Validation of a dendrogeomorphological method for quantifying erosion rates on black marls (Draix, Alpes de Hautes-Provence)
Validation d'une méthode de quantification des vitesses d'érosion sur marnes par dendrogéomorphologie (Draix, Alpes de Haute-Provence)
Résumé
Extensive areas of the French Alps are underlain by Jurassic black marls. Wherever these so called terres noires' crop out, they are subject to intense erosion, causing major sedimentation in regional reservoirs and river systems. In the badlands near Draix (Alpes de Haute-Provence, France), measured sediment yield obtained by surface elevation change-based methods, indicates denudation rates of more than 5 to 10 mm yr−1. In this study, these measurements, relying on continuous field monitoring of 47 profilometers over 7 years, are compared to an alternative method, based on dendrogeomorphology. A total of 39 exposed roots of Pinus sylvestris were sampled in the badlands and the anatomical variations in annual growth rings due to exposure caused by denudation were analyzed. The first year of exposure was determined by a peculiar reduction in size of earlywood tracheids. The medium-term erosion rate (0.5 mm.yr-1) is significantly correlated to the slope angle (r²(d)=0.39). This value matches with erosion rates derived from monitored iron stakes (5.7 mm.yr-1) or measurements of sediment yields using dams (4.7 mm.yr-1). The detailed knowledge of anatomical changes in roots is though demonstrated a powerful tool for geoscientists to quantify minimal rates of soil erosion in areas where measurements of past processes are not available.
Les marnes noires du Jurassique couvrent de vastes surfaces dans les Alpes françaises du Sud. Partout où elles affleurent, elles sont sujettes à une érosion intense à l'origine de problèmes de sédimentation dans les cours d'eau et d'envasement dans les retenues hydro-électriques. Dans les badlands de Draix (Alpes de Haute-Provence), les vitesses d'érosion obtenues par différentes méthodes de mesure atteignent 5 mm/a à 10 mm/a. Dans cette étude, les vitesses d'érosion quantifiées au moyen d'une approche dendrogéomorphologique sont validées par comparaison avec celles issues du suivi micrométrique d'un réseau de 47 tiges métalliques. Trente-neuf racines de Pinus sylvestris L. déchaussées ont été échantillonnées dans le bassin-versant du Moulin (8 ha) et l'impact de la dénudation sur les variations anatomiques des cernes annuels de croissance a été mesuré. L'année de déchaussement a pu être déterminée via l'étude de la diminution très rapide, de l'ordre de 60 %, de la surface du lumen des trachéides. Les vitesses d'érosion mesurées au moyen de la dendrogéomorphologie sont de l'ordre de 5 mm/a et montrent une corrélation significative [r²(d) = 0,39] mais non exclusive avec la pente locale. Elles concordent avec celles obtenues à partir de mesures micrométriques (5,7 mm/a en moyenne) et par cubages réalisés à l'exutoire du bassin-versant (4,7 mm/a). Dès lors, cette approche offre des perspectives particulièrement intéressantes pour quantifier et spatialiser rapidement les vitesses d'érosion moyennes sur plusieurs décennies, dans des bassins versants non instrumentés.