1La distribution et l’épaisseur des dépôts cénozoïques du Fossé rhénan supérieur sont relativement connues et intimement liées à l’histoire tectonique. L’évolution de la région au cours du Quaternaire suscite l’intérêt des chercheurs dès le début du XX^e siècle, notamment à Achenheim, et de nombreux travaux géomorphologiques lui ont été consacrés à partir des années 1970. Enfin, le développement de l’archéologie préventive dans les années 1990, ainsi que plusieurs recherches programmées, ont commencé à révéler l’histoire des paysages holocènes. Pour autant, le nombre de coupes bien datées restait très limité et il était difficile de réfléchir en terme de bilans sédimentaires, les formations du Pléistocène supérieur étant difficiles à distinguer de celles des cycles glaciaires précédents, mais aussi parfois de celles de l’Holocène récent issues de l’érosion des dépôts périglaciaires. Pour questionner les spécificités géomorphologiques de la région et apprécier la part des sociétés humaines sur le fonctionnement des bassins versants et des écosystèmes à l’Holocène, il était donc nécessaire d’élaborer un cadre chronostratigraphique des dépôts sédimentaires des derniers 130 000 ans.

2Les objectifs de la thèse consistait ainsi (i) à vérifier les limites des grands corps sédimentaires eemiens, weichséliens et holocènes et à préciser leurs épaisseurs dans la plaine d’Alsace, des collines sous-vosgiennes au cours actuel du Rhin, (ii) à définir et dater des horizons repères, en s’intéressant plus particulièrement aux paléosols, et (iii) à restituer les relations dynamiques des différents ensembles géomorphologiques, afin (iv) d’alimenter une réflexion sur la préservation et la répartition des sites archéologiques et pour discuter de l’impact des sociétés sur les sols et les dynamiques sédimentaires au cours de l’Holocène. La thèse s’appuie sur une soixantaine de profils issus principalement des opérations d’archéologie préventive menées avant les travaux d’aménagement du territoire (lotissements, zones d’activités, routes…) dans les différents ensembles géomorphologiques de la région : les successions loessiques qui ont servi à établir une frise chronostratigraphique de référence, la plaine rhénane drainée par le Rhin et l’Ill, et les cônes vosgiens de la Thur, de la Bruche et de la Zorn (fig. 1). Les observations de terrain et les corrélations de proche en proche ont été confortées par des analyses pédosédimentaires et micromorphologiques et par cent datations numériques (radiocarbone et luminescence optiquement stimulée).

Fig. 1 : Zone d’étude de la thèse (en rouge), principaux ensembles morphosédimentaires du Fossé rhénan supérieur et profils stratigraphiques étudiés. Fig. 1: Study area of the thesis (in red), main morphosedimentary ensembles of the Upper Rhine Graben and studied stratigraphic profiles.

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(1) Collines et terrasses loessiques. (2) Terrasses de sables et de graviers. (3) Plaine ello-rhénane. (4) Diagnostics archéologiques étudiés. (5) Fouilles archéologiques étudiées (d’après BD Charm/BRGM et https://www.lgrb-bw.de/​geologie).
(1) Loess hills and loessic terraces. (2) Sand and gravel terraces. (3) Ello-Rhenan plain. (4) Studied archaeological surveys. (5) Archaeological excavations (after BD Charm/BRGM and https://www.lgrb-bw.de/​geologie).

Patrice Wuscher

3Entre environ 130 et 50 ka, les successions lœssiques constituent l’essentiel des enregistrements. L’Eemien est représenté par un horizon BT de luvisol polyphasé ou par un calcisol systématiquement tronqués. Le Début Glaciaire weichsélien est matérialisé par des colluvions, des sols steppiques et, à Vendenheim « Isperlach », par des alluvions sablo-argileuses à bois de pins. Le passage au Pléniglaciaire inférieur constitue une limite nette dans les successions stratigraphiques avec l’arrivée des premiers dépôts loessiques. La période est également matérialisée par un sol brun arctique. Il est toutefois difficile de la distinguer du Pléniglaciaire moyen, caractérisé par le même type de sol, ainsi que par des dépôts de plaine d’inondation rhénans peu étendus. Le Pléniglaciaire supérieur impacte l’ensemble des milieux sédimentaires. Avant 23 ka, le Rhin façonne la terrasse d’Erstein tandis que les plateaux et les collines sont recouverts par une alternance de loess ou de sables éoliens et de gleys de toundra. Une contraction et une incision des cônes vosgiens et le dépôt de loess massif marquent la deuxième partie de la période. À partir de 16 ka, une incision majeure du réseau hydrographique sépare les cours du Rhin et de l’Ill dans la moitié sud de l’Alsace. Le Tardiglaciaire (14,7-11,7 ka) est enregistré uniquement dans la vallée de l’Ill par des alluvions fines et des paléosols. L’Holocène ancien et l’Holocène moyen sont représentés dans la plaine rhénane par des dépôts sableux riches en pins et par la nappe grossière d’Eschau qui sépare les cours de l’Ill et du Rhin dans la moitié nord de la région. Les vallées de l’Ill, de la Thur, de la Bruche et de la Zorn paraissent relativement stables et marquées par le développement d’un sol. À partir du I^er millénaire avant notre ère, ce sol est tronqué par des dépôts torrentiels et des séquences colluviales se mettent en place au pied des versants (fig. 2). Au moins à partir du Moyen-Âge, les réseaux hydrographiques sont fortement aménagés autour des villes.

Fig. 2 : Représentation synthétique des datations obtenues dans les alluvions holocènes et les colluvions des versants loessiques (abrégées « COLLUV. LOESS. »). Fig. 2: Synthetic scheme of datings obtained in the Holocene alluvium and colluvium (abbreviated as "COLLUV. LOESS.").

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La chronologie des phases de pédogenèse et des nappes de graviers a été établie à partir des relations stratigraphiques entre ces formations et les structures archéologiques. Les absences de datations correspondent à des absences de dépôts.
The chronology of both pedogenetic phases and gravel layers was established based on stratigraphic relationships between these formations and archaeological structures. Absences of datings correspond to absences of deposits.

Patrice Wuscher

4Au final, à l’échelle régionale, le climat et les formes du relief apparaissent comme les principaux facteurs de contrôle de l’évolution du Fossé rhénan depuis 130 000 ans, jusqu’à ce que les activités anthropiques prévalent à partir de l’Holocène récent. Toutefois, malgré l’apport conséquent de nouveaux profils et données analytiques apportés par la thèse, le Pléistocène supérieur et l’Holocène du Fossé rhénan doivent encore être creusés. Il manque d’abord une série de carottages pour repérer et dater l’interglaciaire eemien dans les séquences alluviales et donc préciser les variations d’épaisseur du remblaiement de la plaine. La géomorphologie des loess demande également à être précisée, à partir de nouveaux profils et de prospections géophysiques, notamment sismiques. Leurs mécanismes de dépôt, notamment les sources sédimentaires locales et les directions de vent, doivent quant à eux être définis à partir d’un maillage plus régulier de profils et de données pédosédimentaires et granulométriques, complétées par des mesures des spectres en moyen infra-rouge (SMIR). Enfin, la part de la néotectonique demande à être réévaluée à partir de profils complémentaires pour disposer d’une meilleure résolution spatiale et passer de l’échelle régionale à des approches plus locales, notamment à proximité des failles.