QUATERNARY AEOLIAN DEPOSITS OF THE AQUITAIN BASIN (SW FRANCE) : CHRONOSTRATIGRAPHY AND SPATIAL DISTRIBUTION
CHRONOSTRATIGRAPHIE ET DISTRIBUTION SPATIALE DES DÉPÔTS ÉOLIENS QUATERNAIRES DU BASSIN AQUITAIN
Résumé
Quaternary aeolian deposits in the Aquitaine Basin (SW France) provide rare evidence of fossil periglacial aeolian systems located some distance from ice-sheet margins. Studying such systems sheds light on aeolian dynamics in a region which, during glacial periods, lay between the northern European zone with continuous permafrost and the permafrost-free semi-arid/arid belt of southern Europe. Understanding the evolution of Quaternary aeolian deposits in southwestern France also adds further detail to reconstructing landscapes exploited by the region's Upper Paleolithic groups. Here, a chronostratigraphic synthesis of Pleistocene and Holocene aeolian sand deposits in the Landes region is presented alongside a cartographic analysis of the Aquitaine Basin's main aeolian facies. The chronostratigraphic framework presented here is based on a detailed stratigraphic analysis (sedimentary facies, palaeopedology) of numerous unpublished profiles and 75 new radiometric dates (OSL, ESR, 14C). Sand dune morphology, as well as the spatial distribution and origin of the different facies, are addressed using a combination of (1) a cartographic study of dunes with the help of GIS; 2) a geostatistical analysis of dune thickness variability and granulometric gradients; 3) a geochemical study of loess deposits and their potential sources. The above updates and adds new elements to our understanding of the Landes Erg, which developed as early as the Early Pleistocene. Middle Pleistocene aeolian sandsheets were also documented, which fits well with the regional loess record. A detailed Upper Pleistocene chronostratigraphy was also established, whose earliest phase (56-50 ka) corresponds to wet aeolian sandsheets that accumulated in relatively wet conditions and were influenced by changes in the level of the water-table. This facies corresponds to the development of large fields of transverse, low-amplitude barkhanoids ridges (zibar). During this phase, the development of a peaty gley demonstrates a reduction in aeolian sand sedimentation (probably GI 14) and the emergence of steppic vegetation composed of grasses and sagebrush. There is relatively little evidence for sandy accumulations between 50 and 25 ka and it remains to be seen whether this is tied to a reduction in aeolian activity or a lack of relevant stratigraphic profiles. From 25 to 14 ka, large sandsheets formed in an increasingly dry context, probably coincident with the maximum expansion of the Landes desert. During the Lateglacial, the spread of vegetation is slowed by sandy aeolian landscapes, which remained unstable throughout the Bølling and into the first part of Allerød. Boreal forests develop in the Landes at the end of the Allerød, a period marked by the development of an albic arenosol. During the Younger-Dryas climatic deterioration, parabolic dunes fields form in the region; however, such dune formations may have developed as early as the cold intra-Allerød cold event. The main factors controlling the distribution of aeolian facies and the sedimentary balance over time have been also defined. In terms of paleogeography, we highlight the spatial complexity of the Aquitaine's Erg surface that appears to be composed of several generations of aeolian deposits: primarily Middle Pleistocene in the Medoc region, Middle Pleniglacial south of the Gironde plain, and Upper Pleniglacial in southern part of the Landes region. Comparison with the European record (Netherlands, England, France, Spain, Portugal) demonstrates that the Aquitaine Basin shares many chrono-stratigraphical similarities with southwestern Europe. Spatial modeling of aeolian granulometric gradients combined with geochemical analysis provide insights concerning genetic relationships between aeolian facies. Loess deposits primarily result from aeolian abrasion, with only those from the Entre-deux-Mers region incorporating a fluvial component. Prevailing wind directions, as demonstrated by granulometric gradients and aeolian dune morphology, appear to have changed over time; blowing from the west during the Middle Pleniglacial, the north-west during the Upper Pleniglacial, and from south-southwest throughout the Younger Dryas. Here, we connect changing wind directions to seasonal variations in aeolian transport. Comparing annual azimuthal distribution of current wind regimes with wind regime models for LGM suggests that during the Upper Pleniglacial the dominant aeolian transport season shifted towards the summer, i.e. after seasonally frozen ground thawed and snow cover melted. Conversely, Middle Pleniglacial and Younger Dryas wind regimes reflect a general deflation during the winter.
Les dépôts éoliens quaternaires du Bassin aquitain constituent un rare exemple de système éolien périglaciaire fossile loin des marges des grands inlandsis. L'étude de ce système permet d'appréhender l'expression de la dynamique éolienne dans une région située, au cours des stades gla- ciaires, à la charnière entre le domaine nord- européen sous influence du pergélisol continu et la ceinture semi-aride/aride à gel saisonnier du sud de l'Europe. L'étude de ces dépôts éoliens contribue enfin à améliorer la caractérisation des paysages auxquels les groupes paléolithiques du SO de la France ont été confrontés. Dans cette perspective, ce travail propose un bilan chronostratigraphique des accumulations sableuses plé- istocènes et holocènes dans le désert des Landes, ainsi qu'une analyse cartographique des principaux faciès éoliens du Bassin Aquitain. Le bilan est fondé sur l'étude stratigraphique détaillée (faciès sédimentaires, paléopédologie) de nombreuses coupes inédites et sur 75 dates numériques (OSL, ESR, 14C). La morphologie des édifices dunaires, l'organisation spatiale des faciès et leur origine sont abordées en combinant : 1) une étude cartographique des dunes à l'aide d'un SIG; 2) une étude géostatistique des variations d'épaisseur et des gradients granulométriques; 3) une étude géochimique (statistiques multivariées pour données compositionnelles) des dépôts loessiques et de leurs sources potentielles. L'histoire de l'erg landais qui en résulte s'avère être complexe. Cet erg s'installe dès le Pléistocène inférieur et des épandages sableux Pléistocène moyen ont été documentés, en accord avec les enregistrements en milieu loessique. Un cadre chronostratigraphique détaillé est établi pour le Pléistocène supérieur. La phase la plus ancienne (56-50 ka) correspond à des épandages sableux en contexte relativement humide, influencé par les variations du niveau de la nappe phréatique et associé à de vastes champs de rides barkhanoïdes ou transverses de faible ampleur (type zibars). Pendant cette phase, un gley tourbeux se développe et témoigne d'un épisode de diminution de la sédimentation sableuse (probablement GI-14), associé à une végétation steppique à graminées et armoises. Entre 50 et 25 ka les accumulations sableuses sont rares en réponse à l'éloignement du rivage lié à la baisse du niveau marin et/ou à cause d'une diminution de l'activité éolienne suite à l'installation d'un pergélisol. Entre 25 et 14 ka, de vastes épandages sableux se forment dans un contexte de plus en plus sec et cette phase correspond vraisemblablement à l'extension maximum du désert des Landes. Au Tardiglaciaire, la colonisation des sables par la végétation est tardive et la dynamique éolienne reste active tout au long du Bølling et jusqu'à la première partie de l'Allerød. L'installation d'une forêt boréale dans les Landes se produit à la fin de l'Allerød et se marque par le développement d'un podzosol juvénile. Au cours de la détérioration climatique du Dryas récent, des champs de dunes paraboliques s'édifient. Leur mise en place semble avoir débuté localement dès l'oscillation froide intra-Allerød. Pour le Pléistocène supérieur, les principaux facteurs qui ont contrôlé la distribution des faciès éoliens et le bilan sédimentaire ont pu être définis. D'un point de vue paléogéographique, l'erg aquitain apparait composé d'une mosaïque de dépôts éoliens d'âge différent : principalement Pléistoce ne moyen dans le Médoc, Pléniglaciaire moyen weichsélien au sud du Plateau Girondin et Pléniglaciaire supérieur dans le sud des Landes. La comparaison avec les enregistrements éoliens eu- ropéens (Pays-Bas, Angleterre, NO de la France, Espagne, Portugal) montre que le Bassin Aquitain présente de nombreuses affinités avec le SO de l'Europe. La modélisation spatiale de la granularité des dépôts éoliens et l'étude géochimique convergent vers une relation génétique entre les différents facie s éoliens. Les loess dérivent principalement de l'abrasion des sables. Seuls les loess de l'Entre-deux-Mers montrent une contribution d'origine fluviatile significative. La direction des vents nourriciers, obtenue à partir des gradients granulométriques et des morphologies dunaires, semble avoir changé au cours du temps. Celle-ci est orientée O-E au Pléniglaciaire moyen, puis NO-SE au Pléniglaciaire supérieur, tandis qu'au Dryas récent la direction est plutôt SSO-NNE. Dans ce travail, l'hypothèse d'un changement de la saison à laquelle les sables sont remobilisés est privilégiée. Ainsi, par comparaison avec la distribution azimutale actuelle des vents à l'échelle de l'année et en accord avec les reconstitutions pour le LGM, il est suggéré qu'au Pléniglaciaire supérieur la déflation éolienne était décalée vers la saison estivale, c'est-à-dire après la phase de dégel des sols et de fonte de la neige. Au contraire, les orientations établies pour le Pléniglaciaire moyen et le Dyras récent refléteraient une déflation active en période hivernale.