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Mobilité des éboulis supraforestiers des Pyrénées orientales (France) : morphodynamique et marqueurs biologiques

Scree mobility above the treeline in the eastern Pyrenees (France): morphodynamic and biological indicators
Stéphanie Huc
p. 99-112

Résumés

Les Pyrénées orientales présentent à l’étage supra forestier une grande diversité de versants couverts d’éboulis piquetés de végétaux. Neuf d’entre eux font l’objet d’études stationnelles. Le transit des matériaux en surface et subsurface a été mesuré à l’aide de bandes peintes et la présence de certaines espèces végétales colonisatrices des éboulis. Les traitements statistiques (Analyse Factorielle de Correspondances Multiples) effectués à partir de variables physiques (pente, lithologie, exposition, granulométrie des éboulis et déplacements de leurs matériaux) et biologiques mettent en évidence l’importance de certaines plantes lithophiles comme marqueurs de morphodynamiques particulières et permettent de mieux évaluer le degré de mobilité superficielle des versants d’éboulis. Les résultats obtenus durant trois années de mesures montrent que les débris de surface effectuent un transit rapide (entre 8,7 et 117,7 cm.an-1) et que certaines espèces lithophiles comme Cerastium pyrenaicum J. Gay et Galium cometorhizon Lapeyr. sont des indicateurs d’une mobilité plus grande des éboulis (140 à 200 cm.an-1). Xatardia scabra est utilisée pour mesurer les mouvements en profondeur, qui sont de 25 cm.an-1 en moyenne pour une tranche mobile de 35 cm.

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Errata

Article reçu le 17 février 2008, accepté le 30 juin 2008.

Notes de la rédaction

Remerciements de l’auteur : L’auteur remercie S. Viguier-Pla, statisticienne à l’UMR CNRS C55830 (Université Paul Sabatier, Toulouse), pour son aide aux traitements statistiques et C. Guisset, conservateur de la Réserve Naturelle de Mantet, pour les données relatives à l’éboulis de la Coma de la Dona. Cet article a aussi profité de discussions fructueuses et remarques constructives de la part de M. Calvet, directeur du laboratoire JE-2522 Medi-Terra (université de Perpignan). L’auteur tient tout particulièrement à remercier les relecteurs anonymes et deux rédacteurs dont les commentaires ont contribué à améliorer ce manuscrit, ainsi que Y. Gunnell qui a vérifié les textes en anglais.

Texte intégral

Introduction

1Le travail pluridisciplinaire et pionnier mené dans les Pyrénées dans les années 1970 et 1980 a souligné l’importance des interrelations qui existent entre végétation et morphodynamique (Baudière et Serve, 1971 ; Soutadé, 1980 ; Somson, 1983). L’approche essentiellement qualitative a permis d’améliorer les connaissances sur l’évolution actuelle des éboulis et sur l’écologie des plantes qui les colonisent. La notion de système phytomorphogénique a d’ailleurs été proposée par A. Baudière et G. Soutadé (1986), puis reprise dans les Alpes sous le terme de phytomorphosystème par P. Pech (1993) et S. Arquès (2005). Avant eux, au début du XXe siècle, des botanistes et phytosociologues s’étaient aussi intéressés à cette double approche géomorphologique et biogéographique des éboulis, dans d’autres montagnes du monde (Van Ufford, 1909 ; Harshberger, 1929). Plus tard encore, botanistes et géomorphologues, isolés ou associés, poursuivirent les investigations dans cette voie (Cox et Larson, 1993 ; Pérez, 1994, 1998 ; Arquès, 2005 ; Baroni et al., 2007). Les éboulis des Pyrénées orientales se prêtent bien à ce type de recherche car, outre le fait d’occuper une part importante de l’espace supraforestier (18 %), ils représentent un biotope privilégié pour toute une communauté d’espèces végétales adaptées aux conditions de vie difficiles de ce milieu. L’intérêt d’étudier conjointement la végétation et les morphodynamiques est double : il s’agit d’apprécier le degré d’activité actuel des éboulis et d’améliorer les connaissances sur les espèces végétales lithophiles qui les colonisent.

2Les grands reliefs des Pyrénées orientales s’organisent de part et d’autre du long sillon tectonique néogène suivi par la Têt et le Sègre (fossés du Conflent et de Cerdagne). Au sud, deux blocs allongés se distinguent, le massif Canigou-Puigmal à l’est, qui appartient à la zone axiale hercynienne, et la Serre de Cadi à l’ouest, formée par la couverture sédimentaire méso-cénozoïque où dominent les calcaires massifs de l’Éocène inférieur. Au nord, la zone axiale est découpée en plusieurs massifs, séparés les uns des autres par de grandes vallées ou une haute plaine (cas du graben du Capcir). Ce sont, d’est en ouest, les massifs du Madres, du Carlit, du Campcardos–Sud Andorre et du Nord Andorre. Le bâti hercynien constitue un ensemble rocheux plutôt homogène et résistant. Les gneiss en gros bancs, les granites et les assises carbonatés dévoniennes ou éocènes constituent des unités lithologiques massives, mais les séquences schisteuses métamorphiques du Paléozoïque renferment aussi de multiples intercalations résistantes, quartzeuses ou carbonatées. Cette échelle de résistance doit être relativisée car toutes les roches présentent de multiples discontinuités, en particulier des fractures et fissures d’origine tectonique, qui les fragilisent. À cause de son histoire géologique (orogenèse polyphasée, avec plusieurs phases de schistosités et plusieurs épisodes de tectonique cassante), et de l’englacement quaternaire, les parois de cette haute montagne ont donc été particulièrement sujettes à l’éboulisation.

Les éboulis dans leur cadre bio-morpho-climatique

3Les éboulis étudiés s’inscrivent dans les hauts massifs méridionaux (Canigou, Puigmal-Carança et Serre de Cadi) et septentrionaux (Carlit et Nord Andorre) des Pyrénées orientales entre 2 150 et 2 850 m d’altitude et correspondent quasiment à l’aire de répartition d’une plante endémique de cette région : Xatardia scabra (Lap.) Meissn, espèce lithophile caractéristique des éboulis mobiles (fig. 1). Ces éboulis sont situés à la fois dans l’espace supraforestier et dans les zones occupées par les glaciers durant le maximum glaciaire würmien. Cet espace inclut le domaine des éboulis post-glaciaires essentiellement d’âge holocène, qui s’adossent à des versants hérités de l’action glaciaire : pied de parois d’auges, raides et, principalement, murailles de cirques. Ces éboulis sont présumés subactifs (Soutadé, 1980) et souvent en voie de colonisation par la végétation herbacée voire arbustive. Ainsi, ni les versants d’éboulisation supra-glaciaires ni les versants forestiers ne sont pris en compte.

4Géomorphologues et botanistes accordent souvent un sens très différent au terme éboulis. Pour B. Francou et B. Hétu (1989), les talus d’éboulis sont des « formations détritiques mises en place progressivement sur un versant par suite du déclenchement successif et de la chute de fragments rocheux d’une paroi rocheuse ou de toute autre pente inclinée à plus de 40-45°. Dans les cas extrêmes, cette pente de départ peut être une paroi plus ou moins verticale ou simplement un segment rocheux régularisé ». Pour les botanistes, il semble que la notion d’éboulis soit confondue avec celle de pierrier : « le terme éboulis recouvre (…) une profusion de milieux extrêmement variés englobant aussi bien des accumulations rocheuses provenant du démantèlement des parois que des nappes de gélifracts dont les déplacements des éléments constitutifs sont commandés par le jeu des processus périglaciaires » (Baudière et al., 1978). Dans cette définition, la topographie n’est pas prise en compte, en particulier la pente ; seul le matériau stricto sensu semble avoir de l’importance. Les éboulis que nous étudions ont des pentes plus faibles (27° à 33°) que celles indiquées par B. Francou et B. Hétu (35°). Ils ne sont pas tous dominés par une paroi car celle-ci est souvent en voie de régularisation, l’éboulis se trouvant dans le prolongement de la roche nue au stade « d’éboulis transit » ou même « d’éboulis réglant » selon la terminologie de G. Soutadé (1980) lorsqu’ils sont intégrés à un versant régularisé ou versant dit de Richter. La présence d’espèces végétales colonisatrices de l’éboulis jouant un rôle sur la morphodynamique de ce dernier, nous proposons une définition phytogéomorphologique pour les éboulis que nous étudions : accumulation de débris sur un versant dont l’inclinaison peut être sensiblement inférieure à la pente d’équilibre, végétalisée ou non, soumise à des remaniements provoqués par des processus divers (coulées de débris, avalanche de neige, eaux de ruissellement, piétinement animal…), qui peuvent en modifier le modelé de surface et perturber la répartition des espèces végétales lithophiles. De ce fait, quatre types de versants d’éboulisation, à différents degrés d’évolution (seuls les deux premiers sont actifs, les deux derniers étant subactifs), s’observent dans les massifs de la haute montagne pyrénéenne : 1) les éboulis dominés par une paroi continue dont la pente est supérieure à 45°, ne représentent que 11 % de l’ensemble. Ils sont essentiellement présents dans le massif calcaire de la Serre de Cadi, plus rarement dans les massifs gneissiques ; 2) les éboulis dominés par une paroi discontinue, découpée par des couloirs, dont la pente est comprise entre 30 et 45°, représentent plus d’un tiers des éboulis (35 %). La roche, essentiellement du granite et des gneiss, parfois des micaschistes massifs, occupe entre 30 et 75 % de la paroi raide ; 3) les éboulis associés à des versants en voie de régularisation ou « éboulis transits » (Soutadé, 1980), qui ont une pente inférieure ou égale à 30°, sont les plus nombreux (37 %). En tête du versant, la roche nue occupe entre 10 et 30 % et forme des chicots ou des dalles (encore) légèrement proéminents dans la partie amont de l’éboulis ; 4) les éboulis réglants (17 %), avec une pente inférieure ou égale à 30°, couvrent presque entièrement un versant dépourvu de corniche au point que la roche nue occupe moins de 10 % de sa surface. Les éboulis de ce type s’observent principalement sur les versants schisteux du Puigmal-Carança et du Carlit, plus rarement sur certaines pentes de la Serre de Cadi ou lorsqu’affleurent des calcaires et calcschistes dévoniens.

5L’échantillonnage des éboulis a tenu compte des critères pétrographiques, topographiques, de l’exposition et de la pente, mais aussi de la facilité d’accès aux sites. Ainsi neuf talus d’éboulis ont fait l’objet de mesures physiques et biologiques. Ils sont situés dans trois types de roche : calcaire éocène, schistes et gneiss de la zone axiale et toutes les expositions y sont représentées. Leur pente est comprise entre 27 et 33°. L’altitude du pied du talus d’éboulis varie entre 2 150 et 2 550 m. La granulométrie de surface est grossière (classe médiane : 10 – 20 cm) ; elle présente une structure de type openwork puisque la matrice  < 2 cm est quasi absente. Dans les cinquante premiers centimètres d’épaisseur, la proportion de fines (fragments < 0,05 mm) est faible (< 1,3 %) (tab. 1).

Tableau 1 – Caractéristiques morphologiques des neuf éboulis étudiés.
Table 1 Morphological characteristics of the nine studied screes.

Tableau 1 – Caractéristiques morphologiques des neuf éboulis étudiés. Table 1 – Morphological characteristics of the nine studied screes.

6Le climat des hautes terres des Pyrénées orientales est influencé par leur situation géographique à la charnière entre les domaines océaniques et méditerranéens. L’analyse de J.-P. Vigneau (1986), fondée sur la pluviométrie et l’origine des systèmes pluviogènes, le conduit à exclure du domaine méditerranéen les hauts bassins et une bonne partie des massifs culminants. Cependant, d’un point de vue thermique, M. Calvet (1996) souligne que les influences méditerranéennes pénètrent loin dans les vallées montagnardes et les bassins internes, qualifiant ce climat de montagnard subméditerranéen. La pluviométrie, de l’ordre de 800 mm dans les bassins, atteint au plus 1 500 mm sur les hauts massifs d’après les rares mesures des nivo-pluviomètres totalisateurs. La température annuelle moyenne est de 6,9 °C à Mont-Louis (1600 m, Haut-Conflent, France), 8,4 °C à Valcebollère (1 420 m, Cerdagne, France), 6,1 °C à Ransol (1 646 m, Andorre) et 9 °C à Das (1200 m, basse Cerdagne, Espagne). Selon les stations considérées, les températures moyennes du mois de janvier varient de -1,9 à +1,4 °C et celles de juillet de 14,9 à 18,6 °C. L’altitude de l’isotherme annuelle 0 °C, calculée sur la base du gradient thermique, est située à 2 700 m en Capcir et 3 000 m en Cerdagne. L’altitude de la limite potentielle supérieure de la forêt correspond, d’après des estimations, à l’isotherme 10 °C du mois le plus chaud, qui semble en être un bon indicateur (Brockmann-Jerosch, 1919 ; Grant et French, 1990). La limite potentielle est actuellement située à 2 300-2 400 m, mais la limite réelle varie entre 2 000 m et 2 400 m selon les massifs étudiés. Celle-ci a sensiblement fluctué au rythme des variations climatiques holocènes et surtout des phases d’emprise et de déprise pastorale. Sur le Cambre d’Aze par exemple, elle est remontée de presque 250 m depuis 1942.

7En haute montagne, les stations météorologiques au-dessus de 2 000 m d’altitude sont rares. Pour la nécessité de l’étude des enregistreurs de températures multisondes ainsi qu’un pluviographe ont été installés sur quatre éboulis entre 2 320 et 2 660 m (fig. 1).

Fig. 1 - Carte de localisation.
Fig. 1 – Location map.

Fig. 1 - Carte de localisation. Fig. 1 – Location map.

1 : éboulis étudiés A) Coll d’Arènes ; B) Cadi ; C) Péric ; D) Eyne ; E) Malaza 1 ; F) Malaza 2 ; G) Err sud ; H) Err nord ; I) Dona ; 2 : stations météorologiques locales ; 3 : microstations comportant un enregistreur de température ou un pluviographe ; 4 : aire de répartition de Xatardia scabra. 5 : espace supraforestier. 6 : cours d’eau. 7 : sommets. 8 : ligne frontière.
1: studied site, A: Coll d’Arènes; B: Cadi; C: Péric; D: Eyne; E: Malaza 1; F: Malaza 2; G: Err sud; H: Err nord; I: Dona; 2: local weather stations. 3: small stations consisting of a thermograph and recording rain gauge. 4: distribution of Xatardia scabra. 5: area above treeline. 6: river. 7: summit. 8: frontier line.

8Le pluviographe qui a fonctionné durant une durée limitée n’a pas enregistré d’événements  pluviogènes remarquables de forte intensité. Les capteurs thermiques enregistrent les températures de l’air à la surface du sol et en profondeur (entre 15 et 50 cm). L’objectif est de mieux connaître les conditions climatiques des versants instrumentés et d’apprécier l’efficacité potentielle des processus susceptibles d’en découler. Les données obtenues en continu à partir de trois capteurs ont permis d’établir des chroniques détaillées d’octobre 2005 à octobre 2007 et de caractériser quelques éléments du climat de cette haute montagne. À titre d’exemple, l’appareil du Péric, situé à 2 530 m d’altitude dans le massif du Carlit, a fonctionné durant une année, d’octobre 2006 à octobre 2007. Durant cette période, il a enregistré 52 jours d’alternances gel-dégel à la surface du sol pour des amplitudes moyennes de 4 °C. La durée du gel permanent est de cinq mois (du 12/11/2006 au 09/04/2007) comprenant plusieurs épisodes pendant lesquels la température maximale n’a pas dépassé les –5 °C. Les températures extrêmes peuvent atteindre ponctuellement –29,09 °C, la moyenne des températures minimales annuelles étant de -2,2 °C. Un suivi photographique, effectué durant la période nivale 2005-2006 sur les versants du Puigmal, montre une grande variabilité de la couche de neige au cours de l’hiver dont l’épaisseur change selon l’exposition, de 50 cm en adret à 1,5 m en ubac. Le manteau neigeux est soumis à des redoux fréquents, ce qui le rend souvent lacunaire en adret. L’analyse des données continues de températures semble indiquer une absence de pergélisol certaine sur l’éboulis d’Err Nord et probable sur Péric, mais le caractère localisé de ces observations ne permet pas de généraliser à l’ensemble de la zone d’étude. En effet, la présence de formes caractéristiques liées au pergélisol tels qu’éboulis fluants et glaciers rocheux mériterait de plus amples investigations. Sur le massif du Carlit, au-dessus de 2 600 m en versant nord, on observe des glaciers rocheux subactifs qui pourraient éventuellement contenir du pergélisol mais seules les méthodes géoélectriques sont en mesure de confirmer ces suppositions.

9La végétation permet de déterminer le degré d’évolution de l’éboulis qui passe par trois étapes : colonisation puis fixation de l’éboulis et enfin emprise de la pelouse. Les éboulis étudiés sont soit en phase de colonisation par des espèces pionnières telles que Xatardia scabra (Lapeyr.) Meissn, Cerastium pyrenaicum J. Gay et Galium cometerrhizon Lapeyr., soit en phase de fixation avec des espèces telles que Festuca gautieri subsp. scoparia (Hackel et A. Kerner). Un même éboulis peut héberger à la fois des espèces colonisatrices surtout dans sa zone amont et des espèces fixatrices dans sa zone aval. La présence de ces plantes est très localisée et dépend essentiellement de la mobilité des matériaux. Le taux de recouvrement, variable, est difficile à apprécier compte tenu de la dispersion des individus : maximal (environ 5 %) sur Malaza et minimal ou quasi-inexistant sur Err Nord.

Les spécificités de certaines plantes d’éboulis

10En zone de montagne, les relations entre la végétation et les formes du relief ont été peu étudiées. Cependant, dès le début du vingtième siècle dans les Alpes, C. Schröter (1908) puis L.M.Q. Van Ufford (1909) ont examiné les appareils végétatifs souterrains des plantes d’éboulis, car ces auteurs considéraient que celles-ci présentaient des adaptations tendant à empêcher leur ensevelissement. Ils ont alors classé les plantes selon leurs stratégies de survie. Plus tard, dans les Pyrénées, P. Somson (1983) distingua les « stratégies migratrices » et les « systèmes sédentaires » de ces végétaux. Cette classification, qui rappelle celle de C. Schröter, présente des avantages certains pour le géomorphologue qui souhaite utiliser les plantes comme marqueurs morphodynamiques. Parmi les stratégies migratrices, P. Somson individualise quatre catégories. Les plantes lithophiles migratrices par allongement ont un appareil végétatif souterrain peu ramifié, qui s’allonge vers l’aval annuellement en donnant l’impression d’un étirement des racines dans le sens de la pente, selon le mouvement des matériaux. C’est le cas de Xatardia scabra (Lapeyr.) Meissn. et Papaver suaveolens Lapeyr. Les plantes lithophiles migratrices par allongement et régénération possèdent un système souterrain extrêmement ramifié et flexueux. Lors de glissements lents, l’appareil végétatif souterrain s’allonge ; sur les tiges de l’année précédente, recouvertes par les matériaux détritiques, de nouvelles tiges se forment. Lorsque les mouvements des particules sont plus fréquents et intenses, les traumatismes ponctuels subis par certains végétaux favorisent leur multiplication végétative, c’est-à-dire les possibilités de régénération après un choc ou la fragmentation de l’appareil végétatif, en particulier au niveau du rhizome. Cerastium pyrenaicum J. Gay, Crepis pygmaea L. et Galium cometerrhizon Lapeyr. appartiennent à cette classe des lithophytes par multiplication végétative, tout comme Doronicum grandiflorum Lam. Var. pyrenaicum. Les plantes lithophiles indépendantes s’affranchissent des contraintes du mouvement qui affecte les particules dans lesquelles elles sont enracinées. En cas de glissement, le pied entier déterré se fixe plus loin si les conditions édaphiques le permettent. Ranunculus parnassifolius (L.) subsp. parnassifolius et Viola diversifolia (DC.) appartiennent à cette classe. Dans la catégorie des systèmes sédentaires, nous retiendrons seulement Senecio leucophyllus (L.) qui possède un système aérien édificateur. Les lithophytes présentées sont les plus fréquemment observées sur les éboulis des Pyrénées orientales et la plupart d’entre elles sont des endémiques. La typologie de P. Somson (1983) conduit à penser que certaines espèces présentent un intérêt en géomorphologie, d’où leur utilisation comme bio-indicateur de la morphodynamique des éboulis.

Méthodes d’étude des déplacements et corrélations statistiques

Mesure du déplacement des débris de sub-surface

11L’espèce végétale Xatardia scabra (Lap.) Meissn. est utilisée comme outil de mesure du transit des débris dans la tranche superficielle de l’éboulis car les études montrent qu’elle s’enracine à faible profondeur, entre 16 et 60 cm. Cette plante possède un pivot extrêmement robuste et spongieux qui s’allonge dans le sens de la pente pour compenser les déplacements de son support (Somson, 1983, 1984). Le système racinaire montre qu’une partie participe à l’ancrage de la plante dans une zone comportant des fines, ce qui lui permet de puiser ses nutriments, et qu’une autre, avec des racines allongées, matérialise le déplacement dans la tranche superficielle mobile de l’éboulis (fig. 2).

Fig. 2 – Dispositif racinaire de Xatardia scabra dans l’éboulis.
Fig. 2 – Root pattern of Xatardia scabra in the scree.

Fig. 2 – Dispositif racinaire de Xatardia scabra dans l’éboulis. Fig. 2 – Root pattern of Xatardia scabra in the scree.

La racine présente un allongement (L) correspondant à la distance mesurée pour évaluer le déplacement (Vp) dans la tranche superficielle mobile (e) entre le collet et la zone d’ancrage dans laquelle la présence de fines permet à la plante de puiser ses nutriments. Les déplacements superficiels de l’éboulis sont représentés par Vs.
The root shows a growth area (L), which corresponds to the distance measured to estimate debris displacement (Vp) within the mobile sub-surface layer (e), and an anchoring area where a concentration of finer particles is used by the plant as a source of nutrients. Vs represents surficial displacements.

12Il suffit donc de mesurer la longueur de la racine entre le collet et la zone d’ancrage et de connaître la durée de vie de la plante pour évaluer les mouvements annuels des débris. Ayant cultivé la plante sur un éboulis reconstitué au jardin botanique de Font-Romeu à 1800 m d’altitude, A. Baudière (1978) a montré que Xatardia scabra fleurissait au bout de trois années. La plante passe par trois stades physiologiques : germinatif la première année, végétatif la seconde puis fructifère la troisième, avant de mourir. Dans l’état actuel des connaissances, sa durée de vie est donc évaluée à trois ans. Pour vérifier les observations d’A. Baudière, C. Guisset (Réserve Naturelle de Mantet, inédit) a mis en place une expérience consistant à suivre le développement de pieds de X. scabra, le long d’une ligne perpendiculaire à la pente d’un éboulis. Au terme de quatre années de mesures, de 2004 à 2007, les résultats préliminaires apparaissent nuancés puisque la durée de vie de X. scabra varie de deux à quatre ans. Dans l’état actuel des connaissances, nous utiliserons la valeur moyenne de trois ans.

13Un autre moyen d’apprécier les mouvements dans la partie superficielle des éboulis est d’y enfoncer une colonne verticale de segments de tubes PVC susceptibles de se déformer au fur et à mesure du déplacement des débris dans la tranche mobile de l’éboulis (Coutard et al. 1988 ; Pech, 1996). Vingt et une colonnes ont été implantées sur cinq des talus. Chacune d’elles comprend deux à trois tubes de 10 cm de longueur et de 2 cm de rayon superposés les uns aux autres et remplis de matériau autochtone (débris < 2 cm). Enfoncées de 20 à 30 cm, à proximité immédiate des bandes peintes destinées à mesurer les déplacements superficiels des débris, les colonnes ont été dégagées à l’automne 2007.

Mesure du déplacement des débris superficiels

14La méthode des bandes peintes qui permet de mesurer les mouvements de débris à la surface de l’éboulis (Serve, 1989 ; Arquès, 2005) a été appliquée à l’ensemble des sites étudiés. Des bandes, peintes sur une largeur d’environ 5 cm pour une longueur de 10 à 30 mètres selon les possibilités du terrain, ont été peintes au sol, entre deux points fixes (roche en place ou bloc > 1m3 enchâssé dans l’éboulis), perpendiculairement à la pente, dans les trois zones des talus d’éboulis, proximales, médianes et distales (fig. 3).

Fig. 3 – Éboulis de Dona.
Fig. 3 – Dona scree.

Fig. 3 – Éboulis de Dona. Fig. 3 – Dona scree.

Sur le cône de droite, les lignes blanches indiquent la situation des trois bandes peintes, tracées dans les zones proximales (L : 7,5 m), médiane amont (L : 31 m) et médiane aval (L : 23,3 m Le cône d’éboulis du milieu porte les marques d’une coulée de débris qui s’est produite le 27 juillet 2003 à partir d’un couloir situé dans la roche en place.
The scree on the right with white arrows indicates the position of the three painted strips situated in the upper (L: 7,5 m), middle (L: 31 m), and lower portions of the scree (L: 23,3 m). The scree on the middle exhibits an earth flow that occurred on 27 July 2007 from a notch in the bedrock.

15Au total, vingt-neuf bandes ont été peintes, colorant les débris le long de leur tracé. Deux fois par an, aux périodes pré et post-nivales, une corde graduée tous les 10 cm (fig. 4) est tendue entre les deux blocs, à l’emplacement de la bande peinte. On repère à quelle distance orthogonale de celle-ci se trouvent les débris peints par rapport à leur position initiale et on mesure le déplacement.

Fig. 4 – Dispositif expérimental permettant de mesurer les déplacements de débris superficiel le long d’une bande peinte au sol.
Fig. 4 – Experimental setup for measuring the movement of surficial debris along a painted strip.

Fig. 4 – Dispositif expérimental permettant de mesurer les déplacements de débris superficiel le long d’une bande peinte au sol. Fig. 4 – Experimental setup for measuring the movement of surficial debris along a painted strip.

La corde graduée tous les 10 cm et repositionnée à l’emplacement de la ligne peinte, deux fois par an, aux périodes pré et post nivales, permet d’apprécier les mouvements des débris peints par rapport à leur position initiale.
Clast displacement was measured twice every year, before snow fall and after snow melt, with a rope bearing graduation marks every 10 cm, which enables us to estimate the amount of clast displacements since the former location.

16Certaines particules, surtout les plus petites, ont tendance à s’enfouir dans la masse de l’éboulis et à disparaître de la vue ; d’autres peuvent se retourner ou perdre leur peinture. Au bout d’une année, le déplacement des débris contribue à une déformation très importante des bandes peintes voire à leur disparition, ce qui oblige à les redessiner tous les ans, au même endroit avec une couleur différente. Par conséquent, dans cette étude stationnelle, ce ne sont pas les déplacements cumulés des mêmes débris qui sont suivis tout au long de l’expérimentation ; les mesures portent en fait sur le flux superficiel des débris, au droit des lignes peintes. Toutefois, dans le cas de la zone proximale de l’éboulis du Cadi, la bande peinte continue, tracée la première année, a été remplacée par cinq cailloux peints, mesurant environ 10 cm sur 13 cm, alignés perpendiculairement à la pente. En effet, au bout d’une saison estivale, la ligne étant totalement méconnaissable et la majorité des débris perdus, nous avons opté sur ce site pour la méthode des cailloux peints (Pancza, 1979 ; Francou, 1988 ; Pérez, 1985).

17L’intervalle de temps entre les deux campagnes de mesures a des durées très inégales. Celle du printemps a lieu à la fin du mois de juin, lorsque la fonte des neiges est achevée, alors que celle d’automne a lieu entre le 15 septembre et le 15 octobre avant les premières chutes de neige, soit en moyenne une durée de 3 mois pour la période estivale et de 9 mois pour la période qui va de l’automne au printemps. La première période, qui mérite pleinement le qualificatif d’estivale, ne comporte que très exceptionnellement des épisodes de gelée. La seconde correspond à l’installation progressive, à la stabilisation puis à la disparition du tapis nival ; elle coïncide avec la plus forte proportion de cycles diurnes de gel-dégel, en présence d’eau de fonte abondante, ainsi qu’aux phases de gel prolongé ; aussi peut-on la qualifier de période cryonivale.

Corrélations statistiques entre les mesures physiques et biologiques

18Afin d’établir les relations existant entre les plantes et les déplacements de surface, plusieurs techniques complémentaires ont été appliquées conjointement. À la méthode des bandes peintes fut associée la cartographie de huit espèces lithophiles présentes à une distance d’un mètre au plus en amont et en aval de la bande peinte ainsi qu’une série de variables descriptives : granulométrie le long du transect, exposition, pente et lithologie. Au cours des trois années de l’étude (automne 2004–automne 2007), les mesures répétées sur les vingt-neuf bandes peintes ont fourni 20 080 données qui nécessitent l’usage de l’outil statistique pour les analyser. Les déplacements de surface sont traités par les statistiques descriptives. Les relevés sur les transects associant plusieurs paramètres de type biologique et physique font l’objet de plusieurs analyses. Les variables sont considérées comme qualitatives de manière à procéder à des analyses multivariées ; la discrétisation est effectuée par la méthode de Fisher (1958). Les statistiques bivariées, à partir des tableaux de contingence, croisent toutes les variables deux à deux. Pour chaque croisement, on applique le test du khi-deux (2) comme test d’indépendance des variables afin de comparer les effectifs observés aux effectifs théoriques. Une Analyse Factorielle de Correspondance Multiple (AFCM) est appliquée à l’ensemble des variables. Les valeurs propres et le pourcentage d’inertie cumulée permettent de choisir le nombre d’axes significatif pour représenter l’essentiel de l’information. L’interprétation graphique situe les proximités et les oppositions entre les modalités des différentes variables dans le plan et détermine la signification des axes. Pour affiner l’analyse, on traite le tableau des contributions en calculant la moyenne des contributions. L’interprétation des résultats de l’analyse bivariée et de l’AFCM aboutissent à deux typologies, l’une fondée sur les types de déplacements, l’autre sur les caractéristiques des indicateurs biologiques.

Résultats

Mobilité superficielle des éboulis

19Que se soit en surface ou en sub-surface, les déplacements des débris sur les talus d’éboulis étudiés sont rapides. Dans la tranche active, les mesures de l’allongement des racines de Xatardia scabra effectués au cours de trois campagnes de terrain estivales permettent de déduire des vitesses de déplacements comprises entre 19 cm.an-1 sur la Serre de Cadi et 37,7 cm.an-1 sur Err Nord, l’épaisseur de la tranche moyenne de matériaux déplacés étant de 34,7 cm (min : 16,5 cm ; max : 60 cm) (tab. 2).

Tableau 2 –  Mobilité des débris de surface et de sub-surface sur neuf éboulis étudiés.
Table 2 – Surficial and subsurficial debris mobility on nine studied screes.

Tableau 2 –  Mobilité des débris de surface et de sub-surface sur neuf éboulis étudiés.Table 2 – Surficial and subsurficial debris mobility on nine studied screes.

* Les déplacements en zone proximale du talus du Cadi ont été mesurés selon une méthode différente (seulement cinq cailloux peints).
* The displacements in the proximal zone of Cadi talus have been mesured by a different method (only five painted stones).

20Il s’agit de valeurs annuelles moyennes maximales puisque nous avons considéré que la plante avait une durée de vie de trois ans alors que des individus vieux de quatre ans ont été observés. La rareté relative de cette plante et la contrainte d’avoir à examiner seulement les pieds ayant fructifié et dispersé leur semence ont conduit d’une part à procéder à des relevés sur l’ensemble de la surface de l’éboulis, en dehors des zones de bandes peintes ; d’autre part il était exclu de déterrer les X. scabra proches de bandes peintes car cela conduisait à détruire ce dispositif de mesure. Le stock de plantes utilisé pour cette méthode est donc distinct de celui qui a servi à alimenter les analyses statistiques centrées sur les bandes peintes. Les mesures ont été faites sur un faible nombre d’individus (entre 2 et 11 selon les sites) ce qui en limite la portée ; ceci s’explique par le statut d’espèce protégée de Xatardia scabra qui interdit d’en détruire un trop grand nombre et par la variabilité annuelle de fructification des plantes, dépendante des précipitations. Par exemple, le printemps 2006, qui fut sec (totaux pluviométriques de 49,5 mm en mai et 32 mm en juin 2006 à la station de Mantet à 1 545 m) fut favorable au stade végétatif des individus, qui se développèrent en grand nombre sur les talus d’éboulis, mais fut peu propice aux stades reproducteurs. Pour ne pas compromettre la survie de l’espèce, les prélèvements ont été effectués uniquement sur des pieds qui avaient fructifié et déjà disséminé leurs graines, à la fin septembre ou au début d’octobre.

21L’utilisation des tubes PVC qui a pourtant fait ses preuves dans d’autres contextes (Pech, 1996 ; Coutard et al., 1988) s’est révélée inadaptée. Les tubes les plus proches de la surface ont été éjectés année après année, ce qui souligne la mobilité de la tranche superficielle de l’éboulis sur une épaisseur de 10 à 30 cm. Après deux ou trois ans, seules deux colonnes de tubes sur les vingt-et-une installées ont été retrouvées : deux tubes sur trois dans la zone distale de l’éboulis Err Nord et dans la zone médiane de celui de Péric. Dans les deux cas, le tube le plus proche de la surface a été emporté, les autres parties de la colonne demeurant parfaitement alignées dans leur position initiale. Ainsi, dans dix-neuf cas sur vingt-et-un, les déplacements de sub-surface (entre 0 et 30 cm) ont été suffisamment importants pour éjecter tous les tubes. Dans deux cas seulement, aucun déplacement ne s’est produit en dessous de 10 cm de profondeur, ce qui réduit la tranche mobile à une mince épaisseur. Cette méthode, même si elle ne s’est pas soldée par les résultats escomptés, à savoir une mesure précise des mouvements en profondeur, a le mérite de confirmer qualitativement les valeurs de déplacements importants obtenus par l’intermédiaire des racines de X. scabra.

22En surface, le transit des débris est très variable à l’échelle de l’ensemble de l’éboulis, à celle des zones proximale, médiane ou distale et même le long des transects qui sont représentés par les bandes peintes. Les vitesses mesurées qui vont du centimètre à plusieurs mètres par an correspondent à la moyenne des déplacements mesurés durant les périodes estivales et cryonivales durant trois ans. À l’échelle de l’éboulis, les résultats montrent que sur les versants exposés au nord (Péric, Cadi, Err Nord et Dona) le transit des débris est plus rapide que sur les autres avec des vitesses moyennes de déplacement très élevées : 117,7 cm.an-1 à Cadi, 60,8 cm.an-1 à Péric et 46,7 cm.an-1 à Err Nord (tab. 2). Au contraire, l’éboulis de Malaza, exposé à l’ouest, est le moins actif avec des vitesses de déplacement de 10,5 cm.an-1 pour le cône 1 et 8,7 pour le cône 2. Les déplacements moyens sont variables selon les secteurs de l’éboulis, les plus importants étant observés soit dans les zones proximales soit dans les zones médianes. Sur l’éboulis Dona, les déplacements moyens sont maxima en zone médiane (85,4 cm.an-1) et minima en zone proximale (7,1 cm.an-1), car les fragments grossiers déposés au pied du couloir d’alimentation sont moins propices aux déplacements. Au contraire, le flux moyen des débris sur l’éboulis Cadi correspond davantage au cas habituel avec des déplacements plus importants dans la zone amont (298 cm.an-1) que dans les zones aval et médiane car les matériaux y sont de plus petite taille ; ce granoclassement croissant vers l’aval, inverse de celui observé sur l’éboulis Dona, pourrait s’expliquer par l’ampleur de la corniche rocheuse dominant l’éboulis Cadi (300 m), qui implique une très forte énergie de chute pour les débris.

23Le long des bandes peintes, les déplacements sont aussi très variables d’une saison ou d’une année à l’autre. Les résultats stationnels pour trois éboulis (fig. 5) sont représentatifs d’un même contexte microclimatique (exposition nord), mais de la diversité lithologique (calcaire, schiste, et gneiss).

Fig. 5 –Les matériaux en surface le long de transects situés en zone médiane sur trois éboulis, Err nord, Cadi et Dona et leurs déplacements saisonniers.
Fig. 5 Surficial measurements carried out along painted strips in the mid-slope portions of three screes: Err nord, Cadi and Dona, and their seasonal displacements.

Fig. 5 –Les matériaux en surface le long de transects situés en zone médiane sur trois éboulis, Err nord, Cadi et Dona et leurs déplacements saisonniers. Fig. 5 – Surficial measurements carried out along painted strips in the mid-slope portions of three screes: Err nord, Cadi and Dona, and their seasonal displacements.

1 : sable et gravier fin (< 2 cm) ; 2 : gravier grossier et cailloutis (2-5 cm) ; 3 : cailloux grossiers (5-10 cm) ; 4 : petits blocs (10-20 cm) ; 5 : blocs moyens (20-50 cm) ; 6 : gros blocs (> 50 cm).
1: sand and fine gravel (< 2 cm); 2: large gravel and small cobble (2-5 cm); 3: large cobble (5-10 cm); 4: small blocks (10-20 cm); 5: middle-sized blocks (20-50 cm); 6: large blocks or boulders  (> 50 cm).

24Ils donnent une bonne image de la variété des éboulis étudiés. Le tablier Err Nord est un versant en voie de régularisation avec quelques chicots rocheux dans la zone amont. Le cône Cadi est dominé par une corniche rocheuse compacte, d’environ 300 mètres de hauteur ; le cône Dona par une paroi découpée par des couloirs. À titre d’exemple, la figure 5 présente graphiquement les résultats obtenus pour une seule année (2005-2006) dans la zone médiane de ces trois éboulis, mais les résultats quantitatifs (tab. 2) prennent en compte la durée totale de l’étude. Les campagnes de mesure du printemps présentent des déplacements saisonniers moyens similaires à ceux obtenus lors des campagnes d’automne (19 cm) malgré une durée trois fois plus courte de la période estivale : il y a là un aspect paradoxal, qu’il s’agit d’expliquer. Durant la période cryonivale, longue de huit à neuf mois (septembre-octobre à juin), les cycles gel-dégel sont nombreux, représentant 80 % du total annuel, mais ils sont inégalement répartis dans le temps : 19 % se produisent entre septembre et novembre, 50 % entre novembre et avril (avec une variabilité selon la durée d’enneigement) et 10 % entre avril et juin. Au cours de cette période, on a pu observer des déneigements périodiques sur les sites de Cadi et de Dona favorisant les processus cryonivaux. Ainsi les avalanches, le ruissellement dû à la fonte des neiges, les alternances gel-dégel et la gélireptation qui en découle jouent bien un rôle efficace sur la morphodynamique des éboulis durant les saisons froides, mais en moyenne ces déplacements s’avèrent moins rapides et moins importants que ceux enregistrés lors de la brève période estivale. En effet, durant celle-ci, de juin à septembre, les processus et leurs agents participant aux déplacements de matériaux sont plus variés encore. Les processus cryonivaux, les pipkrakes, l’eau de fusion de la neige et la gélifluxion, ne sont pas totalement absents, mais à l’évidence restent secondaires. Les cycles gel-dégel ne représentent que 20 % du total annuel, surtout en début et fin d’été, et le gel permanent est inexistant. En revanche, il faut compter avec le rôle des orages d’été, qui n’ont pas été enregistrés par le pluviographe en raison d’un dysfonctionnement et d’une installation trop tardive, mais sont bien réels ; les averses de forte intensité peuvent provoquer de petites coulées de débris, déplaçant des fragments d’un calibre de l’ordre de 10 cm de grand axe comme on a pu l’observer directement, voire des événements de plus grande ampleur en purgeant des couloirs. Enfin on ne négligera pas les effets du piétinement animal, car les troupeaux d’isards et de mouflons sont nombreux, plusieurs centaines d’individus dans chaque massif ; la fréquence des rencontres de hardes de plusieurs dizaines d’individus, l’abondance des sentiers qu’elles laissent sur les éboulis lors de leurs déplacements quotidiens entre zones de pacage et de refuge l’attestent clairement. Rappelons d’ailleurs que des observations similaires avaient été faites par G. Soutadé (1975, 1977) à propos des troupeaux d’ovins domestiques, encore nombreux dans ces montagnes dans les années 1970.

25Une comparaison des déplacements superficiels et de sub-surface vise à hiérarchiser les processus en jeu. Pour ce faire, il convient de mettre en parallèle les valeurs des mouvements de surface issues des bandes peintes proches des pieds de X. scabra, c’est-à-dire les zones médianes et distales, avec les déplacements de sub-surface. Sur les six éboulis faisant l’objet de mesures simultanées, en surface et en profondeur, trois (Dona, Eyne et Cadi) présentent des mouvements superficiels en zone médiane plus importants que ceux de profondeur, deux (Err sud et Err nord) ont des valeurs de même ordre de grandeur, et un seul (Malaza 2) a des déplacements de sub-surface quasiment trois fois supérieurs à ceux de surface (tab. 2). Ce dernier cas relève certainement d’un artefact méthodologique lié soit à l’éloignement des pieds de X. scabra par rapport aux bandes peintes, soit à la durée de vie de la plante plus longue que prévue. Ainsi les déplacements moyens généralement plus forts en surface qu’en profondeur permettent de hiérarchiser les processus : gélireptation, coulées de débris et piétinement agissant essentiellement dans les premiers centimètres, gélifluxion plus en profondeur.

Marqueurs biologiques de la morphodynamique

26Les analyses statistiques portant à la fois sur des variables géomorphologiques et écologiques ont pour but de montrer les liens existant entre certaines plantes lithophiles et les vitesses de déplacements des débris en surface. On croise alors les déplacements superficiels de fragments, obtenus par les bandes peintes, les plantes cartographiées autour de la ligne, la granulométrie du transect et les variables descriptives du site. Les analyses factorielles portent sur 621 plantes observées dans une zone de 2 mètres de large, centrée sur chaque bande peinte. Sur le plan quantitatif, les observations diffèrent selon les espèces ; le nombre de pieds de X. scabra cartographiés est largement supérieur aux autres espèces (fréquence = 36,7 %) et très faible pour Doronicum grandiflorum Lam. var. pyrenaicum (fréquence = 0,6 %).

27L’analyse bivariée apporte deux types d’information, l’une sur l’écologie des plantes d’éboulis (traits fonctionnels) et l’autre sur le degré de mobilité des éboulis. L’interprétation de cette dernière permet d’identifier trois types de vitesse de déplacement de surface (tab. 3) : lente (< 10 cm.an-1), moyenne (10-33 cm.an-1) et rapide ( > 33 cm.an-1).

Tableau 3 – Synthèse de l’analyse bivariée. Le ? indique l’absence de lithophyte indicateur de ce type de déplacement.
Table 3 – Bivariate analysis synthesis. ? means no litophile species has been identified.

Tableau 3 – Synthèse de l’analyse bivariée. Le ? indique l’absence de lithophyte indicateur de ce type de déplacement.Table 3 – Bivariate analysis synthesis. ? means no litophile species has been identified.

28Les déplacements lents se produisent sur des éboulis de lithologie gneissique à granulométrie grossière (blocs > 20 cm), en pente relativement faible (26-27°) et orientés à l’ouest. Senecio leucophyllus (L.) DC., espèce sédentaire selon P. Somson (1983), mais qui apparemment s’accommode d’une certaine mobilité non négligeable, en est l’espèce associée. Les déplacements moyens sont corrélés à des éboulis schisteux, composés de graviers et cailloutis (5-10 cm), sur des pentes légèrement plus fortes (27,5-28°), orientés au sud ou à l’ouest. Pour ce type de déplacement, il n’y a aucun lien significatif avec une plante particulière. Les déplacements rapides se produisent sur des pentes fortes (29,5-31,5°), exposées au nord, sur des éboulis constitués de fragments calcaires ou de schistes et dans des graviers et cailloux inférieurs à 10 cm. Galium cometorhizon Lapeyr. et Cerastium pyrenaicum J. Gay est caractéristique de ce type de déplacements. L’analyse mutivariée confirme les résultats de l’analyse bivariée.

Tableau 4 –Liste des variables utilisées dans l’analyse factorielle de correspondance multiple. sp : espèce végétale suivie de l’initiale de la plante ; p : pente ; lit : lithologie avec initiale du nom de la roche ; exp : exposition ; g : classe granulomérique.
Table 4 – Explanation of variables used in the Multiple Variable Factorial Analysis. sp : vegetation species followed by the first letter of the plant; p: slope ; lit: lithology with the first letter of the rock; exp: slope aspect; g: grain-size fraction.

Tableau 4 –Liste des variables utilisées dans l’analyse factorielle de correspondance multiple. sp : espèce végétale suivie de l’initiale de la plante ; p : pente ; lit : lithologie avec initiale du nom de la roche ; exp : exposition ; g : classe granulomérique. Table 4 – Explanation of variables used in the Multiple Variable Factorial Analysis. sp : vegetation species followed by the first letter of the plant; p: slope ; lit: lithology with the first letter of the rock; exp: slope aspect; g: grain-size fraction.

29Avec une inertie de 67,10 %, les deux premiers axes suffisent à représenter l’essentiel de l’information restituée par l’AFCM (fig. 6, tab. 4).

Fig. 6 – Plans factoriels issus de l’analyse factorielle des correspondances multiples (AFCM) qui situent les proximités et oppositions des modalités par rapport aux deux premiers axes.
Fig. 6 – Multiple Correspondence Factorial Analysis, which explains the first two axes.

Fig. 6 – Plans factoriels issus de l’analyse factorielle des correspondances multiples (AFCM) qui situent les proximités et oppositions des modalités par rapport aux deux premiers axes. Fig. 6 – Multiple Correspondence Factorial Analysis, which explains the first two axes.

L’axe 1 illustre le gradient morphodynamique et oppose les éboulis stables (en négatif) aux éboulis mobiles (en positif). L’axe 2 est peu significatif. Chaque point représente une des variables du tab. 3.
The first axis shows a morphodynamic gradient and opposes fixed to active screes. The second axis is insignificant. Each dot represents one of the parameters in table 3.

30L’axe 1 qui figure l’essentiel de l’information souligne clairement un gradient morphodynamique opposant les espèces Galium cometorhizon Lapeyr. et Cerastium pyrenaicum J. Gay à Senecio leucophyllus (L.) DC. Il représente le passage d’un milieu stable (valeur négative sur l’axe 1) à un milieu instable (valeur positive sur l’axe 1). L’axe 2, moins significatif, représentant un gradient géo-écologique, oppose les espèces Xatardia scabra (Lapeyr.) Meissn et Senecio leucophyllus (L.) DC. Les résidus s’expliquent essentiellement par leur faible fréquence dans le jeu de données. L’interprétation de ces axes et du tableau des contributions distingue trois types d’éboulis. Les éboulis presque stables présentent des déplacements nuls à lents (0-10 cm.an-1). Ils sont exposés au sud et à l’ouest, constitués de débris de gneiss de granulométrie plutôt grossière (> 20 cm). La pente est inférieure à 28° et l’espèce indicatrice est Senecio leucophyllus. Les éboulis instables connaissent des déplacements importants (140-200 cm.an-1). Situés en exposition nord, ils présentent des granulométries plus fines (2-5 cm) et sur des pentes plus fortes (> 28°). Deux espèces caractérisent ces talus : Cerastium pyrenaicum J. Gay et G. cometorhizon. En revanche, X. scabra. et D. grandiflorum ne sont pas corrélées à des déplacements particuliers. Ces deux plantes ne poussent pas exclusivement dans des milieux mobiles, contrairement aux observations faites jusqu’à maintenant (Soutadé, 1980 ; Somson, 1984). On a d’ailleurs rencontré X. scabra sur des éboulis stabilisés en faible pente (20°), en zone distale où elle est associée à des pieds de Juniperus sibirica Lodd. Ex Burgsd., espèce fixatrice impliquant une mobilité quasi nulle. On l’a également observée dans des situations où sa racine était bien verticale et non pas courbée dans le sens de la pente comme dans le cas où elle subit des déplacements de matériaux.

Discussion

31La vitesse de déplacement des matériaux superficiels mesurée sur les talus d’éboulis des Pyrénées orientales est bien supérieure aux valeurs obtenues par d’autres auteurs, certes dans des contextes géographiques et climatiques différents selon des protocoles de mesures quelque peu différents et en dépit du caractère parfois destructeur de la méthode. Malgré tous ces biais, une comparaison a tout de même été effectuée. Les données de F.L. Pérez (1985) sont assez proches de nos observations. Dans les éboulis du Páramo au Venezuela, à 4 000 m d’altitude et sur des pentes de 33°, la vitesse de déplacement est égale à 23 cm.an-1 pour les plages sablo-graveleuses, 16 cm.an-1 pour les plages caillouteuses et 4 cm.an-1 pour les aires à blocs. Dans les éboulis calcaires jurassiens dont la pente est de 36 à 40°, A. Pancza (1979) montre que les débris moyens (5-10 cm), de forme équarrie, aux facettes multiples, se déplacent davantage, de 5 à 15 cm.an-1, sur une période maximale de trois ans (1972-1975). Dans notre cas, sur l’éboulis du Cadi, ce sont les matériaux les plus fins (< 5 cm), d’aspect irrégulier, qui sont mus à la plus grande vitesse. A. Pissart (1964) et A. Rapp (1960), sur des pentes semblables aux précédentes, indiquent une vitesse moyenne de 4 cm.an-1 mais pour des durées d’observations différentes (trois ans pour A. Rapp et seize ans pour A. Pissart). Ces deux auteurs ne différencient pas les éboulis selon la taille des débris, mais ils précisent cependant que les déplacements métriques sont rares ( < 10 % des blocs déplacés). Les déplacements de sub-surface que nous avons mesurés sont largement supérieurs à ceux d’A. Pancza (1979) dans le Jura, là où ils décroissent rapidement avec la profondeur (3 cm.an-1 à –10 cm, 2 cm.an-1 à –20 cm et moins de 1 cm.an-1 à –40 cm).

32Les déplacements généralement importants sur les éboulis étudiés, autant en surface qu’en sub-surface, sont assez inattendus pour des formes et des formations réputées subactives ou en voie de stabilisation. En effet, à l’échelle de temps prise en compte par les mesures, cette dynamique résulte avant tout de remaniement à la surface des talus et dans une tranche de quelques décimètres au plus. Ces remaniements sont l’œuvre de processus très variés, seulement en partie d’ordre cryonivaux, et réputés plutôt lents ou très ponctuels (gélireptation par les pipkrakes, gélifluxion, ruissellement et micro-coulées de débris, piétinement animal…). Gélifraction et apports ont été mesurés ponctuellement, en récoltant les matériaux dans une bâche en plastique au pied de couloirs d’éboulis, en récupérant les débris sur les névés printaniers, ou par l’intermédiaire de la dégradation par les agents météoriques de parois peintes sur une superficie de 0.09 m2 sur quatre sites. Malgré des roches supposées « fragiles » selon G. Soutadé (1980), ces résultats non exhaustifs soulignent la maigreur des apports de débris frais sur les éboulis durant les trois années de recherche. Sur le cône d’éboulis du Malaza, on estime à 1,5 m3.an-1 le volume de matériaux déplacés de la paroi et des couloirs vers l’éboulis, ce qui est négligeable. D’après ces observations, les éboulis devraient s’amincir au niveau des zones proximale et médiane, et à terme, leur pente devrait diminuer, conduisant à une stabilisation.  Cependant, cette hypothèse ne tient pas compte de l’apport rapide de débris dans le système paroi-éboulis par l’intermédiaire des avalanches ou des coulées de débris. En effet, ces événements exceptionnels, qui récurent les couloirs et redistribuent le matériel sur les éboulis, assurent l’essentiel des processus morphodynamiques les plus actifs à l’échelle de l’ensemble du versant d’éboulis, mais leur fréquence est rare, à peine décennale, surtout s’agissant des coulées de débris, et n’a pu être prise en compte pendant la durée de cette étude. Par contre, ce fut le cas le 27 juillet 2003 dans la Réserve Naturelle de Mantet (massif du Canigou), avant le début de ce travail de mesure, où une coulée de débris a arraché 330 m3 de matériaux en zone proximale (fig. 3).

Conclusion

33Les travaux pluridisciplinaires de A. Baudière, G. Soutadé, L. Serve et P. Somson dans les années 1970 et 1980 ont servi d’incitation, vingt-cinq ans plus tard, à une étude quantitative des dynamiques végétales et morphogéniques sur les éboulis. L’approche pluridisciplinaire permet d’améliorer les connaissances sur l’écologie des communautés végétales mais aussi de mieux comprendre le fonctionnement et l’évolution des éboulis de la haute montagne. Trois résultats essentiels se dégagent de ce travail. D’une part l’étude confirme qu’il s’agit d’éboulis subactifs, marqués par des remaniements superficiels rapides et importants mais qu’ils sont faiblement alimentés par la zone de production des débris, du moins à l’aune de la période de mesures, soit trois années. Entre stabilité et amaigrissement, seul un bilan morphogénique complet, sur une durée suffisamment longue, permettrait d’apprécier le degré d’activité de ces éboulis et de prédire leur avenir. Mais l’étude exhaustive de la trace des coulées de débris dans le paysage montagnard n’est pas facile, car les photographies aériennes successives, pourtant consultées depuis la mission 1942, ne semblent pas un outil suffisant et adapté pour les repérer : leur taille relativement modeste et la précision médiocre des clichés anciens en sont une explication. En outre, on démontre que les déplacements sont aussi importants et beaucoup plus rapides pendant la courte saison estivale que pendant la longue saison où se manifestent l’essentiel des dynamiques cryonivales. Enfin on met en lumière par une approche quantitative et statistique la signification réelle de quelques plantes réputées pour leur rôle d’indicateur morphodynamique et les vitesses moyennes de déplacements qui leur sont associées : c’est essentiellement le cas de Cerastium pyrenaicum J. Gay et G. cometorhizon, marqueurs de déplacements rapides, tandis que Senecio leucophyllus (L.) DC, censé coloniser les milieux stabilisés, pourrait indiquer des déplacements lents mais non négligeables. En revanche, Xatardia scabra (Lapeyr.) Meissn., dont la racine fournit un bon moyen de quantifier les déplacements des éboulis de sub-surface lorsqu’elle les colonise, jusqu’ici réputée emblématique des éboulis mobiles des Pyrénées orientales, perd ce rôle indicateur quand celui-ci est fondé sur sa seule présence puisque la plante pousse aussi sur des milieux stables. À partir de ces constatations, il devient possible d’envisager une cartographie des vitesses de déplacement moyennes sur l’ensemble d’un talus d’éboulis, sur la base d’un relevé floristique exhaustif. Mais il faut rappeler que les espèces utilisées dans cette étude sont essentiellement des endémiques des Pyrénées voire des Pyrénées orientales. Il est donc nécessaire d’élargir le champ d’action en recherchant des espèces végétales aux propriétés similaires, par exemple, à celles de Xatardia scabra, dans d’autres montagnes aux conditions de milieu analogues. D’ores et déjà, une espèce colonisant les éboulis mobiles, Smelowskia calycina, présente au Mont Rae Area dans l’Alberta au Canada (Kershaw et Gardner, 1980) pourrait aussi servir à mesurer des déplacements de débris tout comme Berardia subacaulis et Saussurea depressa qui, sur l’ensemble des massifs des Alpes sud-occidentales, se développent entre 1500 et 3100 m d’altitude sur des éboulis schisteux et calcaires.

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Annexe

Abridged English Version

The eastern Pyrenees host a number of plants that develop anatomical and physiological characteristics designed to withstand harsh weather and edaphic conditions. These plants can be used as indicators of talus mobility in order to understand the mechanisms of talus slope dynamics. The study focuses on nine screes (tab. 1) located above the treeline at elevations ranging between 2200 and 2900 m in the Carlit and Puigmal–Carança massifs in France, the Serra de Cadi in Spain, and in northern Andorra (fig. 1). This biogeographical zone in the eastern Pyrenees corresponds to the distribution area of an endemic plant, Xatardia scabra (Lapeyr.) Meissner.

The scree morphology and erosion processes acting on it are highly variable, with rockface or rectilinear debris-mantled slopes. A multidisciplinary approach to understand mechanisms of talus slope dynamics is presented here and associates plant ecology with process-oriented geomorphology. A combination of three methods was used after each winter season over a period of 36 months on nine slopes in the three upper-, mid- and lower-slope zones of each scree talus: (i) debris displacements were measured using painted strips 10 cm apart (figs. 3 and 4); (ii) lithophile species were mapped in a two-metre area around the painted lines; and (iii) the grain size of the scree material was identified in those same areas.

Surficial material displacement was measured using 29 painted strips at each site, amounting to 20,080 data points. Movement is highly variable depending on scree, area (tab. 2) and even along individual paint strips (fig. 5). Screes on northern slopes (Péric, Cadi, Err Nord et Dona) are more active than the others, Péric (60.8 cm yr–1) and Cadi (117.7 cm yr–1). Some data allow displacements at depth to be evaluated. We use PVC tubes and Xatardia scabra (Lap.) Meissn. roots (fig. 2) to measure the mobility of the sub-surface layer at an average depth of 26.3 cm.

A statistical analysis (bivariate and correspondence analysis) based on 621 observations shows the links between lithophile species and surface velocities (fig. 6, tab. 3). The analysis identified three displacement rates: low (< 10 cm yr–1), moderate (10-30 cm yr–1) and high (> 33 cm yr–1), depending on biological and physical parameters. Weaker displacements are recorded on 26-27° west-facing screes dominated by gneiss cobbles > 20 cm in size. Senecio leucophyllus (L.) DC. is the indicator species. Moderate displacements correlate with steep (28°) slopes facing south and west, and on screes dominated by gravel-sized (5-10 cm) schist debris. No characteristic plant has been found for this category of scree. The larger displacements occur on steep (29.5-31.5°), north-facing slopes, and where finer gravel talus (< 10 cm) occurs on limestone and schist. Galium cometorhizon Lapeyr. and Cerastium pyrenaicum J. Gay are associated with these active screes. No correlation was found between either X. scabra or D. grandiflorum and either of the three displacement classes. Neither of these two plants are able to persist on unstable bedrock. These findings contrast with observations carried out more than 20 years ago by Soutadé (1980) and Somson (1984).

Although highly variable, the observed rates of scree mobility in the Pyrenees are much higher than those reported from other high mountain environments. F.L. Pérez, who worked in the Páramo in Venezuela (1985), measured averages of 23 cm yr–1 in sandy-gravelly grades, 16 cm yr–1 in the angular cobble grades, and 4 cm yr–1 in boulder areas. A. Pancza (1979) reports displacements as low as 5 to 15 cm yr–1 in steep (36–40°) limestone screes of the Jura. A. Pissart (1964) and A. Rapp (1960) indicated an average rate of 4 cm yr–1 on similar slopes. J. Gardner (1979) considered that yearly average displacements often exceeded 50 cm and even 80 cm. The studied screes in the eastern Pyrenees display rapid surface displacement rates but only unusual events activate erosion channels and thus supply new material to the scree.

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Table des illustrations

Titre Tableau 1 – Caractéristiques morphologiques des neuf éboulis étudiés. Table 1 Morphological characteristics of the nine studied screes.
URL http://journals.openedition.org/geomorphologie/docannexe/image/6253/img-1.jpg
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Titre Fig. 1 - Carte de localisation. Fig. 1 – Location map.
Légende 1 : éboulis étudiés A) Coll d’Arènes ; B) Cadi ; C) Péric ; D) Eyne ; E) Malaza 1 ; F) Malaza 2 ; G) Err sud ; H) Err nord ; I) Dona ; 2 : stations météorologiques locales ; 3 : microstations comportant un enregistreur de température ou un pluviographe ; 4 : aire de répartition de Xatardia scabra. 5 : espace supraforestier. 6 : cours d’eau. 7 : sommets. 8 : ligne frontière.1: studied site, A: Coll d’Arènes; B: Cadi; C: Péric; D: Eyne; E: Malaza 1; F: Malaza 2; G: Err sud; H: Err nord; I: Dona; 2: local weather stations. 3: small stations consisting of a thermograph and recording rain gauge. 4: distribution of Xatardia scabra. 5: area above treeline. 6: river. 7: summit. 8: frontier line.
URL http://journals.openedition.org/geomorphologie/docannexe/image/6253/img-2.jpg
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Titre Fig. 2 – Dispositif racinaire de Xatardia scabra dans l’éboulis. Fig. 2 – Root pattern of Xatardia scabra in the scree.
Légende La racine présente un allongement (L) correspondant à la distance mesurée pour évaluer le déplacement (Vp) dans la tranche superficielle mobile (e) entre le collet et la zone d’ancrage dans laquelle la présence de fines permet à la plante de puiser ses nutriments. Les déplacements superficiels de l’éboulis sont représentés par Vs.The root shows a growth area (L), which corresponds to the distance measured to estimate debris displacement (Vp) within the mobile sub-surface layer (e), and an anchoring area where a concentration of finer particles is used by the plant as a source of nutrients. Vs represents surficial displacements.
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Titre Fig. 3 – Éboulis de Dona. Fig. 3 – Dona scree.
Légende Sur le cône de droite, les lignes blanches indiquent la situation des trois bandes peintes, tracées dans les zones proximales (L : 7,5 m), médiane amont (L : 31 m) et médiane aval (L : 23,3 m Le cône d’éboulis du milieu porte les marques d’une coulée de débris qui s’est produite le 27 juillet 2003 à partir d’un couloir situé dans la roche en place. The scree on the right with white arrows indicates the position of the three painted strips situated in the upper (L: 7,5 m), middle (L: 31 m), and lower portions of the scree (L: 23,3 m). The scree on the middle exhibits an earth flow that occurred on 27 July 2007 from a notch in the bedrock.
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Titre Fig. 4 – Dispositif expérimental permettant de mesurer les déplacements de débris superficiel le long d’une bande peinte au sol. Fig. 4 – Experimental setup for measuring the movement of surficial debris along a painted strip.
Légende La corde graduée tous les 10 cm et repositionnée à l’emplacement de la ligne peinte, deux fois par an, aux périodes pré et post nivales, permet d’apprécier les mouvements des débris peints par rapport à leur position initiale. Clast displacement was measured twice every year, before snow fall and after snow melt, with a rope bearing graduation marks every 10 cm, which enables us to estimate the amount of clast displacements since the former location.
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Titre Tableau 2 –  Mobilité des débris de surface et de sub-surface sur neuf éboulis étudiés.Table 2 – Surficial and subsurficial debris mobility on nine studied screes.
Légende * Les déplacements en zone proximale du talus du Cadi ont été mesurés selon une méthode différente (seulement cinq cailloux peints).* The displacements in the proximal zone of Cadi talus have been mesured by a different method (only five painted stones).
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Titre Fig. 5 –Les matériaux en surface le long de transects situés en zone médiane sur trois éboulis, Err nord, Cadi et Dona et leurs déplacements saisonniers. Fig. 5 Surficial measurements carried out along painted strips in the mid-slope portions of three screes: Err nord, Cadi and Dona, and their seasonal displacements.
Légende 1 : sable et gravier fin (< 2 cm) ; 2 : gravier grossier et cailloutis (2-5 cm) ; 3 : cailloux grossiers (5-10 cm) ; 4 : petits blocs (10-20 cm) ; 5 : blocs moyens (20-50 cm) ; 6 : gros blocs (> 50 cm). 1: sand and fine gravel (< 2 cm); 2: large gravel and small cobble (2-5 cm); 3: large cobble (5-10 cm); 4: small blocks (10-20 cm); 5: middle-sized blocks (20-50 cm); 6: large blocks or boulders  (> 50 cm).
URL http://journals.openedition.org/geomorphologie/docannexe/image/6253/img-7.png
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Titre Tableau 3 – Synthèse de l’analyse bivariée. Le ? indique l’absence de lithophyte indicateur de ce type de déplacement.Table 3 – Bivariate analysis synthesis. ? means no litophile species has been identified.
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Titre Tableau 4 –Liste des variables utilisées dans l’analyse factorielle de correspondance multiple. sp : espèce végétale suivie de l’initiale de la plante ; p : pente ; lit : lithologie avec initiale du nom de la roche ; exp : exposition ; g : classe granulomérique. Table 4 – Explanation of variables used in the Multiple Variable Factorial Analysis. sp : vegetation species followed by the first letter of the plant; p: slope ; lit: lithology with the first letter of the rock; exp: slope aspect; g: grain-size fraction.
URL http://journals.openedition.org/geomorphologie/docannexe/image/6253/img-9.jpg
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Titre Fig. 6 – Plans factoriels issus de l’analyse factorielle des correspondances multiples (AFCM) qui situent les proximités et oppositions des modalités par rapport aux deux premiers axes. Fig. 6 – Multiple Correspondence Factorial Analysis, which explains the first two axes.
Légende L’axe 1 illustre le gradient morphodynamique et oppose les éboulis stables (en négatif) aux éboulis mobiles (en positif). L’axe 2 est peu significatif. Chaque point représente une des variables du tab. 3.The first axis shows a morphodynamic gradient and opposes fixed to active screes. The second axis is insignificant. Each dot represents one of the parameters in table 3.
URL http://journals.openedition.org/geomorphologie/docannexe/image/6253/img-10.png
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Pour citer cet article

Référence papier

Stéphanie Huc, « Mobilité des éboulis supraforestiers des Pyrénées orientales (France) : morphodynamique et marqueurs biologiques », Géomorphologie : relief, processus, environnement, vol. 14 - n° 2 | 2008, 99-112.

Référence électronique

Stéphanie Huc, « Mobilité des éboulis supraforestiers des Pyrénées orientales (France) : morphodynamique et marqueurs biologiques », Géomorphologie : relief, processus, environnement [En ligne], vol. 14 - n° 2 | 2008, mis en ligne le 01 juillet 2010, consulté le 16 décembre 2017. URL : http://journals.openedition.org/geomorphologie/6253 ; DOI : 10.4000/geomorphologie.6253

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