Cécile CHAPON, Jean-Jacques BAHAIN, Henry de LUMLEY, Christian PERRENOUD, Didier VANDAMME     

Stratigraphie, sédimentologie et magnétostratigraphie du site oldowayen de Fejej FJ-1, Sud-Omo, Ethiopie : premiers résultats. 143-152.
Stratigraphy, sedimentology and magnetostratigraphy of the oldowan Fejej FJ-1 Site, South-Omo, Ethiopia : first results.

RÉSUMÉ :  Le gisement oldowayen FJ-1 de Fejej est situé dans le sud-ouest de l’Ethiopie, près de la basse vallée de l’Omo et à proximité de la rive orientale du lac Turkana. La stratigraphie du site FJ-1 est divisée en 5 ensembles qui témoignent de dépôts fluviatiles ou de plaine d’inondation et d’une activité volcanique régionale. Les analyses granulométriques indiquent que le transport avant le dépôt des sédiments a été de courte durée. La minéralogie montre clairement que les principales sources des sédiments sont le socle métamorphique de la chaîne Hamar et le haut plateau basaltique, situés au nord-est de la zone d’étude. La combinaison de ces analyses montre que le transport a été essentiellement assuré par un affluent de la rivière Omo. Les mesures du paléomagnétisme effectuées sur toute la stratigraphie du gisement ont permis de situer le site FJ-1 dans un événement positif. L’apport des autres études telles que la paléontologie, la téphrochronologie et les datations RPE sur quartz blanchis permettent d’attribuer celui-ci à l’évènement d’Olduvai et au niveau archéologique C1 un âge compris entre 1,96 et 1,90 Ma. 

ABSTRACT: The FJ-1 site of Fejej is located in the south-western most part of Ethiopia near the lower Omo valley, on the eastern side of Lake Turkana. The FJ-1 site’s stratigraphy is divided into 5 members deposited by river bed and flood plain sediments and a regional volcanic event. Morphoscopic and granulometric studies show that the transport of sediment was brief and the mineralogy has revealed that sediments originated from the metamorphic Hamar Range and from the High Plateau, both located to the northeast of Fejej. Sedimentological studies indicate that transport was essentially assured by a tributary of the Omo River. Palaeomagnetic measurements indicate the positive Olduvai event. The contribution of palaeontology and radiometric dating indicates that the age of the C1 archaeological horizon is between 1,96 and 1,90 Ma.

Jean-François PASTRE 

Les nappes alluviales de l’Allier en Limagne (Massif Central, France) : Stratigraphie et corrélations avec le volcanisme régional. 153-175
The river Allier terraces in Limagne (France). Stratigraphy and correlation with the Massif Central volcanism. 

RÉSUMÉ :  La vallée de l’Allier offre en Limagne une des séquences fluviatiles les plus développées en Europe. Le système de terrasses quaternaires postérieur à 2Ma comporte 12 unités principales et de nombreuses unités secondaires à développement plus ou moins local. Il prolonge un ensemble de dépôts alluviaux pliocènes et plio-pléistocènes étagés compris entre environ 5 et 2 Ma. Le volcanisme bordier, qui a joué un rôle important dans leur préservation, permet de disposer de nombreux repères chronologiques datés principalement par K-Ar et 39Ar/40Ar. L’étude des cortèges de minéraux lourds volcaniques et des marqueurs plus ponctuels constitués par les quartz rhyolitiques et les laves différenciées permet de distinguer la majorité des dépôts et d’établir leur corrélation stratigraphique. Le rôle majeur joué par les téphras du Mont-Dore (environ 3,5 à 0,25 Ma) dans la constitution des spectres minéralogiques permet de proposer des corrélations chronologiques plus ou moins précises avec la téphrochronologie établie pour ce strato-volcan. Si l’analyse comparative des données morphostratigraphiques et sédimentologiques contribue à préciser la définition de nombreuses unités, elle montre aussi leur répartition très inégale dans l’espace et le temps. Plusieurs critères permettant d’établir la continuité et la discontinuité syn- et post-sédimentaire des formations alluviales sont ainsi examinés.

ABSTRACT: The river Allier valley in the Limagne graben area provides one of the most developped fluvial sequence in Europe. The Quaternary terraces system developped after ca. 2 Ma comprises 12 main units and several local ones. This succession follows Early Pliocene to Early Pleistocene deposits extended ca. 5 to 2 Ma. The surrounding volcanism offers numerous chronological markers K-Ar and 39Ar/40Ar dated. Study of volcanic heavy minerals and specific markers provided by rhyolitic quartz and differentiated lavas offer a good stratigraphical control and a tool for the correlation of the deposits. The major role played by the pyroclastites of the Mont-Dore (ca. 3.5 to 0.25Ma) in the constitution of the fluvial mineralogical spectras provides a more or less precise tool for their correlation with the tephrochronology of this strato-volcano. Comparisons between morphostratigraphical and sedimentological data is used to define several units. They show also their variable distribution in time and space. Several aspects related to the continuity and discontinuity of the fluvial deposits during and after their deposition are illustrated.

Emmanuelle DEFIVE, Agnès GAUTHIER, Jean-François PASTRE

L’évolution plio-quaternaire du bassin du Puy (Massif Central, France) : rythmes morphosédimentaires et volcanisme. 177-190
The plio-pleistocene evolution of the Le Puy Basin (French Massif Central): morphosedimentary rhythms and volcanism .

RÉSUMÉ :   Dans le bassin supérieur de la Loire (Velay, Massif Central, France), l'interaction du volcanisme basaltique plio-pléistocène du Devès (3 à 0,8 Ma) et de la dynamique fluviale est à l'origine de nombreuses modifications morphosédimentaires entre 3 et 0,8 Ma. Dans le bassin du Puy, elles ont abouti à la mise en place d'une séquence sédimentaire fluvio-lacustre de 150 m d'épaisseur qui représente un enregistrement de référence pour la connaissance du Pléistocène inférieur européen. Aux marqueurs biostratigraphiques fournis initialement par les faunes de mammifères sont venus s'ajouter d'autres jalons (palynologie, paléomagnétisme, datations K-Ar, minéraux lourds...) précisant la chronologie du dépôt et le contexte de sa formation. La sédimentation apparaît contrôlée par l'édification en deux temps d'un barrage volcanique à l'exutoire aval du bassin. L'âge de la partie inférieure de ce barrage est fourni par des datations K-Ar qui permettent de fixer vers 2,5 Ma le début de la sédimentation. Cet âge est corroboré par les données chronostratigraphiques fournies par la séquence lacustre de Ceyssac. Les dépôts accumulés au-dessus des alluvions grossières basales anté-barrage témoignent des ambiances lacustres brutalement induites au sein du bassin par ce premier barrage. Malgré la complexité paléogéographique de la zone, les données sédimentologiques et minéralogiques aident à élaborer un schéma évolutif général. Sphène et apatite du Mont-Dore sont ainsi indicateurs de cette première étape dans l'élaboration du remblaiement. De même, l'apparition d'augites vertes du Mont-Dore à la partie intermédiaire du dépôt coïncide avec un regain de détritisme au sein du bassin, corrélatif du franchissement du premier barrage. Cet épisode est mal calé chronologiquement. La mise en place vers 2 Ma d'un deuxième barrage superposé au premier provoque le retour rapide d'une sédimentation lacustre qui prend fin vers 1 Ma. Les coulées du plateau du Devès recouvrent alors largement le secteur, avant leur réincision par la Loire et la Borne. Forçant la sédimentation dans le bassin du Puy, le volcanisme y a permis l'enregistrement des modifications bioclimatiques, qui s'expriment de manière générale par des dépôts fins durant les phases tempérées et des apports grossiers durant les périodes froides. Ces données, corroborées par la palynologie des séquences de Ceyssac et de La Rochelambert, établissent en particulier un détritisme accru lors de phases sédimentaires qui semblent se rapporter à l'Éburonien de la chronologie nordique. En amont du bassin du Puy se pose la question d'une corrélation de ces phénomènes sédimentaires avec l'évolution de la morphologie de la vallée, qui passe d'un berceau à une gorge.

ABSTRACT:   - In the upper river Loire basin (Velay, French Massif Central), the conjunction of the Devès basaltic volcanism (3-0.8 My) and the fluvial dynamics created many morphosedimentary disruptions. In the Le Puy graben, it generated the deposition of a thick (150 m) fluvio-lacustrine and volcanic infilling. This sedimentary sequence offers a reference record for the European lower Pleistocene. The first biostratigraphic markers are given by several classical palaeontological sites. Several other markers can be used now (palynology, paleomagnetism, K-Ar absolute dating, mineral markers...) in order to precise the chronology of this deposit and the context of its development. The volcanism, which created a composite dam blocking the main river exit at the NE part of the basin, can be regarded as a major agent of the sedimentary evolution of the basin. The beginning of sedimentation (2.5 Ma) can be given by the age of the lower part of this dam. This age is confirmed by the chronostratigraphic data of the Ceyssac lacustrine sequence. This first dam caused the lacustrine sedimentation to start over the coarse fluvial deposit of the palæo-Loire prior to the dam. The area of Le Puy basin offers a complex palæogeography, but it is possible to use sedimentological and mineralogical data for proposing a general reconstruction of the evolution. Sphene and apatite from the Mont-Dore are thus connected to this first deposit phase. In the middle part of the whole deposit, green augite from the Mont-Dore appears in a more coarser fluviatile accumulation which indicates the last fill of the first dam. Whe do not know exactly the age of this event. Around 2 Ma, a new dam formed over the previous one causing the formation of a second lake. The second lacustrine sedimentation occurred up to 1 My, when it was interrupted by large lava-flows from the Devès plateau which fossilized the whole plio-pleistocene sedimentary sequence. These flows and the sedimentary layers below were further eroded by the Loire and the Borne rivers. Due to volcanism, the plio-pleistocene sedimentary sequence formed behind the composite dam gives us now informations on bioclimatic influences: a fine sedimentation is contemporary with temperate climatic phases, and a coarser sedimentation signals the cold climatic ones. The pollen data from the classical sequences of Ceyssac and La Rochelambert confirm these results, ascribing the main cold stage to the Eburonian (Nordic chronology). Upstream from the Le Puy basin, in the upper part of the Loire river basin, the Loire valley evolves from stepped slopes to gorges. This morphological evolution can be correlated to the Plio-Pleistocene sedimentary history of the La Puy basin.

Dietrich ELLWANGER, G. GABRIEL, C. HOSELMANN, J. LÄMMERMANN-BARTHEL, M. WEIDENFELLER

The Heidelberg Drilling Project (Upper Rhine Graben, Germany). 191-199
Le projet de forage « Heidelberg » (Fossé Rhénan, Allemagne).
 
ABSTRACT: The Heidelberg basin hosts one of the thickest successions of unconsolidated Pliocene and Quaternary deposits in continental middle Europe, and certainly the thickest succession built by the Geosystem Rhine, connecting Alps, Rhine Graben, North Sea and English Channel. Also local Geosystems, first place the Neckar System, contribute to the basin infill. The more or less continuous subsidence of the Upper Rhine Graben (URG) during all periods of tertiary Graben history, but especially during the last few million years, led to a succession of alternating fluvial and lacustrine environments of various provenances. This archive contains not only various proxies of the mid-European climate evolution during the Plio-Quaternary, but also signals of geodynamic processes controlled by tectonics.
Various pre project activities during the last years prove the feasibility of an extensive research project to begin in late 2005. In its centre will be three drillings envisaged to become 300 m, 350 m and 500 m deep which are all designed to expose the Plio-Quaternary transition. The various techniques of facies analysis, geophysical exploration, geochronology, climate and tectonics modelling, to be combined in a comprehensive 3D evolutionary scenario, will – hopefully – enable us to read and understand the archive of the Heidelberg basin fill. The expected results will not only contribute to the data pools of palaeoclimate and neotectonics, but are also a methodological test in handling complex Geosystems. A considerable fallout with regard to societal use and handling of the geo-environment is also expected: from use of geothermal energy, hydrogeology and pollution handling in a highly industrialized region, right to assessment of climate and seismic risks.
The project will be run by a Co-operation of the Leibniz Institute for Applied Geosciences (Hannover) and the Geological Services of the three German federal States sharing the territories of the Heidelberg basin (Baden-Württemberg, Hessen, Rheinland-Pfalz). This paper is designed to outline the project, present some very preliminary results of pre-project research and stimulate further collaboration into the main project to come.


RÉSUMÉ :  Le bassin d’Heidelberg présente une des successions de dépôts quaternaires non consolidés les plus épaisses d’Europe continentale moyenne et certainement la succession la plus épaisse du géosystème Rhin, connectant les Alpes, le graben du Rhin, la Mer du Nord et la Manche. Des géosystèmes locaux, avec en premier lieu celui du Neckar, contribuent également au remplissage du bassin. La subsidence plus ou moins continue de cette partie du graben du Rhin durant toute son histoire cénozoïque, mais en particulier durant les derniers millions d’années, a conduit à la mise en place d’une succession d’environnements fluviaux et lacustres de différentes provenances. Cette archive ne contient pas seulement différents proxies de l’évolution climatique durant le Plio-Quaternaire, mais également des signaux des processus géodynamiques controlés par le climat et la tectonique.
Différentes activités pré-projet menées durant ces dernières années ont montré la faisabilité d’un programme de recherche important qui a pris corps autour d’un projet de carottage profond prévue pour commencer à la fin 2005. Les différentes techniques d’analyse de faciès, d’exploration géophysique, de géochronologie, de modélisation du climat et de la tectonique, prévues pour être intégrées dans un modèle compréhensif d’évolution 3D, permettront de lire et de comprendre l’archive d’Heidelberg. Les résultats escomptés ne contribueront pas seulement à documenter les aspects paléoclimatiques et néotectoniques, mais fourniront également un apport méthodologique pour l´appréhension des géosystèmes complexes. Des retombées importantes sont également attendues par rapport aux usages sociaux et à la gestion des géo-environnements, en ce qui concerne l’énergie géothermique, l’hydrogéologie et la maîtrise des pollutions dans une région très industrialisée, sensible aux modifications climatiques et au risque sismique.
Le projet sera mis en œuvre grâce à une coopération de l’Institut GGA pour les Géosciences appliquées de Hanovre et les services géologiques des trois Länder recouvrant le bassin d’Heidelberg (Baden-Württemberg, Hesse, Rhénanie-Palatinat). Cet article expose le projet, présente quelques résultats préliminaires ou recherches pré-projets et propose des opportunités de collaboration.
 

Stéphane CORDIER, Manfred FRECHEN, Dominique HARMAND, Monique BEINER

Middle and Upper Pleistocene fluvial evolution of the Meurthe and Moselle valleys in the Paris Basin and the Rhenish Massif.  201-215
L'évolution des vallées de la Meurthe et de la Moselle au Pléistocène moyen et supérieur dans le Bassin Parisien et le Massif Schisteux Rhénan.

ABSTRACT:   The terrace systems of the River Meurthe (Me), and the River Moselle (M) downstream from the present Moselle-Meurthe confluence are composed of eight stepped alluvial terraces (Me8-M8 to Me1-M1), situated at less than 90 m above the modern floodplain Me0-M0. Morphological, mineralogical and petrographical studies evidence that the oldest five terraces (Me8-M8 to Me4-M4) were formed by the "Palaeo-Meurthe", while the Upper Moselle flowed towards the Meuse valley. Downstream from the confluence, the three youngest alluvial terraces (Me3-M3 to Me1-M1) contain crystalline sediments from the Upper Moselle   basin ; they have been formed since the Upper Moselle capture, dated about 250-270 ka before present. IRSL and radiocarbon datings provide independent absolute age control for these post-capture terraces, which respectively correlate with the end of the Saalian (Me3-M3) and the Weichselian (Me2-M2 and Me1-M1).
The constant relative height of the terraces between France, Luxemburg and Germany gives evidences that there was no differenciated tectonic movements along the valley since at least the capture.
A cyclic evolution scheme for the formation of the terraces is presented. The main gravel sedimentation occurred during cold periods (pleniglacial and late glacial phases), with a minor erosive period at the beginning of late glacial periods. Major incision occurs at the warm-to-cold transition

RÉSUMÉ : Les vallées de la Meurthe (Me), et de la Moselle en aval de la confluence avec la Meurthe (M), présentent, à travers le Bassin parisien et le Massif schisteux rhénan, huit terrasses alluviales (Me8-M8 à Me1-M1) étagées à moins de 90 m au-dessus du fond de vallée Me0-M0. Les analyses morphologiques et sédimentologiques (minéralogie et pétrographie) indiquent que les terrasses alluviales les plus anciennes (Me8-M8 à Me4-M4) ont été déposées par la Paléo-Meurthe alors que la Haute-Moselle s'écoulait vers la Meuse. En revanche, les terrasses alluviales plus récentes (Me3-M3 à Me0-M0) contiennent, en aval de la confluence Moselle-Meurthe, de nombreux éléments cristallins provenant du bassin supérieur de la Moselle ; elles ont été mises en place après la capture de la Haute-Moselle survenue vers 250-270 ka (OIS 8). Les datations IRSL et 14C montrent que ces terrasses datent respectivement de la fin du Saalien (Me3-M3) et du Weichselien (Me2-M2 et Me1-M1).
Le parallélisme des terrasses (et en particulier des terrasses encadrant la capture Me4-M4 et Me3-M3) en France, au Luxembourg et en Allemagne montre qu'aucun soulèvement tectonique différenciel n'est survenu le long de la vallée depuis au moins la capture.
La genèse des terrasses alluviales semble s'effectuer de manière cyclique ; la sédimentation aurait lieu principalement lors des phases pléniglaciaires et tardiglaciaires du cycle climatique, avec une phase érosive mineure en début de phase tardiglaciaire ; l'incision majeure responsable de l'étagement des terrasses surviendrait durant la transition interglaciaire-pléniglaciaire.

Sylvie COUTARD, Jean-Pierre LAUTRIDOU, Edward RHODES

Discontinuités dans l'enregistrement des cycles interglaciaire-glaciaire sur un littoral en contexte intraplaque. Exemple du Val de Saire (Normandie, France). 217-227.
Discontinuities in the interglacial-glacial cycles record on a coast in intraplate context. Example of the Val de Saire (Normandy, France).

RÉSUMÉ : Les travaux récents menés dans le Val de Saire (Basse-Normandie, France), en bordure d'une mer épicontinentale, la Manche, ont mis en évidence quatre plates-formes d'abrasion marine étagées entre 0 et 35 m d'altitude. Ces plates-formes supportent des dépôts marins siliciclastiques d'épaisseur variable, souvent métrique. Leur étagement témoigne du caractère cyclique de la morphogenèse au Pléistocène moyen due à l'interaction entre variations eustatiques et activité tectonique.
L'enregistrement sédimentaire d'une phase interglaciaire, soumis à l'eustatisme, se présente sous la forme d'une séquence marine régressive de type galets-sables. Il n'existe pas de relations stratigraphiques directes entre les dépôts marins des diverses périodes puisque chaque plate-forme est séparée de la précédente par une paléofalaise. Lors des phases froides, le Val de Saire a été soumis à l'action d'un climat périglaciaire marqué, avec dégradation des reliefs, mobilisation des versants, apports éoliens… Cette dualité de la morphogenèse au cours des cycles interglaciaire-glaciaire est responsable de fortes discontinuités dans l'enregistrement sédimentaire, tant spatiales que temporelles. Les volumes érodés sont importants : les séquences continentales antérieures au dernier cycle ne sont quasiment pas conservées. De plus, la séquence du Pléistocène supérieur, seule préservée, est elle-même incomplète et montre de nombreux hiatus : troncatures majeures pendant et à la fin du stade 5 et au début du stade 4, absence du pédocomplexe du Pléniglaciaire moyen, érosion des loess ante- Nagelbeek.
Ainsi, la répétition des processus de formation des plates-formes et du dépôt d'une séquence détritique traduit une continuité dans le fonctionnement d'un système, dans lequel l'enregistrement est intrinsèquement discontinu avec un bilan sédimentaire relativement maigre. Ce système, ici particulièrement bien exprimé, est représentatif d'une grande partie du Massif Armoricain. 

ABSTRACT:  Recent work led in the Val de Saire (Basse-Normandie, France), on the coast of the English Channel, has identified a series of Middle and Upper Pleistocene-age deposits overlying four wave-cut platforms between 0 and 35 m above sea-level. The cyclicity of the morphogenesis is explained by interaction between eustatic variations and strongly-expressed activity of slow uplift (ca. 60 mm/kyr through the Middle Pleistocene).
The sedimentary record of an interglacial period is primarily a function of eustatic sea-level change, and each comprises a gravel-sand sequence representing the marine regression. There is no stratigraphical relationships between the marine deposits of different periods since each platform is clearly separated from the previous one by a palaeocliff.
During cold periods, the Val de Saire was subject to the action of a periglacial climate, with relief degradation, slope mobilisation, and the deposition of extensive aeolian deposits…
This duality in morphogenesis during interglacial-glacial cycles is responsible for major spatial and temporal discontinuities in the sedimentary record. Eroded volumes are large : cold-climate continental deposits prior to the last glacial cycle are hardly ever preserved. Moreover, the sequence of Upper Pleistocene, the only one preserved, is incomplete and includes several hiatuses. These are major truncations within and at the end of stage 5 and at the beginning of stage 4. There is an absence of the pedocomplex from the Middle Pleniglacial, and erosion of ante-Nagelbeek loess.
The processes leading to platform formation and deposition of a detrital sequence are repeated periodically, which implies a continuity in a system, in which the sedimentary recording is intrinsically discontinuous with little sediment volumes left. This well-expressed system is representative of a large part of the Armorican Massif. 

Laurent DESCHODT, Eric TEHEUX, J. LANTOINE, Patrick AUGUSTE, Nicole LIMONDIN-LOZOUET

L’enregistrement tardiglaciaire de Dourges (Nord de la France, bassin de la Deûle) : évolution d’une zone lacustre et gisements archéologiques associés. 229-252
The Dourges Late Glacial record (North of France, Deûle river basin) : lacustrine area evolution and connected archaeological sites

RÉSUMÉ : Une dépression dans le fond de la vallée de la Deûle, au pied du versant crayeux de la Gohelle (bassin minier de Lens), a permis la mise en place et la conservation de sédiments tardiglaciaires lacustres et palustres avec des sites paléontologiques et archéologiques associés. La nature des dépôts est commandée par les variations d’humidité. Un épisode lacustre est daté du Bølling. Il est caractérisé par le développement d’une biocénose aquatique (poissons et mollusques). Un fragment de harpon magdalénien et les restes d’un aurochs de grande taille ont été trouvés dans le tuf lacustre. Le Dryas moyen se distingue par un assèchement et un hiatus stratigraphique. Après une nouvelle période d’hydrologie plus marquée (récurrence de crues de courte durée), la zone redevient marécageuse à l’Allerød. Elle est fréquentée par des chasseurs Federmesser ainsi qu’en témoigne une halte de chasse qui a livré des éléments fugaces mais caractéristiques : sagaie, pointe en os barbelée, pointe de flèche. La fin de l’Allerød se caractérise par un retour à des conditions sèches et la formation d’un sol humifère. Le refroidissement du Dryas récent engendre une déstabilisation du versant et le début du comblement de la dépression par des colluvions limoneuses. Leur base a livré un crâne d’élan.

ABSTRACT:  A dipped area in the bottom of the Deûle valley, bottom the chalky slope of the Gohelle country (Lens mining basin), has yielded Late Glacial deposits with palaeontological remains and archaeological artifacts. The nature of the deposits appears linked to humidity variations. A lacustrine episode dated from the Bølling is characterized by the development of an aquatic biocoenosis (fish and mollusks). A fragment of a Magdalenian harpoon and the remains of a large wild ox were discovered in the lacustrine tufa. The Older Dryas corresponds to dry conditions and a stratigraphic hiatus. After a new increase in hydrological conditions (short floodings), the area turns marshy again during the Allerød. Federmesser hunters are represented by assegai, barbed bone points and arrow points. The end of the Allerød corresponds to a return to dry conditions and the formation of humic soil. During the Younger Dryas the cooling provokes slope erosion and the filling up of the hollow by silt colluvium. An elk skull was discovered at the base of this last deposit.