La première salle du musée du Parc Naturel Régional à Théméricourt est consacrée aux paysages du Vexin français. On peut y lire :
« Un paysage millénaire – Le plateau est formé par des couches de calcaires lutétiens sur lesquelles subsistent des placages de sables et de calcaires lacustres bartoniens. Ces roches donnent des sols « ingrats » sans rapport avec les riches terres à céréales et à betteraves sucrières du Vexin français. La fertilité du terroir est en fait due à sa couverture de lœss, poussières éoliennes déposées lors des phases froides du Quaternaire. Les lœss contiennent tout à la fois de la silice, du calcaire et des argiles, donnant ainsi des sols équilibrés particulièrement favorables à la culture des céréales. »
« Plateau calcaire, zones humides, coteaux, terrasses alluviales : pour mieux comprendre le Vexin français, le musée a aménagé divers espaces aux milieux naturels, à la faune et la flore qui les peuplent, aux sédiments et matériaux qui les composent. »
Les différentes roches sont exposées : craie du Crétacé, calcaires de Vigny, calcaires du Lutétien, gypse, meulières. Mais aucun échantillon de lœss n’est présent et son histoire n’est pas racontée.
Les terres lœssiques sont effectivement réputées favorables à l’agriculture. Ci-dessous un extrait de : « Les Paysans de la Normandie Orientale. Étude Géographique – Jules SION – Ancien élève de l’École Normale supérieure – Docteur ès lettres – 1909 – 580 pages » : « Pour le paysan, le « vrai Vexin », c’est la partie la plus fertile du plateau; c’est celle qui borde, sur 4 à 7 kilomètres de largeur, la route de Paris à Rouen…. … le centre du plateau offre partout à la charrue une couche épaisse de limon où prospèrent les céréales et la betterave. Dans leurs descriptions de la généralité de Rouen, les intendants insistaient au xve siècle sur le prix exceptionnel auquel étaient louées ces terres meubles et profondes qui nourrissaient Paris. Aujourd’hui le laboureur remarque surtout l’étendue des exploitations qui réunissent parfois cent et deux cents hectares. Grandeur des fermes, fécondité du sol : tels sont les caractères essentiels du Vexin. »
Aujourd’hui « l’activité agricole occupe environ 70 % du territoire du Parc et reste un fer de lance de l’économie locale, concernant environ 8 % de la population active. La majeure partie des 350 exploitations du territoire sont de grandes exploitations céréalières : la culture du blé représente près de 50 % des terres labourables. »
Esquisse de l’extension des limons lœssiques en France. – Georges DUBOIS et Fridolin FIRTION – Bulletin du Service de la carte géologique d’Alsace et de Lorraine – Tome III, 1936, Pages 21-26
En France, les épaisseurs de lœss les plus importantes se trouvent en Alsace, dans la vallée du Rhin et dans le département de la Somme.
Au cours du Pléistocène (période s’étendant de – 2,6 millions d’années à – 11 700 années), le lœss résulte de l’accumulation, sous climat froid et sec, de limons transportés par le vent.
Les zones sources sont des farines glaciaires (*) déposées en avant des glaciers, emportés par les vents catabatiques (**).
(**) Les vents catabatiques sont des vents générés par gravité lorsque l’air froid sous son propre poids dévale le long des pentes de la vallée. Ils peuvent atteindre des vitesses de 200 à 300 km/heure.
- 1 – Les particules fines produites par l’abrasion glaciaire sont drainées et redéposées en marge des glaciers par les écoulements glaciaires.
- 2 – Les particules sableuses, limoneuses et argileuses, soumises au gel-dégel, sont remobilisées par l’érosion éolienne (déflation), sous l’action des vents violents en provenance de la calotte puis partiellement injectées dans la haute atmosphère où elles sont intégrées à la circulation dépressionnaire.
- 3 – Les particules les plus grossières transportées par saltation, où à faible altitude se déposent rapidement sous forme de dunes, puis de couverture sableuse.
- 4 – Les particules fines (limoneuses et argileuses) transitent dans la circulation dépressionnaire puis se déposent à plus grande distance sous l’effet de la baisse de la dynamique éolienne (chute de la vitesse du vent, piégeage par une végétation steppique dense ou par la neige …). Ce qui est à l’origine d’un dépôt s’accumulant lors de la fonte des neiges pendant les périodes de réchauffement climatique, préférentiellement sur des zones en position sommitale. Le relief du sol intervient pour une large part dans la répartition de ces sédiments. Ces dépôts sont dits nivéo-éoliens en raison de la participation de la neige et du vent à leur formation (transport et sédimentation).
Dépourvu de litage, le lœss a une structure massive en couches souvent épaisses de plusieurs mètres. Les plus importants dépôts se situent en Chine où ils atteignent environ 200 m.
Le lœss est formé principalement de silice (quartz détritique) et de carbonate de calcium (CaCO3). La composition granulométrique d’un lœss typique correspond à du sable fin pour 10 %, du limon pour 75 % (essentiellement du limon grossier) et 15 % d’argile. La structure se caractérise par un très bon tri granulométrique dû à son origine éolienne, avec essentiellement des grains compris entre 10 et 50 micromètres.
Intérêt du point de vue hydrologique.
Le lœss est homogène, sans stratification mais avec une très forte porosité ce qui favorise sa capacité de rétention en eau. Les limons présentent une faible perméabilité, d’environ 10-5 m/s. Lors d’hivers très pluvieux, les limons sont imbibés par la remontée de la nappe et par infiltrations : ils se gorgent d’eau et forment une surface imperméable facilitant le ruissellement. A l’inverse en période sèche, notamment lorsque la surface piézométrique descend, les limons peuvent absorber facilement les précipitations et facilitent l’évapo-transpiration. La percolation de l’eau est d’autant plus lente que le lœss est plus fin et plus argileux. Les lœss fins peuvent conserver l’humidité plusieurs jours, voire plusieurs semaines après une pluie de plusieurs millimètres. Ils ont la particularité de minéraliser les eaux météoriques très rapidement à leur contact.
Le lœss porte différents noms :
– limon des plateaux, terme consacré par les notices des cartes géologiques du BRGM, bien que leur position en sommet de plateau ne soit pas systématique :
– le lehm ou “terre à brique“, qui désigne la partie superficielle de la couverture lœssique, décalcifiée, enrichie en argile et rendue brune ou rouge par la pédogenèse (processus de formation et d’évolution des sols).
– l’ergeron qui est le lœss calcaire. Impropre à la réalisation de briques, sa plasticité rend son usage délicat. Sa teneur élevée en carbonate de calcium (CaCO3), donne lieu à une cuisson jaune, parfois rose clair. Son addition entraîne une vitrification des produits, le calcaire fondant avant la cuisson de la brique.
Le lœss de couverture le plus récent dans le Vexin date de la dernière glaciation, au Pléistocène supérieur, à la fin du Weichselien ou du Würm et s’est déposé entre moins 25 000 ans et moins 13 000 ans.
Lorsque les couvertures sont épaisses, les lœss comportent des paléosols (sols anciens fossilisés) interglaciaires qui montrent que ces dépôts se sont mis en place au cours de plusieurs cycles interglaciaire-glaciaire. La formation des sols a lieu en période tempérée et humide, le dépôt du lœss en période sèche et froide.
Les lœss contiennent fréquemment des mollusques dont les associations sont utilisées comme indicateur paléo-climatique et plus rarement des pierres taillées et des restes de vertébrés dont certains donnent quelques repères chronologiques. Les débris de bois et de charbons de bois sont fréquents dans les lœss et limons bruns de base des séquences lœssiques. Les pollens sont rares dans les lœss francs (flore froide); plus abondants à la base ou au sommet des séquences lœssiques (flore tempérée).
Les cycles glaciaires et interglaciaires se sont succédés tout au long du Pléistocène. Durant les périodes froides et sèches du périglaciaire se développe une steppe herbacée qui, avec les chutes de neige, piège les poussières et forme une couche de lœss. Lors des périodes tempérées, des forêts de feuillus s’installent, tandis que les eaux météoriques entrainent un lessivage du calcaire (lehm). A la fin de ces épisodes tempérées les précipitations entrainent une érosion de ces dépôts tandis que la forêt de conifère et de steppe froide forme un sol humifère. Puis revient une nouvelle phase glaciaire. Au cours du dernier million d’années on enregistre une douzaine de cycles glaciaires majeurs. La plus grande partie de ces dépôts a été érodée, souvent re-transportée d’une séquence à l’autre. Il est très rare d’avoir une série stratigraphique continue.
Les actions périglaciaires sont les facteurs essentiels du modelé des paysages et explique l’importance des vallées, sans commune mesure avec le débit des cours d’eau actuels.
Lors du passage du glaciaire au tardiglaciaire se succèdent différents types de végétation : de la toundra arctique herbacée, à une toundra subarctique à bouleaux, puis à une taïga à pins, et enfin une forêt mixte.
Les variations climatiques annuelles (saisons) de la Terre résulte de l’ensoleillement, c’est-à-dire de la distance Terre-Soleil et surtout de l’inclinaison de l’axe de rotation de la planète. Mais il existe des variations dont les périodes sont bien plus longues et qui sont liées aux variations astronomiques des paramètres de l’orbite terrestre.
La combinaison de trois phénomènes cycliques, appelée « Théorie de Milankovitch » (Milankovitch 1941, Berger 1988) permet d’expliquer les variations climatiques comme les glaciations quaternaires et leurs différents stades et interstades.
- L’excentricité (E) varie avec une période de 95 000 ans et engendre un raccourcissement et une intensification des saisons hivernales et estivales aux dépens du printemps et de l’automne lorsque l’excentricité est la plus grande.
- L’obliquité (T) est due au changement de direction de l’angle d’inclinaison de la Terre. Cet axe varie chaque période de 41 000 ans.
- La précession des équinoxes (P) est le changement de la direction de l’axe de la Terre. Actuellement la Terre est proche du Soleil en janvier, période hivernale dans l’hémisphère Nord et estivale dans l’hémisphère Sud. Dans 11 000 ans cela sera l’inverse : les étés de l’hémisphère Sud seront plus chauds et les hivers de l’hémisphère Nord plus froids. La période est de 21 700 ans.
Pendant les périodes glaciaires, le niveau des océans baisse considérablement car une partie de l’eau de mer évaporée retombe sous forme de neige et se retrouve piégée dans les calottes de glace qui recouvrent les terres.
Il y a 21 000 ans, au maximum de la période glaciaire le niveau marin se situait à environ 120 mètres plus bas qu’aujourd’hui. Les principales sources du matériel lœssique actuel ont été la Mer du Nord et la Manche.
Conclusion
Le lœss, meuble, composé de grains de 2 à 50 micromètres (1 μm = 10−3 mm) est vraisemblablement la roche sédimentaire la plus fragile du Vexin.
« La fertilité du terroir due à sa couverture de lœss » est particulièrement vulnérable à l’érosion éolienne.
L’histoire du lœss, source du développement de l’agriculture céréalière du Vexin, aurait un rôle à tenir dans une exposition sur le thème des sols et sous-sols.
Jean-Paul Herbin – Saillancourt
A lire : « Mieux connaître le Vexin. Courrier scientifique du Parc Naturel du Vexin Français. Formations superficielles et sols du Vexin Français, des formations géologiques mal connues et pourtant vitales pour l’homme » par Yvette DEWOLF – pages 11 à 15 (http://www.pnr-vexin-francais.fr/fichier/pnr_document/45/document_fichier_fr_courrier.scientifique.n.2.pdf ).
POST SCRIPTUM
Distribution eurasienne du lœss
Le tchernoziom, naturellement riche en potasse, phosphore et oligo-éléments, est l’un des meilleurs sols au monde. Il est composé de lœss et d’humus (3 à 15%) sur 1 à 6 mètres de profondeur. C’est le mélange millénaire entre la matière organique provenant du cycle annuel de la végétation et le lœss qui a donné naissance au tchernoziom.
L’est de l’Ukraine est une succession de plaines fertiles d’où provient jusqu’à 40 % du blé ukrainien (8 % pour les seules régions de Lougansk et Donetsk). L‘Ukrainian lœss belt est le «grenier à blé» du continent européen. Les terres agricoles en Ukraine représentent plus de 70% de la surface du pays, soit 42 millions d’hectares, presque deux fois les surfaces cultivables de la France.
