[PGA 01] L'Île d'Or 🌍 EarthCache

[01] L'Île d'Or

par ipln | GCA637T | Amboise

► La série ◄

Amboise est une ville située au cœur du Val de Loire, classé patrimoine mondial UNESCO.

Située à la confluence de la Loire et de l’Amasse, le développement d’Amboise fut fortement influencé par la géologie locale, depuis l’antique oppidum gallo-romain jusqu’à aujourd’hui.

La série [Promenade Géologique à Amboise] vous propose des EarthCaches invitant à la découverte du patrimoine amboisien à travers la nature des roches de construction, des phénomènes géologiques et hydrologiques.

► Partie 1 : Le site ◄

Sur une grande partie de sa longueur, la Loire est endiguée et son lit comprend une multitude d’îles. Certaines éphémères, d’autres millénaires, cet environnement est en perpétuelle mutation.

Au niveau d’Amboise, le fleuve se sépare en deux bras pour former une île fluviale : l’Île Saint-Jean, ou appelée plus communément l’Île d’Or. Longue de 2 km pour une largeur maximale de 400 mètres, l’Île d’Or existe depuis plusieurs milliers d’années.

Cette EarthCache a pour objet de vous présenter les notions de base de l’hydrographie des rivières, les mécanismes de formation des îles fluviales, puis de se focaliser l’évolution des îles de la Loire. Enfin, je vous invite à vous rendre sur place, afin de constater certaines caractéristiques hydrographiques de l’Île d’Or.

► Partie 2 : Hydrographie des rivières ◄

Voici les principales notions en hydrographie des rivières :

Alluvion : une alluvion est un dépôt de débris de roches (sédiments) tels du sable, de la vase, de l'argile, des galets, du limon ou des graviers, transportés par un cours d'eau. Ces débris de roches sont issus de l'érosion de roches durant le cycle de l'eau, depuis la source et l'érosion des berges. Les alluvions se déposent sur les sites où la vitesse de l'eau est inférieure à celle nécessaire pour les transporter plus loin : c'est le cas dans la courbe intérieure d'un méandre.

Bras mort : un bras mort est la partie relictuelle d'un ancien bras de cours d'eau qui en a été isolé. Selon son âge, le contexte météorologique et l'hydrographie du cours d'eau, le bras mort peut être asséché ou encore en eau (constamment ou périodiquement).

Île fluviale : une île fluviale est une étendue de terre située dans un cours d'eau. La surface de l'île est située au-dessus du niveau d'eau du cours d'eau. Le cours d'eau se dédouble autour de l'île, formant deux bras séparant l'île des rives du cours d'eau. Une île fluviale se forme par dépôt d'alluvions à des points où le courant perd une partie de son intensité.

Méandre : un méandre est une sinusoïté du cours d'une rivière. A l'extérieur de la courbe formée par le méandre, la berge concave est abrupte, propice à l'érosion. A l'intérieur de la courbe, la berge convexe est en pente douce, propice à la sédimentation des bancs alluvionaires. Les méandres d'une rivière évoluent dans l'espace et dans le temps sous l'effet de l'érosion et de la sédimentation.

► Partie 3 : Mécanismes de transport des sédiments ◄

Tout du long de son parcours, la Loire recueille des sédiments dont les grains seront transportés, déposés, repris, redéposés plus loin, etc.

Les sédiments de la Loire sont issus des sols traversés par le fleuve : le Massif central au sol cristallin (quartz, feldspaths, granites issus de l’érosion du granit), puis le Bassin Parisien composé de roches sédimentaires (érosion des calcaires, argile), avant d’arriver à Amboise. Il passe entre 500 000 et 1 million de tonnes de sable chaque année sous le pont d’Amboise !

Le déplacement de grains est rendu possible par l’association de la force de gravité et le mouvement de l’eau environnant les sédiments. La taille des grains, leur poids et la vitesse du courant sont les facteurs qui déterminent leur déplacement.

Les grains sont classifiés selon leur taille :

Rudites

2 à 20 cm … Galets
2 mm à 2 cm … Graviers

Arénites

0,2 à 2 mm … Sables grossiers et moyens
0,02 à 0,2 mm … Sables fins

Lutites

0,002 à 0,02 mm … Limons
inférieur à 0,002 mm … Argiles

Les grains de taille supérieure à 0,02 mm sont transportés par charriage : les grains glissent, sautent ou roulent sur le fond du cours d’eau. Les grains les plus fins sont quant à eux en suspension ou en solution dans la section d’écoulement. Plus les éléments sont gros, plus ils se déposent rapidement ; et plus ils sont fins, plus ils sont transportés loin.

Les rapports entre érosion, transport et dépôt sont schématisés de manière classique par le diagramme de Hjulström :

► Partie 4 : Mécanismes de formation des îles fluviales ◄

La plupart des lits de cours d’eau forme des méandres lorsqu’il existe un équilibre entre débit, dépôt de sédiments, et érosion.

Le lit est plus profond à l’extérieur d’un méandre, en raison des forces centrifuges et tourbillonnaires du courant, générant un phénomène d’érosion sur les berges. A contrario, le lit est en pente douce à l’intérieur d’un méandre, avec une accélération du débit, générant un phénomène de dépôt de sédiments. C’est ainsi qu’une accumulation de sédiments peut entraîner la formation d’îles fluviales.

Les conditions de sédimentation varient fortement entre la saison humide et la saison sèche, ainsi que d’une année sur l’autre. Le débit, la pluviométrie, le type de sédiments, l’activité humaine, la végétalisation plus ou moins rapide, sont autant de paramètres pouvant influer sur le « destin » d’une île. En particulier, la végétalisation permet la retenue des sédiments, les racines s’y implantant, et limite l’érosion.

Les îles fluviales peuvent ainsi être catégorisées en fonction de leur taille. Les mécanismes d’érosion, de sédimentation et d’extension évoluent avec la taille de l’île.

► Partie 5 : Évolution de la Loire ◄

L’Île d’Or est une île fluviale ancienne. Un forage fut effectué à proximité du Waypoint 1 en 1965 : il a traversé une couche de 8 mètres d’alluvions avant d’atteindre le socle de tuffeau turonien. A la base des alluvions ont été trouvés des troncs de chênes fossilisés, qui ont été datés de 5 000 ans !

Comme cela peut être observé aux extrémités de l’île et sur les berges de la Loire, de nombreuses îles en amont et en aval de l’Île d’Or se développent, pouvant s’y rattacher à terme. Ce phénomène de formation d’îles s’accélère depuis deux siècles.

A l’image de la majorité des cours d’eau européens, la Loire souffre de plusieurs perturbations sur sa dynamique : enfoncement généralisé du lit, végétalisation active sur les berges et les îles, déficit sédimentaire causé principalement par les extractions industrielles de sable (entre 1950 et 1992).

L’évolution du fleuve est fortement impactée par l’activité humaine. Une bascule s’est ainsi opérée en 1850 :

- Lorsque la Loire était l’axe économique majeur de la France, l’entretien du lit était permanent pour assurer des bonnes conditions d’écoulement pour les transports de marchandises sur les gabarres. Rien ne pouvait pousser ou se développer, les îles fluviales étaient ainsi très rares.

- L’arrêt de la navigation ligérienne aux alentours de 1850, au profit du transport ferroviaire, a entraîné l’abandon de l’entretien du fleuve. La végétalisation du lit a commencé, impliquant une plus grande retenue des sables, et par extension le développement d’îles. Le chenal principal voit sa largeur diminuer.

- La végétalisation reste modérée jusqu’au début du XXe siècle. Ensuite l’exode rural et le développement de l’industrie d’extraction du sable accélèrent la transformation du fleuve. Les îles se font encore plus nombreuses.

La dynamique de la Loire est encore en évolution de nos jours. L’extraction de sable du lit du fleuve a été fortement limitée. Des campagnes de déboisement des berges sont menées régulièrement, afin de faciliter l’écoulement de l’eau.

Nous vous rappelons qu’il est strictement interdit de se baigner dans la Loire (arrêté municipal du 23/07/2007). Restez bien sur la berge, et restez vigilants si vous venez avec des enfants.

Par ailleurs, le Waypoint 1 peut être inaccessible à certaines périodes de l’année selon la hauteur de l’eau. Dans ce cas, repoussez votre venue… et préparez vos réponses depuis chez vous !

Pour valider cette EarthCache, vous devez vous rendre aux différentes coordonnées indiquées en Waypoint, et répondre aux questions suivantes :

0 ► Prenez une photo qui permet de vous identifier (visage, pseudo, GPS, etc.) sur l’île, avec la Loire en arrière-plan.

1 ► De quelle catégorie de taille est l’Île d’Or ?

2 ► Au Waypoint 1 :

2a. Prenez une poignée de sable, et estimez la taille des grains : selon la classification granulométrique, de quel type s’agit-il ?
2b. En-dessous de quelle vitesse s’est écoulée la Loire pour déposer ce sable ?
2c. Quel est son mode de transport ?

3 ► Au Waypoint 2, et sur quasiment tout le pourtour de l’île, vous trouverez une rangée d’arbre : quelle est leur utilité ?

4 ► Au Waypoint 3 : en prenant en compte la configuration de l’extrémité amont de l’île, à votre avis quelle va être l’évolution de l’Île d’Or ?

Rappels concernant les « EarthCaches » :

Il n’y a pas de contenant à rechercher aux coordonnées, ni de carnet à signer sur place. Il suffit de se rendre sur les lieux, de répondre aux questions ci-dessus, et de nous envoyer vos propositions de réponses soit via notre profil, soit via la messagerie geocaching.com (Message Center).

Vous pouvez loguer un « Found it » sans attendre notre confirmation. Nous vous contacterons en cas de problème ou pour fournir d’éventuelles précisions.

Les « Found it » enregistrés sans envoi de réponses seront supprimés.

► The series ◄

Amboise is a town located in the heart of the Loire Valley, a UNESCO World Heritage Site.

Situated at the confluence of the Loire and Amasse rivers, the development of Amboise has been strongly influenced by the local geology, from the ancient Gallo-Roman oppidum to the present day.

The [Geological Walk in Amboise] series proposes EarthCaches inviting you to discover Amboise's heritage through the nature of the building rocks, geological and hydrological phenomena.

► Part 1: The site ◄

Over a large part of its length, the Loire is dammed up and its bed comprises a multitude of islands. Some ephemeral, others thousands of years old, this environment is constantly changing.

At Amboise, the river splits into two arms to form a river island: Île Saint-Jean, or more commonly known as Île d'Or (“Gold Island”). Île d'Or is 2 km long and up to 400 meters wide, and has existed for several thousand years.

The purpose of this EarthCache is to introduce you to the basic notions of river hydrography, the mechanisms of formation of river islands, and then to focus on the evolution of the islands of the Loire. Finally, I invite you to visit the site to see some of the hydrographic features of Île d'Or.

► Part 2: Hydrography of rivers ◄

Here are the main concepts in river hydrography:

Alluvium: An alluvium is a deposit of rock debris (sediment) such as sand, silt, clay, pebbles, or gravel, carried by a river. These rock debris are derived from the erosion of rocks during the water cycle, from the source and the erosion of the banks. Alluvium is deposited at sites where the speed of the water is less than that required to transport it further: this is the case in the inner curve of a meander.

Dead arm: A dead arm is the relict part of an old river arm that has been isolated from it. Depending on its age, the meteorological context and the hydrography of the watercourse, the dead arm may be dry or still in water (constantly or periodically).

River island: A river island is an area of land located in a river. The surface of the island is above the water level of the river. The river splits around the island, forming two arms separating the island from the river banks. A river island is formed by the deposition of alluvium at points where the current loses some of its intensity.

Meander: A meander is a sinusoidal curve in the course of a river. Outside the curve formed by the meander, the concave bank is steep and prone to erosion. On the inside of the curve, the convex bank is gently sloping, favorable to the sedimentation of alluvial banks. The meanders of a river evolve in space and time under the effect of erosion and sedimentation.

► Part 3: Mechanisms of sediment transport ◄

All along its course, the Loire collects sediments, the grains of which are transported, deposited, taken up again, redeposited further on, etc.

The Loire's sediments come from the soils through which the river flows: the Massif Central with its crystalline soil (quartz, feldspars, granites resulting from the erosion of granite), then the Paris Basin made up of sedimentary rocks (erosion of limestone, clay), before arriving in Amboise. Between 500,000 and 1 million tonnes of sand pass under the Amboise bridge every year!

The movement of grains is made possible by the combination of the force of gravity and the movement of the water surrounding the sediments. The size of the grains, their weight and the speed of the current are the factors that determine their movement.

Grains are classified according to their size:

Rudites

2 to 20 cm ... Pebbles
2 mm to 2 cm ... Gravel

Arenites

0.2 to 2 mm ... Coarse and medium sands
0.02 to 0.2 mm ... Fine sands

Lutites

0.002 to 0.02 mm ... Silt
lower than 0.002 mm ... Clays

Grains larger than 0.02 mm are transported by bedload: the grains slide, jump or roll on the river bottom. The finest grains are suspended or in solution in the flow section. The larger the elements, the faster they are deposited; the finer they are, the further they are transported.

The relationship between erosion, transport and deposition is classically represented by the Hjulström diagram:

► Part 4: Mechanisms of river island formation ◄

Most riverbeds form meanders when there is a balance between flow, sediment deposition, and erosion.

The bed is deeper on the outside of a meander, due to the centrifugal and swirling forces of the current, generating erosion on the banks. On the other hand, the bed slopes gently inside a meander, with an acceleration of the flow, generating a sediment deposition phenomenon. This is how an accumulation of sediments can lead to the formation of river islands.

Sedimentation conditions vary greatly between the wet and dry seasons and from year to year. The flow, rainfall, type of sediment, human activity, and more or less rapid vegetation are all parameters that can influence the "destiny" of an island. In particular, the vegetation allows the retention of sediments, as the roots become established, and limits erosion.

River islands can thus be categorized according to their size. The mechanisms of erosion, sedimentation and extension evolve with the size of the island.

► Part 5: Evolution of the Loire ◄

Île d'Or is an old river island. A borehole was drilled in the vicinity of Waypoint 1 in 1965: it cut through an 8-meters layer of alluvium before reaching the Turonian tufa bedrock. At the base of the alluvium, fossilized oak trunks were found, which have been dated to 5000 years ago!

As can be seen at the extremities of the island and on the banks of the Loire, numerous islands upstream and downstream of the Île d'Or are developing, which may eventually become linked to it. This phenomenon of island formation has been accelerating over the last two centuries.

Like most European rivers, the Loire is suffering from several disturbances to its dynamics: widespread sinking of the bed, active vegetation on the banks and islands, and a sediment deficit caused mainly by industrial sand extraction (between 1950 and 1992).

The evolution of the river is strongly impacted by human activity. A changeover took place in 1850:

- When the Loire was France's major economic axis, the maintenance of the bed was permanent to ensure good flow conditions for the transport of goods on the barges. Nothing could grow or develop, so river islands were very rare.

- The end of navigation on the river around 1850, in favour of rail transport, led to the abandonment of the maintenance of the river. The vegetation of the bed began, involving greater retention of sand, and by extension the development of islands. The width of the main channel has decreased.

- Vegetation remained moderate until the beginning of the 20th century. Then the rural exodus and the development of the sand extraction industry accelerated the transformation of the river. There were even more islands.

The dynamics of the Loire are still changing today. The extraction of sand from the riverbed has been severely restricted. Campaigns to clear the riverbanks are carried out regularly in order to facilitate the flow of water.

We remind you that it is strictly forbidden to bathe in La Loire (municipal by-law of July 23, 2007). Please stay on the bank, and stay alert if you come with children.

The Waypoint may not be accessible depending on the water level. In this case, postpone your coming… and prepare your answers at home!

To validate this EarthCache, you must go to the various coordinates indicated in Waypoints, and answer the following questions:

0 ► Take a photo that identifies you (face, nickname, GPS, etc.) on the island, with the Loire in the background.

1 ► What size category is Île d'Or?

2 ► At Waypoint 1:

2a. Take a handful of sand, and estimate the size of the grains: according to the grain size classification, what type is it?
2b. Below what speed did the Loire flow to deposit this sand?
2c. What is its mode of transport?

3 ► At Waypoint 2, and almost all around the island, you will find a row of trees: what is their purpose?

4 ► At Waypoint 3: observe the configuration of the upstream end of the island; what do you think the evolution of Île d'Or will be?

Reminders about the “EarthCaches”:

There is no container to look for nor a logbook to sign. Just go to the location, answer the questions above, and send us your proposals of answers either via our profile or Message Center.

You can log “Found it” without waiting for our validation. We will contact you in case of problems or to provide any clarification.

“Found it” logs saved without sending answers will be deleted.

Source :

Macaire J.-J. 2023 - Balade géologique à Amboise. Biotope, Mèze - MNHN, Paris (Collection Balades géologiques), 32 pages.