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le vendredi 26 mai 2000 17:37:39

ETUDES PALÉO-ENVIRONNEMENTALES DES HORTILLONNAGES.



Mémoire de maîtrise préparé par M.Ludovic Huriez

sous la responsabilité de M.Christophe Petit

Laboratoire de Géodynamique et de Quantification des formations récentes.
Université de Picardie Jules Verne
33 rue saint Leu 80039 Amiens Cedex 1

Remerciements.

A M.Christophe Petit, maître de conférence au laboratoire de géodynamique et de quantification des formations récentes de l'U.PJ.V d'Amiens, nommé depuis Février 2000 au centre des sciences de la Terre de l'Université de Bourgogne à Dijon, pour m'avoir encadré et formé au cours de ce mémoire.
A M.Pelosof Nisso, président de l'Association pour la Protection et la Sauvegarde du Site des Hortillonnages, pour nous avoir si gentiment accueilli, donné un libre accès au site des Hortillonnages et surtout prêté une barque pour tous nos déplacements.
A M.Jacques Beauchamp, responsable du laboratoire de géodynamique et de quantification des formations récentes de l'U.PJ.V d'Amiens, pour m'avoir accueilli au sein du laboratoire.
A M.Pierre Dron, conseillé scientifique pour l'APSSH et professeur du secondaire, pour m'avoir mis en contact avec les propriétaires et permis d'effectuer un stage sur la reconnaissances des diatomées.
A messieurs les propriétaires : M.Dupré, M.Fréville, M.Lamarre, M.Nisso, les Hortillons et les membres de l'APSSH sans qui ces recherches n'auraient pas eu lieu.
A M.Christophe Buret, maître de conférence au laboratoire de géodynamique et de quantification des formations récentes de l'U.PJ.V d'Amiens, pour son encadrement en pétrographie.
A M.Pascal Paris, Assistant du Directeur de la Recheche du Centre archéologique européen du Mont Beuvray et étudiant en thèse au laboratoire de géodynamique et de quantification des formations récentes de l'U.PJ.V d’Amiens, pour son aide sur le terrain et au laboratoire.
A tous les autres professeurs et techniciens du laboratoire de géodynamique et de quantification des formations récentes de l'U.PJ.V d'Amiens, pour leur aide.
A M.Max Bugnicourt et M.Gérard Sulmont, professeurs au laboratoire de biologie végétale de l'UPJV d'Amiens, pour leur aide et de m'avoir permis d'accéder à leur laboratoire.
A messieurs les professeurs du laboratoire de géochronologie de Besançon pour nous avoir permis d'utiliser leur sonde «russe» ainsi que d'être venus avec leur chenillette.

A toutes les autres personnes qui m'ont aidé pour la réalisation de ce mémoire.


 

SOMMAIRE.

INTRODUCTION :
1. La vallée de la Somme et les Hortillonnages.
1.1. La vallée de la Somme : localisation et généralités.
1.2. Les Hortillonnages : histoire et évolution.
1.3. Les forages.
1.3.1. Localisation des forages.
1.3.2. Techniques et méthodes.
1.3.3. Analyses stratigraphiques.
1.3.4. Analyses géochimiques.
2. Etude de la flore des diatomées sur le forage F2.
2.1. Généralités sur les études de la flore des diatomées fossiles.
2.1.1. Les diatomées : qui sont-elles ?
2.1.2. Les diatomées : indicatrices des paléo-environnements.
2.2. Les Hortillonnages.
2.2.1. Echantillonnage et traitement des échantillons.
2.2.2. Diagrammes de répartition des diatomées.
2.2.3. Interprétations.
CONCLUSION.
BIBLIOGRAPHIE.

INTRODUCTION :

La dynamique alluviale de la vallée de la Somme est depuis longtemps fortement influencée par les activités humaines. Le but de cette étude est de réaliser une reconstitution paléo-environnementale avec une mise en évidence de l'impact de l'homme sur cette dynamique alluviale du fleuve Somme au environ d'Amiens depuis environ 10 000 ans. Pour ce faire, nous avons choisi l'étude des terrains holocènes du site naturel des Hortillonnages classé par l'U.N.E.S.C.O " milieu humide et semi-naturel ", situé actuellement en pleine agglomération amiénoise. Les hortillonnages sont situés à la confluence de l'Avre et de la Somme mais aussi sous l'influence de l'Ancre et de l'Hallue dont les embouchures dans La Somme se situent à quelques kilomètres en amont du site. Ces recherches sont fondées sur une approche de terrain (forages carottés manuellement), complétée par des analyses sédimentologiques, géotechniques (d'après le laboratoire régional des ponts et chaussées) et l'étude de la flore de diatomées fossiles.
Remarque : les cartes, les figures, les photos, les tableaux, les planches et les Log se trouvent en annexe de ce mémoire. Pour des raisons techniques et de droit, certains documents ne sont pas publiés sur internet.

 

1. La vallée de la Somme et les Hortillonnages.
 1.1. La vallée de la Somme : localisation et généralités.
Le bassin hydrographique de la Somme couvre une superficie d'environ 5 800 Km² entre la Normandie et le nord de la France (carte.1). Le fleuve Somme prend sa source à Fonsommes, à environ une dizaine de kilomètre au Nord-Est de Saint-Quentin, dans l'Aisne. Il parcourt environ 205 Km dans le fond d'une vallée large et encaissée dans un substratum antéquaternaire représenté par la craie du Crétacé supérieur (Antoine 1990). La Somme est alimentée naturellement par une douzaine d'affluents et de sous affluents dont les principaux sont : l'Ancre, l'Avre , qui reçoit la Noye, la rivière des trois Doms et la Luce, la Selle puis des cours d'eau de plus petite taille tels l'Omignon, la Cologne, l'Hallue, la Nièvre, l'Airaines et le Scardon. La ville d'Amiens se situe à la confluence, en amont, de l'Ancre, l'Hallue, l'Avre et, en aval, de la Selle. Actuellement, le fleuve Somme est canalisé de Saint Valéry sur Somme (son estuaire) à Lesdin (situé à quelques Km de sa source) et il est connecté à L'Oise, à la Sambre et à l'Escaut par le canal de Saint-Quentin et les Pays-Bas par le canal du Nord.
Les grandes lignes du réseau hydrographique sont guidées par des structures d'axe Nord-Ouest - Sud-Est parallèlement au synclinal de la Somme (carte 1). Actuellement, le débit moyen de la Somme est peu élevé, 20 à 30 m3/s et celui des principaux affluents telle la Selle et L'Avre sont de 4 à 5 m3/s.
L'étude de l'évolution de la sédimentation et de la dynamique fluviatile au cours de la période Tardiglacière-Holocène dans le Bassin de la Somme est relativement récente (Antoine 1997 et 1998). Les seules données anciennes utilisables pour la vallée de la Somme sont essentiellement issues des travaux de Victor Commont (1910, 1912, 1913, cité in Antoine, 1997) qui effectua au début du siècle de nombreux relevés et proposa des interprétations concernant la mise en place des tourbes et des tufs ainsi que la position des industries préhistoriques au sein de ces dépôts. Ces données furent reprises ultérieurement dans les représentations synthétiques de Bourdier (1966). Cependant, le caractère le plus souvent très schématique de ces documents rend leur exploitation actuelle très délicate.
Les terrains tertiaires sont peu représentés dans la vallée de la Somme, a l'exception des butes sableuses de Lihons ; le substratum de la vallée est essentiellement constitué par les craies du Crétacé supérieur (fig.1a). Le remplissage alluviale est essentiellement constitué de tourbes très compressibles. Ceci a été démontré lors des études pressiométriques réalisées au cours du projet de doublement du viaduc Jules Vernes (1998, fig.1a et fig.1b), à quelques kilomètres en amont du site des Hortillonnages, ainsi que qu'au cours du projet de passage de la pénétrante Est au sein même du site des Hortillonnages (1986, carte 2 et fig.1c).
Nous résumerons les travaux concernant l'étude de la vallée de la Somme par Pierre Antoine (1997) de la dernière glaciation jusqu'au milieu de l'Holocène.
L'étude du site des Hortillonnages s'intègre à la vision d'ensemble sur le bassin de la Somme établie par Pierre Antoine, principalement d'après les données portant sur la vallée de la Selle entre la fin du Pléniglaciaire et le milieu de l'Holocène. Ceci nous permettra de replacer l'étude des forages effectués dans les Hortillonnages dans son contexte régional.

A la fin du pléniglaciaire Weichsélien, le contexte morphologique et sédimentaire dans le bassin de la Somme se caractérise par une forte extension des dépôts loessiques contemporains de loess de couverture de la zone limoneuse de la France du Nord et du Nord-Ouest (Sommé 1975 ; Lautridou et Sommé 1974). Ces loess du Pléniglaciaire supérieur se mettent en place sous la forme d'une couverture continue sur les plateaux et les versants sous le vent dont l'exposition varie entre l'Est et le Sud-Est (Antoine 1990). Les corrélations lithostratigraphiques à l'échelle de l'Europe du Nord-Ouest sur la base des horizons repères comme le Niveau de Kesselt ou Horizon à Langues de Nagelbeek permettent de situer cette dernière phase d'accumulation loessique entre 20 000 et 22 000 BP.

Ces loess calcaires passent latéralement et très progressivement sur les rebords des nappes alluviales de la basse terrasse de la Somme (Nappes de Montières et Etouvie : Antoine, 1989, 1990, 1994) ou en bas des versants à proximité des plaines alluviales, à des loess plus hétérogènes caractérisés par une charge en granules de craie, en sable et en petits éclats de silex gélifractés (Antoine, 1989). L'absence de structures sédimentaires (litages) dans ces loess permet d'exclure une mise en place par ruissellement et laisse supposer une pollution des apports loessiques par des éléments autochtones alimentés par la déflation au sommet des dépôts sablo-calcaires de la nappe sablo-graveleuse de fond de vallée.

Ces loess s'étendent largement dans la plaine alluviale où ils recouvrent la majeure partie de la surface des graviers fluviatiles (fig.2 et 3, n°2 ; fig.5, unité 3). Localement, on peut observer entre ces loess et les graviers sous-jacents un dépôt sablo-limoneux calcaire peu épais (fig.5, unité 2), dont le caractère nettement fluviatile à la base (faciès stratifié à lits de sables calcaires) s'estompe progressivement vers le sommet où se fait le passage aux loess 3 (Antoine, 1989). La rupture brutale observée le plus souvent entre le sommet du fluviatile grossier (unité 1) et la base du loess (unité 3) montre que la sédimentation fluviatile grossière, représentée par des dépôts graveleux dans un système de chenaux en tresses (fig.2 et 3, n°1 ; fig.5, unité 1), se termine avant le début de la mise en place des loess. Ce changement de dynamique sédimentaire qui se manifeste au Pléniglaciaire supérieur par la fin de la sédimentation fluviatile grossière et le passage à un dépôt loessique est relié au caractère très sec de cette dernière phase du Pléniglaciaire (stade isotopique 2).

D'après la malacologie (étude des gastéropodes), les séquences de loess hétérogènes de bas de versants et des parties externes de la vallée sont systématiquement azoïques et la partie supérieure des limons hydromorphes de fond de vallée livre localement une faune assez riche caractérisée par la présence de Vallonia costata et de Vallonia pulchella (Limondin, 1995). La présence de ces espèces, qui ne peuvent survivre pendant les maximum de froid du Pléniglaciaire, incite à placer ces dépôts dans les phases initiales du Tardiglaciaire. Des données palynologiques issues de l'étude de la vallée d'Acon indiquent aussi la présence d'une sédimentation limoneuse attribuable au début du Tardiglaciaire (fig.3(fig.3, S18, n°2, 20 cm sup). Le spectre pollinique traduit un paysage fortement découvert (7 à 20 % D'AP (Arboreal Pollen) essentiellement représenté par Betula (le bouleau)), dominé par les herbacées héliophiles Artemisia (armoise) et les Dryoptéris (fougères) indiquant un milieu humide encore peu colonisé par les arbres (Lambay, 1993). Ces observations, bien qu'encore très ponctuelles posent donc le problème de l'existence de dépôts limoneux ruisselés postérieurs à la phase loessique principale du Pléniglaciaire supérieur et antérieurs à l'incision du début du Bölling récemment mise en évidence dans la vallée de la Selle.
La transition Pléniglaciaire-Tardiglaciaire (13 000 BP) et début du Tardiglaciaire (13 000 - 11 800 BP environ) présente un bilan sédimentaire dans moyenne vallée de la Somme qui est peu favorable à la compréhension des phases initiales du Tardiglaciaire (Dryas le plus ancien, et le Bölling). En effet, une disparition de l'enregistrement sédimentaire du début du Tardiglaciaire ainsi qu'une diminution de l'épaisseur des dépôts tardiglaciaires vers l'aval de la vallée de Selle ont été mis en évidence en comparant les transects de Conty en amont et de Saleux en aval (Antoine, 1995). Ce phénomène semble lié à une intensification des processus érosifs (incision) dans la partie moyenne et aval des vallées au début de l'Holocène (Antoine, 1998). L'étude de la séquence du Tardiglaciaire fût réalisée à partir du transect de Conty (fig.2) où trois chenaux bien individualisés, faiblement asymétriques (50 à 100 m de large pour 2 à 3 m de profondeur), incisés dans les dépôts pléniglaciaires (graviers et lœss) ont été mis en évidence. Ces chenaux sont remplis par des limons organiques lités à mollusques aquatiques (Pisidium) passant progressivement à des tourbes compactes homogènes (fig.2, n°4). L'ensemble est très riche en débris végétaux (bois, écorces, graines, feuilles) et contient des nombreux restes de coléoptères et des mollusques, principalement aquatiques. Le dosage du carbone organique total montre un très net enrichissement en matière organique au cours de la mise en place de cette séquence (carbone organique total (COT) : 4 à 16% de la base au sommet). Le colmatage de ces premiers chenaux tardiglaciaires s'est produit au Bölling : 12 370±120 BP. Les premiers résultats de l'analyse des tourbes tardiglaciaires de Conty font apparaître une augmentation progressive du pourcentage du pollen d'arbres de la base vers le sommet (de 20 à 50% d'AP). Les arbres sont représenté par Bétula (Bouleau) et surtout Salix (Saule) et l'ensemble du spectre apparaît typique du Bölling.
En résumé, ces premières phases tardiglaciaires se caractérisent par une baisse progressive de la fraction minérale des sédiments (limons) au profit de la matière organique. Cette évolution traduit une stabilisation de plus en plus marquée du paysage par la végétation (biostasie). D'après ces résultats, le passage du système de sédimentation en tresse Pléniglaciaire (braided channel) au système fluviatile de transition à chenaux stables et le déclenchement de l'incision se ferait donc au début du Bölling (fig.7).

Par ailleurs, des études récentes ont montré que le passage des systèmes à chenaux en tresses (braided river) aux chenaux uniques plus ou moins méandriformes se faisait dès 13 000 BP, par l'intermédiaire d'une phase de transition à plusieurs chenaux stables et à faible rayon de courbure. Ce phénomène, qui intervient au début du réchauffement climatique, est provoqué par une importante augmentation du débit liquide et une diminution de la charge des cours d'eau. Il est en relation avec le développement des précipitations dans un contexte où l'évapotranspiration est encore faible, mais où le couvert végétal permet déjà une stabilisation des sédiments.

L'Allerød (11 800 - 10 800 BP) est beaucoup plus fréquemment enregistré dans la moyenne vallée de la Somme où il est représenté par un sol construit faiblement humifère (1 à 2% de matière organique) développé sur des apports ruisselés de versant à granules de craie (fig.2, n°5a, fig.3, n°4, fig.5, unité 7a). La géométrie de ce sol organique montre qu'il s'est formé aux dépens d'apports ruisselés accumulés en bas de versant dans les parties externes de la plaine alluviale et en bordure des dômes graveleux présents dans la vallée. La formation de ce sol individualisé en premier lieu à Belloy sur Somme se situe d'après la palynologie, dans un contexte de forêt claire à bouleaux au cours de la première phase de l'Allerød. La phase à pin de la deuxième partie de l'Allerød, qui a été observée d'une manière ponctuelle dans le profil de la vallée de l'Acon, apparaît beaucoup plus systématiquement dans les profils de Conty. Par ailleurs, le passage à un milieu forestier et un climat plus océanique au cours de l'Allerød est nettement souligné par l'apparition dans la grande faune du cerf, du sanglier, du chevreuil et de l'auroch. D'après les travaux de Limondin (1995), les malacofaunes du sol organique à granules de craie attribué à l'Allerød sont caractérisées par la diversification des espèces où dominent néanmoins les Vallonia, ainsi que par la présence systématique d'Héliocopsis striata qui représente une espèce repère pour cette zone. De plus, l'étude de la séquence de Conty dans la vallée de la Selle (carte 1) a permis de mettre en évidence d'autres faciès attribuables à l'Allerød dans des positions morphologiques différentes.

Le Dryas récent (10 800 - 10 300 BP) se manifeste par la mise en place d'un important colmatage de limons calcaires sur 1 m en moyenne dans l'ensemble du fond de la vallée (fig.2, n°6, fig.3, n°5, fig.5, unité 8). Les analyses palynologiques de ces limons indiquent un milieu steppique dominé par les herbacées mais où persiste néanmoins un pourcentage relativement important du pollen d'arbre (20 à 50 %) représenté par le bouleau et le pin. Les malacofaunes (Limondin, 1995) indiquent un climat froid (Pupilla, Vallonia) et un milieu fortement humide (Trichia hispida, Succinea oblonga), voir marécageux (Columella columella).
Les fonds de vallée sont donc le siège d'une importante sédimentation limono-calcaire essentiellement alimentée par l'érosion des versants crayeux dans un contexte climatique froid et très humide. Ces boues crayeuses sont issues de la gélifraction des versants calcaires et se sont probablement déposées dans les fonds de vallée lors de la fonte de la couverture neigeuse au printemps.
Dans les vallées du bassin de la Somme, la géométrie et le faciès de ces dépôts évoquent un système de débordement et de décantation périodique dans une plaine à chenal unique (fig.7). Ces dépôts rehaussent et régularisent progressivement la surface de la plaine alluviale à la fin du Dryas récent.
La transition Dryas récent - Préboréal et le Préboréal (10 300 - 8 800 BP) est marquée par une deuxième phase d'incision majeure dans un système de chenal unique à méandres (fig.2, chenal I, fig.7) qui est liée au début de l'amélioration climatique rapide du Préboréal.

Dans le bassin de la Somme, cette incision déblaie une grande partie des limons calcaires à Trichia du Dryas récent et les faciès de chenaux. C'est sur cette nouvelle topographie du fond de vallée que vont s'établir les dernières occupations du Paléolithique supérieur final datées de 9 800 à 10 000 BP associée à une faune représentée par le cheval, l'auroch et le cerf indiquant un milieu encore relativement ouvert au début du Préboréal.

Les dépôts du Préboréal se caractérisent par une augmentation de la concentration en matière organique représentée par des restes végétaux (10 à 15%) dans un sédiment où la fraction limoneuse de versant domine nettement. Localement, des dépôts graveleux à matrice organique hérités de l'érosion du sommet de la nappe de fond de vallée tapisse le fond du chenal (fig.2, n°7, fig.3, n°6). La suite du Préboréal se manifeste, par la mise en place des premières tourbes (fig.2, 3 et 4, n°9, fig.5, base de l’unité11). Dans la moyenne vallée de la Somme à Etouvie (fig.4), les données palynologiques permettent d'attribuer le début de la sédimentation tourbeuse aux phases initiales du Préboréal datés à 9 930 ±60 BP (Ly-7456, tourbe, fig.4, base de 9). Le milieu végétal, de plus en plus forestier, est dominé par le pin dans la partie inférieure de 10 300 à 9 500 BP puis le noisetier à partir de 9 500BP.
Le Boréal (8 800 - 6 900 BP) est caractérisé par le comblement et la disparition progressive de la chenalisation précédente (fig.6 et 7) par une importante extension des tourbes dans l'ensemble de la vallée (fig.2 et 3, n°9, fig.4, n°6 et 9, fig.5 unité 11). Les données stratigraphiques, palynologiques et les datations au 14C ont montré que l'extension de la tourbe est contemporaine du dépôt d'un limon organique à dominante minérale dans les chenaux localisés entre la bordure de la tourbière et le bas du versant (fig.2, n°8, fig.3, n°8, fig.4, n°5, fig.5, unité 10b). Ce limon organique assimilé à un "précurseur" de la tourbe, et la tourbe qui le recouvre ensuite vont donc progressivement envahir la vallée. Dans ce système de sédimentation diachronique lié à l'extension de la tourbière, illustré par la figure 6, le limon organique apparaît donc de plus en plus récent en direction des bords de la vallée. En fonction de la topographie du contact tourbière/versant, ce système génère des formes de chenaux plus ou moins larges et profondes.
La limite Boréal-Atlantique (5 900 - 6 900 BP) se situe, d'après les observations stratigraphiques et datations obtenues pour les tourbes du site mésolithique de la Chaussée-Tirancourt et de la séquence d'étouvie prés d'Amiens, au sein de la sédimentation tourbeuse. L'extension de la tourbière et la mise en place des limons organiques de bordure se poursuit pendant la première moitié de l'Atlantique pour se terminer vers 6 000 BP (6 040 ± 50 BP, Ly-7452) d'après les datations effectuées sur le transect d'Etouvie. La fin de l'extension des tourbes est liée à un important changement de la dynamique de la vallée entre 6 000 BP et 5 500 BP et à la mise en place de limons fluviatiles organiques finement lités à nombreux débris végétaux (fig.3, n°10, fig.5 unité 12a). C'est sur un important site néolithique en bordure de la vallée de la Somme à Etouvie (Antoine, 1993, fig.4), que les données palynologiques montrent l'apparition des premières traces de déforestation (déclin de l'orme, apparition du plantain et des céréales) vers 5 300 BP (fig.4, base de 13).
Ce changement de dynamique de la vallée pourrait avoir une origine anthropique en rapport avec la déforestation Néolithique.

En résumé, la fin de Pléniglaciaire Weichsélien est caractérisée par un climat froid et un système fluviatile en tresse, le Tardiglaciaire, par une incision et la mise en place d'un réseau méandrisant et enfin l'Holocène se caractérise par le développement des tourbes montrant un climat interglaciaire et un système fluviatile probablement très perturbé par les activités humaines dans la vallée de la Somme ; Les études conduites par Antoine et ces collaborateurs doivent être complétées pour la période comprise entre la fin de l'Atlantique et la période actuelle afin de poursuivre cette reconstitution de l'évolution de la vallée de la Somme, sujet qu'ils n'ont que peu abordé.

1.2. Les Hortillonnages : histoire et évolution.

Au cours de la période historique, nous allons essayer d'aborder l'évolution de la vallée de la Somme et en particulier du site des Hortillonnages afin de mieux comprendre l'action de l'homme sur la vallée de la Somme.

Les Hortillonnages, venant du latin hortus, couvrent actuellement environs 300 hectares et se répartissent sur les communes d'Amiens, Rivery, Camon et Longueau au coeur de la vallée de la Somme dans la région Picardie (carte.1 et 2). " L’hortillonnage " est un terme générique pour désigner toutes Terres marécageuses vouées à la culture maraîchère (Bergeron, 1984).
Le site des Hortillonnages a été implanté à la confluence de l'Avre et de la Somme sur un réseau de 13 bras de la Somme. A partir de ce réseau de chenaux naturels, des hommes et des femmes, appelés les Hortillons, ont crée tout un réseau complexe de canaux, les Rieux, délimitant de petites îlots d'alluvions très fertiles, les Aires, dont la superficie est toujours réduite de 4 à 40 ares maximum. Le transport de la production et des Hortillons s'effectue à l'aide de barques à cornet dont les extrémités sont relevées afin de ne pas dégrader les bords des aires lors de l'accostage et du déchargement ou du chargement des légumes (Photo.1).
Les techniques agricoles ont peu évolué depuis la création des Hortillonnages.
Les Terres très fertiles permettent plusieurs récoltes par an de légumes ou de fleurs, mais au prix d'un labeur constant pour entretenir les berges et le jardinage. En effet, plusieurs fois par ans, les hortillons doivent plaquer des limons, récupérer lors du dragage des rieux, sur les bords des aires afin de stopper l'érosion (Photo 1). Les aires sont d'une grande fragilité. Entourées d'eau sur toutes ses faces, ses berges sont constamment effritées par cette eau vive. Une aire abandonnée pendant quelques années finit par "fondre" littéralement et laisser à sa place un marécage peu profond qui très vite, sera envahit par des joncs et des plantes aquatiques (Photo 3 et 4). Les aires abandonnées vont subir une série progressive écologique qui pourrait finir par un atterrissement de la zone marécageuse en une forêt humide de saules et de bouleaux s'il n'y avait pas l'intervention de l'homme (fig.8).
En plus de la protection des berges, les limons extraits des rieux sont épandus sur la surface de l'aire afin d'en assurer la fertilité. Cette technique de curage des rieux a, depuis toujours, été utilisée et la seule évolution fût le remplacement de la courte pelle utilisée manuellement par une dragueuse mécanique (Photo 2). De plus, les hortillons déplacent les limons issus du dragage d'un rieux vers une autre aire par barque. Actuellement, des rieux à proximité de l'embouchure de l'Avre se comblent rapidement et les limons sont épandus sur des aires plus en aval. Pour la protection des berges, l'association pour la protection et la sauvegarde du site des Hortillonnages met en place, à la demande des propriétaires, des pales planches en bois (photo 2 derrière la dragueuse) ou un système de jonc tressé à l'ancienne.
Contrairement à ce que nous pourrions croire en connaissant la richesse historique de la Picardie, l'histoire des Hortillonnages et de ces origines est très mal connue, voir totalement inconnue.
Ses origines pourraient bien remonter à la période Gallo-Romaine. En effet, les Romains utilisaient déjà ce type de site pour la production des fruits et des légumes destinés à l'approvisionnement exclusif et immédiat des villes en produits frais, dans la mesure où les transports étaient lents et certains procédés de conservation inconnus (Bergeron,1984). Il faut rappeler que la ville d'Amiens actuelle est construite sur l'une des plus grandes villes de l’occident romain Samarobriva "le pont sur l'eau". On y a découvert en autre, un amphithéâtre de 15 000 places (fig.9, Fossier, 1988).
Selon des historiens, l'origine de l'occupation du site ne fût pas dans un but défensif contrairement à Venise mais uniquement agronomique.
Un inventaire effectué au IXe siècle par Charlemagne, montre que la Picardie est extrêmement pauvre et ce n'est qu'au XIe siècle que s'amorce le démarrage économique qui n'atteindra sa plénitude qu'au milieu du XIIIe siècle (Bergeron,1984).
La première trace économique des Hortillonnages se situe vers 1225-1250 où la politique de l'époque, après la mise en place de l'assolement triennal, fût un renforcement des terres amphibies, par un apport de terre, le colmatage, le drainage, et la lutte contre les rongeurs. Cette politique d'aménagement de zones maraîchères serait à l’origine, autour des grandes cités de la Picardie, Amiens, Arras, Saint-Quentin, Cambrai, Abbeville, des hortillonnages maraîchers ou hardines pour des villes comme Péronne, Ham ou Mondidier, constituant toujours actuellement une des originalités de l'agriculture picarde (Fossier, 1988).
L'importance économique du site des Hortillonnages est démontrée en 1492, lorsque les Hortillons obtinrent du Maïeur (Le maire) alors en pleine guerre, l'autorisation exceptionnelle de venir vendre leurs produits à Amiens en passant par le pont du Cange fermé et qui fût ouvert pour leur permettre d'entrer dans la ville (Bergeron,1984).
La première représentation de la ville d'Amiens et du cours de la Somme remonte en 1542 par un plan sur parchemin colorié attribué à Zacharie de Célers qui était un topographe et un peintre de la confrérie de Saint Luc d'Amiens (Carte 3). Il s'agit d'une représentation vue probablement des hauteurs de Camon ou nous pouvons apercevoir le système complexe d'écluses du quartier Saint Leu procurant au moulin la force motrice nécessaire. De plus, la ville d'Amiens est protégée des inondations fréquentes dans la vallée et des envahisseurs par des murailles. Nous pouvons apercevoir le réseau complexe des rieux ainsi que les Gribanes et les bateaux à voile sillonnant le fleuve, chargeant leurs marchandises dans le port très actif d'Amiens et repartant par la suite vers la baie de la Somme afin de regagner la mer.
Pendant de nombreux siècles et ce, depuis l'arrivée des moulins au Moyen Age, la vallée de la Somme fût le théâtre de nombreuses inondations catastrophiques liées le plus souvent à la mauvaise gestion du cour de la Somme. Il y avait souvent des conflits d'intérêts entre les meuniers qui voulaient stocker l'eau pour faire tourner leurs moulins et les nombreux pisciculteurs de la vallée qui voyaient leurs étangs de pêche inondés et leur production partir dans le fleuve. La carte 4 de 1772 représente le faubourg Saint Pierre sous les eaux depuis deux ans. D'autres inondations spectaculaires ont eu lieu comme celle de 1891 où le niveau d'eau le plus haut atteint est gravé sur une dalle de l'église de Camon. Les hortillons traversaient leurs aires en barque au niveau de la cime des arbres.
Au début du XXe siècle, les Hortillonnages occupaient une superficie de 500 ha cultivée par 950 maraîchers professionnels en 1906 (carte 5, 1898). Ensuite se fût le déclin avec l'apparition du chemin de fer et l'invention par Charles Tellier (1828-1913), un amiénois, du wagon frigorifique. Le coup de grâce fût donné avec le développement du transport routier et l'entrée en France des productions du Benelux. Il ne reste actuellement que six hortillons professionnels exploitant une très faible superficie.
Les traditions sont restées fortes et tous les ans, les Amiénois fêtent le patron des jardiniers " Saint Fiacre ". Cette fête étaient jadis organisée par les hortillons lorsqu'ils vivaient en communauté dirigée par le capitaine des hortillons.
La vallée de la Somme fût longtemps une des principale région productrice de tourbe qui fût essentiellement utilisée comme engrais, combustible de chauffage ou pour les teinturiers et les imprimeurs d'étoffes qui en brûlaient de grandes quantités au XVIIIe siècle. L'exploitation de la tourbe est signalée dés le XIIe siècle et les chartes du Moyen Age organisaient déjà le tourbage (Fontaine sur Somme, XIIIe siècle). Dans la Somme en 1902 était dénombré 234 tourbières particulières et 39 communales. A cette époque, les tourbiers distinguaient différentes sortes de tourbes dont la qualité et le prix variaient en fonction de la composition des plantes.

Actuellement, la tourbe n'est plus exploitée mais nous pouvons toujours voir les sites d'extraction, entailles, qui se sont transformée en étangs. Le site des Hortillonnages ne fût pas épargné par le grand loucher inventé par Eloi Morel en 1786 (photo 5), qui permettait l'extraction de la tourbe jusqu'à une profondeur de 7 mètres, comme le montre la présence du pré du gouverneur, les marais d'Hequet et de la Herde et les nombreux petits étangs.

C'est l'arrivée du charbon et du chemin de fer qui mit fin au massacre de la vallée.

1.3. Les forages.
Nous avons effectué 12 forages sur l'ensemble du site. Le choix des aires, où les forages ont été effectués, n'a pas été guidé par une volonté d'effectuer un transect de la vallée de la Somme au niveau des hortillonnages : nous étions limités en profondeur car la sonde ne permet pas de faire des forages très profond (environ 4 mètres) et spatialement : le nombre de forages nécessaires aurait été trop important et le nombre de propriétaires à convaincre aussi. Nous avons opté pour une répartition des forages dans des secteurs préservés de l'exploitations de tourbes, afin d'avoir une vue globale de la grande diversité du sous-sol naturel.
Au total pour ce mémoire, nous avons décrit la stratigraphie des forages F2, F3, F5, F6, F7, F8, F9 et F10 et réalisé les analyses sédimentologiques et du contenu en diatomées sur le forage F2.
Nous n'avons pas effectué l'analyse stratigraphique de forages F11 et F12 parce que les carottes sont actuellement stockées en chambre froide au laboratoire de Besançon qui nous ont permis de réaliser ces forages avec leur chenillette.
Les Log de ces forages se trouvent en annexe.
1.3.1 Localisation des forages (carte 2).
1.3.2. Techniques et méthodes.
Les particularités de l'accès par les rieux au site des Hortillonnages ne nous permettaient pas d'emmener du matériel de forage lourd et encombrant (déplacement en barque obligatoire dans la plupart des cas). La série holocène étant essentiellement constituée de limons et de tourbes, nous avons utilisé une sonde manuelle de type " Russe " de 4,5 cm de diamètre sur 50 cm de long. Pour les derniers forages effectués, les F11 et F12, nous avons employé une sonde russe de 1 m de longueur sur 10 cm de diamètre montée sur une chenillette (photo 6). Ce type de sonde permet une extraction non destructive de demi carottes de terrain afin d'effectuer une analyse stratigraphique autorisant un échantillonnage très précis.
Une fois les demi carottes extraites, elles ont été conditionnées dans des tuyaux en plastique coupés en deux dans le sens de la longueur et nous avons effectué une première description sédimentologique sur le terrain (les couleurs peuvent être altérées par oxydation par la suite), nous les avons photographiées (photo 7) puis les avons isolées dans une gaine de plastique. Ces demi carottes de 50 cm de long ont été ensuite conservées à 4°C avant leur analyse au laboratoire.
Au laboratoire, nous ouvrons toutes les demi carottes d'un même forage et après un premier nettoyage afin d'éliminer les contaminations superficielles, nous effectuons une analyse visuelle et géochimique (HCl pour les carbonates et H2O2 pour la matière organique et le manganèse) afin de réaliser un Log stratigraphique du forage (photo 8).
Par la suite, nous avons effectué un échantillonnage par faciès sédimentaire ou avec un pas de 10 cm pour les analyses palynologiques réalisées sur le forage F2 (résultats non communiqués à ce jour) ainsi que l'échantillonnage de divers éléments biologiques (gastéropodes et insectes) et anthropiques présents pour détermination et les échantillons pour les datation radiocarbones (non communiquées à ce jour). Des descriptions pétrographiques par frottis sur lame mince ont été effectuées afin de connaître avec plus de précision la nature des faciès étudiés (minéralogie et les types de faunes et de flores présentes, encadrée par C.Buret) (photo 8).
1.3.3. Analyses stratigraphiques.
Les faciès sédimentaires rencontrés se répartissent en 2 pôles :
- Les sédiments détritiques allochtones provenant d'apports alluviaux.
- Les sédiments autochtones, formés sur place, représentés ici par les tourbes.
- Description :
Ces limons se distinguent selon leur teneur en matières organiques, en argiles et en silts leur donnant des variations de couleurs et d'aspects.
Nous distinguerons :
Nous distinguerons :
Nous distinguerons :
Nous distinguerons :
Ils sont représentés par les tourbes qui sont des humus caractéristiques des stations hydromorphes liés à l'accumulation de la matière organique en milieu mal aéré entraînant un ralentissement de la minéralisation primaire (Duchaufour, 1988).

Les tourbes se distinguent par leur couleur qui est caractéristique du type de végétation turbicole les composants et du degré d'humification. Ainsi, une échelle d'humosité a été établie par Von Post (in Barthélemy, Géochronique n°71, septembre 1999), distinguant trois type de tourbes :


Végétation turbicole dominante

PH

Masse volumique kg/m3, sur tourbe sèche

Teneur en cendres

Capacité d'échange 100g de matière sèche

Rapport carbone/azote

Porosité totale

Tourbe blonde

Mussinée : sphaignes

< à 4.5

150 à 200

< à 4%

100 à 150 meq

40 à 50

95.00%

Tourbe brune

Herbacée et muscinée

4.5 à 5.5

200 à 300

4 à 15%

100 à 250

20

85.00%

Tourbe noire

Herbacée: carex, roseau

5.5 à 7.5

300 à 500

4 à 50%

n.d

n.d

n.d



Les tourbes noires sont constituées principalement par des herbacées : carex et roseaux que nous trouvons encore dans des tourbières actives en divers endroit du bassin de la Somme.
Les tourbes brunes sont essentiellement constituées par des herbacées ainsi que des mussinées (sphaignes).
Nous les distinguerons en fonction de leur couleur et de la présence ou non de fibres ainsi que de la charge minérale :
- L'organisation de ces faciès dans les forages (Log en annexe).
Nous pouvons observer les deux grandes unités sédimentaires : une unité détritique repose sur une unité autochtone constituée par les tourbes.
L'unité des sédiments autochtones est constituée, de bas en haut de la colonne stratigraphique, de tourbes noires plus ou moins fibreuses (440 à 330 cm) dans lequel nous trouvons deux passées silteuses associées à des tourbes brunes sur environ 10 centimètres (420-411 cm et 390-379cm). Ces passées silteuses reflètent probablement de fortes inondations de la vallée. Ensuite, nous avons une alternance entre les tourbes noires homogènes peu fibreuses et les tourbes brunes plus ou moins silteuses ou fibreuses avec ou sans gastéropodes.
L'unité sédimentaire détritiques est constituée par des limons organiques et des argiles plus ou moins organiques comportant le plus souvent des traces d'éléments anthropiques (briques, fragments métalliques) sur 168 cm.
Ce forage, non représenté, n'est constitué que par une série de sédiments détritiques continue de 370 cm de limons argilo-silteux contenant des éléments anthropiques. Il s'agirait d'un remblais d'une entaille de tourbier encore visible avec l'étang.
L'unité sédimentaire détritique anthropique s'étend sur une épaisseur de 323 cm et elle est constituée d'une alternance de limons argilo-silteux avec de nombreux éléments anthropiques. Au sein de cette alternance, nous pouvons remarquer 3 cm de silt coquillé blanchâtre vers 100 cm et une fine passée de tourbe noire homogène entre 150 et 152 cm. Ceci peut correspondre à une inondation de la vallée pour les silts et un abandon passager de l'aire sur laquelle se seraient accumulées les tourbes noires.
L'unité sédimentaire autochtone se retrouve à partir de 232 cm avec les tourbes noires de 323 à 334 cm séparées d'une tourbe brune foncée très fibreuse de 343 cm à la fin de la carotte par un silt coquillés blanchâtre suivi d'un silt coquillé beige foncé.
Ce forage de 270 cm montre une série sédimentaire très perturbée. La série sédimentaire détritique argilo-silteuse de surface ne fait que 110 cm et la zone anthropique semble n'affecter que les limons silteux organiques marrons des 35 premiers centimètres. Nous retrouvons deux séquences centimétriques de silts calcaires coquillées avec des intrusions des limons argileux sus-jacent. Des limons tourbeux noirs avec des intrusions de silts beige foncé entre 50 et 60 cm sont séparés d'une cinquantaine de centimètres de limons tourbeux homogènes beiges avec des gastéropodes et des brindilles par deux nouvelles séquences de silts beige foncé elles mêmes séparées par 2 cm de tourbe noire homogène.
La série sédimentaire autochtone est séparée de la précédente par une zone de transition vers 110 cm. Elle est constituée par des tourbes brunes à fibres se prolongeant sur 25 cm puis des tourbes noires finement fibreuses de 135 à 158 cm séparées d'une nouvelle unité détritique de sables argileux verdâtres par une zone de transition dans laquelle nous retrouvons des tourbes brunes à fibres. Ces tourbes se retrouvent aussi en inclusion dans les 8 premiers centimètres des sables argileux vert se prolongeant jusqu'à 195 cm. Une nouvelle transition sépare ces sables argileux de 9 cm d'argile compacte verdâtre puis de nouveaux, nous retrouvons ces sables argileux vert mais cette fois contenant des brindilles (ou racines) jusqu'à 220 cm. Cette zone de 175 cm à 220 cm est totalement décarbonatée. Une nouvelle transition sépare ces sables argileux de sables calcaires jaunâtres à verdâtres dans lesquels se prolongent les brindilles jusqu'à 234 cm. Ensuite ces sables présentent des traces de manganèse marquant une zone de transition hydromorphe sur environ 30 cm. Enfin de 260 à 270 cm, les sables calcaires se prolongent sans trace de manganèse.
La série est continue et les limites entre les faciès sont nettes contrairement au forage F6 précédent.
L'unité détritique de surface est épaisse de 139 cm et elle est constituée d'une alternance de limon organique et argilo-silteux. De même que dans le forage précédent, la zone anthropisée ne couvre que les 50 premiers centimètres. Nous retrouvons un passage de silts calcaires coquillés de 4 cm vers 69 cm puis dans les limons tourbeux, nous observons de nouveaux les deux séquences silteuses coquillées entre 90 et 96 cm (cité dans le log F6). Une alternance symétrique de limons argileux gris et de limons argileux marron orangé, entre 121 et 139 cm, est séparée par une fine passée de limon tourbeux noir. Les sédiments autochtones apparaissent avec 4 cm de tourbe noire finement fibreuse séparée des tourbes brunes, avec plus ou moins de gastéropodes, par une fine passée de silts beige clair et foncé (2cm). De 175 cm à 190 cm, nous pouvons observer un passage détritique de limons argileux gris contenant de gros fragments de craie. Ensuite, 170 cm de tourbes noires finement fibreuses recouvrent les sédiments détritiques de fond de vallée constitué de sables argileux vert, avec ou sans racines, puis de 315 cm à la fin de la carotte vers 340 cm, nous retrouvons les sables calcaires jaunâtres.
La série détritique constituée de limons organiques, argileux, tourbeux et d'argiles n'occupe que les 69 premiers centimètres et comporte de nombreux artéfacts anthropiques. La série autochtone se délimite par 7 cm de tourbe noire homogène et elle est constituée de tourbes brunes à fibres de 76 à 130 cm et non fibreuse de 130 à 140 cm et enfin par de la tourbe noire fibreuse jusqu'à 178 cm. Les sédiments détritiques de fond de vallées représentés par des argiles silteuses sont recouverts de 19 cm de limon tourbeux gris à petites fibres.
La série détritique occupe environ 275 cm ; elle est constitué de silts plus ou moins gris avec de nombreux artéfacts anthropiques sur tout sa hauteur.
La série autochtone est composée exclusivement de tourbes noires homogènes et nous retrouvons entre 358 et 368 cm une double passée de silt calcaire à tourbeuse.
La série détritique occupe environ 312 cm et elle est constituée essentiellement à la différence du précédent par des limons argileux et quelques niveaux silteux. Nous pouvons remarquer trois passages centimétriques de tourbes brunes à fibres.
La série autochtone est constituée de tourbes brunes à fibres et nous retrouvons trois passées silteuses vers 318, 321 et 366 cm.
- Les corrélations entre les forages (corrélations).
Dans la totalité des forages, nous retrouvons une unité sédimentaire supérieure constituée pas des sédiments détritiques comportant de nombreux artéfacts anthropiques et une unité sédimentaire inférieure constituée par les sédiments autochtones (tourbes). Sur les bords de versant, nous trouvons une nouvelle unité sédimentaire détritique constitué par des sables argilo-calcaires verdâtres attribués au Dryas récent (10 800-10 300) par Antoine.
Il faut remarquer qu'en 1997, le canal de la Somme à Camon charriait en moyenne 18 mg/l, avec un pics à 32 mg/l en décembre, de matières en suspension totale (MEST) et que l'Avre en charriait 12 mg/l avec un pic à 22 mg/l de MEST à Longueau à l'entrée du site des Hortillonnages (données de l'Agence de l’eau Artois Picardie. Tableau 1 et 2 ). Le courant est fortement ralenti dans les rieux permettant une sédimentation importante ; de plus le système alluviale est constamment renouvelé par les fortes variations du niveau de l'eau liées au fonctionnement des écluses en amont et en aval du site. Nous avons essayé de quantifier cette variation du niveau de l'eau mais la rapidité de ces fluctuations ne les rendent pas mesurables ponctuellement, toutefois des observations nous ont tout de même permis de voir que l'amplitude pouvait dépasser plus de 20 cm.
Nous pouvons émettre une hypothèse similaire afin d'expliquer l'épaisseur importante des sédiments détritiques d'origine anthropique. En effet, il est probable que ces sédiments détritiques se seraient déposés au fur et mesure du tassement des tourbes sous l'effet du poids des sédiments détritiques déposés précédemment .
Pour compléter ces données stratigraphiques, nous avons effectué des analyses géochimiques sur le forage de référence F2.
1.3.4. Les analyses géochimiques.
Nous pouvons remarquer que les tourbes noires contiennent environ 80 % d'eau, les tourbes brunes entre 60 à 70 % d'eau et que la teneur en eau des sédiments détritiques décroît plus nous remontons dans la colonne stratigraphique avec tout de même un pic à 37 % vers 30 cm pouvant correspondre au niveau de l'eau lors du forage. Les deux séquences silteuses dans les tourbes contiennent environ 55% d'eau et sont très bien marquées.
Nous pouvons remarquer que les tourbes noires contiennent jusqu'à 100 % de matière végétale avec tout de même des traces de carbonates dans les tourbes noires silteuses (5 à 7 %). Les tourbes brunes sont plus riches en carbonates, jusqu'à 50 % à 418 cm et 40 % en moyenne dans les tourbes brunes silteuses des niveaux 212 à 260 cm. Les passées silteuses dans la tourbe contiennent 60 à 80 % de carbonates et le reste en matières organiques. Pour les sédiments détritiques de surface, le taux de matières organiques diminue au dépens de l'apparition des résidus insolubles (charge minérale siliceuse) alors que le taux de carbonates reste autour de 22% de 180 cm à la surface.
 
2. Etude de la flore des diatomées sur le forage F2.
2.1 Généralité sur les études de la flore des diatomées fossiles.
2.1.1. Les diatomées : Qui sont-elles ?
Les diatomées appartiennent à l'embranchement des Chromophytes (ou algues brunes) et à la Classe des Bacillariophycées. Ce sont des organismes microscopiques unicellulaires, dont la particularité essentielle est de fabriquer un squelette siliceux externe, appelé frustule, constitué de deux valves qui s'adaptent comme une boîte et son couvercle. Elles vivent en colonies ou de manière solitaire, et leur taille varie de 5 à 400 µm dans son plus grand axe permettant une observation aisée au microscope photonique.
La détermination des espèces est basée sur la forme, très variée, et l'ornementation des valves. Actuellement, il y a environ 10 000 espèces de diatomées à travers le monde.
Les diatomées ont été reconnues depuis près de deux siècles, et toujours été fort appréciées par les collectionneurs pour l'esthétique géométrique et la délicatesse de leur structure.
Parmi les premières études taxonomiques, nous pouvons citer celles de Ehrenberg (1838, 1840). C'est à la fin du siècle dernier que la distribution écologique des espèces a suscité quelques attentions (Cleve, 1894-1895), mais leur intérêt paléoécologique n'est perçu que vers les années 1920 (Cleve-Euler, 1922). Ensuite viennent de nombreux travaux montrant les relations entre espèces de diatomées et le caractère physico-chimique du milieu (habitat, salinité, pH, teneur en matière organique etc.) avec les ouvrages pionniers de Kolbe (1927) et de Hustedt (1930).
Plusieurs flores générales ont été publiées, dont les plus classiques sont celles de Shmidt et al. (1874-1959), Hustedt (1927-1966), Cleve-Euler (1951-1955), Patrick et Reimer (1966-1975), et, parmi les ouvrages de langue française, le Synopsis de Van Heurk (1880-1885), les ouvrages de Peragallo et Peragallo (1897-1908), la flore de Germain (1981) et l'Atlas de Ricard (1987). Depuis une vingtaine d'année, l'étude des diatomées est en pleine expansion, aussi bien dans le domaine de la taxonomie que dans les domaines de l'écologie, la paléoécologie et la biostratigraphie.
La systématique des diatomées est particulièrement complexe et en perpétuel remaniement parce que l'on doit tenir compte des caractères morphologiques et structuraux des différents constitutifs du groupe des Diatomophycées, qui sont difficiles à identifier et à différencier. De plus, l'arrivé de la microscopie électronique (Microscopie électronique à balayage :M.E.B ou à transmission M.E.T) a quelque peu perturbé la systématique mettant en évidence des structures de différenciation invisible jusqu'alors.
Une classification a été proposée par Round (1992) (tableau 3).
Actuellement, tous les auteurs sont d'accord pour subdiviser la classe des Diatomophycées ou Bacillariophycées en deux sous-classes.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

En ce qui concerne le contenue cellulaire facilement observable sur les diatomées vivantes, nous trouvons en général de nombreux plastes discoïdaux pariétaux.
Elles sont pour la plupart planctoniques et sont connues depuis le Jurassique.
Le contenue cellulaire est varié, il n'y a pas toujours qu'un seul noyau, les plastes sont rarement nombreux, ils sont la plupart du temps au nombre de deux ou même d'un seul.
Elles ne sont apparues qu'au début du tertiaire.
 
 
 
 
 
Afin de mieux comprendre la façon de déterminer les diatomées en microscopie optique et électronique, nous allons voir quelques particularités morphologiques du frustule, étant le seul élément restant lors de sa mort, et de la reproduction des diatomées.
Le frustule est l'enveloppe externe protectrice constitué de silice. Cette silice est peu cristallisée (quartz a) et elle est associée à un composant organique supposé protéique. On parle aussi de thèque. Cette structure est un caractère constant et exclusif de la classe.
Remarque : Le fait que la silice soit peu cristallisée expliquerait la disparition des frustules de diatomées dans les tourbes acides à partir d'une certaine profondeur (Voir l'étude ci après).
Le frustule se compose de deux parties emboîtées l'une dans l'autre appelées valves. Ce sont des plaques plus ou moins aplaties, bombées, ou déprimées.
Chaque valve est-elle même entourée par une bande connectrice latérale appelée ceinture ou cingulum (fig.12).
- Les valves.
Elles sont de taille sensiblement égale et nous pouvons les décrire comme le fond et le couvercle d'une boite (fig.12).
La partie supérieure est appelée épivalve et la partie inférieure l'hypovalve.
Les valves présentent, après un traitement à l'acide afin de ne garder que les parties minérales, des structures optiquement déterminables comme des épaississements (des côtes et des stries) ou des perforations (des aréoles).
Les aréoles peuvent être de plusieurs types :

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

La Microscopie électronique peut mettre en évidence d'autres structures plus fines que nous n'aborderont pas n'étant plus discernables en microscopie optique.
- Le Cingulum appelé aussi ceinture secondaire en microscopie optique.
Il s'agit d'une ceinture connectrice se composant de deux parties :
L'épicingulum correspondant à l'épivalve.
L'hypocingulum correspondant à l'hypovalve.
Ex : Les Cocconeis (fig.16)
Le cingulum n'est pas toujours constant chez tous les genres de diatomées ; par contre il peut parfois atteindre une longueur plusieurs fois supérieure au diamètre de la valve. Il se présente sous la forme d'une simple bande siliceuse associé à la valve ou plusieurs bandes que l'on caractérise de bandes cingulaires dont la jonction est appelée suture. Ces bandes cingulaires peuvent être complétées ou à nouveau segmentées par des espaces relativement courts.
Elles peuvent également présenter des expansions marginales ou des formations siliceuses : les septum pouvant porter des perforations.
En microscopie optique, nous nous servons de la position des cingulum pour définir une vue dite connective (cingulum visible) et une vue valvaire.
- Le Raphé.
Il n'existe que chez les diatomées Pennatophycidées (voir fig.11).
Le raphé est une fissure qui traverse la valve dans toute son épaisseur. Cette fente permet la communication entre l'intérieur et l'extérieur du frustule. Elle peut être longitudinale, centrale ou marginale. Le raphé est soit simple constitué d'une seule fente (raphé naviculoïde) ou soit formé de deux fentes séparées par le nodule central.
Le raphé joue un rôle important dans les échanges de la cellule avec le milieu extérieur ainsi que dans la locomotion. Ceci explique pourquoi les Centrophycidées n'ont pas la capacité de se déplacer.
Il est important de savoir comment se reproduit une diatomée parce que l'originalité de son mode de multiplication végétative (le plus important) explique que dans la même espèce, nous trouvons des frustules de tailles différentes.
- La multiplication végétative.
Chaque cellule mère donne deux cellules par bipartition suite à une mitose classique, le plan de division est parallèle aux valves (fig.17).
Chaque cellule fille conserve une des deux valves de la cellule mère (l'épivalve) et régénère une hypovalve qui sera automatiquement plus petite que la précédente.
La taille des cellules diminue donc à chaque division, mais au-dessous d'une certaine dimension limite, intervient un phénomène compensateur, l'auxosporulation, qui est une reproduction sexuée aux modalités particulières et caractéristique des Bacillariophycées.

 

 

 

 

- La reproduction sexuée ou auxosporulation.
Ce processus intervient que lorsque la cellule a atteint une taille minimale.
La reproduction se fait par " accouplement de deux cellules ". Chaque cellule mère subit une méiose qui produit quatre noyaux haploïdes dont un seul ou deux seulement vont subsister et fonctionner comme des gamètes.
Après la rencontre des deux gamètes, il y formation d'un zygote ou auxospore à partir duquel vont se former les deux valves siliceuses de la nouvelle cellule. Celle-ci, appelée cellule primaire, possède des valves dont les dimensions atteignent celle des cellules mères des gamètes.
Remarque : Les auxospores peuvent aussi se former chez certaine espèces par apomixie, autogamie ou la parthénogenèse.
2.1.2. Les diatomées : indicatrices des paléo-environnements.
Les diatomées colonisent tous les types de milieux aquatiques, marins et continentaux, et les associations d'espèces enregistrent précisément les conditions physico-chimiques de leur biotope. De plus, sédimentant généralement in situ, les communautés fossiles reflètent le paléo-environnement local. Elles se différencient ainsi des pollens, autre groupe de biomarqueurs souvent abondants et très étudié et qui, transportés sur des distances parfois grandes, enregistrent les conditions régionales.
La vie d'une cellule de diatomée est brève (quelques semaines). En conséquence, les associations de diatomées répondent sans latence aux fluctuations de milieux et constituent des enregistreurs précis dans le temps.
Enfin, la nature siliceuse du frustule assure leur bonne conservation dans les sédiments et facilite leur extraction.
L'étude des diatomées peut donc apporter des informations dans différents domaines :
Quelles sont les paramètres enregistrés par les associations de diatomées ?
Comme toute espèce vivante, chaque espèce de diatomées a ses préférences, ses exigences et ses tolérances vis-à-vis d'un certain nombre de paramètres écologiques, et les conditions de milieux régissent la distribution des taxons et la composition des communautés.
Les espèces peuvent se classer en deux grandes catégories écologiques : les planctoniques (vivant en pleine eau), et les périphytiques (fixées à un substrat).
- La classe des planctoniques se subdivise en :
- Selon la nature du substrat, les périphytiques se subdivisent en :
Les diatomées, étant des algues, ont besoin de lumière pour assurer leur photosynthèse ; les planctoniques vivent proches de la surface du plan d'eau, les périphytiques ne peuvent croître au-delà de la zone euphotique. Ainsi l'abondance relative des planctoniques et des périphytiques dans un échantillon donne une idée grossière de la profondeur du milieu. Dans le périphyton, le pourcentage des épiphytes reflète l'importance de la ceinture d'hydrophytes. En cumulant les pourcentages des espèces planctoniques le long d'une section géologique, les fluctuations majeures du niveau des eaux peuvent être suivies.
- Les diatomées isolées :
La cellule Diatomée étant un organisme entièrement autonome, elle peut vivre isolément et c'est le cas de nombreuses espèces.
- Les diatomées en colonies :
Lors de la formation d'une colonie, il faut savoir que chaque cellule conserve son individualité et la possibilité de redevenir libre. L'aspect d'une colonie peut être variable mais reste constant au sein d'une même espèce.
Le mode de formation d'une colonie diffère en fonction de critères morphologiques, du mode de division ainsi qu'en fonction de l'habitat.
- La température : En général, les Diatomées se développent dans une gamme de températures relativement large : de 0°C à 40°C, et ne supportent pas une température supérieure à 45°C sauf Diploneis interrupta qui peut supporter une température maximale de 48 °C et certaines survivent en région polaire jusqu'à –7°C.
Nous pouvons classer les diatomées en fonction de leur exigence thermique en trois catégorie (tableau 4).
Remarque : Les diatomées ont une température optimale de vie et une température maximale au delà de laquelle elles meurent.( tableau 5)

 

 

 

 

 

 

En fonction de l'importance des variation de température que les diatomées peuvent supporter, nous parlerons de :
- Le pH .
Le pH est un paramètre important car il permet de déterminer le type de milieu dans lequel vont vivrent les diatomées. De plus, avec les données sur la flore des diatomées trouvée dans un prélèvement, il est possible d'estimer le pH du milieu en Europe du Nord (Rendberg et Hellberg, 1982).
Les diatomées sont classées en cinq classes  (tableau 6)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

- La salinité :

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Remarque : En ce qui nous concerne, nous pouvons rajouter une catégorie qui sont les " indifférentes " qui sont des diatomées d'eaux douces qui peuvent supporter un légère teneur en sel (< à 2%). Il faut les distinguer des halophiles qui préfèrent une faible salinité de l'eau (2%).
- Les matières organiques.
Les diatomées sont classées en 3 catégories en fonction de la richesse du milieu en éléments nutritifs (tableau 8).
Prenons maintenant un exemple d'étude réalisé lors des fouilles de sauvetage des jardins du Carrousel à Paris en bordure de la Seine. Ces études ont été réalisées par Mme Françoise Gasse du laboratoire d'hydrologie et géochimie isotopique de l'Université Paris-Sud et Mr Peter Gell du département de géographie de l'Université de Monash en Australie. DSS Archéologie, Paul van Ossel, 1991.
Il s'agit de l'étude des diatomées des sédiments du Fossé dit Charles V.
Il a été réalisé deux profils dans ces sédiments, le 102/2 et le 102/3.
La liste des 109 taxons rencontrés est présenté dans le tableau 9 en annexe et les auteurs se sont préoccupés de la sensibilité des diatomées à la salinité de l'eau et du pH.
La fréquence de ces espèces étant loin d'être négligeable dans certains niveaux étudiés (fig.18 en annexe : 30 à 50 % dans la partie médiane du profil 102/2 et à la base du profil 102/3). Le problème s'est posé de connaître l'origine des sels dans ce milieu alimenté par l'eau de la Seine. Les auteurs ont émis l'hypothèse la plus vraisemblable qui est un déversement local de substances salées provenant du nettoyages des cuirs augmentant ainsi passagèrement la salinité de l'eau contenue dans le fossé.
L'équation est la suivante :
PH = 6,40 - 0,85log index B
Avec
Index B = (% ind + 5 x % acf + 40 x % acb) / (% ind +3,5 x % alcrf + 108 x % alcb)
acf = acidophiles.
ind = indifférentes ou neutrophiles
acb = acidobiontes
alcf = alcaliphiles
alcb = alcalibiontes
Résultat : Le pH oscille toujours autour de la neutralité. Une diminution sensible fût observée toutefois vers le sommet du profil 102/3, en liaison avec le développement des épiphytes, et qui pourrait traduire une stratification du milieu, stagnant, avec des conditions de fond anoxiques et acides.
Les auteurs ont ainsi pu reconstituer l'évolution du milieu de sédimentation du fossé dit Charles V.
Nous venons de voir ici comment à partir des associations de flores de diatomées, il a été possible de reconstituer l'évolution du milieu d'un fossé étudier lors de fouilles archéologiques.
Maintenant, nous allons appliquer ces études sur la flores des diatomées dans les Hortillonnages en prenant comme exemple le forage F2.
2.2. Les Hortillonnages.
Toujours dans le cadre de l'étude de la reconstitution des paléo-environnements de Hortillonnages, nous avons effectué l'étude des flores de diatomées présentes dans le forage F2.
2.2.1. Echantillonnage et traitement des échantillons.
Après l'analyse stratigraphique précédemment citée, nous avons effectué un échantillonnage par faciès sédimentaire rencontré. Lorsque nous avions un faciès qui se répétait sur un grande longueur, nous avons prélevé plusieurs fois sur ce faciès. Nous avons donc effectué 25 prélèvements sur l'ensemble de la colonne stratigraphique (voir Log F2) que nous avons partagé pour les analyses géochimiques.
Ensuite vient la phase d'extraction des frustules de diatomées.
Le principe du traitement des échantillons est d'enrichir le matériel en diatomées, en vue de faire des préparations microscopiques. Le traitement consiste donc a éliminer les composants autres que la silice des diatomées par des procédés chimiques et mécaniques, sans perte ni endommagement des valves.
1ère étape : Faire sécher à l'étuve un fragment d'échantillon brut. En prélever 1 g pour les sédiments pauvres, 0,5 g ou 0,2 g pour les échantillons riches ou très riches.
2ème étape : Elimination des calcaires en traitant l'échantillon avec HCl (acide pur dilué au 2/3). Chauffer modérément pendant quelques heures. Puis centrifuger pendant 3 min à 1200 tours / min et éliminer le surnageant. Répéter l'opération en ajoutant de l'eau distillée jusqu'à élimination complète de l'acide.
3ème étape : Elimination de la matière organique en traitant l'échantillon avec de l'hydroxyde d'hydrogène (H2O2) à 30 volumes (100 ml d'H2O2 pour 1 g d'échantillon de départ). Chauffer à 80°C pendant plusieurs heures. Puis centrifuger pendant 3 min à 1200 tours / min et éliminer le surnageant. Répéter l'opération en ajoutant de l'eau distillée jusqu'à élimination complète de l'eau oxygénée.
4ème étape : Mettre les frustules de diatomées en suspension dans 200 ml d'eau distillée. Passer la suspension aux ultrasons (puissance 500 W, fréquence 25 000 cycles / s) pendant 20 s, afin de décoller les particules adhérentes aux frustules.
5ème étape : Elimination des argiles par centrifugation en présence d'un tensioactif (Mir). Rincer abondamment et ramener la suspension à un volume de 200 ml ou de 100 ml en fonction de la densité des valves.
6ème étape : Prélever à la micropipette 0,2 ml de suspension et le déposer sur une lamelle préalablement lavée et dégraissée. Etaler la goutte de façon à ce qu'elle recouvre complètement la lamelle. Laisser sécher à la température ambiante. Monter dans le Baume du Canada, à défaut de Clearax ou de Naphrax qui sont des résines synthétiques à fort indice de réfraction (n=1,74), sur la platine chauffante.
Nous dressons l'inventaire taxonomique des diatomées dans un échantillon à partir d'ouvrages de références (MARGULLIS et coll, 1990 ; RICARD (M.), 1987 ; GERMAIN (H),1981) et de banques de données sur Internet.
Le pourcentage relatif de chaque espèce dans un échantillon est ensuite évalué après un comptage de 400 à 1000 Valves, réparties de préférences sur plusieurs lames. La teneur absolue des sédiments en diatomées est également estimée par comptage du nombre N de valves sur une portion de lamelle de surface connue. Le poids du sédiment traité et le volume de la suspension déposé sur la lamelle ayant été mesurés, il est alors possible de ramener ce nombre N au nombre de valves par unité de poids (Voir Log F2 " diatomées ").
2.2.2. Diagrammes de répartition des diatomées.
Nous avons trouvé 95 espèces de diatomées réparties dans 30 Genres (Voir tableau 10).
En ce qui concerne la répartition du nombre de diatomées par gramme de sédiments, nous n'en avons pas trouvées dans la premier mètre de la colonne si ce n'est des fragments de 0 à 90 cm et quelques rares frustules intacts pour 104 cm mais la charge minérale, trop importante, rendait le comptage impossible. Ce qui nous paraissait étrange au départ a été la disparition totale de toute trace de frustules en dessous de 260 cm alors que nous sommes dans un milieu tourbeux et donc aquatique. Or nous avons vu précédemment que les frustules des diatomées étaient formés de silice faiblement cristallisée et associée à un composant organique supposé protéique. Nous pouvons donc estimer que la disparition des frustules est liée à leur non conservation dans un environnement tourbeux acide et que le temps aidant, elles ont été dissoutes. Ce type de phénomène a déjà été remarqué sur d'autres études dans les tourbes de la vallée de la Seine (M-F Huault, 1985). Seul cinq échantillons sur 25 contiennent des diatomées et nous pouvons dire que leur concentration par gramme de sédiment est très variable (Log F2  " diatomées ").
Nous en avons peu à 120 cm (201 000 valves/g), à 157 cm, nous en trouvons prés du double (567 000 valves/g) et 5 fois plus à 212 cm( 1 145 370 valves/g) et nous avons deux gros pic de concentration pour 180 cm (7 140 000 valves/g) et 241 cm (6 280 000 valves/g).
A partir de données trouvées dans divers publications, nous avons complété l'inventaire des diatomées déterminées en fonction de leur milieu de vie, leur mode de vie et leur tolérance au pH et à la salinité de l'eau (tableau 10).
Ensuite, nous avons établi, sous forme graphique, la répartition de la flore des diatomées en fonction de ces différentes données écologiques et de leur profondeur dans le forage (annexe fig.19, fig.20 et fig.21).
A 241 cm, nous avons une flore représentée par Cocconeis placentula, Gomphonema gracile, Fragilaria brevistriata et construens ainsi que Melosira arenaria qui font toutes parties des diatomées périphytiques épiphytes c'est à dire qu'elles vivent fixées aux macrophytes. De plus, Gomphonema gracile se trouve préférentiellement dans un milieu tourbeux ou des ruisseaux à sphaignes (d'après Germain 1981).
A 212 cm, nous avons une flore représentée par Tabelaria fenestra (33%) (milieu tourbeux) et Tabelaria floculosa qui sont des diatomées périphytiques et par Melosira arenaria, Synedra ulna et Synedra capitata qui sont des diatomées périphytiques épiphytes sur macrophytes. En ce qui concerne le nombre de taxons représentés, c'est le niveau qui en comporte le moins malgré la relativement forte concentration des valves/g de sédiments.
A 180 cm, la flore des diatomées est fortement représentée par Cocconeis placentula (43%), 5 à 10 % de Fragilaria brevistriata et d'Amphora spA.
A 157cm, nous retrouvons toujours Cocconeis placentula (23 %) avec Rhoicosphenia curvata pour les épiphytes, Navicula halophila robusta pour les périphytiques et une périlithique aérophile avec Amphora normanïi. Nous trouvons toujours l'Amphora sp A.
A 120 cm, Nous avons une flore de diatomées représentée par Cocconeis placentula et Rhoicosphenia curvata pour les épiphytes et les Tabelaria fenestra et T. floculosa pour les périphytiques.
A 241 cm, les espèces acidophiles sont légèrement plus représentées avec Gomphonema gracile fréquente dans les tourbières acides, Fragilaria brevistriata et F.construens que les espèces alcaliphiles Cocconeis placentula et Melosira arenaria.
A 212 cm, nous trouvons une forte dominance des espèces acidophiles avec les Tabelaria fenestra et T. floculosa mais nous avons toujours des espèces alcaliphiles représentées par Melosira arenaria, Synedra ulna et Synedra capitata.
De 180 cm a 120 cm, nous avons cette fois une forte représentation des espèces alcaliphiles mais pour 157 cm et 120 cm, nous trouvons dans l'ordre Cymbella naviculiformis et Cyclotella comta qui sont deux espèces acidobiontes vivant à un pH optimal £ à 5,5.
Nous avons effectué une estimation du pH de l'eau en utilisant l'équation de Rendberg et Hellberg. Les valeurs de pH trouvées sont les suivantes :

profondeur (cm)

Estimation du pH

120

6.81

157

6.68

180

7.05

212

6.49

241

6.78

Limites de la méthode : Le pH a été estimé à partir des espèces déterminées et dont nous connaissions leur affinité. Certaines espèces n'ont pas été pris en compte malgré leur fréquence relativement élevée.
A 241 cm et 212 cm, nous avons une très forte dominance des espèces d'eau douce, halophiles et indifférentes.
A 180 cm, nous avons l'apparition de Nitzschia stagnorum et Rhoicosphenia curvata qui sont espèces halophiles c'est à dire vivant en eau douce mais de préférence légèrement salée.
A 157 et 120 cm, nous avons toujours les cocconeis placentula qui dominent en étant une espèce indifférente mais nous voyons une forte augmentation des espèces halophiles avec dans l'ordre Navicula halophila robusta et Rhoicosphenia curvata qui atteint plus de 10 % et nous avons à 157 cm Amphora normanïi qui est euryhalobe.
2.2.3. Interprétations.
La tendance générale en ce concerne le mode de vie ainsi que le milieu de vie et que la grande majorité des diatomées présentes sont épiphytes. Nous pouvons en déduire que la sédimentation c'est réalisée dans un milieu fortement colonisé par les végétaux aquatiques de types macrophytes. Le pH nous indique clairement que nous sommes dans un milieu acide fortement influencé par des eaux alcalines pour les profondeurs 241 et 212 cm. Les estimations du pH de l'eau montrent une très légère acidification du milieu par rapport aux niveaux supérieurs. De plus, la présence d'espèces vivant en milieux tourbeux, conforte l'hypothèse d'un environnement acide de tourbières alimenté par de l'eau fortement minéralisée qui s'acidifie. A partir de 180 cm, les espèces acidophiles disparaissent au profit des espèces alcaliphiles. L'estimation du pH de l'eau montre un milieu très proche de la neutralité. Ceci nous indique que la tourbière cesse de fonctionner et que l'apport en eaux minéralisées augmente. La présence d'espèces halophiles et oligohalobes montrent clairement une augmentation de la teneur en sels de l'eau de ces niveaux. Le problème est donc trouver l'origine de ces sels. Au vue des études réalisées sur le fossé dit Charles V à Paris (Gasse et Gell, 1991), nous pouvons émettre l'hypothèse que cette augmentation de la teneur en sels de l'eau soit liée à l'industrie du textile, de la teinturerie et de la tannerie qui utilisaient énormément de sels rejetés dans la Somme. En effet, la Picardie a longtemps été réputée, entre autre, pour son industrie du velours en amont d'Amiens.
Les Hortillonnages ont longtemps été des jardins maraîchers et l'apport d'engrais a pu aussi avoir un impact sur la salinité de l'eau. Il faut rappeler, par exemple, que les cendres des tourbes calcaires qui étaient brûlées ont longtemps servi d'engrais.

Afin de confirmer ces hypothèses, nous pourrions comparer ces résultats avec l'analyse de la flore des diatomées dans des sites non maraîchers ou se trouvant en amont d'anciennes zones industrielles. Ainsi, nous pourrions définir quelles sont les acteurs ayant influencés la salinité de l'eau de la Somme. 

Conclusion :
Ces études sur la série Holocène d'un site classé " milieu humide et semi-naturel " en pleine agglomération, comme celui des Hortillonnages, sont les premières à avoir été réalisées dans le bassin de la Somme.
La richesse de la diversité des faciès sédimentaires observés, nous ont montré la complexité de la série Holocène ainsi qu'un impact anthropique évident.
Des études complémentaires pourront être réalisées dans les différentes vallées du bassin de la Somme complétées par des études palynologiques, malacologiques et radiochronologiques afin de modéliser le paléo-environnement Holocène.
La présence d'indicateurs d'inondations comme les silts coquillés calcaires nous montre que la Somme n'a pas toujours été " un long fleuve tranquille " comme nous la connaissons actuellement.
Les études de la flore des diatomées fossiles peuvent intervenir afin de préciser la nature des milieux sédimentaires. De plus, une étude avec un pas d'échantillonnage plus réduit affinerait la reconstitution paléo-environnementale de la transition entre les sédiments autochtones constitués par les tourbes et la mise en place d'une sédimentation allochtones détritiques. En effectuant ces études en divers points du bassin hydrographique de la Somme, complétées par des datations 14C, il serait ainsi possible de connaître les sources de ces limons ainsi que la chronologie de leurs dépôts. En corrélant ces résultats avec les données archéologiques, il serait donc possible de connaître l'évolution des paysages au cours des temps préhistoriques et historiques. Rappelons que la Picardie est mondialement connue pour son industrie lithique acheuléenne et son importance dans l'Histoire de France.

L'étude de la flore des diatomées est actuellement développée pour le contrôle de la qualité des eaux par l'agence de l'eau Artois-Picardie. Ces études actuelles sur les diatomées pourraient être utilisées pour la surveillance de milieux fragiles tels que celui des Hortillonnages. En effet, des prélèvements effectués en divers points du site nous ont montrés une très grande variabilité des associations de diatomées mais faute de temps, nous n'avons pas pu exploiter ces résultats afin de faire un parallèle entre les paléo-pollutions et les pollutions actuelles.

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