Il est bien connu que le Sahara n’a pas toujours été un grand désert que l’on peut franchir qu’au péril de sa vie, comme en témoignent les nombreuses gravures rupestres disséminées dans le Tassili N’Ajjer, avec leurs représentations de troupeaux de bœufs, de gazelles ou de girafes, portraits d’un monde menacé par la raréfaction de l’eau. Les indices sont également géologiques et paléontologiques. Dans les années 1964 et 1965, comme l’a rapporté le géographe Pierre Rognon (1931-2010), on savait déjà qu’il y a 2 ou 3 millions d’années, soit dans la charnière entre le Pliocène (de 5,33 à 2,59 Ma) et le Pléistocène (de 2,59 Ma à 11 700 ans), les flores et les faunes méditerranéenne et tropicale s’interpénétraient dans le massif de l’Atakor, au cœur du Hoggar. Il y avait des lacs où vivaient des éléphants, des crocodiles et des rhinocéros. Parmi les fins litages de l’argile lacustre, figurent des Tilapia, des poissons d’eau douce de l’Afrique tropicale. Des pollens de Ptecoterya, arbre réclamant de fortes pluies, ont été trouvés. À cette époque, la cuvette tchadienne était occupée par un vaste lac, avec des oscillations de haut niveau où dominaient des espèces d’eau douce et de bas niveau où apparaissaient des espèces fixées sur les plantes aquatiques ou adaptées à des eaux plus saumâtres. Par la suite, le Sahara s’est asséché. Des oueds intermittents de l’Atakor ont été datés de 1,5 Ma. Un massif dunaire fossile de cette époque a été repéré au nord du Grand Erg occidental, à l’ouest de l’Algérie.
Cet assèchement du Sahara marque le début d’une alternance de ce que les géologues français ont appelé les pluvieux et les arides. Elle a été mise en rapport avec la succession des périodes glaciaires et interglaciaires bien connue en Europe et en Amérique du Nord, mais c’est des océans que la chronologie est venue. Durant les périodes glaciaires, l’eau de mer s’enrichit en oxygène 18, un isotope lourd de l’oxygène, et ces anomalies sont enregistrées dans les tests (les coquilles) d’organismes unicellulaires, les foraminifères. Ces variations ont été mesurées et datées grâce à des prélèvements de sédiments marins. Voir à ce sujet la mesure de la température des temps géologiques. Les scientifiques ont défini des stades isotopiques de l’oxygène SIO (marine isotopic stage MIS en anglais), le premier correspondant à la période interglaciaire actuelle. Le deuxième stade est celui de la dernière glaciation. Des numéros allant jusqu’à 104 sont attribuées à des périodes de plus en plus reculées dans le temps, jusqu’à 2,6 Ma, les numéros pairs correspondant à des périodes glaciaires et les numéros impairs à des périodes interglaciaires.
Au Sahara, les géologues ont tenté de faire correspondre les épisodes pluvieux avec la sédimentation des calcaires dans les sources. Quand l’eau d’une nappe aquifère sort de terre, le dégagement du dioxyde de carbone peut entraîner une précipitation de calcaire. Les végétaux présents dans la source prélèvent du CO₂, avec la même conséquence. En France, un magnifique exemple de source pétrifiante est la tufière de Rolampont en Haute-Marne. Les calcaires très poreux et peu consolidés qui sont précipités sont qualifiés de tufs. Quand ils sont vacuolaires mais plus consolidés, ce sont des travertins. À cela, s’ajoutent les sebkhas ou playas, qui sont des dépressions à fond plat, inondables, où les eaux s’évaporent en laissant des sels. Il est tentant de supposer que les épisodes pluvieux du Sahara ont alimenté les aquifères et que la datation des sédiments des sources et des playas permet de savoir quand ils se sont produits.
Une équipe conduite par Abotalib Z. Abotalib, un scientifique travaillant à Los Angeles et au Caire, vient de pointer du doigt les biais de cette méthode : il peut s’écouler beaucoup de temps entre un épisode pluvial et le fonctionnement d’une source, à cause du temps de résidence de l’eau dans l’aquifère. Les sources ont par conséquent pu être actives pendant des épisodes arides. Pour tenter d’y voir clair, l’équipe a étudié des sédiments égyptiens. Ils ont reçu le nom de SSDS : scarp and scarp-foot depression sediments « sédiments de dépression d’escarpement et de pied d’escarpement ».
La carte A représente le relief du Sahara oriental et la zone du Système aquifère du Nubien, délimitée par un trait continu noir. Les sédiments qui le composent, grès, conglomérats (galets cimentés) et argiles, ont été déposés surtout durant le Paléozoïque (de 541 à 252 Ma), ainsi que jusqu’au Crétacé supérieur. Leur épaisseur va de 500 à 3000 mètres. Ils sont recouverts au nord par les sédiments principalement carbonatés (comprenant du calcaire) du Système des aquifères post-nubiens, datant du Miocène (de 23 à 5,3 Ma) et entourés par un trait continu violet. Ces deux systèmes d’aquifères sont l’une des plus grandes réserves d’eau souterraine du monde : elle est estimée à 540 000 km³. On devine que cette eau ne vient pas des précipitations actuelles, beaucoup trop faibles, mais des épisodes pluvieux que le Sahara a connus à partir de 1,8 Ma. La carte B donne la localisation des SSDS dans le désert à l’ouest du Nil. Les sédiments du premier groupe de playas, représentés en vert clair, sont des calcaires provenant d’eaux souterraines et déposés à proximité d’escarpements ou de vallées creusées par l’érosion. Dans le deuxième groupe, des sédiments issus de l’érosion, déposés par des cours d’eau, prédominent. Les tufs et les travertins sont en mauve.
La méthode de datation des calcaires de l’Holocène et du Pléistocène repose sur la désintégration radioactive de l’uranium 234 en thorium 230, qui se fait une demi-vie de 245 000 ans, et sur le fait que l’uranium est soluble dans l’eau alors que le thorium ne l’est pas. La précipitation du calcaire dans l’eau piège donc de l’uranium mais pas de thorium, si bien que tout le thorium 230 que l’on y trouve par la suite provient de l’uranium 234. Cette méthode est appliquée aussi bien aux stalactites qu’aux squelettes de coraux. D’après les résultats obtenus, les SSDS ont des âges allant de 80 000 à 500 000 ans. Ils se répartissent largement dans les stades 6, 8, 10 et 12, qui correspondent à des périodes glaciaires, mais certains tombent dans les stades 5, 7 et 13. Le stade 2, qui correspond au dernier maximum glaciaire il y a environ 22 000 ans, n’est curieusement pas représenté. Il existe pourtant des sédiments datés de cette période, dont on sait qu’elle a été humide. Ils sont indiqués sur la carte de gauche par des points noirs numérotés de 1 à 15.
La réponse proposée par Abotalib est que les eaux infiltrées dans les aquifères durant ce pluvieux n’en sont pas encore ressorties. Leur temps de voyage est long : il pourrait se compter en dizaines ou centaines de milliers d’années. Elles ont des centaines de kilomètres à parcourir. De plus, les eaux des sources ne viennent pas des nappes superficielles, les premières à recevoir les infiltrations, mais de nappes profondes. La carte B donne des estimations des pourcentages d’eau de source venant des profondeurs : entre 80 et 96 %.
Quel est le rapport entre cette étude et les migrations humaines ? On sait que les Homo sapiens ont évolué en Afrique durant le Pléistocène. La découverte récente de crânes au Maroc fait remonter leur apparition au Pliocène. Si le Sahara avait toujours été un désert, leur sortie de l’Afrique aurait été difficile. Ils auraient à la rigueur pu emprunter le corridor du Nil. Mais des épisodes pluvieux ont rendu le Sahara verdoyant. Grâce à eux, des espèces végétales et animales ont pu s’y répandre, y compris des espèces aquatiques. Durant l’Holocène, qui est le dernier interglaciaire, commencé il y a environ 10 000 ans, il existait des lacs, des rivières et des deltas interconnectés. Cependant, la datation des épisodes pluvieux s’avère plus compliquée que prévu.
En 2008, Anne Osborne a démontré qu’un corridor humide a existé à l’ouest du Nil il y a 120 000 ans. Les hommes auraient emprunté cette voie et non celle du Nil, où les vestiges archéologiques diffèrent de ceux du Moyen-orient. Cette migration aurait eu lieu durant le stade 5e, daté de 130 000 à 117 000 ans. Atobalib suggère de l’avancer au stade 6, entre 191 000 et 130 000 ans. Cette époque était celle d’une glaciation et, au Sahara, d’un épisode pluvieux. Elle correspond mieux aux datations des premiers sites d’occupation humaine au Moyen-Orient.
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Abotalib Z. Abotalib et al., Complexity of Saharan paleoclimate reconstruction and implications for modern human migration, Earth and Planetary Science Letters 508, 74–84, 2019.
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0012821X18307246?via%3Dihub
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