Caractéristiques Physiques Géologie - Climat - Hydrologie

Trois temps géodynamiques permettent de comprendre l’histoire géologique de la Basse Ardèche Urgonienne : formation (genèse de la roche) ; déformation (dislocation) ; transformation (érosion). C’est un cycle que l’on retrouve à toutes les échelles de temps (géologique ou historique). La géologie permet de comprendre le fonctionnement du milieu naturel, particulièrement dans les gorges de l'Ardèche et sur les plateaux.

4 Origine :

Formation : Le massif calcaire s’est formé il y a -125 millions d’années (MA) lorsque la mer recouvrait la plus grande partie du Sud-est de la France, seul le cœur du Massif central émergeait alors des flots. Au cours du temps, les différents dépôts de sédiments (coquilles, restes de récifs, sables, limons…) se transformèrent en roche dure (diagenèse) et donnèrent différentes strates suivant leur composition. Un massif sous-marin de 300 mètres d'épaisseur fut ainsi formé, composé des calcaires dit de l’Urgonien (du nom de la localité de référence Orgon en Provence), lui-même peu à peu recouvert de sédiments.

Déformation : Quelques millions d’années plus tard (il y a ~110 MA), la mer se retira peu à peu, laissant la place à un régime continental durant lequel une grande partie des derniers sédiments marins déposés furent érodés. L’eau continentale de surface s’est alors écoulée sur la pénéplaine ainsi dégagée, traçant les méandres d'un cours d'eau. Puis, durant le tertiaire (il y a ~60 MA), la croûte terrestre subit des déformations profondes qui conduisirent au soulèvement des Pyrénées et à la formation des Alpes. Le massif calcaire fut alors soulevé et fracturé, parfois sur quelques centimètres, parfois sur des kilomètres. La rivière a certainement eu une partie de son cours détournée par ces fractures.

Transformation : Lors de la dernière phase, le principal facteur d’érosion est l’eau qui a pu pénétrer le massif calcaire le long des fractures. Elle allie à la fois une action chimique par dissolution du calcaire et une action mécanique par frottements et usure de la roche lors du transport de matériaux. Pendant les périodes de glaciations, le gel de l’eau infiltrée a provoqué une fracturation intense, fournissant l’Ardèche en débris rocheux et accentuant l’érosion mécanique.
Différentes phases de creusement du canyon se sont succédées avec les variations du niveau de la Méditerranée : l’encaissement principal s’est produit il y a environ 6 MA en raison de l’assèchement presque total de la mer, créant ainsi les hautes falaises des gorges. La remontée de la mer dans la vallée du Rhône (~-5 MA) a entraîné une élévation du lit de la rivière. Ensuite, le soulèvement des plateaux a conduit à l’enfoncement de l’Ardèche jusqu’à un niveau proche de l’actuel (~-400 000 ans). En fonction des variations climatiques et du niveau de la mer, les gorges ont alors connu des stades de remblaiement et d’incision, façonnant des entablements calcaires ou terrasses.

Le massif karstique ainsi formé, principalement drainé par l'Ardèche, a des propriétés particulières qui façonnent le paysage de la Basse Ardèche Urgonienne.

4 Fonctionnement du karst

Un massif calcaire fracturé, fissuré et érodé par l'eau est appelé massif karstique ou karst, du nom allemand d’une province de Slovénie où cette formation géologique a été décrite la première fois.
Le karst est un vrai gruyère, une éponge solide qui "absorbe" la moindre goutte d'eau tombée sur les plateaux entourant les gorges de l'Ardèche. L’eau ne reste donc quasiment pas en surface mais est stockée dans le réseau karstique, en profondeur, difficilement accessible à la faune, à la flore ou à l’homme.
Différentes formes d'érosion sont visibles et témoignent de l'activité karstique. Les eaux de précipitation tombant sur le plateau calcaire l’attaquent par érosion chimique : le creusement des fissures en surface découpe la roche en parallélépipèdes. La surface déchiquetée qui en résulte s’appelle un lapiez ou lapiaz (prononcé lapié). En profondeur, les fractures s’agrandissent, formant des puits (avens), des cavernes et des galeries de toutes tailles.

4 Evolution du climat

Pendant les ères secondaires et tertiaires, de – 200 MA à – 6 MA, un climat tropical régnait sur le sud de la France. Une mer chaude tropicale recouvrait alors une grande partie du Sud-est de la France. Puis lors du retrait de la mer et la formation des Pyrénées et des Alpes, le climat tropical chaud et humide, abondant en précipitations, favorisait l'érosion par l'eau et a permis le creusement des gorges.
Le refroidissement lors des glaciations pendant le paléolithique (- 2 MA à – 6000 ans), entrecoupé de période tempérée plus chaude, a continué à éroder le canyon par gélifraction (fractures causées par le gel).
Les hommes du néolithique puis les Celtes et enfin les Gaulois connurent un climat tempéré chaud préfigurant le climat tempéré méditerranéen actuel.

4 Climat actuel

Le climat méditerranéen se caractérise par des précipitations abondantes au printemps et à l'automne, assez faibles en hiver et quasiment inexistantes en été. Elles sont souvent violentes, de grandes quantités d'eau tombant en très peu de temps. Des orages éclatent donc souvent en fin d'été et en automne, venant principalement de l'ouest, sud - ouest ou du sud. Les chutes de grêle peuvent être localement abondantes et la neige tombe rarement, en faible quantité et ne reste pas longtemps.
Les températures restent assez douces en hiver, même si des gelées reviennent chaque année et que le mistral donne une impression de froid. Les étés sont en revanche très chauds, avec des températures pouvant atteindre 35-37°C.

Les deux paramètres, faibles précipitations et températures élevées, sont facteurs d'une aridité estivale, provoquant une sécheresse biologique et un étiage sévère des cours d'eau, parfois jusqu'à l'assèchement.

Diagramme ombrothermique de Gaussen

Le Mistral, vent du nord/nord-est ou est, souffle fréquemment, violemment et sur de longues périodes. Il amène une impression de froid mordant en hiver et rafraîchit un peu l'air d'été. Les vents du sud sont chauds et ceux du sud-est (Marin) sont doux et humides.

Le brouillard est fréquent sur le plateau et surtout dans les gorges, ne découvrant alors que le haut des falaises. Il se lève la plupart du temps dans le courant de la journée.

Les risques naturels sont présents, comme dans n'importe quel site de nature. Il s'agit principalement des risques de crues, celles-ci pouvant arriver alors qu'un ciel bleu parfait domine les gorges : il suffit que des précipitations abondantes soient tombées en amont, sur Aubenas par exemple, pour faire monter la rivière subitement de plusieurs mètres dans le canyon.

Le Pont d’Arc - crue oct.2004	Depuis le Serre de Tourre : Entrée de la Réserve Naturelle

La sécheresse estivale, outre ses conséquences physiologiques sur la végétation, génère aussi des risques sévères d'incendie.

4 Quelques définitions

Etiage : niveau le plus bas d'un cours d'eau, atteint en été pour les rivières à régime continental, en hiver pour celles à régime montagnard lorsque l'eau est piégée dans la glace.

Crue : montée des eaux d'un cours d'eau suite à des précipitations ou à la fonte des neiges et glace.
Ces deux phénomènes font partie du fonctionnement naturel d'un cours d'eau, mais les activités humaines les ont souvent accentués :

• les pompages et les retenues d'eau assèchent certains tronçons de rivière,
• le drainage (assèchement) des zones humides, zones de rétention naturelles, et le surcalibrage des fossés envoient toute l'eau directement dans les rivières, augmentant les crues.

Les rives d'un méandre (virage) ont un aspect différent :
Rive concave : c'est la rive extérieure, souvent très verticale car constamment érodée et creusée par le courant.
Rive convexe : c'est la rive intérieure, souvent en pente douce par accumulation de sédiments, de bancs de galets et de plages ou d’accumulations de sable selon la quantité déposée.

4 Dynamique fluviale de l'Ardèche

De nos jours encore, l'Ardèche façonne son cours et le modifie petit à petit, surtout au moment des crues quand le niveau de l'eau peut monter de 6 ou 8 mètres. Approvisionnée en eau par les affluents à l'amont des gorges et par les infiltrations du massif karstique, la rivière transporte alors des galets, du sable et des sédiments fins. L'érosion mécanique sur les parois est intense et accentue les courbes des méandres. Le fond de la rivière est aussi érodé, certaines zones plus friables étant plus facilement creusées. Les ressauts formés par les zones plus dures où la roche affleure freinent le flux et provoquent le dépôt de galets qui vont alors tapisser le fond.

Observée en période d'étiage, la rivière présente donc une alternance de mouilles, larges zones assez profondes (jusqu'à 7 ou 8 mètres), et de radiers ou rapides, zones de dépôts des galets où l'eau se précipite.

L'érosion plus rapide de la rive concave des courbes du cours d'eau, accentué par le dépôt de sable et de galets sur la rive convexe, aboutit à la création de méandres de plus en plus resserrés. L'érosion chimique (par infiltration) et mécanique que subit la paroi amène au recoupement du méandre, la rivière court-circuitant la boucle initiale : c'est le cas du Pont d'Arc.

4 Morphologie fluviale

Les gorges de l'Ardèche terminent le cours de la rivière sur 35 km avant sa confluence avec le Rhône. Dans le canyon, sa cote (niveau de base) s'abaisse de 80 à 45 mètres, ce qui donne une pente plutôt faible (0,15 %). Au fond de la rivière serpentant entre les falaises se succèdent radiers et mouilles.
La majeure partie de l'eau de l'Ardèche provient d'affluents en amont du Pont d'Arc. L'eau infiltrée des plateaux ressort au niveau des résurgences, très visibles tout le long des gorges. Ce réseau souterrain amène des quantités très variables suivant les périodes de l'année et surtout suivant les précipitations ; le débit moyen annuel a été estimé à 1,4 – 1,7 m3/s.

4 Quelques chiffres

Les rivières méditerranéennes ont un fonctionnement hydrologique particulier. Les périodes d'étiage sévère, voire d'assec, succèdent à des périodes d'inondation durant lesquelles de fortes précipitations en amont amènent par ruissellement de grandes quantités d'eau dans le lit de la rivière. Sur les contreforts des Cévennes, les orages et pluies diluviennes de fin d'été et d'automne approvisionnent les affluents en rive droite de l'Ardèche et provoquent des crues soudaines : ce sont les épisodes cévenols.

L'Ardèche a un débit moyen annuel de 63,5 m3/s, ce qui en fait une petite rivière. (à Sauze, St Martin d'Ardèche, calculés sur 27 ans)

Débits moyens mensuels :

Le débit d'étiage de référence est de 3,5 m3/s, soit seulement 5% du module annuel. Depuis 1988, un soutien d'étiage par le barrage de Pont de Veyrière remonte le niveau d'eau de l'Ardèche entre le 15 juin et le 15 septembre. Cela évite que certaines parties du cours d'eau soient à sec.

L'Ardèche peut ainsi passer d'un débit d'étiage de quelques m3/s à un débit de crue de plus de 4000 m3/s en une douzaine d'heures. Le record est la crue d'octobre 1827 à environ 7500 m3/s, le niveau d'eau montant de plus de 20 m dans les gorges !