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Datation et reconstitution paléoenvironnementale d’un site paléolithique moyen submergé en Manche est : Ault‑Onival (Somme, France)

Dating and palaeoenvironmental reconstruction of a submerged middle palaeolithic site in the eastern channel: Ault‑Onival (Somme, France)
Pierre Antoine, Patrick Auguste, Jean‑Jacques Bahain et Sophie Louguet
p. 221-233

Résumés

La paléofalaise, la formation continentale périglaciaire et le très riche gisement paléolithique moyen d'Ault-Onival (Somme) ont suscité l’intérêt des géologues et des préhistoriens depuis le début du XXème siècle. Cependant, ce site est très difficile d’accès en raison de sa localisation dans un niveau découvert seulement lors des plus basses mers, ce qui en complique l’étude. Si l'industrie lithique a fait l'objet de travaux détaillés à partir des riches assemblages provenant des prospections sur l’estran et de comparaisons avec les sites de référence de la Somme, la formation de versant périglaciaire (Formation d'Ault) n'avait jusqu’à récemment jamais été étudiée en détail. Des investigations ont donc été menées pendant plusieurs années à l’occasion des grandes marées et à la suite de périodes d’érosion de la surface des dépôts quaternaires par la mer. Des observations ont ainsi pu être effectuées sur la stratigraphie de la partie supérieure des sédiments et complétées par des sondages à la tarière et une prospection du niveau paléolithique en place. L’approche paléontologique a été basée sur l’analyse des collections conservées au Musée d’Abbeville et chez un chercheur amateur qui prospecte le site depuis de nombreuses années, mettant en exergue la présence du mammouth laineux. Les premiers résultats de cette étude permettent de confirmer un âge weichsélien pour la mise en place de ces dépôts périglaciaires, ainsi que la formation du niveau durant une période pléniglaciaire. Une datation ESR/U-Th sur émail dentaire (dent de cheval) permet d’attribuer à ce niveau un âge de 55 ± 10 ka. La synthèse des données géologiques, paléontologiques et géochronologiques situe le niveau au Pléniglaciaire inférieur (SIM 4) ou à la charnière Pléniglaciaire inférieur-Pléniglaciaire moyen (SIM 4-3). Par ailleurs, la prise en compte de l’ensemble des données et du contexte structural suggère que la préservation de la Formation d'Ault est liée au rejeu récent (depuis le Pléistocène supérieur) d'une faille de direction N60-70, longeant la paléofalaise et à l’affaissement relatif du compartiment nord du substrat crayeux local.

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Texte intégral

Les auteurs tiennent à remercier vivement R. Agache de leur avoir fait découvrir le site et partager sa passion pour le littoral picard, ainsi que J.-M. Michel pour son accueil très chaleureux et sa disponibilité qui ont permis à P. Auguste et S. Louguet d'étudier dans de très bonnes conditions les restes de grands mammifères collectés à Ault depuis plus de 25 ans. Leurs remerciements vont aussi à Cyril Montoya du Service régional de l’Archéologie de Picardie pour l’aide apportée. Ils remercient également J.-M. Dolo qui a réalisé les irradiations, R. Grün, qui a fourni le programme de calcul, et H. Tissoux et S. Hameau pour leur aide lors de l’acquisition des données U-Th.

1 - Introduction

1Le secteur d'Ault-Onival se situe sur la côte sud du bassin de la Manche Est, à environ 15 km au sud de l'estuaire de la Somme (fig. 1 & 2), à proximité de la zone d'ancrage du cordon de galets qui constitue la flèche littorale de Cayeux (fig. 2).

2La mise en évidence sur l’estran d’Ault d'un site paléolithique submergé, uniquement accessible lors des marées de fort coefficient, remonte au début du XXème siècle avec les premières notes manuscrites de Ponchon en 1918, citées par Agache (1963, 1978, 1991), puis les observations de Briquet (1930, 1933).

3Plus récemment, c'est surtout Roger Agache qui, grâce à une prospection systématique du secteur lors des grandes marées, a pu démontrer la présence de silex taillés paléolithiques en place associés à des restes de grands mammifères pléistocènes, dans une formation de versant crayeuse à silex gélifractés préservée à proximité d'une ancienne falaise érodée (Agache, 1963, 1968, 1978, 1991).

4Parallèlement, des milliers d'artefacts paléolithiques et des restes osseux et dentaires de grands mammifères ont été récoltés sur l'estran d'Ault-Onival par Jean-Marie Michel depuis les années 1970 à la faveur des grandes marées. L'étude de l'industrie lithique récoltée par Agache et Mariette, publiée par Perpère (1999), montre que ce site correspond à un atelier de débitage du Paléolithique moyen, dont la localisation est liée à l'abondante matière première disponible. A l’époque, l’attribution par cet auteur de l’industrie d’Ault au Pléistocène moyen récent s’est basée sur une comparaison avec des sites de la Somme, comme Sains-en- Amiénois, dont la révision a depuis montré qu’ils étaient en fait contemporains du Dernier glaciaire (Antoine et al., 2003c).

5La datation de cet assemblage lithique exceptionnel (plusieurs milliers de nucleus et éclats) est donc un sujet d'importance pour les préhistoriens. Par ailleurs, la Formation d'Ault et la paléofalaise associée constituent actuellement un jalon unique pour l'étude de l'évolution du littoral picard depuis le Pléistocène. Enfin, les nouvelles investigations sur le site d’Ault s’intègrent dans le renouveau des recherches sur les sites paléolithiques submergés du domaine Manche-Mer du Nord (SPLASHCOS « Submerged Prehistoric Archaeology and Landscapes of the Continental Shelf » et « Deukalion » Projects).

6Le but de cet article est de :

71 ) faire le point sur les données actuellement disponibles sur ce gisement majeur de la préhistoire picarde ;

82) fournir un premier bilan de l'étude des restes de grands mammifères des collections Agache et Michel étudiée récemment par Patrick Auguste et Sophie Louguet ;

93) préciser l’âge radiométrique de la formation par le biais d’une datation ESR/U-Th sur émail dentaire ;

104) enfin de proposer des hypothèses concernant la préservation de la Formation d’Ault en rapport avec l'évolution du littoral et le contexte tectonique régional.

Fig. 1 : Localisation du site d’Ault dans une carte paléogéographique simplifiée du bassin de la Manche avec figuration des paléochenaux du Fleuve Manche et position des niveaux marins à -120 et -60 m (Dernier glaciaire).

Fig. 1 : Localisation du site d’Ault dans une carte paléogéographique simplifiée du bassin de la Manche avec figuration des paléochenaux du Fleuve Manche et position des niveaux marins à -120 et -60 m (Dernier glaciaire).

PSE : Paléo-Seine, PSO : Paléo-Somme.

Fig. 2 : Localisation, contexte géologique et morpho-tectonique du secteur d’Ault-Onival

Fig. 2 : Localisation, contexte géologique et morpho-tectonique du secteur d’Ault-Onival

(d’après la carte géologique de Saint-Valéry-sur-Somme, Eu à 1/50000 ; Broquet et al., 1985).

2 - Géometrie de la formation d'Ault

11La formation continentale d'Ault s’étend sur une surface de plusieurs milliers de m2 sur l’estran de la plage d’Ault-Onival où elle affleure sous la forme d’un dépôt fortement hétérogène à blocs de silex et matrice crayeuse à limono-crayeuse. Elle est limitée au sud-est par une marche d'environ 50 cm, dont le tracé rectiligne (N60 à N65), bien visible sur l'estran d'Ault-Onival ainsi que sur les photos aériennes (fig. 3A), se situe dans l'axe de la falaise morte.

12Son extension exacte au nord de cette limite est cependant très délicate à déterminer en raison de sa position par rapport au niveau des basses mers et de son fréquent recouvrement par une couverture sableuse actuelle dont l’épaisseur et l’extension varient en permanence au grès des conditions météorologiques.

13La marche dans la craie qui délimite la formation au sud-est est interprétée comme la trace d'une ancienne falaise (paléofalaise) au pied de laquelle se sont accumulées des formations de versant périglaciaires lors de périodes de retrait de la mer (Briquet, 1933). Cette interprétation est renforcée par la comparaison avec la coupe de Sangatte, dans le Pas-de-Calais (fig. 4), qui montre sur plusieurs centaines mètres une épaisse formation de versant crayeuse incluant des faciès du même type que ceux d’Ault, en recouvrement d'un niveau de plage du Pléistocène moyen (Sommé, 1975 ; Balescu & Haesaerts, 1984 ; Antoine, 1989 ; Balescu et al., 1992 ; Sommé et al., 1999). Cependant, l’épaisseur de la Formation d'Ault est très mal documentée. Seul un ancien sondage (Houllier, 1927), dont la position exacte n’est malheureusement pas connue, l’a traversée sur 11 m, mais sans en reconnaître la base.

14Enfin, le contexte structural du secteur compris entre Saint-Valery et Le Tréport (fig. 2) se caractérise par la présence de plusieurs failles de direction moyenne N65-70 et N10, à rejeu localement holocène (Broquet, 1980 ; Beun & Broquet, 1980 ; Broquet & Beun, 1981 ; Beun & Robert, 1983 ; Broquet et al., 1985). La faille de Saint-Valery affecte en particulier le cordon pléistocène de la falaise ancienne à Poutricourt, à une dizaine de kilomètres au NE d’Ault (fig. 2).

15D'un point de vue géologique et géomorphologique, la Formation d’Ault pose donc un certain nombre de questions concernant l'évolution de cette portion du littoral en relation avec les variations du niveau marin et le contexte structural : extension, épaisseur et âge des dépôts, conditions de préservation lors de la transgression holocène.

3 – Facies sédimentaire

16La formation continentale qui contient les artefacts paléolithiques (Formation d'Ault), n’est accessible que lors des plus basses mers (coefficient 100 minimum) (fig. 3B). Elle est constituée par un faciès de boue crayeuse à granules, petits blocs de craie, et abondants silex hétérométriques fortement gélifractés correspondant à la “presle” des anciens auteurs (fig. 3B & 3C). Elle est le plus souvent recouverte à l’affleurement par un banc de silex hétérométriques fortement roulés dont la mise en place résulte de l’érosion et du remaniement de sa partie sommitale par la dynamique de déferlement dans la zone intertidale. C’est d’ailleurs ce faciès qui a livré des milliers de nucleus et éclats Levallois aux arêtes émoussées collectés par différents amateurs.

17La Formation d’Ault possède des caractéristiques semblables à celles des heads crayeux des coupes de Normandie (Lautridou, 1985) et à celle des coulées crayeuses gélifluées, que l'on rencontre souvent entre le sommet des nappes alluviales des terrasses de la Somme et leur couverture lœssique, à proximité des anciens talus crayeux (Antoine, 1990 ; Antoine et al., 2000, 2007).

18Des prospections menées pendant plusieurs années lors des basses mers de vives-eaux ont permis d'effectuer de nouvelles observations à la faveur de coupes sub-perpendiculaires à la paléofalaise, dégagées par l'érosion marine actuelle sur environ 0,5 à 0,6 m d'épaisseur sous le niveau à blocs remaniés. A cette occasion il a aussi été possible de découvrir des artefacts paléolithiques en place dans la formation sédimentaire (fig. 3B) ou faiblement remaniés par la mer (fig. 3D).

19Ces observations ont montré que la Formation d'Ault en place était nettement stratifiée et qu’elle comportait des lits et des lentilles de limons calcaires brun jaune à faciès lœssique (fig. 3B), plus ou moins riches en granules et nodules de craie (lœss remaniés par gélifluxion et ruissellement). Parallèlement, des essais de sondage à la tarière manuelle n'ont pu être menés que jusqu'à 1 m de profondeur en raison de la densité des rognons de silex présents dans la masse crayeuse. Ces observations permettent d’attribuer les dépôts de la Formation d’Ault à un environnement typiquement périglaciaire et donc à une phase de type Pléniglaciaire.

Fig. 3 : Le site pléistocène d’Ault.

Fig. 3 : Le site pléistocène d’Ault.

A - Localisation du site paléolithique et de la paléofalaise d'Ault sur une vue aérienne de l'estran d'Ault (d'après un cliché de R. Agache).B - Conditions typiques d'affleurement des dépôts de la Formation d'Ault sous les sables de l'estran à marée basse (cliché P. Antoine, 2001). C – Détail du faciès « presle » à granules et blocs de craie et silex épars associés à une matrice loessique calcaire (cliché P. Antoine, 2001). D - Exemple d'artefact paléolithique (éclat levallois préférentiel) découvert en surface sur l'estran d'Ault (cliché R. Agache). E - Mandibule de Mammuthus primigenius découverte en place dans la Formation d'Ault (cliché R. Agache, 2007).

Fig. 4 : Coupe simplifiée de la partie sud-ouest de la falaise quaternaire de Sangatte (Pas-de-Calais) montrant les dépôts de head crayeux périglaciaires en recouvrement du cordon littoral interglaciaire pléistocène

Fig. 4 : Coupe simplifiée de la partie sud-ouest de la falaise quaternaire de Sangatte (Pas-de-Calais) montrant les dépôts de head crayeux périglaciaires en recouvrement du cordon littoral interglaciaire pléistocène

d’après Sommé, 1975, modifié

4 - Datation ESR/U-TH

20Une dent de cheval provenant de la collection Michel a été analysée par la méthode ESR/U-Th combinant les données de l’uranium-thorium (U-Th) et de la résonance de spin électronique (ESR).

21La dent a été préparée selon le protocole expérimental décrit dans Bahain et al. (2002). Au laboratoire, les tissus dentaires ont tout d’abord été séparés mécaniquement. Les activités des différents radionucléides présents dans la dentine et l’émail (essentiellement 238U, 226Ra et 222Rn) ont été mesurées par spectrométrie gamma, puis ces tissus analysés par spectrométrie alpha (tab. 1), ce qui a permis d’obtenir les rapports 234U/238U et 230Th/234U indispensables au calcul des facteurs d’incorporation pour chaque tissu. Cette double analyse a également permis d’estimer, en croisant les données α et γ, les éventuelles fuites de radium et radon, éléments très mobiles dont les descendants sont d’importants émetteurs α, β et γ (Bahain et al., 1992, 1993) (tab. 2). Les activités des différents radionucléides du sédiment ont également été mesurées par spectrométrie γ, de façon à calculer leur contribution aux doses β et γ reçues par les échantillons (tab. 3).

22Les lamelles d’émail ont été pour leur part nettoyées au moyen d’une fraise de dentiste afin d’éliminer toute contamination par de la dentine, du cément ou du sédiment. Ce nettoyage, effectué sur une épaisseur minimale de 50 μm, permet d’éliminer la contribution des rayons α « externes » à l’émail, mais cette préparation nécessite de mesurer l’épaisseur de la lamelle d’émail avant, au cours et après la manipulation, afin de corriger les doses β tant interne, c'est-à-dire liée aux radioéléments présents dans l’émail, qu’externe, issue des radioéléments de la dentine, du cément et/ou du sédiment (tab. 2).

23L’émail a ensuite été broyé mécaniquement, puis tamisé. La fraction 100-200 μm, récupérée lors de ce tamisage a été séparée en dix aliquotes, dont neuf ont été irradiées au Laboratoire National Henri Becquerel du CEA (CEN Saclay) à l'aide d'une source gamma au 60Co (IBL460) à des doses de 63, 125, 200, 400, 630, 800, 1000, 1250 et 1500 Gy. Les intensités ESR des dix aliquotes ont ensuite été mesurées avec un spectromètre Bruker EMX, puis l’émail a été analysé successivement en spectrométrie γ et en spectrométrie α (tab. 1).

24La dose annuelle externe a été calculée à partir des teneurs en radioéléments de sédiments prélevés au cours des travaux de terrain réalisés en 2000 et 2001 et mesurés en laboratoire par spectrométrie gamma (tab. 3). Enfin les âges ESR/U-Th, les différentes contributions à la dose annuelle et les paramètres d’incorporation de l’uranium pour chaque tissu dentaire ont été calculés (tab. 3).

25L’âge ESR/U-Th obtenu pour l’échantillon d’Ault est de 55 ± 10 ka. Il faut toutefois signaler que l’impossibilité de réaliser des mesures dosimétriques sur le site, compte tenu de la taphonomie du gisement, et la difficulté d’attribuer la dent analysée à une unité sédimentologique précise sont d’importantes sources d’incertitude, notamment au niveau de la dose externe reçue par l’échantillon qui n’a pu être déterminée dans ce travail qu’à partir de l’activité des sédiments correspondant au niveau archéologique, expliquant l’erreur importante associée à l’âge. Ce résultat permet cependant d’attribuer clairement les dépôts de la Formation d’Ault et le niveau paléolithique associé au Pléniglaciaire inférieur (SIM 4) ou au début du Pléniglaciaire moyen (début du SIM 3).

Tab. 1 : Données U -Th obtenues par spectrométrie alpha sur les tissus dentaires de l’échantillon analysé provenant du site pléistocène d’Ault.

Tab. 1 : Données U -Th obtenues par spectrométrie alpha sur les tissus dentaires de l’échantillon analysé provenant du site pléistocène d’Ault.

Tab. 2 : Rapports 226 Ra/230Th et 222Rn/230Th déterminés par croisement des données obtenues par spectrométries alpha et gamma sur les tissus dentaires de l’échantillon analysé provenant du site pléistocène d’Ault et mesures des épaisseurs de la lamelle d’émail utilisé pour la datation combinée ESR/U-Th avant et après préparation.

Tab. 2 : Rapports 226 Ra/230Th et 222Rn/230Th déterminés par croisement des données obtenues par spectrométries alpha et gamma sur les tissus dentaires de l’échantillon analysé provenant du site pléistocène d’Ault et mesures des épaisseurs de la lamelle d’émail utilisé pour la datation combinée ESR/U-Th avant et après préparation.

Tab. 3 : Paléodose, p aramètres d’incorporation, contributions des différents rayonnements au débit de dose annuel et âge ESR/U-Th obtenus sur l’échantillon analysé provenant du site pléistocène d’Ault.

Tab. 3 : Paléodose, p aramètres d’incorporation, contributions des différents rayonnements au débit de dose annuel et âge ESR/U-Th obtenus sur l’échantillon analysé provenant du site pléistocène d’Ault.

* un facteur k (efficacité alpha) de 0,13 ± 0,02 a été utilisé en accord avec Grün et Katzenberger-Apel (1994). ** les atténuations béta ont été calculées en utilisant les données de Brennan et al. (1997). *** la dose gamma a été calculée à partir des activités en radioéléments mesurées par spectrométrie gamma (U : 0,69 ± 0,05 ppm ; Th : 1,04 ± 0,03 ppm ; K : 0,17 ± 0,01 %). La dose cosmique a été calculée à partir des données de Prescott et Hutton (1994).

5 - Nouvelles données paléontologiques

26Dans le cadre de nouvelles recherches sur le site d'Ault, la détermination et l'étude détaillée des restes de grands mammifères (fig. 3E) représentent une première étape dont les résultats permettent de préciser l'attribution chronologique du gisement paléolithique et de la Formation d'Ault, ainsi que son contexte paléoécologique.

27La faune mammalienne découverte à Ault est peu importante en quantité, mais elle revêt un caractère particulièrement intéressant par la possibilité qu’elle offre de proposer un âge pour la formation du dépôt archéologique auquel elle est associée.

28Nous avons pu examiner deux collections qui se complètent, celle de Roger Agache, dont une partie est déposée au Musée d’Abbeville et une autre au Musée d’Amiens, et celle de Jean-Marie Michel dont la dévolution définitive sera le Musée d’Amiens. Dans les deux cas, les vestiges dentaires et osseux indiquent presque exclusivement la présence d’un proboscidien. Signalons également dans la collection Michel la présence d’un fragment de bourgeon de dent jugale supérieure de cheval, qui a fait l’objet de l’étude géochronologique.

29Le proboscidien est représenté essentiellement par des éléments dentaires :

30Collection Agache (Musée d’Abbeville) : une mandibule portant deux dents, une D4 et une M1 ; quatre molaires isolées ; un fragment de tibia ; une phalange ; un os carpien.

31Collection Agache (Musée d’Amiens) : une mandibule portant quatre dents, M2 et M3 gauches et droites (fig. 5) ; un fragment de fémur (fig. 6) ; un fragment de tibia (fig. 6).

32Collection Michel : une hémimandibule gauche portant une M2 ; deux molaires inférieures isolées (M1 et M3) ; un fragment de mandibule deux fragments de côtes ; un fragment de coxal gauche ; un fragment de scapula ; un fragment d’épiphyse distale de fémur.

33La prise en compte des stades d’usure dentaire (Louguet-Lefebvre, 2005, 2006) a permis, sur les quatre individus considérés, de mettre en évidence la présence d’un jeune adulte, approximativement âgé de 12-22 ans, de deux adultes âgés de près de 22 à 35 ans et d’un adulte plus âgé (approximativement 22-35 ans).

34Les fragments de diaphyse de fémur et de tibia découvert par Agache en 2007 présentent tous les deux des stigmates caractéristiques d’une fracturation anthropique dynamique sur os frais réalisée à l’aide d’un percuteur (fig. 6). Ce point est important, car il permet de mettre en évidence une intervention humaine indubitable sur des ossements de mammouth et ainsi de relier les accumulations fauniques et lithiques.

35La morphologie des dents du proboscidien, identique dans les deux collections, est tout à fait caractéristique de celle des animaux de la lignée du mammouth (genre Mammuthus), et nous permet donc d’exclure une attribution à l’éléphant antique (Palaeoloxodon antiquus). Plusieurs caractères anatomiques discriminants permettent de préciser l’espèce de mammouth concernée : en effet, cette lignée évolutive montre tout au long du Pléistocène une augmentation du nombre des lames d’émail des dents, ainsi qu’une diminution de l’épaisseur de cet émail. Ainsi les premiers mammouths européens (M. meridionalis) du Pléistocène inférieur ont une fréquence laminaire (nombre de lames sur 10 centimètres) faible et un émail très épais, tandis que les mammouths laineux typiques (M. primigenius) du Pléistocène supérieur montrent des fréquences laminaires très élevées et un émail peu épais.

36Les analyses de la mandibule complète (avec les M2 et M3) et de 3 molaires inférieures indiquent que les vestiges sont clairement attribuables au mammouth laineux typique, Mammuthus primigenius. En effet, la faible épaisseur d’émail, associée à une fréquence laminaire élevée, à un indice d’hypsodontie conséquent et à un sinus complexe (forme caractéristique du ruban d’émail) caractérisent sans conteste le dernier représentant de la lignée des mammouths (fig. 7 et tab. 4).

37Le mammouth laineux Mammuthus primigenius, le plus évolué de la lignée, possédait des molaires adaptées à une alimentation végétale variée essentiellement composée de graminées. Les lames d’émail constitutives de ses dents jugales étaient ainsi plus nombreuses pour une longueur de dent moindre, impliquant des lames plus serrées, le nombre de lames d’une troisième molaire définitive de M. primigenius étant situé entre 18 et 25 (Musil, 1968). Par ailleurs, si le nombre de lames et la hauteur de celles-ci augmentent au cours de l’évolution de la lignée, l’épaisseur d’émail diminue quant à elle de façon significative ne dépassant que rarement 2 mm. Par ailleurs, les rubans d’émail sont chez le mammouth laineux fortement plissés et présentent une dilatation médiane quasi systématique (sinus complexe). Les lames d’émail, plus fines et plus nombreuses, vont contribuer à accroître la fonction de râpe de la molaire tout en limitant son abrasion. Cette augmentation de surface dure et résistante aura pour conséquence de permettre aux animaux de broyer tous types de végétaux et surtout plus de graminées.

38La comparaison des données obtenues sur deux M3 inférieures du mammouth d’Ault a été effectuée avec les mesures moyennes obtenues sur le Mammuthus trogontherii de Süssenborn (Guenther, 1969), puis sur le mammouth saalien de la Fage (Beden & Guérin, 1975), et enfin avec les données obtenues sur deux individus provenant de la grotte de Jaurens en Corrèze (Beden, 1980) et sur la population typique de mammouth laineux de Predmosti, situé en République Tchèque (Musil, 1968), tous deux attribués au Pléistocène supérieur (tab. 5). Cette comparaison confirme l’appartenance spécifique du mammouth d’Ault à la forme terminale typique, M. primigenius.

39M. primigenius, qui apparaît en Sibérie orientale il y a environ 800000 à 600000 ans, n’aurait gagné l’Europe occidentale qu’au cours des stades isotopiques marins 7 ou 6, aux alentours de 190000 à 150000 ans (Lister & Sher, 2001). En France septentrionale (Auguste, 2009), il apparaît dans le cortège faunique de manière certaine à la fin du Saalien, durant le SIM 6, comme à La Cotte de Saint-Brelade dans l’Île de Jersey (alors reliée au continent). Mais il ne devient courant au sein des accumulations de faune qu’à partir du début glaciaire weichsélien vers 100 ou 110000 ans comme au Mont-Dol en Bretagne (Auguste, 2009). Sa dernière présence confirmée se situe à Hénin-sur-Cojeul dans le Pas-de-Calais durant le Pléniglaciaire moyen vers 45000 ans au cours du SIM 3 (Auguste, 2009).

40Le proboscidien présent à Ault est donc un Mammuthus primigenius typique, il indique par conséquent un dépôt au moins plus récent que la fin du Pléistocène moyen, ou fort probablement plus récent que le dernier interglaciaire (Eémien) et plus ancien que le Tardiglaciaire. Ses exigences écologiques en font l’hôte privilégié de l’écosystème identifié durant les phases glaciaires du Pléistocène, un milieu dominé par de vastes étendues herbeuses de type steppique sous un climat froid, sec et bien plus continental que l’actuel. La date obtenue sur la dent de cheval indiquant la formation du dépôt vers 55000 ± 10000 ans est donc en parfait accord avec la détermination spécifique. Par ailleurs, les conditions périglaciaires du contexte sédimentaire sont également en adéquation avec le paysage et le climat induit par la présence de ce mammouth laineux, témoignant de la présence de ces animaux mais également de l’Homme durant une phase froide du Pléistocène supérieur, très probablement au cours du Pléniglaciaire inférieur (SIM 4).

Fig. 5 : Mandibule de mammouth laineux d’Ault (découverte R.Agache, 2007).

Fig. 5 : Mandibule de mammouth laineux d’Ault (découverte R.Agache, 2007).

A : vue latérale ; B : vue occlusale. Echelle : 10 cm

clichés P. Auguste

Fig.6 : Fragment de diaphyse d’os longs du mammouth d’Ault (découverte R. Agache, 2007) portant des indices de percussion anthropique (points d’impact et fracturation hélicoïdale).

Fig.6 : Fragment de diaphyse d’os longs du mammouth d’Ault (découverte R. Agache, 2007) portant des indices de percussion anthropique (points d’impact et fracturation hélicoïdale).

A : fémur, vue corticale à gauche, médullaire à droite ; B : tibia, vue corticale à gauche, médullaire à droite. Echelle : 10 cm

clichés P.Auguste

Tab. 4 : Descriptif morphologique et morphométrique des molaires inférieures du mammouth d’Ault.

Tab. 4 : Descriptif morphologique et morphométrique des molaires inférieures du mammouth d’Ault.

N : nombre de lames, Nd : formule laminaire, Nf : nombre de lames fonctionnelles (ouvertes) ; ∞ : lames disparues par usure (∞) : lames disparues par contact, x : lamelle, - : cassure ; h : indice d'hypsodontie, soit H/l x 100 (rapport hauteur largeur) ; u :  stades d'usure : A : dent neuve, B : nombre croissant de lames en fonction (de B1 à B4), C : dent en milieu de vie (fonction optimale), D : disparition progressive des lames (D1 à D4), e : épaisseur d'émail (en mm), F : fréquence laminaire (nombre de lames sur 10 cm, F mesurée à mi-hauteur, de préférence sur la surface occlusale) ; Sinus : morphologie du ruban d'émail.

Fig. 7 : Deuxièmes molaires inférieures du mammouth d’Ault provenant de la mandibule de la figure 5.

Fig. 7 : Deuxièmes molaires inférieures du mammouth d’Ault provenant de la mandibule de la figure 5.

A : molaire droite, vue latérale en haut, occlusale en bas ; B : molaire gauche, vue latérale en haut, occlusale en bas. Echelle : 5 cm

clichés P. Auguste

Tab. 5 : Comparaison des dimensions de M3 inférieures de mammouths du Pléistocène moyen et supérieur avec celles du mammouth d’Ault.

Tab. 5 : Comparaison des dimensions de M3 inférieures de mammouths du Pléistocène moyen et supérieur avec celles du mammouth d’Ault.

N : nombre de lames ; L, l, H : longueur, largeur, hauteur (en mm) ; h : indice d'hypsodontie, soit H/l x 100 (rapport hauteur largeur) ; e : épaisseur d'émail (en mm) ; F : fréquence laminaire (nombre de lames sur 10 cm) ; ~ : environ.

6 - Synthèse

41D’une manière générale, les observations concernant la structure et la sédimentologie des dépôts d’Ault montrent que leur mise en place résulte essentiellement de processus de gélifluxion de la craie à silex et des dépôts de versants limoneux sus-jacents en liaison avec des alternances gel-dégel particulièrement marquées. La gélifraction massive des silex et l’ampleur de la dynamique sédimentaire indique vraisemblablement un contexte pléniglaciaire à permafrost. Par ailleurs, la comparaison avec les données régionales et notamment avec les coupes de séquences de recouvrement des terrasses de la Somme (Haesaerts & Dupuis, 1986 ; Antoine, 1994 ; Antoine et al., 2003a, 2007), montre que ce type de dépôts se met en place en contexte pléniglaciaire à la faveur de phases de déstabilisation particulièrement intenses du permafrost sur versant (mise en place de heads crayeux à silex et matrice argileuse, cailloutis à matrice limono-argileuse...).

42Les données paléontologiques sont en accord avec cette interprétation et situent la mise en place de ces dépôts dans un contexte de type pléniglaciaire et un environnement de steppe froide de type « steppe à Mammouth ».

43Compte tenu de la marge d’erreur, la datation ESR-U/Th sur dent de cheval nous place soit au Pléniglaciaire inférieur (65-55 ka) soit au début du Pléniglaciaire moyen (55-45 ka).

44La craie étant un matériau particulièrement sensible au gel, la déstabilisation de la falaise vive initialement formée en période de haut niveau marin pendant le dernier interglaciaire (Eémien) a vraisemblablement débuté dès les premiers stades froids du Début Glaciaire (SIM 5d) dans un contexte de régression (-20 m minimum, Sommé et al., 1994) pour s’accentuer ensuite au cours du Début Galciaire weichsélien dans un climat continental à gel saisonnier marqué (Antoine et al., 1998, 2003c). La comparaison avec la coupe de Sangatte qui contrairement à Ault permet d’observer l’ensemble de la séquence de versant post-niveau marin interglaciaire, apporte des éléments pour l’interprétation de cette période. En effet, les premiers dépôts de boue crayeuse massive recouvrant la séquence de plage fossile pléistocène de Sangatte contiennent une faune malacologique et des assemblages polliniques indiquant des conditions continentales froides mais non périglaciaires, de type Début Glaciaire (Sommé, 1975, 1979, Munaut, 1993, inédit ; Antoine, 1989). Dans ce contexte, les premiers stades d’érosion de la falaise crayeuse résultent des alternances gel-dégel qui entraînent la formation de boues crayeuses redéposées en pied de falaise par le ruissellement.

45Par contre, les caractéristiques de la faune, la datation et la nature des sédiments nous montrent que la Formation d’Ault, telle qu’elle affleure aujourd’hui, traduit un contexte climatique et des processus de gélifluxion beaucoup plus poussés qui n’apparaissent que dans une phase plus avancée du cycle climatique de type Pléniglaciaire avec le développement du permafrost. En effet, les premières traces de permafrost indiquées régionalement par la présence de pseudomorphoses de grandes fentes à coins de glace dans les séries lœssiques sont datées du Pléniglaciaire inférieur vers ± 60 ka BP (Antoine et al., 2003b). Le développement de ce premier épisode majeur de permafrost continu pourrait d’ailleurs être contemporain de l’événement de Heinrich H6 daté d’environ 60 ka (Grousset, 2002 ; Grousset et al., 2000 ; Svensson et al., 2008), comme semble l’indiquer des travaux sur les lœss du Pléistocène supérieur d’Europe occidentale (Antoine et al., 2009).

46Dans cette hypothèse, la phase de solifluxion majeure, responsable de la régularisation de la falaise, de l’accumulation de l’immense masse de dépôts crayeux à silex et de la finalisation du glacis, pourrait résulter d’un (ou de plusieurs) épisodes de réchauffement rapide qui suivent H6, comme les GIS 17-16 (vers 59.4-58.2 ka) ou GIS 15-14 (55.8-54.2 ka) (Svensson et al., 2008). L’occupation humaine aurait alors pu s’effectuer en début d’interstade vers 59-58 ka dans un contexte environnemental plus stable (arrêt des épisodes de solifluxion majeurs) et dans des conditions sensiblement moins rigoureuses. Au cours de cette période, l’affleurement d’une abondante masse de rognons de silex de bonne qualité, fraîchement dégagés par les processus de solifluxion antérieurs, constitue une configuration particulièrement favorable à l’établissement d’activités de débitage de grande ampleur.

47A cette époque, le niveau marin se situant autour de -60 à -80 m par rapport au niveau actuel (Waelbroeck et al., 2002), la Manche était presque entièrement exondée et le littoral se localisait au minimum à 200 km à l’ouest d’Ault, entre le Cotentin et l’Ile de Wight (fig. 1). L’occupation d’Ault n’a donc aucun caractère littoral comme c’est le cas par exemple pour certains sites du Cotentin, comme Port-Racine ou Saint-Germain-des-Vaux (Cliquet & Lautridou, 2006). Les paléolithiques qui ont occupé le secteur d’Ault à cette époque avaient donc accès à une immense plaine reliant la France et l’Angleterre, parcourue par les vastes chenaux fluviatiles du « fleuve Manche » et notamment par la Paléo-Somme et la Paléo-Seine (fig. 1). Cette plaine recouverte de graminées constituait un biotope idéal pour les grands mammifères tels les mammouths et chevaux.

48Le site paléolithique d'Ault, bien qu'il soit difficile d'accès et pratiquement impossible à fouiller, représente donc un point de comparaison important pour les nombreuses occupations du Paléolithique moyen récemment découvertes dans la France septentrionale (Locht et al., 2010), comme Beauvais (Locht et al., 1995), Fitz-James (Teheux, 2000), Sains-en-Amiénois (Fagnart & Fournier, 1982) ou Savy (Locht et al., 2006).

49Un essai de reconstitution de l'évolution du littoral et de la paléofalaise d’Ault sur la base des données existantes, résumé par la figure 8, montre que la préservation de la Formation d’Ault constituée par des dépôts relativement meubles, dans le contexte très fortement érosif de la plate-forme littorale, est difficilement envisageable sans l'intervention d'un affaissement relatif du substratum crayeux au nord de la paléofalaise depuis le dépôt (création d'un piège sédimentaire au nord de la falaise). En effet, en l'absence de mouvement relatif du substratum et donc de structure piège, les dépôts de versant périglaciaires accumulés en pied de falaise sur le cordon de galets à la suite d'un épisode de baisse du niveau marin du dernier glaciaire auraient logiquement du être entièrement décapés lors de la transgression holocène. Cette hypothèse est compatible avec l'existence de plusieurs failles normales sub-parallèles à la paléofalaise (failles de Saint-Valéry et de Mers-Amboise, fig. 2), qui provoquent un affaissement en gradins de la craie vers le nord (Broquet et al., 1985), et avec le caractère intensément fracturé de la falaise actuelle entre Ault et Le Tréport (Antoine, obs. pers.). La présence de cette fracturation pourrait d'ailleurs être un des facteurs intervenant dans l'accentuation du recul des falaises dans ce secteur et dans la localisation du point d'accroche de la flèche de galets du cordon des Bas-Champs de Cayeux ; flèche dont l’initiation au Subatlantique pourrait résulter d’épisodes d’éboulement massifs de la falaise.

50La vérification de cette hypothèse de conservation de la Formation d’Ault à la faveur d'un affaissement d'origine tectonique nécessite cependant une recherche sur la géométrie exacte des dépôts et leurs rapports avec la paléofalaise. Ces recherches pourront se baser sur des travaux complémentaires associant des investigations géophysiques (géoradar, sismique réflexion) et des sondages (si possible à la pelle mécanique).

51La prise en compte de l'âge maximum des dépôts, d’après l'étude des restes de mammouth, de l’âge ESR/U-Th, et de la position de la Formation d'Ault et de la paléofalaise associée montrent que la vitesse de recul actuelle (0,2 à 0,3 m/an, Lageat et al., 2006 ; Dolique, 1991) est sans commune mesure avec le bilan du recul au cours des phases récentes du Pléistocène (300 m pour 65000 ans au maximum). Cependant, seule la datation (14C) des tourbes qui apparaissent lors des grandes marées sur la plage d'Ault (Agache et al., 1963), permet de calculer une vitesse de recul de la falaise en relation avec la remontée du niveau marin au cours de l'Holocène récent et de la comparer à la vitesse de retrait constatée actuellement. La présence de ces tourbes montre par ailleurs qu'au cours de la remontée du niveau marin holocène, un marais littoral a existé entre la falaise et un cordon littoral actuellement disparu.

7 - Conclusion

52La paléofalaise et la Formation d’Ault, ainsi que le site paléolithique associé, constituent un objet d'étude original qui intéresse à la fois les géomorphologues, les géologues et les préhistoriens. Sur la base des données géologiques et géochronologiques disponibles et des nouvelles investigations menées récemment sur la grande faune, il est aujourd’hui possible d'attribuer le gisement paléolithique d'Ault et les dépôts de versant qui l'ont fossilisé à la fin du Pléniglaciaire inférieur à la transition SIM 4-SIM 3 vers 58-60 ka. Cette interprétation débouche donc sur un âge sensiblement plus récent que ceux qui avaient été proposés antérieurement sur la base de comparaison des industries lithiques et qui a le mérite d’être beaucoup plus cohérent avec les données actuelles concernant le Paléolithique moyen récent régional. Le site d’Ault est actuellement un des rares sites paléolithiques submergé daté et resitué dans un contexte chronoclimatique précis au niveau du bassin de la Manche.

53Ces recherches nous permettent également de reconstituer l’évolution des paléoenvironnements de cette région en liaison avec les variations du climat et du niveau marin depuis la fin du dernier interglaciaire.

54Dans ce contexte, la prise en compte de la géométrie des dépôts et du contexte structural local caractérisé par la présence de failles sub-parallèles à la paléofalaise permet de penser que la préservation de la Formation d’Ault est liée à la présence d’un piège sédimentaire résultant de l’affaissement d’un compartiment de craie situé au nord de la paléofalaise.

55Enfin, l'étude de la Formation d’Ault et de la paléofalaise montre que la vitesse de recul actuellement très élevée de la falaise dans le secteur d'Ault (depuis le début du Subatlantique) est sans rapport avec la vitesse moyenne d'évolution des falaises à l'échelle du Pléistocène récent qui apparaît beaucoup plus lente (± 5 mm/an).

Fig. 8 : Essai de reconstitution de l’évolution morphosédimentaire du littoral d’Ault entre l’Eemien (SIM 5e) et l’Holocène.

Fig. 8 : Essai de reconstitution de l’évolution morphosédimentaire du littoral d’Ault entre l’Eemien (SIM 5e) et l’Holocène.
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Table des illustrations

Titre Fig. 1 : Localisation du site d’Ault dans une carte paléogéographique simplifiée du bassin de la Manche avec figuration des paléochenaux du Fleuve Manche et position des niveaux marins à -120 et -60 m (Dernier glaciaire).
Légende PSE : Paléo-Seine, PSO : Paléo-Somme.
URL http://journals.openedition.org/quaternaire/docannexe/image/5975/img-1.jpg
Fichier image/jpeg, 16k
Titre Fig. 2 : Localisation, contexte géologique et morpho-tectonique du secteur d’Ault-Onival
Crédits (d’après la carte géologique de Saint-Valéry-sur-Somme, Eu à 1/50000 ; Broquet et al., 1985).
URL http://journals.openedition.org/quaternaire/docannexe/image/5975/img-2.jpg
Fichier image/jpeg, 88k
Titre Fig. 3 : Le site pléistocène d’Ault.
Légende A - Localisation du site paléolithique et de la paléofalaise d'Ault sur une vue aérienne de l'estran d'Ault (d'après un cliché de R. Agache).B - Conditions typiques d'affleurement des dépôts de la Formation d'Ault sous les sables de l'estran à marée basse (cliché P. Antoine, 2001). C – Détail du faciès « presle » à granules et blocs de craie et silex épars associés à une matrice loessique calcaire (cliché P. Antoine, 2001). D - Exemple d'artefact paléolithique (éclat levallois préférentiel) découvert en surface sur l'estran d'Ault (cliché R. Agache). E - Mandibule de Mammuthus primigenius découverte en place dans la Formation d'Ault (cliché R. Agache, 2007).
URL http://journals.openedition.org/quaternaire/docannexe/image/5975/img-3.jpg
Fichier image/jpeg, 5,3M
Titre Fig. 4 : Coupe simplifiée de la partie sud-ouest de la falaise quaternaire de Sangatte (Pas-de-Calais) montrant les dépôts de head crayeux périglaciaires en recouvrement du cordon littoral interglaciaire pléistocène
Crédits d’après Sommé, 1975, modifié
URL http://journals.openedition.org/quaternaire/docannexe/image/5975/img-4.jpg
Fichier image/jpeg, 352k
Titre Tab. 1 : Données U -Th obtenues par spectrométrie alpha sur les tissus dentaires de l’échantillon analysé provenant du site pléistocène d’Ault.
URL http://journals.openedition.org/quaternaire/docannexe/image/5975/img-5.jpg
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Titre Tab. 2 : Rapports 226 Ra/230Th et 222Rn/230Th déterminés par croisement des données obtenues par spectrométries alpha et gamma sur les tissus dentaires de l’échantillon analysé provenant du site pléistocène d’Ault et mesures des épaisseurs de la lamelle d’émail utilisé pour la datation combinée ESR/U-Th avant et après préparation.
URL http://journals.openedition.org/quaternaire/docannexe/image/5975/img-6.jpg
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Titre Tab. 3 : Paléodose, p aramètres d’incorporation, contributions des différents rayonnements au débit de dose annuel et âge ESR/U-Th obtenus sur l’échantillon analysé provenant du site pléistocène d’Ault.
Légende * un facteur k (efficacité alpha) de 0,13 ± 0,02 a été utilisé en accord avec Grün et Katzenberger-Apel (1994). ** les atténuations béta ont été calculées en utilisant les données de Brennan et al. (1997). *** la dose gamma a été calculée à partir des activités en radioéléments mesurées par spectrométrie gamma (U : 0,69 ± 0,05 ppm ; Th : 1,04 ± 0,03 ppm ; K : 0,17 ± 0,01 %). La dose cosmique a été calculée à partir des données de Prescott et Hutton (1994).
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Titre Fig. 5 : Mandibule de mammouth laineux d’Ault (découverte R.Agache, 2007).
Légende A : vue latérale ; B : vue occlusale. Echelle : 10 cm
Crédits clichés P. Auguste
URL http://journals.openedition.org/quaternaire/docannexe/image/5975/img-8.jpg
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Titre Fig.6 : Fragment de diaphyse d’os longs du mammouth d’Ault (découverte R. Agache, 2007) portant des indices de percussion anthropique (points d’impact et fracturation hélicoïdale).
Légende A : fémur, vue corticale à gauche, médullaire à droite ; B : tibia, vue corticale à gauche, médullaire à droite. Echelle : 10 cm
Crédits clichés P.Auguste
URL http://journals.openedition.org/quaternaire/docannexe/image/5975/img-9.jpg
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Titre Tab. 4 : Descriptif morphologique et morphométrique des molaires inférieures du mammouth d’Ault.
Légende N : nombre de lames, Nd : formule laminaire, Nf : nombre de lames fonctionnelles (ouvertes) ; ∞ : lames disparues par usure (∞) : lames disparues par contact, x : lamelle, - : cassure ; h : indice d'hypsodontie, soit H/l x 100 (rapport hauteur largeur) ; u :  stades d'usure : A : dent neuve, B : nombre croissant de lames en fonction (de B1 à B4), C : dent en milieu de vie (fonction optimale), D : disparition progressive des lames (D1 à D4), e : épaisseur d'émail (en mm), F : fréquence laminaire (nombre de lames sur 10 cm, F mesurée à mi-hauteur, de préférence sur la surface occlusale) ; Sinus : morphologie du ruban d'émail.
URL http://journals.openedition.org/quaternaire/docannexe/image/5975/img-10.jpg
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Titre Fig. 7 : Deuxièmes molaires inférieures du mammouth d’Ault provenant de la mandibule de la figure 5.
Légende A : molaire droite, vue latérale en haut, occlusale en bas ; B : molaire gauche, vue latérale en haut, occlusale en bas. Echelle : 5 cm
Crédits clichés P. Auguste
URL http://journals.openedition.org/quaternaire/docannexe/image/5975/img-11.jpg
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Titre Tab. 5 : Comparaison des dimensions de M3 inférieures de mammouths du Pléistocène moyen et supérieur avec celles du mammouth d’Ault.
Légende N : nombre de lames ; L, l, H : longueur, largeur, hauteur (en mm) ; h : indice d'hypsodontie, soit H/l x 100 (rapport hauteur largeur) ; e : épaisseur d'émail (en mm) ; F : fréquence laminaire (nombre de lames sur 10 cm) ; ~ : environ.
URL http://journals.openedition.org/quaternaire/docannexe/image/5975/img-12.jpg
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Titre Fig. 8 : Essai de reconstitution de l’évolution morphosédimentaire du littoral d’Ault entre l’Eemien (SIM 5e) et l’Holocène.
URL http://journals.openedition.org/quaternaire/docannexe/image/5975/img-13.jpg
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Pour citer cet article

Référence papier

Pierre Antoine, Patrick Auguste, Jean‑Jacques Bahain et Sophie Louguet, « Datation et reconstitution paléoenvironnementale d’un site paléolithique moyen submergé en Manche est : Ault‑Onival (Somme, France) », Quaternaire, vol. 22/3 | 2011, 221-233.

Référence électronique

Pierre Antoine, Patrick Auguste, Jean‑Jacques Bahain et Sophie Louguet, « Datation et reconstitution paléoenvironnementale d’un site paléolithique moyen submergé en Manche est : Ault‑Onival (Somme, France) », Quaternaire [En ligne], vol. 22/3 | 2011, mis en ligne le 01 septembre 2014, consulté le 21 septembre 2018. URL : http://journals.openedition.org/quaternaire/5975 ; DOI : 10.4000/quaternaire.5975

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Auteurs

Pierre Antoine

UMR CNRS 8591 - Laboratoire de Géographie Physique, Environnements quaternaires continentaux, dynamique naturelle et anthropisation, 1 place Aristide Briand, F-92195 MEUDON cedex. Courriel : Pierre.Antoine@cnrs-bellevue.fr

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Patrick Auguste

FRE 3298 CNRS - Laboratoire Géosystèmes, Université Lille 1, Bâtiment SN5, F-59655 VILLENEUVE D'ASCQ cedex. Courriel : Patrick.Auguste@univ‑lille1.fr

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Jean‑Jacques Bahain

Département de Préhistoire du Muséum National d'Histoire Naturelle, UMR 7194 CNRS, 1 rue René Panhard, F-75013 PARIS. Courriel : bahain@mnhn.fr

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Sophie Louguet

Communauté d’Agglomération du Douaisis - Département d’Archéologie Préventive – ZI Dorignies – F-59500 DOUAI. Courriel : hypsodonta@yahoo.fr

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