscay (South Brittany). The imbrication of both temporal and spatial dimensions makes the originality of this research on the scale of the Loire River, but also its complexity. In order to deconvolute the various recorded signals, we used a multiproxy approach combining sedimentological, micropaleontological (benthic foraminifera) and geochemical analyses, within a chronological framework constrained by 14C and 210Pb/137Cs dating. Our results show that the Middle to Late Holocene slowing down of sea-level rise plays a major role in shaping the estuarine landscape and in the channelization of the terrigenous flow towards the ocean. At the same time, this terrigenous flow is modulated on a larger scale by internal and external climatic forcing (e.g., North Atlantic Oscillation, solar forcing) controlling humidity over the Loire River catchment area, the occurrence of storms and ocean surface circulation. The most recent parts of our estuarine sedimentary sequences record the impact of human settlements since the beginning of the 20th century modifying significantly the morphology of the inner estuary and the location of the main river channel