EMBOUCHURES

EMBOUCHURES

L’embouchure d’un cours d’eau est le lieu où il déverse dans la mer ou dans un lac ses eaux et sa charge solide. L’interaction entre l’écoulement à sens unique du fleuve et les mouvements alternatifs de la mer y détermine des rapports particuliers entre les masses d’eau, et des formes spécifiques d’érosion et de sédimentation. Sur la plupart des côtes, les embouchures occupent leur emplacement actuel depuis moins de 6 000 ans, à la suite de la transgression flandrienne; la durée relativement brève de leur façonnement explique que tant d’entre elles paraissent inachevées. Les deux termes possibles de l’évolution, les estuaires et les deltas , sont pourtant déjà atteints dans le cas de nombreuses embouchures: dans les estuaires, la capacité de transport du fleuve est relayée par celle, nettement plus grande, des courants de marée, et le chenal se calibre en fonction de ce débit accru; dans les deltas, la suppression de la pente annule la compétence du fleuve, et la charge solide se dépose dans l’embouchure, divisant celle-ci en plusieurs bras.

Lors de la dernière submersion, la mer a envahi un paysage terrestre différencié, dont les vallées fluviales constituaient les parties les plus basses, de sorte qu’elles ont été occupées, parfois sur de longues distances, par des bras de mer à l’extrémité desquels se trouvaient les nouvelles embouchures. C’est dans ces bras de mer, souvent bien protégés des houles, qu’arrivait alors la charge solide des fleuves, et que cette charge était répartie en fonction de l’interaction entre le fleuve et la mer. Les mécanismes de l’interaction, examinés en premier lieu, aideront à comprendre comment, à partir de situations initiales assez analogues, on est parvenu en quelques milliers d’années à la diversité actuelle des embouchures.

1. Dynamique des embouchures

Les eaux fluviales, douces, turbulentes et turbides débouchent en masse homogène dans les eaux marines salées et propres, animées de mouvements inconstants. Le mélange n’est pas instantané, et il faudra maints heurts pour que les sédiments fluviatiles soient pris en charge par la mer.

Les apports des fleuves

Les fleuves transportent vers la mer le produit de l’érosion de leur bassin versant. Indépendamment des transports en solution (qui ont peu d’effet sur la morphogenèse des embouchures), il s’agit soit de particules fines, transportées en suspension, soit de particules assez grossières, transportées au ras du fond. Ces dernières, sables, graviers et galets, sont déplacées, en saltation ou roulage, par le frottement que les eaux courantes exercent sur elles; les plus petites, pour lesquelles le frottement est grand par rapport à leur inertie, sont déplacées plus aisément, et la limite de la compétence d’un fleuve est mesurée par la taille maximale des particules qu’il peut ainsi charrier. Cette limite est étroitement liée à la vitesse des eaux, et le ralentissement du courant entraîne le dépôt des particules grossières. La vitesse est fonction du débit, de la pente et de la section mouillée (laquelle peut être limitée par des contraintes structurales). Toutes choses égales d’ailleurs, il y a donc dépôt lorsque la pente diminue, et en particulier lorsqu’elle s’annule par l’arrivée dans la mer. Les particules fines, transportées en suspension, n’y restent que parce que la turbulence des eaux courantes est suffisante pour compenser leur vitesse de chute. Elles se déposeront donc sur le fond lorsque la turbulence cessera. C’est ce qui se produit quand un fleuve se jette dans une étendue d’eau calme. Le dépôt des particules fines par diminution de turbulence et celui des particules grossières par diminution de compétence ne sont donc pas liés. Dans une embouchure, ils peuvent se produire l’un sans l’autre, ou tous deux ensemble, ou ni l’un ni l’autre: cela dépend de l’efficacité avec laquelle la turbulence des eaux marines (due à la houle ou aux courants) et leur compétence (due aux courants) relaient la turbulence et la compétence du fleuve.

L’action des eaux marines

La prise en charge des sédiments fluviatiles par la mer dépend donc essentiellement, surtout à l’extérieur de l’embouchure proprement dite, des houles et des courants qui animent les eaux marines. Toutefois, dans l’intérieur de l’embouchure, la densité relative des masses d’eau en présence et leurs caractères chimiques concourent avec les courants de marée pour déterminer la répartition des sédiments.

À l’intérieur de l’embouchure

Il est rare que les eaux des fleuves aient une densité voisine de celle de l’eau de mer; généralement, la différence est suffisante pour que les deux masses d’eau ne se mêlent que très progressivement. Lorsque les courants sont faibles, l’eau salée, plus dense, se glisse sous l’eau douce, formant un «coin salé» qui tapisse le fond de l’embouchure et l’isole des eaux fluviales. C’est un cas fréquent dans les deltas et dans les rias des mers sans marée. Lorsque les courants sont plus forts, chaque masse d’eau se déplace en fonction de la loi de Coriolis, c’est-à-dire en tenant sa droite dans l’hémisphère Nord, et sa gauche dans l’hémisphère Sud. L’une des rives de l’estuaire sera donc longée par l’eau salée, et l’autre par l’eau douce. En fait, il y a mélange progressif, et les deux masses d’eau sont de moins en moins nettement différenciées vers l’aval.

Le maintien en suspension des éléments fins dans les eaux fluviales est dû, en partie, au fait que les particules sont chargées électriquement et se repoussent les unes des autres. Or, il semble qu’au contact de l’eau de mer ces charges électriques soient affaiblies, et qu’il se produise une floculation des particules, c’est-à-dire qu’elles se groupent en paquets parfois volumineux, qui tombent plus vite sur le fond. On a attribué à ce phénomène l’importance relative des dépôts vaseux dans des embouchures pourtant assez turbulentes.

Dans les mers à marée, le débit dans les embouchures est très supérieur au seul débit fluvial: en effet, l’eau de mer entre et sort périodiquement en fonction de la surface couverte par l’embouchure. La surface ainsi desservie par l’eau étant de plus en plus grande vers l’aval, la section mouillée augmente corrélativement, généralement par élargissement du chenal. Le rôle essentiel semble joué par le courant de jusant, qui dure plus longtemps, et qui est renforcé par la concentration de l’écoulement fluvial sur une brève période. À l’amont de l’estuaire, où l’eau du fleuve est seule à passer, la concentration de l’écoulement fluvial suffit à en accroître considérablement la compétence et à entraver la sédimentation dans le chenal. Par contre, les rentrants latéraux où ne passe pas l’écoulement fluvial peuvent être colmatés par la décantation des boues apportées par les eaux turbides.

À l’extérieur de l’embouchure

Estuaire ou delta, une embouchure se compose de chenaux calibrés et de zones colmatées, les uns et les autres inaptes à recevoir une nouvelle sédimentation, si ce n’est par une lente évolution des équilibres naturels. Lorsque les apports fluviatiles dépassent les possibilités immédiates de sédimentation interne, les matériaux excédentaires sortent de l’embouchure pour atteindre la mer ouverte. Les sédiments grossiers se déposent parfois sur les flancs des chenaux, et construisent des levées qui prolongent ceux-ci vers le large; plus souvent, transportés au ras du fond, ils se déposent au droit de l’embouchure, là où le courant s’affaiblit. Dans l’un et l’autre cas, ils sont mis par les courants à la disposition des houles, qui les remanieront de façon à édifier soit des cordons littoraux accolés au rivage, soit des barres d’avant-côte parallèles les unes par rapport aux autres. Ces formes construites par les houles sont susceptibles d’imposer aux embouchures des contraintes strictes, comme resserrer ou déporter les issues, ou en réduire le nombre, tout en créant des étendues d’eau calme, où la décantation des boues pourra se faire.

Le cas échéant, les houles peuvent refouler dans l’embouchure les sédiments déposés à son issue; c’est ce qui se passe lorsque l’équilibre entre le calibre des chenaux et le débit maximal est rompu, souvent par l’intervention de l’homme. Ainsi, lorsqu’on a canalisé les eaux de la Somme entre Abbeville et Saint-Valéry, faisant de l’ancien fond de l’estuaire un cul-de-sac que ne parcouraient plus les eaux fluviales, il a été rapidement colmaté, aux dépens du «delta sous-marin» antérieurement constitué au large par l’excédent des apports solides du fleuve. Quant aux sédiments fins, transportés hors de l’embouchure par des eaux turbulentes, ils sont maintenus en suspension par l’agitation due à la houle. Dans les mers à marée, ils peuvent être amenés à rentrer dans l’estuaire lors du flot suivant. Là où il y a une dérive littorale appréciable, les eaux turbides cheminent le long de la côte, en se mêlant peu à peu aux eaux du large, et les boues se déposent soit dans la prochaine baie abritée des houles, soit dans les dépressions du plateau continental ou même dans les plaines abyssales.

2. Types d’embouchures

La forme des embouchures dépend donc en premier lieu de l’existence de sédiments disponibles, en second lieu de la force des courants de marée susceptibles de relayer la compétence du fleuve là où normalement la pente devrait s’annuler, enfin de la vigueur des houles qui remanient ou non les dépôts externes. Un premier type d’embouchures est celui où manquent les sédiments, et où la forme initiale du bras de mer issu de la submersion flandrienne a été à peu près conservée; le second type est l’estuaire, dont le chenal évasé est calibré par les courants de marée; le troisième type est le delta, dans lequel la réduction de la compétence du fleuve et la construction de remparts successifs contre les houles ont permis à la sédimentation, non seulement de colmater entièrement l’ancien bras de mer, mais encore de progresser vers le large.

Cas des fleuves pauvres en sédiments

Les bras de mer constitués lors de la transgression flandrienne par l’invasion des basses vallées peuvent avoir été si larges et si profonds que les apports sédimentaires des fleuves qui s’y jettent sont pratiquement négligeables par rapport à l’étendue à colmater. Parfois, le balayage des fonds prélittoraux par les houles y apporte des sédiments marins. Si le fleuve, assisté ou non par les courants de marée, reste l’agent principal de l’agencement des dépôts, les embouchures évolueront vers l’estuaire ou le delta, sans que l’origine marine des sédiments soit discernable dans la morphologie.

Le plus souvent, il n’y a pas de colmatage marin, ou peu. La vallée ennoyée est alors une ria (si son façonnement initial était fluvial) ou un fjord (si ce façonnement était glaciaire), et le peu de sédiments que les fleuves y apportent ne façonne, tout à fait à l’amont du bras de mer, que de minuscules estuaires ou deltas. Le critère essentiel de distinction entre la ria et l’estuaire réside dans le fait que tous les rentrants d’un estuaire ont été colmatés, et qu’il ne reste qu’un chenal bien calibré, alors que, faute de sédimentation régularisatrice, le plan d’une ria est très découpé. En fait, tous les intermédiaires existent entre la ria sans sédiment et l’estuaire parfaitement calibré.

Les estuaires

Un estuaire est une embouchure bordée par des anfractuosités colmatées. Les berges et les chenaux, calibrés par le jusant que renforce le fleuve, ne tolèrent de dépôts nouveaux qu’au terme d’une lente évolution de l’équilibre, de sorte que les apports fluviaux excédentaires sont exportés.

Le chenal a, en chaque point, une section mouillée en rapport avec le débit du fleuve, mais aussi avec les surfaces d’amont submergées à marée haute; plus on est à l’aval, plus ces surfaces sont grandes, de sorte que le chenal s’évase. En l’absence de contraintes structurales limitant la profondeur ou la largeur du chenal, son profil transversal est fonction du marnage et de la taille des sédiments. Ces deux éléments ne variant que très progressivement, il en est de même de la largeur et de la profondeur du chenal, dont les rives sont donc sensiblement parallèles, et les flancs lisses. Toutefois, les sinuosités d’ensemble de l’estuaire introduisent une dissymétrie entre les parcours du flot et du jusant, voire la spécialisation d’un chenal de flot, parfois discontinu, et d’un chenal de jusant qui est le principal. Si le façonnement d’ensemble de l’estuaire est l’œuvre des très grandes marées coïncidant avec les crues du fleuve, les chenaux mineurs, eux, sont façonnés par les vives eaux ordinaires et leurs sinuosités propres sont à une moindre échelle; par sapement des rives concaves, ces sinuosités introduisent des dissymétries du profil transversal, et leurs migrations provoquent des remaniements de sédiments qui peuvent donner l’impression d’un colmatage progressif de l’estuaire.

Sur les flancs de l’estuaire, et sur ceux de chaque chenal mineur, les courants de marée assurent une équitable répartition des sédiments transportés par saltation. Du fait des houles internes qui, à marée haute, dispersent les éléments fins, le sommet des berges est souvent constitué par un cordon sableux qui souligne les limites de l’estuaire. Ce cordon ferme parfois des marais latéraux, peu à peu colmatés par la décantation des eaux turbides. Cependant, le tassement des dépôts vaseux les ramène progressivement en contrebas des plus hautes eaux, et les marais peuvent, après une phase d’isolement, recevoir à nouveau des apports fluviatiles. La présence, au sein de l’estuaire, d’un bouchon vaseux constitué de particules fines, qui vont et viennent à chaque marée et ne sont qu’exceptionnellement transportées hors de l’estuaire, facilite le remblaiement latéral.

Les deltas

Un delta est une embouchure dans laquelle la sédimentation des apports fluviaux grossiers s’opère dès leur arrivée à proximité du niveau de la mer, parce que la compétence des eaux fluviales s’annule sans être relayée par des courants de marée, tandis que la construction d’accumulations sableuses crée des étendues abritées où les particules fines peuvent se décanter.

Caractères communs

L’origine des accumulations deltaïques réside dans le dépôt des particules grossières transportées par saltation ou par roulage, lorsque la pente (et donc la compétence) diminue à l’approche de la mer. Dans la partie interne du delta, le fait que la diminution de la compétence soit due à la mer n’a pas d’influence spécifique, et le fleuve ne se comporte pas autrement que n’importe quelle rivière de plaine dont la vitesse d’écoulement diminue: le fond du lit mineur et surtout ses berges se surélèvent progressivement. Le lit majeur, qui n’est envahi que lors des crues et où se décantent les matériaux fins, a une sédimentation plus lente et finit par être en contrebas du lit mineur, ce qui entraîne de temps à autre, à l’occasion des hautes eaux, des déplacements du chenal ou la multiplication des bras latéraux. La mer n’intervient directement que dans la partie externe du delta, en repoussant, par dérive littorale, les sédiments grossiers que chaque bras y déverse, pour former des cordons littoraux protégeant des marais maritimes; ceux-ci seront alimentés en sédiments fins de la même façon que les marais d’amont, par les débordements du fleuve, ici renforcés et multipliés par les variations du niveau de la mer. De plus, la pénétration des eaux marines en coin salé sous les eaux fluviales favorise, à l’aval des deltas, la floculation et le dépôt des sédiments fins.

Le partage des deltas en zones différentes résulte de l’inégale participation de la mer à la construction des diverses parties. En amont, les dépressions, bordées par les levées, ne comportent que des marais d’eau douce, des tourbières et des lacs progressivement ovalisés par leurs houles internes; parfois, la terre ferme est ourlée de marécages boisés (swamps ). En aval, les cordons littoraux anciens (cheniers) participent à la clôture des dépressions, qu’occupent des marais saumâtres, puis des marais proprement maritimes, voire, dans les régions tropicales, des mangroves.

Principaux types

Le mode de redistribution des sédiments grossiers est le principal critère de différenciation entre les deltas: à l’embouchure des fleuves sortant d’une région élevée, la pente du chenal principal suffit à entraver le développement des levées, le chenal est stable, et la plus grande partie des sédiments grossiers parvient jusqu’à la mer; c’est celle-ci qui, en construisant avec ces sables des cordons littoraux successifs, assure la progression du delta, dont la plupart des reliefs internes seront alors d’anciens cordons littoraux. À l’embouchure des fleuves de plaine, les levées sont mieux développées, et le chenal principal est instable; de temps à autre, il se déverse latéralement et emprunte un autre cours, construisant ainsi une suite de sous-deltas successifs. Les restes des levées des lits mineurs forment alors l’ossature du delta. Quand le régime du fleuve est particulièrement irrégulier, le lit principal ne suffit pas à évacuer la totalité des hautes eaux. Il se forme dans ce cas des chenaux secondaires permanents, mais dont le fonctionnement est parfois discontinu.

Une autre cause de différenciation entre les deltas réside dans la vigueur des houles. Quand elles sont peu actives, ou rarement actives, elles laissent le fleuve construire un delta digité, les levées latérales de chaque bras se prolongeant assez loin en mer. Plus fortes ou plus constantes, elles rabattent les sédiments vers la côte, donnant au delta une forme plus massive, souvent lobée. Enfin, des houles fréquemment obliques par rapport à la côte entraînent de petits deltas dans la dérive générale, et leur donnent un plan dissymétrique.

Limitée à la partie aval dans les deltas, omniprésente dans les estuaires, l’interaction du fleuve et de la mer règle donc la morphogenèse des embouchures. Le rigoureux et fragile équilibre des estuaires contraste sans doute avec l’apparente anarchie des deltas, mais dans l’un et l’autre cas l’homme a su tirer parti de ce milieu amphibie, soit pour y installer des ports, soit pour en cultiver les fertiles dépôts. Trop souvent, pourtant, luttant contre les forces naturelles, l’homme n’a fait que déclencher de nouvelles catastrophes, faute d’avoir bien compris les lois complexes des embouchures.

Encyclopédie Universelle. 2012.