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Assèchement et dégradation des sols durant le Subatlantique : vers un niveau repère antique dans le Nord-Est de la France (Lorraine, Alsace) ?

Soil dessiccation and degradation during the Subatlantic : towards an antic soil marker (reference layer) in North-Eastern France (Lorraine, Alsace) ?
Anne Gebhardt, Anaïs Champougny et Patrice Wuscher
p. 77-94

Résumés

Dans le Grand Est de la France, les opérations d’archéologie préventive mettent fréquemment au jour un petit réseau polygonal de faible amplitude. Associé à des digitations blanchâtres il a souvent été interprété comme un réseau de petites fentes de gel périglaciaires. Mais à l’occasion de quatre fouilles archéologiques, nous avons noté que ce réseau s’est développé dans un sédiment mis en place entre la fin de l'Âge du Fer et le haut Moyen Âge. Ces observations remettent en question l’origine périglaciaire systématique de ce type de réseau. Après avoir passé en revue les différentes modalités de formation de telles digitations polygonales, l’hypothèse d’un développement de fentes de sécheresse lors de stress hydrique holocène au sein de sédiments argilo-limoneux saturés en eau est défendue. Enfin une discussion sur l’origine de cette dessiccation montre qu’elle semble liée à la conjonction de processus anthropiques et d'une oscillation climatique.

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Notes de la rédaction

rec. Nov. 2017 ; acc. Nov. 2018.

Texte intégral

Les auteurs remercient Karine Boulanger, Sylvie Defressigne, Félix Fleicher, Céline Leprovost, Magali Mondy et Frank Thiériot, responsables de la fouille des sites principaux, et tous les responsables d'opération qui ont bien voulu mettre à notre disposition les données archéologiques utiles à cette recherche. Nous remercions également Serge Occhietti pour sa relecture attentive de notre texte, ainsi que les rapporteurs anonymes pour les suggestions et corrections qui ont contribué à l’amélioration de l’exposé.

Introduction

1Les fentes de gel et le réseau polygonal qui leur est associé ont depuis longtemps fait l'objet d'études approfondies en Europe (Van Vliet-Lanoë, 1984, 1988, 2006 ; Ewertowski, 2009) et sont souvent observées par le géomorphologue à l'occasion de diagnostics archéologiques (Lenoble et al., 2012). Ainsi, lors du suivi de travaux d'archéologie préventive dans l'Est de la France, faute de calages chronologiques, de petits réseaux polygonaux de plus ou moins faible amplitude ont donc naturellement été associés à des petites fentes périglaciaires provoquées par le gel. Mais sur un site localisé en bordure du lit majeur de la Seille, des traces similaires ont été découvertes au sommet d'une épaisse séquence sédimentaire colluviale datée entre l'Âge du Bronze et la fin de l'Âge du Fer. Cette observation exclut donc l'hypothèse d'une mise en place du réseau polygonal en contexte périglaciaire antérieure à l'Holocène.

2Dans cet article, nous montrerons qu’il peut s’agir d’une dégradation résultant d’un stress hydrique lié à l’assèchement de sédiments limono-argileux. À ce jour, ce type de figure pédologique est observé plutôt en bas de versant et en bordure de milieu humide. Une attention particulière portée à cet événement pédologique, sur 4 sites archéologiques, en a permis un premier calage chronologique et, ainsi, de le proposer comme niveau repère pour les futurs diagnostics archéologiques. Enfin, en confrontant ces observations aux données climatiques et historiques disponibles pour la région, cet exposé sera également l'occasion d'aborder l'origine de cet épisode d'assèchement des sols qui semble bien marqué en Alsace et en Lorraine.

Contexte géomorphologique

3La région étudiée (fig. 1) s'articule autour du massif des Vosges et s'étend de la partie orientale du bassin de Paris, à l'ouest, au fossé rhénan à l'est. En Lorraine, la couverture mésozoïque forme un paysage caractéristique de côtes calcaires orientées nord/sud structurant le réseau hydrographique principal (Moselle, Meurthe et Sarre ; Lexa-Chomard et Pautrot, 2006 ; Le Roux, 2007). En Alsace, la formation d'un graben nord/sud au cours de l'ère tertiaire contraint les cours du Rhin et de l'Ill, et crée, au pied du massif, un relief de collines sous-vosgiennes essentiellement calcaires (Sell et al., 1998 ; Vogt, 1992). Les formations superficielles (Carcaud, 1992 ; Vogt, 1992 ; Sell et al., 1998 ; Flageollet, 2002 ; Cordier et al., 2004) sont principalement issues des glaciations quaternaires (dépôts alluviaux de fond de vallée ou en terrasses et limons éoliens), mais on y rencontre également des dépôts de pente tertiaires et quaternaires. Le relief impose au climat un faible gradient, de tempéré à légèrement continental en Lorraine, à plus continental en Alsace. La pluviométrie s’échelonne entre 750 mm/an le long de la vallée moyenne de la Moselle, 2400 mm/an au Ballon d’Alsace et autour de 600 mm/an dans la plaine d'Alsace. (Sell et al., 1998 ; Wahl, 2007).

Figure 1 : localisation des sites étudiés, sur la carte géologique simplifiée de la région Grand Est, d'après Lexa-Chomard et Pautrot (2006) et Sell et al. (1998) / Location of the studied sites, on the geological map of the Grand Est Region (simplified from Lexa-Chomard and Pautrot (2006) et Sell et al. (1998)

Figure 1 : localisation des sites étudiés, sur         la carte géologique simplifiée de la région Grand Est, d'après         Lexa-Chomard et Pautrot (2006) et Sell et al.         (1998) / Location of the         studied sites, on the geological map of the Grand Est Region         (simplified from Lexa-Chomard and Pautrot (2006) et Sell et al.         (1998)

SL : Sillon lorrain, A, Agglomérations, Se : Sites étudiés, F. Frontières, LAL : Limite Alsace/Lorraine, TDL : Terrasses et dépôts loessiques, PAR : Plaine alluviale rhénane, CSV : Collines sous vosgiennes, CB : Côte bajocienne, J. Jurassique, Tsm : Trias supérieur (Keuper) et moyen (calcaires et marnes calcaires du Muschelkalk), Ti : Trias inférieur (Grès du Buntsandstein), P : Permien (Grès) Bassin de Saint-Dié-des-Vosges, Vc : Socle des Vosges cristallines, Vm : Socle des Vosges moyennes métamorphiques, Fs : Failles structurantes principales, Ce : Cours d'eau./SL : Sillon lorrain, A, Cities, Se : Studied Sites, F. Country border, LAL : Alsace/Lorraine border, TDL : Terraces and loess deposits, PAR : Rhine Alluvial Plain, CSV : Vosgian hills, CB : Bajocian cuesta, J. Jurassic, Tsm : Upper (Keuper) and Middle (Muschelkalk) Trias, Ti : Lower Trias (Buntsandstein), P : Permian (Sandstone) Saint-Dié-des-Vosges Basin, Vc : Crystallines Vosges basement, Vm : Middle Vosges metamorphic basement, Fs : Main structural faults, Ce : river.

4Du fait de ces caractères géologiques, géomorphologiques et climatiques, la brunification et le lessivage apparaissent comme les processus pédologiques principaux lorsque les sols sont bien drainés ; brunisols et luvisols (Baize et Girard, 2009) ont donc une large extension (Jamagne, 2011). Les couches tertiaires argileuses, les épaisses altérites lorraines, les sols pléistocènes évolués et anciens sur limons lœssiques, le caractère faillé de la bordure vosgienne du fossé rhénan et la hauteur de la nappe phréatique dans le remplissage alluvial pléistocène de la plaine du Rhin induisent toutefois une hydromorphie importante qui prend fréquemment le pas sur le lessivage et la brunification.

Méthodologie

5L'acquisition des données s'est faite au cours de dix années de suivi géomorphologique de chantiers de fouilles et de diagnostics d'archéologie préventive menés en Alsace et en Lorraine par l'INRAP et Archéologie Alsace, en interaction avec les prescriptions des Services Régionaux de l'Archéologie. L’étude géomorphologique et l'analyse pédo-sédimentaire des successions stratigraphiques de 4 sites (fig. 1) datés par du matériel archéologique et/ou des datations absolues, permet de proposer un premier calage chronologique de ce petit réseau polygonale. Un inventaire des réseaux à fentes blanchâtres repérés lors des opérations d’archéologie préventive permet d’en repérer la répartition spatiale, même si leur calage chronologique n’est pas toujours confirmé.

6Un inventaire des digitations polygonales repérées à ce jour en contexte de diagnostic dans le Grand Est a été listé sous la forme d'un tableau détaillant leurs caractéristiques spécifiques : angle de connexion -T ou Y-, profondeur maximale, largeur moyenne des fentes, caractéristiques sédimentaires, position topographique, corrélation archéologique, type de sol, utilisation agricole actuelle, présence de drain, chronologie...

Résultats

Description des sites archéologiques de référence

Bouxières-sous-Froidemont (Meurthe-et-Moselle)

7Le site de Bouxières-sous-Froidemont (Deffressigne et al., 2012) est situé sur les pentes d'un petit relief (alt. 188 m) composé de marnes liasiques (argiles du Domérien) encadrant un thalweg qui s'ouvre, une dizaine de mètres plus bas, sur un paléochenal en bordure du lit majeur de la Seille (fig. 1, site 8 ; fig. 2a). Une première occupation s'installe sur le bord de ce chenal dès l'Âge du Bronze. Une planche reposant sur les argiles grises gleyifiées du fond de ce dernier est datée de 2895 +/- 40 BP (1095 +/- 68 cal BC, Âge du Bronze final iib). À La Tène D2 (-27 avant notre ère/+ 14 de notre ère), un bâtiment sur poteaux est construit sur le comblement du chenal abandonné (bât. 30). Enfin, au milieu du ier siècle de notre ère, une ferme familiale, perdurant jusqu'à la fin du ive siècle de notre ère, est construite sur une petite proéminence à proximité (site 20). Des dépendances (bât. 25, seconde moitié du ier siècle/première moitié du iie siècle de notre ère) ainsi qu'un fossé de drainage permettant l'écoulement des eaux vers le chenal y sont associés. Une nécropole contemporaine de cette occupation est identifiée sur un autre bombement, bien au-dessus de la cote d'inondation (S3, tumulus hallstattien et incinérations gallo-romaines).

8Dans la séquence sédimentaire limono-argileuse qui recouvre le site sur environ 1m de puissance à la fin de l’Âge du Fer, un petit réseau blanchâtre réticulé en plan et digité en coupe a été observé (fig. 2b, c, d). Ce réseau apparaît au sommet des niveaux antiques et ses digitations s'enfoncent sur 50 cm à travers les niveaux de La Tène finale puis du Bronze final.

Figure 2 : Bouxières-sous-Froidemont (Moselle) / Bouxières-sous-Froidemont (Moselle)

Figure 2 : Bouxières-sous-Froidemont             (Moselle) / Bouxières-sous-Froidemont             (Moselle)

a. localisation des différents sites (en gris). S8 : occupation de l'Âge du Bronze en berge du paléochenal (PCh, gris clair), S3 ; nécropole hallstattienne (tumulus) et gallo-romaine (incinérations) sur la colline, hors cote d'inondation, bât. 30 : construit sur poteau sur le chenal comblé à la fin de la première moitié du ier siècle de notre ère, bât. 25 : habitat avec drainage (D) en limite de bâtiment occupé entre la seconde moitié du ier siècle et la première moitié du iie siècle de notre ère, S20 : ferme familiale occupée depuis le milieu du ier siècle de notre ère jusqu'à la fin du ive siècle avec de nombreux drains, SLm : relai de poste de Lesmesnils daté du début du ier siècle de notre ère, en bordure de la voie romaine de Scaponne à Metz, dans la zone inondable du lit majeur de la Seille, LGV : ligne ferroviaire grande vitesse, A31/D910 : autoroute/route départementale. b. séquence limono-argileuse non datée avec digitations (DG), observée sur la pente lors d'un diagnostic archéologique. c. vue en plan du réseau polygonal. d. U2 : limons argileux gris, mobilier laténien (5 avant notre ère/20 de notre ère) avec digitations (DG) ; U3 : limons argileux bruns oxydés (matériel protohistorique et planche de bois datée de l'Âge du Bronze final IIIa/b à la base) ; U1 : limons argileux gris, mouchetés, colluvionnés au cours de l'époque romaine (40-70 de notre ère) a. location of the sites (dark grey).  S8: Bronze Age occupation on the bank of a paleochannel (Pch, light grey),  S3; cimetery with Hallstatt tumulus and Roman cremation on the hill out of the flooded area, bât.  30: building constructed on post in the channel filled in the end of the first half of the Ist century AD., bât.  25: house, with drains (D) around the walls, occupied between the second half of the Ist century and the first half of the IId century AD., S 20: family farm occupied from the middle of the Ist century AD. To the end of the IVth century, with numerous drains, S Lm: post house of Lesmesnils, dated from beginning of the Ist century AD, along the Roman road from Scaponne to Metz, in the flood plain of the Seille River, L GV: fast train line. A31/D9 10: motor way/secondary road. b. undated silty-clay sequence with digitations (finger-like structures, DG) observed during a rescue archaeological diagnostic. c. upper view from the polygonal network. d.  U2: grey clayey loam, numerous artefacts (La Tène, -5 before the present era to AD 20) with digitations (D G);  U3: brown loamy-clay with oxydation dots and protohistoric material (upper Bronze age IIIa/ b);  U: grey Roman colluvium with reddish oxidation dots (AD. 40-70).

Marspisch (Moselle)

9Le hameau de Marspisch (Mondy et al., 2015) est implanté sur le flanc nord-ouest d'une colline culminant à 209 mètres, et borde un petit ruisseau affluent de la Fensch (fig. 1, site 2 ; fig. 3a). Le substrat, recouverts localement par des limons quaternaires, correspond à des marnes et des grès liasiques (Toarcien) ainsi qu'à des formations ferrugineuses (Aalénien). Un poteau de bois daté de -56 avant notre ère par la dendrochronologie correspond au vestige le plus ancien du site. Différents types de fonds de cabane et un bas-fourneau ont été datés entre le haut Moyen Âge (bât. 13, vie/viie siècle) et le xiie siècle. Le hameau se structure autour d'axes de circulation, dont un ancien thalweg (st. 1403, fig. 3c) qui se transforme par érosion en un chemin creux et finit par se combler pour disparaître complètement du paysage au xiie siècle suite à l'abandon du hameau. Le réseau digité polygonal, qui épouse la structuration concentrique du sédiment liée à l’enfoncement du poteau, doit être considéré comme postérieur à ce dernier daté de La Tène finale (fig. 3b). Il est recouvert par le niveau mérovingien et recoupé par un second chemin creux (st. 1366, fig. 3b) qui se raccorde au thalweg principal (st. 1043). Ce dernier commence à se remblayer au viiie siècle pour être colmaté quatre siècles plus tard. Le réseau digité de Marspisch peut donc être calé entre La Tène finale et le viie siècle.

Figure 3 : Marspisch (Moselle) / Marspisch (Moselle)

Figure 3 : Marspisch (Moselle) / Marspisch (Moselle)

a. localisation de la zone étudiée (en gris foncé) sur la carte topographique. St1403 : chemin creux principal, St1366 (13) : chemin creux secondaire abandonné au viie siècle, bât. 13 : fond de cabane du haut Moyen Âge (vie/viie s.), Po : poteau de bois daté de -56 avant notre ère. (10) : sédiment argilo-limoneux jaune dans lequel est enfoncé le poteau de bois (12a). (DG) digitations remplies de limon argileux blanchâtre. De forme polygonale réticulée en plan (1) , elles prennent une forme concentrique (12b) suivant les traces de compaction du poteau (12a). (11) : limon brun-gris compact, peu bioturbé, fortement antropisé (micro-charbons, fragments millimétriques de briques/tuiles rouges), associé à l’occupation du haut Moyen Âge ; (St 1366) : remplissage limoneux brun-gris peu bioturbés, riches en micro-fragments de briques et tuiles rouges ; (14) : limons colluvionnés récents, graveleux, noirs, non bioturbés, fortement anthropisés ; (15) : limons colluvionnés récents, moins graveleux, nettement plus bioturbés ; (St1043) : chemin creux principal recoupant l'horizon à digitations (10) et entaillant le substrat liasique (1 a,1b./ a. location of the excavated sites (dark grey) on the topographical m ap; St14 03: main hollow w ay; St1366 (1 3): secondary hollow way abandoned during the VIIth centu ry; bât.  13: early Middle-Age grubenhaus (Vith/VIIthc .);  Po: wooden post dated 56 before the present era. (1 0): yellow clayey-loamy sediment crossed by a wooden post (12a), with digitations filled in by a whitish clayey loam (D G); The reticulated network (10) becomes concentric (12b) as a result of compaction created by the post (1 2a); ( 11): dark compact brown-grey loam slightly bioturbated, highly anthropogenized (micro-charcoals, rounded millimetric fragments of red tiles), associated to the early Medieval occupati ons; it overlies the lower sequence, and is cut by the (St13 66): structure filled with non bioturbated brown-grey loam, strongly anthropogeni zed; ( 14): recent loamy colluvium, gritter black and non bioturbated at the base becoming less gritter and more bioturbated towards the top ( 15); c. (St10 43): main hollow lane cutting the digitated layer (10) down to the Lias substrate (1a, 1b).

Bernolsheim (Bas-Rhin)

10Le site de Bernolsheim (fig. 1, site 17 ; fig. 4a) se situe au pied de collines loessiques, sur une terrasse alluviale gravelo-sableuse qui domine de plus de 5 mètres la Zorn, important cours d'eau d'origine vosgienne. Attribué à l'avant dernière-glaciation sur la base de sa position stratigraphique (Blanalt et al., 1972), un sol argileux évolué s'est développé sur cette terrasse. Vers le versant, cette terrasse est recouverte par un glacis composé de dépôts de pente, de limons lœssiques et de paléosols pléistocènes. Le sol évolué, les paléosols pléistocènes et certains dépôts de pente conditionnent les écoulements de surface et de sub-surface. Les vestiges archéologiques nombreux et denses présents sur cette terrasse ont été explorés sur plus de 100 hectares (Fleicher et al., 2011 ; Leprovost et Fleischer, 2014 ; Fleischer et Leprovost, 2015). Les occupations les plus anciennes sont matérialisées par un village du Néolithique ancien (environ 5400 à -4900 ans avant notre ère), puis par un village et une nécropole du Néolithique moyen (environ 4900-4600 ans avant notre ère). Au Bronze moyen et au Bronze final, plusieurs enclos funéraires sont érigés. Durant l'Âge du Fer, se développent habitats et nécropoles. À partir du ier siècle avant notre ère et jusqu'à la première moitié du ve siècle de notre ère, l'espace est structuré par une villa, à proximité d'une importante voie romaine. Durant la période antique, un vaste réseau de fossés, connectés à au moins un collecteur principal (fig. 4e), est creusé pour drainer et matérialiser des limites parcellaires (Leprovost et Fleischer, 2014 ; Fleischer et Leprovost, 2015). Des traces de piétinements par des bestiaux ont été mises en évidence sur les bords du collecteur (P, fig. 4e).

11Le réseau réticulé et ses digitations recoupent le substrat et les comblements des structures néolithiques et protohistoriques (incinération, fig. 4d) sur plus d'une soixantaine de centimères de profondeur (fig. 4b). Ils sont entaillés par les structures gallo-romaines (cave de la villa, fig. 4c).

Figure 4 : Bernolsheim (Bas-Rhin) / Bernolsheim (Bas-Rhin)

Figure 4 : Bernolsheim (Bas-Rhin) / Bernolsheim (Bas-Rhin)

a. localisation des différentes structures et de la coupe étudiée sur la carte topographique. Vo : voie, Qa : qanat, Co : collecteur de drains, Vi : villa b. (PC) Paléosol complexe pléistocène/holocène impacté par les digitations (DG) : (U5) sables roux rissiens avec quelques galets ; (U4) limon-sableux brun clair, quelques biogaleries, illuviations tardiglaciaire/holocène en place, limite inférieure de développement du réseau polygonal ; (U3) limon sableux brun-gris, structure polyédrique mieux marquée, moyennement bioturbé, érodé, mis en culture au cours de la protohistoire (fragments de céramiques, torchis), niveau d’apparition du réseau polyg nal ; (U2) : sable-limoneux brun-gris, structure particulaire, fortement bioturbé (biogaleries), nombreux galets, illuviations fragmentées remaniés, fragments de céramiques protohistoriques ou gallo-romains, torchis, colluvionné (colluvions historiques post-romaines, Col) ; (U1) : sables limoneux brun-roux, structure particulaire, abondants galets, fragments millimétriques de briques/tuiles roulés, illuviations remaniées, colluvionné (Col) ; (R) : remblai végétal moderne. c. Cave antique au remplissage non affecté par les digitations. d. incinération de l'Âge du Fer traversée par des digitations (DG). e. Collecteur de drain avec traces de piétinement de bétail P. / a. general view of the site on the topographic map, with location of the different archaeological structures . Vo: road , Qa: qanat , Co: drain collector , Vi: villa b.  (PC): Pleistocene/Holocene complex palaeosol with digitations  (DG):  (U5): reddish Riss sands with some peb bles;  (U4): light brown sandy loam slightly bioturbated with lateglacial/holocene undisturbed illuviations, lower development limit of the polygonal net work; (U3) bioturbated brown-grey colluviated sandy loam with polyedric structure highly anthropogenized during protohistoric time (sherd, daub), upper limit of the polygonal net work;  (U2): brownish grey loamy highly bioturbated sand with pebbles, reworked illuviations, daub fragments, Iron Age/Roman sherds (post-Roman colluvium,  Col);  (U1): brown-grey loamy sand with numerous pebbles, highly anthropogenized (colluviated,  Col); (R) modern dumped organic sediment. c. filling of a Roman cellar without cracks. d. Iron Age cremation crossed by digitations (DG). e. Drain collector with cattle trampling traces (P).

Seichamps (Meurthe-et-Moselle)

12À Seichamps (fouille F. Thiériot, 2016) le site archéologique mis au jour se situe au sein d'un petit versant drainé par un ruisseau temporaire. La fouille a permis de mettre au jour un paléochenal profond (fig. 1, site 13 ; fig. 5a) d'orientation globale sud-est/nord-ouest. Ce dernier semble recouper des fosses datées, par leur mobilier archéologique, du premier Âge du Fer (Hallstatt D3/La Tène ancienne). Selon les relations stratigraphiques et d'après les artefacts collectés dans la partie basale du comblement du chenal, la mise en place de ce dernier se serait faite entre la fin du vie et le début ve siècle avant notre ère. Dans la moitié sud amont de l'emprise, ont également été observées plusieurs étapes dans d'aménagement permettant le franchissement du chenal encore humide et temporairement en eau (fig. 5d). Le premier état correspond à un aménagement en bois, fait de pieux et de planches, dont les datations radiocarbones donnent respectivemen 23 +/- 10 avant notre ère t 8 +/- 10 de notre ère. Par la suite, sont reconnus au moins trois niveaux de cailloutis, séparés par des colluvions limono-argileuses (fig. 5b). Ces empierrements successifs s'apparentent à un chemin qui aurait perduré pendant plusieurs siècles.

13Sur ce site, le réseau polygonal a pu être observé au sein d'un horizon de colluvions limono-argileuses, d'environ 0,30 m d'épaisseur (fig. 5c, b), situé entre la première et la deuxième phase d'empierrement matérialisant le chemin (fig. 5b). Sa formation serait ici postérieure au tout début de notre ère.

Figure 5 : Seichamps (Meurthe-et-Moselle) / Seichamps (Meurthe-et-Moselle)

Figure 5 : Seichamps (Meurthe-et-Moselle) /             Seichamps (Meurthe-et-Moselle)

a. localisation sur la carte topographique des différentes structures et des coupes étudiées (Cp) ; Fé : fossé ; Fo : fosses du Ier Âge du Fer ; Ch : chenal ; V : voie. b. Cp1, les trois états d'empierrement de la voie avec la position des digitations (DG). c. Cp2, (U6) : marne en place oxydée en surface ; (U5) : marne brune, poches de sables oxydés ; (U4) : marne sableuse brun-gris, bioturbée, concrétions et imprégnations de fer et manganèse ; (U3) : argile sablo-limoneuse brune moucheté avec digitations (DG) ; (U2) : limon sablo-argileux brun-jaune, structure polyèdrique subangulaire, très bioturbé, fragments roulés millimétriques de céramiq ue ;(U1) : limon brun-gris bioturbé, structure grumeleuse. d. vue générale du site avec positionnement des coupes 1 et 2, sous la lame d'eau le premier état de la voie : planches (8 +/-10 de notre ère) et pieux (23 +/-10 avant notre r). / a. location of the structures and studied profiles (Cp) on the topographi c m ap; Fé: dit ch, Fo: pit from the 1st Ir on A ge; Ch: c han nel; V: road. b. Cp1, profile showing the three states of the road metalling with the position of the digitations (DG). c. Cp2 , (U6): in situ oxidize d marl ; (U5): brown marl, oxidized sand p ockets ; (U4): brown-grey sandy bioturbated marl, iron/manganese concretions and impregn ations ; (U3): brown sandy-loamy clay with reddisch dotts, lower development limit of the digitation s (DG) ; (U2): yellow-brown sandy-clayey loam, polyedric subangular structure, strongly bioturbated, rolled millimetric sherds fra gments ; (U1): brown-grey loam with bioturbated crumby structure. d. general picture of the site with the position of profiles 1  and 2; under the water, first pavement of the road maid of wooden planks (AD 8 +/-10) and posts (23 +/-10 before the present era).

Caractéristiques générales communes aux sites présentés

14Sans être directement localisés dans le lit majeur d'un cours d'eau, les quatre sites étudiés sont tous positionnés en bas de pente en bordure de zone humide, sur une berge ou une ancienne terrasse. Le développement du réseau blanchâtre se fait dans un sédiment à dominante limono-argileuse, peu perméable. Les quatre sites détaillés précédemment sont pour l'instant les seuls à avoir permis le calage chronologique de ces formations blanchâtres dans la première moitié de l'Antiquité. Par ailleurs, associé à chacun de ces sites, existe un réseau de drainage plus ou moins important mais insuffisamment étudié à ce jour. Il s'agit généralement de fossés ouverts convergeant vers un collecteur artificiel ou une dépression naturelle.

Description des formes polygonales digitées

15En plan, à son niveau d’apparition, le maillage est polygonal (connexion des côtés en Y) et de faible diamètre (10-20 cm en surface). En profondeur, son diamètre augmente jusqu'à atteindre une quarantaine de centimètres. En coupe les digitations, très nombreuses au sommet du niveau, s'enfoncent dans le substrat de 20 à 30 cm, bien que certaines puissent descendre jusqu'à 1 m de profondeur. À Bouxières-sous-Froidemont, elles traversent un fragment de céramique laissé à plat dans l’horizon du Bronze final U3 (fig. 2d). Les digitations sont caractérisées par un sédiment légèrement moins argileux que l’encaissant. Elles sont blanchâtres car appauvries en fer et souvent soulignées d'un liseré rougeâtre sur les bords. On y observe des éléments organiques et des petits charbons (C, fig. 6a) bien que l’on retrouve ces derniers également en dehors des zones blanchies. Soulignée par une forte ferruginisation de l’encaissant (fig. 6f), la limite entre la zone blanchie et l’encaissant est nette à l’œil nu (fig. 6a, d, g) et au microscope (fig. 6d, i). La granulométrie des digitations montre peu de différence avec l’encaissant (fig. 6e, f). Observées en lames minces, les illuviations d’argile limpide sont plus nombreuses et mieux visibles dans l’ensemble du sédiment que les dans les zones blanchies (fig. 6c). En bordure de ces zones, apparaissent de fines fissures verticales (fig. 6f) soulignées par des illuviations jaunes limpides (fig. 6c, i). Un fragment d’ancien BT de luvisol (Baize et Girard, 1992) remanié et traversé par une zone blanchie (fig. 6b) a également été observé.

Figure 6 : illustration des caractéristiques du remplissage de quelques digitations observées à Bouxières-sous-Froidemont / Pictures of the characteristics of the infilling of some digitations observed at Bouxière-sous-Froidemont

Figure 6 : illustration des caractéristiques           du remplissage de quelques digitations observées à           Bouxières-sous-Froidemont / Pictures of the characteristics of the infilling of           some digitations observed at Bouxière-sous-Froidemont

a. détail de la coupe avec un fragment de charbon (C) rendu bien visible par la décoloration du sédiment. b. fragment de BT de luvisol remanié et traversé par une fente (F), haut LN (Lumière Naturelle), bas LP (Lumière Polarisée). c. limite entre la zone blanchie (e) et la zone oxydée (f), avec une fine fissure verticale (F) remplie de revêtements argileux jaunes limpides, haut LN, bas LP. d. vue générale d’une lame au niveau d’une zone blanche avec localisation des figures de détail. e. aspect général de la zone blanchie, homogène, légèrement appauvrie en argile, gauche LN/droite LP. f. aspect général de l’horizon BTg, fortement oxydé avec concrétions et imprégnations de fer, gauche LN/droite LP. g. autre exemple d’une lame de fente, avec localisation des figures de dét ail (h,i). h. limite entre la zone blanchie et la zone oxydée, gauche LN/droite LP. i. limite entre la zone blanchie et la zone oxydée, avec une fine fissure verticale (F) revêtue d’argiles jaune limpide, haut LN/drot LP. / a. detail of the profile with a charcoal fragment easy visible after the bleaching of the sediment. b. Crack crossing a luvisol BT fragment, top PPL (Plain Polarized Light), bottom XPL (Cross Polarized Light). c. Limit between the bleached (e) and oxidized (f) zones with a fine vertical fissure coated with yellow limpid clay, top PPL, bottom XPL. d. Thin section showing the limit between the bleached and oxidized areas, and location of micromorphological details. f. Strongly oxidized BTg with iron concretions and impregnations, left PPL, right XPL. g. Other thin section view with detail feature posit ion (h,i). h. limit between the bleached and the oxidized zones, left PPL, right XPL. i. Limit between the bleached and the oxidized zones with a fine vertical fissure coated with yellow limpid clay, top PPL, bottom XPL.

16L'inventaire des digitations polygonales repérées à ce jour en contexte de diagnostic dans le Grand Est (fig. 7) montre que loin d'être anecdotiques, ces traits pédologiques se retrouvent déjà sur au moins 14 sites à l'échelle régionale. Hormis les 4 sites détaillés ci-dessus, ce tableau montre 3 sites où les digitations sont postérieures à la protohistoire et un site postérieur au Néolithique.

Figure 7 : tableau des caractéristiques des réseau polygonaux et digitations, observés au cours des fouilles et des diagnostics archéolgques / Figure 7: table of polygonal networks and digitations caracteristics observed during archeological rescue operations

Figure 7 : tableau des caractéristiques des           réseau polygonaux et digitations, observés au cours des fouilles et           des diagnostics archéolgques / Figure 7: table of           polygonal networks and digitations caracteristics observed during           archeological rescue operations

Interprétation

17Dans ce chapitre, nous allons passer en revue les différents mécanismes permettant la formation de digitations associées à un réseau polygonal. Par déduction, nous pourrons ensuite proposer une hypothèse sur le mode de formation de telles figures au début de l’Antiquité dans le Grand Est de la rance.

Origine biologique ?

18L’orientation verticale en coupe, la grande profondeur et la faible largeur de ces structures peut faire penser à des galeries de lombrics reprises ou non par des racines. Mais leur agencement polygonal en surface élimine toute origine biologique.

Origine périglaciaire ?

19L’agencement polygonal est généralement lié à l’ouverture de fentes lors de la contraction thermique des sols par le gel en contexte périglaciaire. Des polygones sont alors de taille plurimétrique et souvent visibles en photo aériennes (Bertran et al., 2017 ; Andrieux et al., 2016). Les fentes (pseudomorphoses de coin de glace) associées sont de largeur pluri-décimétrique, peuvent atteindre 3 m de profondeur et leur remplissage est hétérogène. Le sédiment encaissant peut être affecté par le gel selon sa composition granulométrique. Des petits polygones de diamètre décimétrique et peu profonds, plutôt liés à la dessiccation, subdivisent souvent ces grands polygones. Dans les sédiments limono-argileux le compactage va générer un fragipan imperméable où, par la suite, seul le remplissage moins dense des fentes va autoriser le passage des racines en profondeur (Van Vliet-Lanoë et Langohr, 1981 ; Langohr, 2010). D’autres traits typiques sont observés comme une structure lamellaire du sédiment, la position verticale des cailloux, des cheminées d’involutions (Van Vliet-Lanoë et al., 1984 ; Bertran et al., 2017).

20Aucun de ces faits n’ont été observés associés aux réseaux polygonaux décrits dans le cadre de cette étude. Par ailleurs, le calage chronologique des traits décrits dans cet article au début de notre ère interdit toute hypothèse de formation périglaciaire anté-Holocène.

Hypothèse proposée : des réseaux de fentes de dessiccation

21Peu de travaux concernent les conditions de fonctionnement des fentes de dessiccation actuelles en contexte tempéré, mis à part quelques-uns sur la description physique et mécanique de l'évolution des fentes dans des sols très argileux (Reeve et al., 1980 ; Kishné, 2010), en lien avec les désordres créés par le retrait/gonflement sur le bâti (Blight, 2009 ; Weinberger, 1999 ; Peron et al., 2009, 2012). Après plusieurs cycles de stress hydrique expérimental d'une couche de bentonite de 3 cm d'épaisseur, les fentes – au contour initialement anguleux en surface – réapparaissent toujours au même endroit en s'arrondissant, passant d'une jonction en T à une jonction en Y entre les bords des polygones (Goehring et al., 2010). Des oscillations courtes de la teneur en eau journalière du sol associées à un déficit annuel semblent suffire à déclencher une dessiccation des sols (Kishné et al., 2010). Ce type de petites fentes peut être observé localement dans les flaques en cours d’assèchement ou au sein de sols argileux dans des zones à forte sécheresse estivale (fig. 8). Quelques travaux relatent également de fentes liées à de longues sécheresses dans les salars (Risacher, 1992) et sols désertiques (Delhoume et al., 1988) des régions arides. Mais globalement on trouve peu d'observations sur les températures et l'hygrométrie pouvant renseigner sur les conditions climatiques d'apparition de ces fentes sous nos climats tempérés. Toutefois, un rapport québécois précise que pour voir l'apparition de fentes dans un sédiment argilo-limoneux il faut au moins 35 % d'argiles, une baisse conséquente de la nappe hydrique, un fort déficit estival en eau météorique (inférieur à 150 mm en juillet-août), une couverture neigeuse faible qui accentuerait les cycles de gel/dégel en surface et un sol non à peu couvert (culture de céréales ou maïs par exemple). Les fentes de retrait peuvent alors atteindre 75 à 100 cm de profondeur (Bégin, 2007).

Figure 8

Figure 8

De haut en bas et de gauche à droite : Moncel-les-Lunéville (Meurthe-et-Moselle) coin de glace quaternaire jouant un rôle de drain prédéterminant l'orientation des digitations blanchâtres. Chamagne (Vosges) : digitations blanchâtre postérieures à un fossé protohistorique. Phalsbourg (Moselle) : trou de poteau (TP) non daté postérieur au développement des digitations. Pise (Italie) : réseau de dessiccation polygonal actuel dans un jardin public, Sarrebourg (Moselle) : formation d’un réseau de fentes polygonales en Y, dans un champ sous le passage d'une roue d'engin agricole, Marspich (Moselle) craquelure des argiles en T sur une surface archéologique décapée, Achenheim (Alsace) : Fentes de dessiccation actuelles (plan et coupe) dans leless. / From top to bottom and left t o right: Moncel-les-Lunéville (Meurthe-et-Moselle), Quaternary ice edge wich promoted the drainage and the location, shape and orientation of the bleached digitations. Chamagne ( Vosges): bleached digitations older than the proto-historical ditch. Phalsbourg (M oselle): undated post-hole (TP) cutting the digitations. Pisa  (Italy): present polygonal desiccation network in a public garden. Sarrebourg (M oselle): Y shaped polygonal cracks under the compacted track of an agricultural machinary. Marspich (M oselle); T shaped cracks on a puddle surface. Achenheim ( Alsace): actual desiccation cracks (plane and profile) in loess.

22Dans une note de la Revue de géographie de Lyon, Georges Plaisance (1954) fait état de « veines blanchâtres délimitant en surface des polyèdres plus ou moins denses dans des horizons profonds de limons ». Une discussion avec ses pairs les associe à des fentes minces et profondes de dessiccation que vient remplir une eau chargée en matières humiques circulant dans ces zones privilégiées avant réduction du fer et du manganèse. Des glosses d'origine périglaciaire, affectant des sols argileux sur terrasses gravelo-sableuses drainantes anciennes (sols lessivés glossiques des zones tempérées atlantiques ; Duchaufour, 1983), sont également décrites comme des fentes de retrait remplies d'argiles et de fer lessivés où l'eau acide circulant va décolorer et dégrader les argiles fines.

23Plus récemment un article norvégien (Sauer et al., 2013) décrit des langues blanchâtres dans les sols (albeluvic ; IUSS Working Group WRB, 2015) et les associe à des fentes polygonales de dessiccation liées au ressuyage des sols après une remonté isostatique du continent par rapport au niveau marin. Cette première étude d'une chrono-séquence d'albeluvisols (IUSS Working Group WRB, 2015), ou luvisols dégradés (Baize et Girard, 1992 ; Baize et Jamagne, 2009), développée sur limons marins, montre que des fentes polygonales profondes de dessiccation se forment dans ces sols dès leur ressuyage et leur compaction (Sauer et al., 2013). Sauer et ses collègues pointent la rapide décarbonatation du sédiment liée aux acides dégagés dans le sol par l'oxydation du fer le long de la porosité. Selon Roger Langohr (com. pers.), l'eau percole de préférence le long de ces mini-fissures et les racines vont y trouver un chemin direct vers la profondeur. Lorsque ces dernières meurent, et que la fente se colmate, la matière organique entraîne une nouvelle réduction du fer et du manganèse qui colore en gris l'intérieur du remplissage. Enfin, les parois de ces fentes sont soulignées par une auréole d’oxydation brun-rouge, liée à la migration du fer et du manganèse lors d’alternances de phases de forte sécheresse et d’humidité (Roger Langohr, com. pers). Mais les formes de digitation peuvent apparaître en profondeur, en l'absence de fentes de retrait en surface, dans un sol non forcément saturé en eau dont la texture fine repose sur un sédiment de texture plus grossière (Bégin, 2007).

24La dégradation des luvisols ferait donc suite au réssuyage d'un sol argilo-limoneux. Pour Denis Baize (2008), elle démarrerait préférentiellement le long de grosses fissures verticales colmatées (par exemple des fentes en coin périgla i ires – f g. 6 – ou de sécheresse) donnant naissance à des « glosses » qui grandissent pour finir en une dégradation beaucoup plus « diffuse » de l’horizon BTg. Ces langues doivent être plus profondes que larges (5 à 15 mm selon la proportion de sable), présenter une occupation du volume de plus de 15 % de l’horizon et correspondre à des concentrations relativement continues d'éléments du squelette (Baize et Girard, 1992 ; Lozet et Mathieu, 1997). Mais ce n'est pas un phénomène continu (Baize, 2008 ; Baize et Girard, 2009). La position des luvisols dégradés dans la catena (Jamagne, 1973 ; Baize, 2008) souligne leur occurrence préférentielle en bordure de zone humide plus rapidement asséchée lors d'une baisse de la nappe phréatique. Sur le plateau lorrain de nombreux sols se développent au sein de séquences limoneuses peu épaisses déposées sur un substratum argilo-marneux. Pendant la saison humide la saturation en argile de horizon BT favorise la formation d’une nappe perchée générant une forte oxydation de ce niveau, qui sera ensuite traversé par des glosses issues de l’horizon E albique au cours de la dégradation du luvisol (Caillier, 1977 ; Gury, 1990 ; Florentin, 2005 ; Jamagne 2011). La même configuration se retrouvera sur les moyennes terrasses du bassin de la Moselle, où un fragipan périglaciaire imperméable (Van Vliet-Lanoë et Langohr, 1981) pourrait favoriser une stagnation hydrique (Caillier, 1977 ; Gury, 1990).

25La dégradation naturelle des luvisols est considérée comme un phénomène pouvant s'étaler de quelques milliers à une dizaine de milliers d'années (Baize, 2008 ; Sauer et al., 2013). Or ce phénomène semble nettement plus rapide dans les parcelles drainées pour réguler l'engorgement saisonnier en eau. Dans sa thèse sur l'influence du drainage agricole par tuyaux enterrés sur les sols limoneux de l'Yonne, David Montagne (2006) montre qu'en modifiant les flux d'eau et le pH du sol, le drainage et l'amendement transforment les conditions d'oxydo-réduction du sol et favorisent ou ralentissent la dégradation des sols. Cette dégradation augmente à proximité des drains et peut mener à une dégradation visible en une quinzaine d'années. Ainsi, la mise en culture semble bien capable d'accélérer la dégradation morphologique des sols par l'implantation d'un réseau de drainage enterré ou de la ralentir par le chaulage.

Discussion

26Dans les quatre cas étudiés dans cet article, le réseau de dessiccation semble prendre forme au début de notre ère dans des formations mises en place au cours de la Protohistoire ou au tout début de l'époque gallo-romaine. La particularité commune observée est le positionnement de tous ces réseaux en pied de pente, en limite de la plaine alluviale active à l'époque romaine. Ils se développent dans un sédiment limono-argileux assez bien drainé mais où le toit de la nappe phréatique actuelle est encore, ou de nouveau, assez proche de la surface. Ces traits semblent donc liés à une dessiccation du sol. En effet, une baisse du niveau de la nappe phréatique ou perchée va assécher le sédiment limono-argileux et entraîner la dégradation du luvisol. Il reste à discuter de l'origine de cette baisse du niveau de la nappe. Deux hypothèses, non exclusives, peuvent être avancées : une période de sécheresse climatique et/ou un assèchement volontaire du milieu par drainage agricole au début du premier millénaire.

27Les précédents travaux ont montré qu’en Lorraine, les populations romanisées ont dû composer avec des sols appauvris et des paysages largement transformés par leurs prédécesseurs gaulois (Gebhardt et al., 2014). Cette période coïncide aussi avec l'amélioration climatique du petit optimum romain (POR), maintenant bien reconnu régionalement (Tegel et Hakelberg, 2017). Au cours de cet événement climatique stable, des déficits hydriques pourraient avoir été assez importants pour provoquer, dans les sols limono-argileux mal drainés, la formation de fentes de retrait caractéristiques, voire la fissuration des revêtements argileux (Gebhardt et al., 2014) et un assèchement rapide, au moins saisonnier, permettant l’exploitation de terres jusque-là très humides (Solgnes, Gebhardt, 2005). De nombreux travaux régionaux et extra-régionaux semblent aller dans le sens d'années à fort stress hydrique au cours de la haute antiquité dans le Grand Est. Pour McCormick et al. (2011), le début de l'Antiquité est une période climatique stable ponctuée de fortes sécheresses et de grosses inondations. Faisant suite à l’âge glaciaire du fer (AGF) plus frais et humide, le tournant de notre ère est aussi une phase de régression des glaciers alpins (Holzhauser et al., 2005), de faible charge pour la Saône et le Rhône (Bravard, 1997) et de baisse du niveau des lacs du Jura (Van Geel et Magny, 2002). Une courbe d'anomalies thermiques et pluviales, établie sur des données dendrochronologiques ouest européennes, montre des pluies printanières faibles, corrélées avec des pics de forte température estivale dans la première moitié du ier siècle de notre ère (Büntgen et al., 2011).

28Durant cette période, de nombreux témoignages archéologiques soulignent une baisse du niveau des nappes hydriques comme dans le Grand-Marais du Jura suisse (Schwab, 2003) où il a pu descendre jusqu'à 1 m sous la cote actuelle. C'est aussi dans le courant du ier siècle de notre ère que le relais de poste de Lesmesnil (Meurthe-et-Moselle) s'installe dans la plaine de la Seille le long de la voie romaine qui relie Metz à Scarponne (Schembri et al., 2011). De nombreuses zones humides comme le bassin d'Outremont (Lucy, Moselle ; Ollive et al., 2016), les sites de Haut-Clocher, Solgne, Saint-Epvre, Peltre etc. (Gebhardt et al., 2014) sont investies à cette même époque. Toutefois, en raison de leur imprécision, les calages chronologiques par la céramique et les datations 14C sur charbons de bois de structures archéologiques ne permettent pas d'appréhender les cycles pluriannuels ou saisonniers de sécheresse et d'humidité. Or, les fentes de sécheresse peuvent se former très rapidement à l'occasion d'un déficit saisonnier en eaux météoriques surtout dans les secteurs à forte pression agricole. Il est par ailleurs difficile de comparer des données météorologiques régionales car certains micro-terroirs peuvent souffrir de contextes pédo-climatiques négatifs, plus favorables que d'autres à la formation de fentes de dessiccation.

29Cet optimum climatique n'a sans doute pas été l'unique déclencheur de l'occupation des zones humides. La gestion de l’excès d’eau a été très tôt un problème à résoudre pour développer l’agriculture et les sols lorrains ont sans doute été plus largement influencés par une longue activité agricole que par une évolution naturelle (Jacquin et Florentin, 1988 ; Florentin, 2005 ; Jamagne, 2011). Ainsi, le besoin de terres agricoles et l'amélioration des méthodes culturales ont pu accélérer la conquête des zones humides en cours d'assèchement naturel. Le drainage, bien connu à la période antique, a certainement pu accélérer la dégradation des luvisols. Dès 60 avant notre ère, le traité De l'agriculture (Columelle, 2002), ventait déjà les bienfaits du drainage pour dessécher les « terrains friables », comme ce pourrait être le cas des sols limono-argileux. Il conseille le creusement de « fossés cachés » qui iraient se vider dans des fossés plus grands et ouverts. Le collecteur de drain de Bernolsheim qui servait aussi d'approvisionnement en eau pour le bétail (Fleischer et al., 2011 ; Leprovost et Fleischer, 2014 ; Fleischer et Leprovost, 2015), les drains en tuiles percées trouvés à Yutz (Blaising et al., 2009 ; Blaising 2013 ; Blaising et Gebhardt, 2014 ; Blaising, 2016), le drain de Haut-Clocher (Jude et al., 2012), confirment ces pratiques dès l'Antiquité. En Provence, l'implantation d'un réseau de drains, également attribué à cette dernière période, a permis d'assécher les dolines marécageuses du massif de la Sainte Victoire (Leveau, 2012). La dégradation des sols peut donc bien être liée à une baisse hydrique rapide à la faveur d'un aléa climatique pluri-décennal moins pluvieux, accéléré par du drainage agricole dès la période gallo-romaine.

Perspectives

30À Bouxières-sous-Froidemont, l'étude micromorphologique a montré que ces fentes étaient postérieures au remaniement du BT (Gebhardt et al., 2014). Des études plus locales de dendrochroécologie (Tegel et Hakelberg, 2017) ou l'analyse spectrale de concrétions travertineuses historiques (Dubar, 2006) pourraient également aider à mieux discriminer cette rythmicité saisonnière de la pluviométrie dans le Grand Est. L'observation, l'inventaire, la cartographie ainsi que le calage chronologique de ces fentes blanchâtres en contexte de diagnostics et fouilles archéologiques préventives doivent devenir systématiques. Leur cartographie pourrait être incluse dans le cadre de la constitution d'une base de données sur les agrosystèmes anciens à l'échelle régionale ou micro-régionale (Camizulli et al., 2015). En parallèle, pour faire le lien avec des pratiques agraires anciennes liées à l'assèchement des sols, une attention particulière devra être portée aux modes de drainage (modernes, historiques ou protohistoriques). Enfin, pour mieux cibler d'éventuels épisodes de sécheresse antique et/ou de baisse du niveau de la nappe phréatique dans le Grand Est, il serait utile d’établir une chrono-cartographie des données historiques et botaniques, de la divagation des gués et des occupations en bord de rivière, des moulins, des voies, des ports, des pêcheries... Si l’hypothèse climatique se confirme, en affinant les observations pédo-stratigraphiques, nous pourrions nous orienter vers la caractérisation d'un niveau repère antique. Il serait alors d'une grande utilité dans la détermination d'un cadre chronologique sur le terrain en archéologie préventive dans le Grand Est. Enfin, mieux définir la variabilité et l'extension spatiale de séc heresse(s) au cours de l'Antiquité dans l'Est de la France serait un apport non négligeable des archives du sol aux rares données narratives connues de cette époque (Gebhardt, et al., 2017).

Conclusion

31Le développement, au cours de l’Holocène dans certains sols du Grand Est, de réseaux polygonaux blanchâtres est donc attribué à un stress hydrique associé à l'assèchement de sédiments limono-argileux saturés en eau. L'étude détaillée de ces réseaux à partir de 4 sites archéologiques a permis leur calage chronologique au début de l'Antiquité. En apportant un cadre chronologique à la dégradation des luvisols, l’observation de ce réseau de fentes en contexte archéologique contribue également à la réflexion sur question de la vitesse de développement de la pédogenèse. À l’avenir, une observation plus approfondie de ces réseaux lors de diverses opérations archéologiques à l'échelle régionale, et sous réserve d’une confirmation de l’homogénéité de leur calage chronologique, pourrait permettre de proposer l’horizon d’apparition de ces réseaux comme un niveau repère du début de l'Antiquité pour les futurs diagnostics archéologiques. Enfin, une première confrontation de ces observations aux données climatiques, historiques et paléo-environnementales disponibles pour la région, permet de suggérer une origine climato-anthropique de cet épisode d'assèchement des sols bien marqué régionalement dans tout le Grand Est.

32Cet article, issus de données acquises sur plus d’une dizaine d’années en contexte d’archéologie préventive (c’est à dire au gré de l’aménagement du territoire) est à considérer comme l’étape préliminaire d’une recherche qu’il reste à approfondir dans le cadre d’un programme scientifique plus ciblé.

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Table des illustrations

Titre Figure 1 : localisation des sites étudiés, sur la carte géologique simplifiée de la région Grand Est, d'après Lexa-Chomard et Pautrot (2006) et Sell et al. (1998) / Location of the studied sites, on the geological map of the Grand Est Region (simplified from Lexa-Chomard and Pautrot (2006) et Sell et al. (1998)
Légende SL : Sillon lorrain, A, Agglomérations, Se : Sites étudiés, F. Frontières, LAL : Limite Alsace/Lorraine, TDL : Terrasses et dépôts loessiques, PAR : Plaine alluviale rhénane, CSV : Collines sous vosgiennes, CB : Côte bajocienne, J. Jurassique, Tsm : Trias supérieur (Keuper) et moyen (calcaires et marnes calcaires du Muschelkalk), Ti : Trias inférieur (Grès du Buntsandstein), P : Permien (Grès) Bassin de Saint-Dié-des-Vosges, Vc : Socle des Vosges cristallines, Vm : Socle des Vosges moyennes métamorphiques, Fs : Failles structurantes principales, Ce : Cours d'eau./SL : Sillon lorrain, A, Cities, Se : Studied Sites, F. Country border, LAL : Alsace/Lorraine border, TDL : Terraces and loess deposits, PAR : Rhine Alluvial Plain, CSV : Vosgian hills, CB : Bajocian cuesta, J. Jurassic, Tsm : Upper (Keuper) and Middle (Muschelkalk) Trias, Ti : Lower Trias (Buntsandstein), P : Permian (Sandstone) Saint-Dié-des-Vosges Basin, Vc : Crystallines Vosges basement, Vm : Middle Vosges metamorphic basement, Fs : Main structural faults, Ce : river.
URL http://journals.openedition.org/archeosciences/docannexe/image/5954/img-1.jpg
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Titre Figure 2 : Bouxières-sous-Froidemont (Moselle) / Bouxières-sous-Froidemont (Moselle)
Légende a. localisation des différents sites (en gris). S8 : occupation de l'Âge du Bronze en berge du paléochenal (PCh, gris clair), S3 ; nécropole hallstattienne (tumulus) et gallo-romaine (incinérations) sur la colline, hors cote d'inondation, bât. 30 : construit sur poteau sur le chenal comblé à la fin de la première moitié du ier siècle de notre ère, bât. 25 : habitat avec drainage (D) en limite de bâtiment occupé entre la seconde moitié du ier siècle et la première moitié du iie siècle de notre ère, S20 : ferme familiale occupée depuis le milieu du ier siècle de notre ère jusqu'à la fin du ive siècle avec de nombreux drains, SLm : relai de poste de Lesmesnils daté du début du ier siècle de notre ère, en bordure de la voie romaine de Scaponne à Metz, dans la zone inondable du lit majeur de la Seille, LGV : ligne ferroviaire grande vitesse, A31/D910 : autoroute/route départementale. b. séquence limono-argileuse non datée avec digitations (DG), observée sur la pente lors d'un diagnostic archéologique. c. vue en plan du réseau polygonal. d. U2 : limons argileux gris, mobilier laténien (5 avant notre ère/20 de notre ère) avec digitations (DG) ; U3 : limons argileux bruns oxydés (matériel protohistorique et planche de bois datée de l'Âge du Bronze final IIIa/b à la base) ; U1 : limons argileux gris, mouchetés, colluvionnés au cours de l'époque romaine (40-70 de notre ère) a. location of the sites (dark grey).  S8: Bronze Age occupation on the bank of a paleochannel (Pch, light grey),  S3; cimetery with Hallstatt tumulus and Roman cremation on the hill out of the flooded area, bât.  30: building constructed on post in the channel filled in the end of the first half of the Ist century AD., bât.  25: house, with drains (D) around the walls, occupied between the second half of the Ist century and the first half of the IId century AD., S 20: family farm occupied from the middle of the Ist century AD. To the end of the IVth century, with numerous drains, S Lm: post house of Lesmesnils, dated from beginning of the Ist century AD, along the Roman road from Scaponne to Metz, in the flood plain of the Seille River, L GV: fast train line. A31/D9 10: motor way/secondary road. b. undated silty-clay sequence with digitations (finger-like structures, DG) observed during a rescue archaeological diagnostic. c. upper view from the polygonal network. d.  U2: grey clayey loam, numerous artefacts (La Tène, -5 before the present era to AD 20) with digitations (D G);  U3: brown loamy-clay with oxydation dots and protohistoric material (upper Bronze age IIIa/ b);  U: grey Roman colluvium with reddish oxidation dots (AD. 40-70).
URL http://journals.openedition.org/archeosciences/docannexe/image/5954/img-2.jpg
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Titre Figure 3 : Marspisch (Moselle) / Marspisch (Moselle)
Légende a. localisation de la zone étudiée (en gris foncé) sur la carte topographique. St1403 : chemin creux principal, St1366 (13) : chemin creux secondaire abandonné au viie siècle, bât. 13 : fond de cabane du haut Moyen Âge (vie/viie s.), Po : poteau de bois daté de -56 avant notre ère. (10) : sédiment argilo-limoneux jaune dans lequel est enfoncé le poteau de bois (12a). (DG) digitations remplies de limon argileux blanchâtre. De forme polygonale réticulée en plan (1) , elles prennent une forme concentrique (12b) suivant les traces de compaction du poteau (12a). (11) : limon brun-gris compact, peu bioturbé, fortement antropisé (micro-charbons, fragments millimétriques de briques/tuiles rouges), associé à l’occupation du haut Moyen Âge ; (St 1366) : remplissage limoneux brun-gris peu bioturbés, riches en micro-fragments de briques et tuiles rouges ; (14) : limons colluvionnés récents, graveleux, noirs, non bioturbés, fortement anthropisés ; (15) : limons colluvionnés récents, moins graveleux, nettement plus bioturbés ; (St1043) : chemin creux principal recoupant l'horizon à digitations (10) et entaillant le substrat liasique (1 a,1b./ a. location of the excavated sites (dark grey) on the topographical m ap; St14 03: main hollow w ay; St1366 (1 3): secondary hollow way abandoned during the VIIth centu ry; bât.  13: early Middle-Age grubenhaus (Vith/VIIthc .);  Po: wooden post dated 56 before the present era. (1 0): yellow clayey-loamy sediment crossed by a wooden post (12a), with digitations filled in by a whitish clayey loam (D G); The reticulated network (10) becomes concentric (12b) as a result of compaction created by the post (1 2a); ( 11): dark compact brown-grey loam slightly bioturbated, highly anthropogenized (micro-charcoals, rounded millimetric fragments of red tiles), associated to the early Medieval occupati ons; it overlies the lower sequence, and is cut by the (St13 66): structure filled with non bioturbated brown-grey loam, strongly anthropogeni zed; ( 14): recent loamy colluvium, gritter black and non bioturbated at the base becoming less gritter and more bioturbated towards the top ( 15); c. (St10 43): main hollow lane cutting the digitated layer (10) down to the Lias substrate (1a, 1b).
URL http://journals.openedition.org/archeosciences/docannexe/image/5954/img-3.jpg
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Titre Figure 4 : Bernolsheim (Bas-Rhin) / Bernolsheim (Bas-Rhin)
Légende a. localisation des différentes structures et de la coupe étudiée sur la carte topographique. Vo : voie, Qa : qanat, Co : collecteur de drains, Vi : villa b. (PC) Paléosol complexe pléistocène/holocène impacté par les digitations (DG) : (U5) sables roux rissiens avec quelques galets ; (U4) limon-sableux brun clair, quelques biogaleries, illuviations tardiglaciaire/holocène en place, limite inférieure de développement du réseau polygonal ; (U3) limon sableux brun-gris, structure polyédrique mieux marquée, moyennement bioturbé, érodé, mis en culture au cours de la protohistoire (fragments de céramiques, torchis), niveau d’apparition du réseau polyg nal ; (U2) : sable-limoneux brun-gris, structure particulaire, fortement bioturbé (biogaleries), nombreux galets, illuviations fragmentées remaniés, fragments de céramiques protohistoriques ou gallo-romains, torchis, colluvionné (colluvions historiques post-romaines, Col) ; (U1) : sables limoneux brun-roux, structure particulaire, abondants galets, fragments millimétriques de briques/tuiles roulés, illuviations remaniées, colluvionné (Col) ; (R) : remblai végétal moderne. c. Cave antique au remplissage non affecté par les digitations. d. incinération de l'Âge du Fer traversée par des digitations (DG). e. Collecteur de drain avec traces de piétinement de bétail P. / a. general view of the site on the topographic map, with location of the different archaeological structures . Vo: road , Qa: qanat , Co: drain collector , Vi: villa b.  (PC): Pleistocene/Holocene complex palaeosol with digitations  (DG):  (U5): reddish Riss sands with some peb bles;  (U4): light brown sandy loam slightly bioturbated with lateglacial/holocene undisturbed illuviations, lower development limit of the polygonal net work; (U3) bioturbated brown-grey colluviated sandy loam with polyedric structure highly anthropogenized during protohistoric time (sherd, daub), upper limit of the polygonal net work;  (U2): brownish grey loamy highly bioturbated sand with pebbles, reworked illuviations, daub fragments, Iron Age/Roman sherds (post-Roman colluvium,  Col);  (U1): brown-grey loamy sand with numerous pebbles, highly anthropogenized (colluviated,  Col); (R) modern dumped organic sediment. c. filling of a Roman cellar without cracks. d. Iron Age cremation crossed by digitations (DG). e. Drain collector with cattle trampling traces (P).
URL http://journals.openedition.org/archeosciences/docannexe/image/5954/img-4.jpg
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Titre Figure 5 : Seichamps (Meurthe-et-Moselle) / Seichamps (Meurthe-et-Moselle)
Légende a. localisation sur la carte topographique des différentes structures et des coupes étudiées (Cp) ; Fé : fossé ; Fo : fosses du Ier Âge du Fer ; Ch : chenal ; V : voie. b. Cp1, les trois états d'empierrement de la voie avec la position des digitations (DG). c. Cp2, (U6) : marne en place oxydée en surface ; (U5) : marne brune, poches de sables oxydés ; (U4) : marne sableuse brun-gris, bioturbée, concrétions et imprégnations de fer et manganèse ; (U3) : argile sablo-limoneuse brune moucheté avec digitations (DG) ; (U2) : limon sablo-argileux brun-jaune, structure polyèdrique subangulaire, très bioturbé, fragments roulés millimétriques de céramiq ue ;(U1) : limon brun-gris bioturbé, structure grumeleuse. d. vue générale du site avec positionnement des coupes 1 et 2, sous la lame d'eau le premier état de la voie : planches (8 +/-10 de notre ère) et pieux (23 +/-10 avant notre r). / a. location of the structures and studied profiles (Cp) on the topographi c m ap; Fé: dit ch, Fo: pit from the 1st Ir on A ge; Ch: c han nel; V: road. b. Cp1, profile showing the three states of the road metalling with the position of the digitations (DG). c. Cp2 , (U6): in situ oxidize d marl ; (U5): brown marl, oxidized sand p ockets ; (U4): brown-grey sandy bioturbated marl, iron/manganese concretions and impregn ations ; (U3): brown sandy-loamy clay with reddisch dotts, lower development limit of the digitation s (DG) ; (U2): yellow-brown sandy-clayey loam, polyedric subangular structure, strongly bioturbated, rolled millimetric sherds fra gments ; (U1): brown-grey loam with bioturbated crumby structure. d. general picture of the site with the position of profiles 1  and 2; under the water, first pavement of the road maid of wooden planks (AD 8 +/-10) and posts (23 +/-10 before the present era).
URL http://journals.openedition.org/archeosciences/docannexe/image/5954/img-5.jpg
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Titre Figure 6 : illustration des caractéristiques du remplissage de quelques digitations observées à Bouxières-sous-Froidemont / Pictures of the characteristics of the infilling of some digitations observed at Bouxière-sous-Froidemont
Légende a. détail de la coupe avec un fragment de charbon (C) rendu bien visible par la décoloration du sédiment. b. fragment de BT de luvisol remanié et traversé par une fente (F), haut LN (Lumière Naturelle), bas LP (Lumière Polarisée). c. limite entre la zone blanchie (e) et la zone oxydée (f), avec une fine fissure verticale (F) remplie de revêtements argileux jaunes limpides, haut LN, bas LP. d. vue générale d’une lame au niveau d’une zone blanche avec localisation des figures de détail. e. aspect général de la zone blanchie, homogène, légèrement appauvrie en argile, gauche LN/droite LP. f. aspect général de l’horizon BTg, fortement oxydé avec concrétions et imprégnations de fer, gauche LN/droite LP. g. autre exemple d’une lame de fente, avec localisation des figures de dét ail (h,i). h. limite entre la zone blanchie et la zone oxydée, gauche LN/droite LP. i. limite entre la zone blanchie et la zone oxydée, avec une fine fissure verticale (F) revêtue d’argiles jaune limpide, haut LN/drot LP. / a. detail of the profile with a charcoal fragment easy visible after the bleaching of the sediment. b. Crack crossing a luvisol BT fragment, top PPL (Plain Polarized Light), bottom XPL (Cross Polarized Light). c. Limit between the bleached (e) and oxidized (f) zones with a fine vertical fissure coated with yellow limpid clay, top PPL, bottom XPL. d. Thin section showing the limit between the bleached and oxidized areas, and location of micromorphological details. f. Strongly oxidized BTg with iron concretions and impregnations, left PPL, right XPL. g. Other thin section view with detail feature posit ion (h,i). h. limit between the bleached and the oxidized zones, left PPL, right XPL. i. Limit between the bleached and the oxidized zones with a fine vertical fissure coated with yellow limpid clay, top PPL, bottom XPL.
URL http://journals.openedition.org/archeosciences/docannexe/image/5954/img-6.jpg
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Titre Figure 7 : tableau des caractéristiques des réseau polygonaux et digitations, observés au cours des fouilles et des diagnostics archéolgques / Figure 7: table of polygonal networks and digitations caracteristics observed during archeological rescue operations
URL http://journals.openedition.org/archeosciences/docannexe/image/5954/img-7.png
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Titre Figure 8
Légende De haut en bas et de gauche à droite : Moncel-les-Lunéville (Meurthe-et-Moselle) coin de glace quaternaire jouant un rôle de drain prédéterminant l'orientation des digitations blanchâtres. Chamagne (Vosges) : digitations blanchâtre postérieures à un fossé protohistorique. Phalsbourg (Moselle) : trou de poteau (TP) non daté postérieur au développement des digitations. Pise (Italie) : réseau de dessiccation polygonal actuel dans un jardin public, Sarrebourg (Moselle) : formation d’un réseau de fentes polygonales en Y, dans un champ sous le passage d'une roue d'engin agricole, Marspich (Moselle) craquelure des argiles en T sur une surface archéologique décapée, Achenheim (Alsace) : Fentes de dessiccation actuelles (plan et coupe) dans leless. / From top to bottom and left t o right: Moncel-les-Lunéville (Meurthe-et-Moselle), Quaternary ice edge wich promoted the drainage and the location, shape and orientation of the bleached digitations. Chamagne ( Vosges): bleached digitations older than the proto-historical ditch. Phalsbourg (M oselle): undated post-hole (TP) cutting the digitations. Pisa  (Italy): present polygonal desiccation network in a public garden. Sarrebourg (M oselle): Y shaped polygonal cracks under the compacted track of an agricultural machinary. Marspich (M oselle); T shaped cracks on a puddle surface. Achenheim ( Alsace): actual desiccation cracks (plane and profile) in loess.
URL http://journals.openedition.org/archeosciences/docannexe/image/5954/img-8.jpg
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Pour citer cet article

Référence papier

Anne Gebhardt, Anaïs Champougny et Patrice Wuscher, « Assèchement et dégradation des sols durant le Subatlantique : vers un niveau repère antique dans le Nord-Est de la France (Lorraine, Alsace) ? »ArcheoSciences, 42-2 | 2018, 77-94.

Référence électronique

Anne Gebhardt, Anaïs Champougny et Patrice Wuscher, « Assèchement et dégradation des sols durant le Subatlantique : vers un niveau repère antique dans le Nord-Est de la France (Lorraine, Alsace) ? »ArcheoSciences [En ligne], 42-2 | 2018, mis en ligne le 13 février 2020, consulté le 20 octobre 2021. URL : http://journals.openedition.org/archeosciences/5954 ; DOI : https://doi.org/10.4000/archeosciences.5954

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Auteurs

Anne Gebhardt

Université de Strasbourg, CNRS, LIVE UMR ; université de Lorraine, CNRS, LIEC UMR 7360, INRAP Grand Est ; anne.gebhardt-even@inrap.fr

Articles du même auteur

Anaïs Champougny

Université de Strasbourg, CNRS, LIVE UMR ; université de Lorraine, CNRS, LIEC UMR 7360, INRAP Grand Est ; anais.champougny@inrap.fr

Patrice Wuscher

Université de Strasbourg, CNRS, LIVE UMR 7362 ; Archéologie Alsace ; patrice. wuscher@archeologie. alsace

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