Emilie Guerlet a réalisé en 2002 un mémoire dans le cadre de la maîtrise de biologie des populations et des écosystèmes. Paule Ogereau et Adam Ali nous ont fait bénéficier de leur expérience du terrain.

1 - Introduction

1Le creusement des gorges du Tarn a été initialement rapporté au Quaternaire et associé en amont de Millau à des travertins (Julian, 1965). Récemment, Ambert (1984) a démontré que le creusement majeur est antérieur au volcanisme pliocène de l’Escandorgue. Des recherches paléobotaniques et géomorphologiques ont été réalisées (Bazile et al., 1977 ; Ambert, 1984 ; Vernet 1985). Des datations U/Th ont été proposées et l’histoire paléoécologique reconstituée (Vernet et al., 1984 ; Casanova, 1984 ; Ambert 1991 ; Mokhtari, 2000). Enfin, la trace d’une ancienne occupation humaine a été placée au Paléolithique inférieur (Ambert et al., 1992 ; Joyes, 1996).

2Deux incertitudes majeures subsistent : a) les datations U/Th donnent toutes des valeurs supérieures à 350 ka, b) la présence d’une flore à épicéa dans l’un des travertins réputé déposé en période « chaude » voire interglaciaire n’avait reçue aucune explication vraiment satisfaisante (Bazile et al., 1977). En 1992, Beaulieu et Reille publièrent des analyses polliniques dans le Velay, plus au nord, reconstituant une histoire couvrant les deux derniers cycles climatiques, l’épicéa disparaissant notamment au cours du dernier pléniglaciaire. Ainsi, il est apparu important, pour la compréhension de l’écologie du Massif Central et de l’histoire de l’épicéa, de revoir la séquence travertineuse de Millau, en particulier sa datation, d’autant que les travaux pour la construction de l’autoroute A75 (viaduc de Millau) ont mis en évidence de nouvelles coupes. Par ailleurs, ces recherches peuvent bénéficier des progrès récents des méthodes de datation par luminescence.

2 - Travertins et dépôts alluviaux

3Les travertins de la vallée du Tarn sont tributaires du creusement des gorges dans leur deuxième moitié (125 derniers mètres) (fig.1). La série a été analysée par Ambert (1984) en terme de morphogenèse carbonatée. Nous traiterons séparément les deux rives, compte tenu des disparités importantes des dépôts carbonatés.

2.1 - La rive droite du Tarn

4Les travertins de Peyre I (flores) comme Peyre II (faunes) se situent en contre-bas de deux terrasses alluviales respectivement à 60-65 m et 50-55 m d’altitudes relatives (terrasses 5 et 6 d’Ambert, 1984) (fig. 2). D’autres alluvions (terrasse 4 d’Ambert), situés à 40 m, s’adossent au travertin. Une nouvelle coupe est visible au contact de la pile principale du viaduc de l’A75, correspondant à la terrasse 3 de 20-25 m, visible aussi au débouché de la route du Thérondels. Les travertins de Peyre I ont été datés initialement d’un âge supérieur ou égal à 350 000 ans (datation ²³⁰Th/²³⁴U, mais le rapport ²³⁰Th/²³²Th est inférieur à 17 indiquant une probable sur‑estimation de l’âge) et possèderaient un paléomagnétisme négatif d’après un carottage réalisé dans le tuf (Ambert, 1991). Cette dernière donnée est douteuse compte tenu des conditions de prélèvement, la carotte ayant été fragmentée au cours de son extraction. Enfin, le travertin des Douzes, un peu en aval de Peyre, mais très en contrebas, doit sans doute être associé à un niveau récent du creusement du Tarn.

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2.1.1 - Les empreintes de végétaux de Peyre I

6Tous les échantillonnages de macrorestes et des moulages proviennent du front du travertin, les parties profondes s’étant révélées inaccessibles ou stériles au carottage (Vernet et al., 1984). La flore de Peyre I comprend notamment des cônes de Pinus de 3x2 cm plus proches de P. sylvestris, que de P. nigra avec lequel il est parfois confondu. D’autres cônes, plus rares, de dimensions voisines, présentent de minces écailles plaquées à bord non ou peu denté, sans écusson. Il s’agit de Picea, plutôt P. abies que P. omorica dont les écailles sont davantage dentées. Le front de travertin montre des sections de feuilles aciculaires losangiques et d’autres plus aplaties confirmant la présence de l’une et l’autre de ces deux Pinacées (Bazile et al., 1977).

7Il faut ajouter une flore de feuillus : Corylus avellana, Rhamnus alpina, Alnus glutinosa, Acer pseudoplatanus, Acer opulifolium, Acer campestre et Buxus sempervirens.

8L’épicéa est une espèce très résistante au froid, il croît des étages montagnards à subalpin dans les Alpes du Nord et le Jura, sa présence dans le Massif Central remontant aux introductions RTM (Reboisement des Terrains de Montagne) des XIX‑XX^ème siècles. Le Pin sylvestre est plus thermophile, supra‑méditerranéen à montagnard surtout. Aujourd’hui, cette vallée appartient au complexe écologique méso supraméditerranéen (Vernet, 1985, 1997, 2004) de l’interglaciaire holocène.

9Ainsi, le complexe paléofloristique prouve l’existence d’une forêt de type montagnard répondant à un climat plus froid qu’aujourd’hui.

10La localisation de la flore étudiée marque sans doute la disparition des conditions favorables à la morphogenèse carbonatée, ce qui est cohérent avec la situation des empreintes en fin de progradation du travertin.

2.1.2 - La faune de Peyre II

11Deux petites cavités sont creusées dans les travertins du Réservoir de Peyre II qui se trouvent en position latérale et présentent des vides qui ont servi secondairement de lieux d’occupation à divers agents biologiques (fig. 3). Le principal est l’hyène des cavernes qui a accumulé un important dépôt fossilifère, mais le site a aussi été utilisé par le porc-épic et d’autres petits carnivores (coprocénose à l’origine des rongeurs). Des témoignages du passage des préhistoriques sont également signalés. L’industrie (fig. 3), insuffisante pour donner une attribution chronologique précise, se limite à un racloir et un éclat pseudo levallois (Brugal et Jaubert, 1991). Près de 28 taxons sont présents dans ce remplissage avec de nombreux microvertébrés ; les reptiles, oiseaux et poissons n’ont pas encore été déterminés et il est possible de dresser la liste suivante (Brugal, 1993, revue en 2007) :

• Gastéropodes : Cecilioides acicula, Jaminia quadridens, Helicella sp.-

• Rongeurs (dét. B. Bachelet, J. Michaux) : Microtus nivalis, M. arvalis, Pitymys duodecimcostatus, Arvicola sp., Clethrionomys glareolus, Apodemus sp., Eliomys quercinus, Glis glis, Muscardinus avellanarius, Hystrix sp., Marmota sp.

• Carnivores : Canis lupus s.sp., Vulpes vulpes, Panthera pardus, Ursus sp., Crocuta spelaea.

• Herbivores : Equus caballus s.sp., Equus hydruntinus, Cervus elaphus, Megaceros sp, Bos primigenius, Capra ibex, Coelodonta antiquitatis, Sus scrofa, Mammuthus primigenius.

12C’est une association riche et diversifiée dont les espèces dominantes sont : cerf, cheval et hyène des cavernes. La présence de nombreux taxons tempérés comme le cerf, le cheval hydruntin, l’aurochs, le sanglier ainsi que le porc-épic, le lérot et le campagnol provençal suggèrent un environnement assez ouvert, avec une mosaïque de biotopes en relation avec une topographie contrastée. Le cheval est de grande taille, proche des formes du début du Pléistocène supérieur (aff. germanicus). Cet ensemble est attribué à une période relativement clémente climatiquement (on note en particulier l’absence du renne), probablement du dernier interglaciaire s. l. (MIS 5, entre 128 et 71 ka).

2.2 - La rive gauche du Tarn

13La table de tufs du Plateau de France domine la rive gauche : c’est le plus ancien travertin de cette série, situé à une altitude relative de 125 m par rapport au lit actuel de la rivière (fig. 4). Il fossilise une très haute terrasse dans laquelle Joyes (1996) a découvert un ensemble de 11 outils sur galets ; 3 en place et 8 dans le démantèlement du conglomérat. La série, peu abondante, est néanmoins homogène et signe un très vieux paléolithique (fig. 5).

14Les industries du plateau de France sont incontestablement liées à la terrasse sous-jacente, et donc plus anciennes que les travertins. Trois outils sont « rigoureusement en place » dans des dépôts alluviaux (Joyes ibid p. 250). Cet outillage est compatible avec les séries connues en Languedoc Roussillon (Costière, Fresquel, Orb, Tet, Tech) toutes rapportées à un très vieux Paléolithique (Bazile, 1976 ; Collina-Girard, 1975 ; Tavoso, 1978). Cependant, la plupart sont en surface des terrasses alluviales ce qui pose problème sur la contemporanéité terrasse/outillages. Les outils les mieux datés sont ceux de la carrière des Roches Bleues fossilisés par les basaltes de St. Thibéry à 680 ± 60 ka (Barrière, 1969). On pourrait ajouter un chopper en place dans le dernier niveau de la Vistrenque qui a livré Elephas meridionalis (Bazile, 1976). Ces industries remettent en cause les extrapolations d’Ambert concernant le Plateau de France (à partir de la date ²³⁰Th/²³⁴U de Peyre) qui conduirait à faire de ces objets les plus vieux outils d’Europe, ce qui reste à démontrer. Il existe donc, comme pour Peyre, un problème avec les datations ²³⁰Th/²³⁴U disponibles et probablement aussi avec le paléomagnétisme. Le travertin n’a révélé à ce jour aucun macroreste végétal ou animal.

2.2.1 - Les empreintes de végétaux du Chenil

15Le travertin du Chenil se placerait entre une terrasse alluviale à 40 m au‑dessus du Tarn (terrasse 4 d’Ambert) et une autre à 20-25 m plus récente (terrasse 3 d’Ambert). Il recèle une flore de type supraméditerranéen avec des feuilles de chêne à feuillage caduque, Quercus cf pubescens et Corylus avellana, Buxus sempervirens (Vernet et al., 1984)

2.2.2 – Les empreintes de végétaux de La Rouquette

16D’autres travertins, à 300 m en amont du lieu-dit du Chenil, appartiendraient à la même formation. Ce site, la Rouquette, se trouverait sur une nappe alluviale de galets calcaires qui coïnciderait avec la terrasse 3 d’Ambert située sous le Chenil. La datation ²³⁰Th/²³⁴U à La Rouquette donne un âge supérieur ou égal à 350 000 ans, proche de nouveau des limites de la méthode. Le chopper isolé trouvé à la base du travertin ne fournit aucun élément chronologique précis même s’il est vraisemblablement ancien, dans la mesure où il s’agit d’un objet isolé ; ce type d’outil existe depuis le plus ancien Paléolithique jusqu’au Néolithique.

17La macroflore de la Rouquette se compose d’empreintes de feuilles de Buxus sempervirens, Pyracantha coccinea, Quercus cf pubescens, Fraxinus excelsior, Corylus avellana, Euonymus europaeus, Smilax aspera, Ulmus cf campestris, d’une graine de Celtis australis au sommet du paléosol qui forme la base du travertin. La malacofaune, les rongeurs et insectivores associés aux macrorestes végétaux confirment une mise en place interglaciaire. Ces espèces témoignent d’un milieu forestier tempéré humide. Les deux espèces principales, Buxus sempervirens et Pyracantha coccinea, à feuillage persistant, et d’autres comme Celtis australis et Smilax aspera, indiquent des influences méditerranéennes.

18La malacofaune avec plus de 50 taxons témoigne d’un couvert forestier dominant (Clausilidae, Helicigona lapida avec Discus rotundatus, Cochlostoma septemspirale etc.). La forêt est tempérée, plutôt fermée et assez humide (Cochlostoma septemspirale, Acicule dupuyi, Azeca goodalii, Aegopinella pura, Macrogastra rolphii etc.). Pomatia elegans indique un optimum climatique dans le niveau supérieur du travertin. Les micromammifères sont présents à la base de la formation, Apodemus flavicolis et un insectivore proche de Crocidura leucodon-russula-suaveolens ; ce genre apparaît en France à la base du Pléistocène moyen (Ambert et al., 1992).

2.2.3 - Les autres travertins

19Un dépôt carbonaté à 10-15 m d’altitude relative (ensemble 2 d’Ambert) forme le substrat du château de Creissels. Ces travertins auraient 220 000 ans (datation ²³⁰Th/²³⁴U, Ambert 1991) mais cette date est sans doute vieillie, compte tenu de leur position basse dans la vallée. Enfin, un tuf sans doute holocène (ensemble 1 d’Ambert) repose à 5-6 m sur la basse terrasse (ruisseau de Saint‑Martin).

3- Datations par luminescence stimulée optiquement (OSL)

3.1 - Prélèvements

3.1.1 - Terrasses

20La terrasse de 20-25 m a fait l’objet de trois prélèvements, dans les niveaux sablo-limoneux (VIA, MT3) ou carbonatés (COMP) :

21Glacis-terrasse 03VIA (Lambert II : 655,1 / 1898,7) au pied de la pile nord du viaduc de l’A75, reposant sur le calcaire sinémurien, environ 1 m de niveau très caillouteux (surtout galets) surmonté par 1-2 m de sables limoneux surmontés eux-mêmes par le complexe principal du glacis terrasse (5 m). La coupe se termine par 2 m de colluvions rougeâtres provenant du décapage des produits d’altération du calcaire du versant.

22Glacis-terrasse 03MT3 (Lambert II : 652,5 / 1898,6) : environ 2,50 m de dépôts alluviaux au carrefour de la route de Thérondels constitués d’une brèche fortement concrétionnée de galets calcaires et granitiques sur environ 1 m, surmontée de sables limoneux sur 1,50 m dans lequel ont été faits les prélèvements OSL.

23Nous y ajoutons 03COMP (Lambert II : 652,4 / 1898,6) qui se raccorde plus bas à 03MT3 : à la base des sables limoneux carbonatés dans lesquels ont été réalisés les prélèvements OSL, surmontés de plus de 2 m de dépôts de pentes anguleux fortement concrétionnés avec fragments de travertins.

3.1.2 - Travertins

24Le Chenil 03CHEN (Lambert II : 657 / 1898,7) est un ensemble travertineux affleurant sur 4 m environ, composé d’alternance de niveaux turbulents à macro flore et de zones plus calmes concrétionnées. Les prélèvements OSL ont été réalisés dans une passée sableuse à la base.

25La Rouquette 03ROQ (Lambert II : 657,3 / 1898,5) constitue un édifice travertineux reposant sur un paléosol fersiallitique (Ambert et al. 1992) ; les prélèvements OSL ont été réalisés dans une passée sableuse à la base de l’édifice travertineux.

3.2 - Analyses et interprétations

26Les prélèvements ont été traités pour extraire la fraction granulométrique 40-50 µm (fig. 6) : tamisage sous eau, suivi de traitements chimiques destinés à éliminer les carbonates, la matière organique et d’éventuels grains de feldspaths (Mercier et al., 2003). Les expériences ci-dessous ont porté sur les grains de quartz ainsi obtenus.

27Pour chaque échantillon, une technique d’aliquote unique a été mise en œuvre pour la détermination de la dose accumulée (ou paléodose) depuis leur dépôt. Chaque aliquot composé de plusieurs milliers de grains a ainsi subi plusieurs cycles incluant une irradiation, une chauffe destinée à éliminer les signaux non stables et une mesure du signal de luminescence stimulée optiquement. Chaque aliquot a donc fourni une paléodose et la mesure de plusieurs aliquots pour un même échantillon a permis de construire un histogramme de paléodoses, variant entre 130 et 190 Gy environ, ce qui peut s’expliquer par le fait que tous les grains n’ont probablement pas eu leur signal d’OSL parfaitement remis à zéro au moment de leur dépôt et avant leur enfouissement. Par conséquent, pour le calcul des âges, les paléodoses les plus faibles ont été retenues, les aliquots correspondants contenant théoriquement la plus faible fraction de grains mal blanchis.

28Pour obtenir l’âge OSL, temps écoulé depuis l’enfouissement des sédiments, il importait aussi de déterminer les débits de dose à l’origine des signaux d’OSL mesurés.

29La détermination de la dose environnementale a été réalisée in-situ avec un spectromètre gamma portable, à l’emplacement exact des prélèvements. Pour chacun d’eux, une fraction a également été analysée au laboratoire de Modane au moyen d’un détecteur gamma à très bas bruit de fond, permettant de vérifier que les chaînes radioactives de l’uranium et du thorium étaient actuellement à l’équilibre séculaire, et d’en déduire les teneurs en radioéléments (U, Th, K). Les débits de dose bêta et alpha sont calculés à partir de ces teneurs (Adamiec & Aitken, 1998), tenant compte des facteurs d’atténuation de dose relatifs à la granulométrie sélectionnée pour la mesure des signaux de luminescence (Mejdahl, 1979).

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3.3 - Résultats des datations OSL

31Dans le tableau 1 sont portés les paramètres dosimétriques et les âges OSL obtenus pour trois des échantillons (03VIA, 03ROQ et 03COMP). Pour les deux autres, la quantité de quartz disponible était trop faible pour permettre une détermination de la paléodose. N indique le nombre d’aliquots mesurés par échantillon avec le protocole SAR de régénération sur aliquot unique (Murray & Wintle, 2000). Une teneur moyenne en eau des sédiments de 11 % en massse a été prise en compte ainsi qu’un facteur d’efficacité alpha (Sα) de 5 µGy/a pour 1000 α/cm².

4 - Discussion

32La complexité des relations travertins et dépôts détritiques, composés eux-mêmes de dépôts de pentes plus ou moins en relation avec le creusement longitudinal de la vallée, matérialisé quant à lui par des restes de terrasses alluviales, ajouté à la relative dispersion dans l’espace des affleurements, rend difficile une datation précise des épisodes travertineux. Cependant, il semble acquis que le travertin de Peyre I, au moins dans sa partie finale progradante, s’est déposé pendant un interglaciaire récent, vraisemblablement l’Eemien. En effet, il est plus ancien que la terrasse 03VIA qui a fourni un âge de 75 ka et qui précède elle-même la terrasse de 40 m associée au complexe travertineux. Peyre I est plus ancien que la terrasse 03COMP ce qui confirmerait aussi l’âge intra würmien (MIS 3 ?) du petit travertin des Douzes selon l’hypothèse d’Ambert (1984) et impliquerait un âge équivalent, rajeuni, pour ceux du château de Creissels, postérieurs à la terrasse 3 d’Ambert. L’hypothèse que le travertin de Peyre I, au moins dans sa partie finale, est bien Eemien (vers ‑120 ka) est confortée par la flore à épicéa. En effet, les empreintes visibles sur le front du tuf, seraient contemporaines de l’arrêt du dépôt puisque ce système fonctionne par progradation. L’essentiel de la flore de l’optimum interglaciaire nous échappe car hors affleurement ; ce que nous voyons témoigne d’une période catathermique, cohérente avec la séquence pollinique du maar de Ribains dans le Velay (Beaulieu & Reille, 1992). L’épicéa est présent à Ribains depuis l’Eemien (MIS 5e), jusqu’au MIS 5b puis il disparaît au cours du dernier Pléniglaciaire (MIS 2). Sur ces bases, la travertinisation à Peyre semble probablement s’achever au MIS 5e et plus sûrement 5b.

33A Peyre II, les deux cavités livrent un ensemble faunistique traduisant un climat tempéré, proche du dernier interglaciaire (Brugal in Vernet et al., 1984). Les deux espèces de chevaux, un rongeur (Pitymys duodecimcostatus), le rapport Microtidés sur Muridés et les Gastéropodes traduiraient un environnement plutôt sec, modulé par l’existence des cervidés et de rares taxons frais. Cette faune est postérieure à la travertinisation et peut être rapportée à une période encore tempérée de la dernière période interglaciaire après l’Eemien, MIS 5c ou 5a. L’industrie n’apporte pas d’éléments chronologiques déterminant.

34Quant au travertin du Chenil, son association à la terrasse de 20 m n’est pas claire même si les cailloutis associés témoignent d’une mise en place de forte énergie, compatible avec le creusement principal (Mokhtari, 2000). La flore est celle d’une forêt supraméditerranéenne de chênes caducifoliés rapportée à un interglaciaire proche de son optimum climatique (Vernet, 1985) et vraisemblablement l’Eemien. Il faudrait tester l’hypothèse selon laquelle le dépôt du Chenil situé en versant nord aurait cessé avec la dégradation climatique post eemienne, expliquant ainsi le non enregistrement de la phase à épicéa bien marquée en versant sud à Peyre I.

35Reste le problème de La Rouquette dont les rapports géomorphologiques ont été analysés par Ambert et al. (1992). Cependant, leurs observations montrent une mise en place dans un vallon tributaire du cours principal du Tarn, rendant peu évidentes les corrélations avec les terrasses alluviales du Tarn, même s’ils considèrent une liaison géométrique avec la terrasse de 20 m. Mokhtari (2000) conclut aussi à un dépôt latéral, d’origine assez proche (ruisseau de St. Martin ou celui de l’Homède) avec une mise en place dans un milieu calme sans variations notables du courant.

36Le travertin de La Rouquette, sans rapport évident avec le creusement de la vallée du Tarn mais en relation avec un écoulement latéral, plus nettement qu’au Chenil, témoignerait de l’interglaciaire précédent (MIS 7). On notera en effet, la présence de Celtis, qui va dans le sens de cette datation. Celtis australis est connu par ses graines dans le site Mindel-Riss (MIS 7) du Mas des caves à Lunel Viel (Bonifay, 1968) et à la base de la séquence de Coudoulous I, Lot, dans un plancher stalagmitique daté entre 200 et 300 ka (Bonifay & Clottes, 1981). La datation OSL de 273 ± 23 ka obtenue sur les sables à la base de la séquence travertineuse (03ROQ) confirmerait cette attribution. Malheureusement, du fait de sa position ce travertin ne nous renseigne que sur l’histoire des taxa, Celtis notamment, mais s’intègre mal dans la chronologie générale.

5 - Conclusion

37Le complexe travertineux associé au creusement de la vallée du Tarn est aujourd’hui mieux compris même si de nombreux points restent à élucider (fig. 7). Les datations OSL calent bien les terrasses du dernier glaciaire formées autour de 75 ka BP ainsi que le travertin de la Rouquette au cours de l’avant-dernier interglaciaire (MIS 7).

38Ces résultats associés à l’histoire des taxons, dont un particulièrement précieux Picea excelsa, rendent très probable la construction de l’essentiel de l’un des édifices travertineux majeurs (Peyre) à l’Eemien alors que Celtis australis représente un autre repère important pour l’avant-dernier interglaciaire. Les faunes, invertébrés comme mammifères, livrent des données paléoécologiques importantes pour l’histoire des paléoenvironnements méditerranéens. Les rares outils préhistoriques, enfin, contribuent à placer le plus ancien travertin vers la fin du Pléistocène inférieur.