Le projet TUPAK : explorer les relations socio-environnementales en milieu aride

Co-évolutions des sociétés humaines et des régions désertiques d’Arabie

Comment les sociétés humaines parviennent-elles à s’adapter aux changements environnementaux dans les régions les plus arides du monde ? Comment les paysages évoluent-ils au cours des millénaires sous l’effet des changements climatiques et des activités humaines ? Et quelles traces ces transformations laissent-elles dans les sols et les sédiments ?

C’est à ces questions que s’intéresse le projet TUPAK (Towards an Understanding of sedimentary archives, PAlaeoenvironments and past human societies in Khaybar), un programme de recherche du CNRS, financé par l’Agence française pour le développement d’AlUla (AFALULA) et en collaboration avec la Royal Commission for AlUla (RCU). Le programme a été lancé en septembre 2025, pour une durée de 3 ans, dans la région de Khaybar, au nord-ouest de l’Arabie saoudite (fig. 1).

Caractérisée par ses vallées fluviales incisant de vastes plateaux basaltiques dénudés (fig. 2), la région de Khaybar est occupée de manière continue depuis le Paléolithique et constitue un terrain d’étude exceptionnel pour analyser les interactions sur la longue durée entre les sociétés humaines et les environnements. Dans le cadre du précédent projet KLDAP (Khaybar Longue Durée Archaeological Project) du CNRS, plus de 20 000 structures archéologiques y ont déjà été recensées, témoignant d’une occupation ancienne et durable (Barge et al. 2022 ; Charloux et al. 2024a – 2024b), jusqu’à l’établissement d’une oasis à la portée patrimoniale et historique singulière, lieu de conflits importants entre les populations locales et les troupes du prophète Mahomet au 7^e siècle. Mais au-delà des vestiges visibles en surface, les vallées de Khaybar renferment d’autres archives, plus discrètes mais tout aussi précieuses : les sédiments accumulés au fil du temps.

Ces dépôts enregistrent les transformations successives des paysages, les fluctuations du climat, les variations des ressources en eau et les impacts des activités humaines. Ainsi, leurs différentes couches conservent la mémoire des environnements passés. Les étudier permet de reconstituer l’histoire environnementale de la région sur plusieurs dizaines de milliers d’années et de comprendre comment les populations se sont adaptées à un milieu aride à fortes contraintes biophysiques, marqué par des périodes climatiques très contrastées.

Une approche pluridisciplinaire pour documenter une histoire environnementale encore largement méconnue

Malgré l’essor récent des recherches archéologiques dans le nord-ouest de l’Arabie (Luciani 2016 ; Hausleiter et Zur 2016 ; Dalton et al. 2022 ; Rohmer et al. 2022), de nombreuses questions demeurent ouvertes concernant l’évolution des paysages de Khaybar.

À quoi ressemblaient les vallées avant l’émergence des oasis actuelles ? Comment se sont manifestées localement les oscillations du climat ? Quand les premiers systèmes agricoles irrigués sont-ils apparus ? Y avait-il une proto-agriculture avant l’émergence des oasis ? Comment les sociétés ont-elles progressivement transformé leur environnement pour assurer la pérennité de la vie oasienne ?

Le projet TUPAK vise précisément à répondre à ces interrogations. Son ambition est de reconstituer l’évolution des paysages, des hydrosystèmes et des climats depuis le Pléistocène, tout en étudiant les modalités d’occupation, d’exploitation et de transformation du milieu par les sociétés humaines.

Pour cela, le projet mobilise une équipe pluridisciplinaire réunissant géomorphologues, géoarchéologues, géophysiciens, géochimistes, paléo-écologues et archéologues. Cette diversité d’approches permet d’étudier simultanément les archives naturelles et les traces laissées par les activités humaines afin de mieux comprendre leur co-évolution sur le temps long.

La méthodologie de terrain croise :

• les acquisitions géophysiques qui fournissent une image du sous-sol et ainsi permettent de caractériser la géométrie profonde des vallées étudiées (tomographie de résistivité électrique ERT, anomalies magnétiques et sismique passive « H/V ») (fig. 3) ;
• les carottages qui permettent d’accéder ponctuellement, à plus de 10 mètres sous la surface, à des archives profondes et continues enregistrant l’histoire des vallées (fig. 4). Ils sont soit légers (Cobra TT), pour multiplier les points de carottages en transect et ainsi étudier la stratigraphie des dépôts à une résolution spatiale élevée, soit lourds à la sondeuse sur chenille, pour accéder aux couches sédimentaires les plus profondes que ne peut atteindre le carottier léger (réalisés en collaboration avec le parc instrumental national de carottage du CNRS CCF « Carottage Continental France »). La sondeuse sur chenille sera importée en Arabie Saoudite lors de la troisième saison en janvier 2027 ;
• les sondages géoarchéologiques qui, concentrés sur les 2 à 3 mètres supérieurs du remplissage des vallées, offrent ainsi une vision plus large et détaillée sur les stratigraphies complexes des niveaux superficiels et des sols associés aux occupations humaines et à l’agriculture oasienne (fig. 5) ;
• et les études « intra-site », où l’échantillonnage et la description des coupes sédimentaires au sein des fouilles archéologiques permettent d’étudier la nature des dépôts, les processus pédo-sédimentaires à l’œuvre, la stratigraphie générale du site, ainsi que l’analyse des processus de formation et d’abandon du site.

Première campagne de terrain : ouvrir les archives de Khaybar

Une première mission de terrain s’est déroulée du 15 octobre au 5 novembre 2025. L’équipe était composée de Bruno Depreux (CNRS, Archéorient), Ninon Blond (ENS de Lyon, EVS), Naïs Sirdeys (CNRS, Archéorient), Sylvain Colin (HADES Archéologie), Adrien Barra (CNRS, Archéorient/EVS), Jérôme Gattacceca (CNRS, CEREGE) et Minoru Uehara (CNRS, CEREGE). Cette première campagne avait pour objectif de tester les archives sédimentaires sous la palmeraie et de poser les bases des recherches qui se poursuivront jusqu’en 2028.

Sur le terrain, le travail consiste souvent à rechercher les rares endroits où les archives sont les mieux conservées. L’équipe a dû composer avec la forte variabilité des dépôts mais aussi des terrains parfois difficiles d’accès du fait de la densité des murs de parcellaire agricole et de la couverture végétale. Malgré ces difficultés, quatorze carottages ont été réalisés et sept sondages géoarchéologiques ont également été ouverts le long de transects dans les secteurs de Khayf al-Hisn et de Bishr, au sein de la vallée d’al-Zaydiyyah (fig. 6). Parallèlement, près de 80 kilomètres de profils magnétiques et plus de trente mesures sismiques ont été acquis afin de caractériser la géométrie des vallées et l’épaisseur des remplissages sédimentaires. Une station GNSS permanente de haute précision a également été installée pour améliorer le positionnement des futures opérations de terrain, et une prospection pédestre a été initiée, visant à typer les palmeraies en caractérisant leur état actuel et à identifier d’autres secteurs de travail.

Les observations réalisées au cours de cette première campagne livrent des résultats prometteurs.

Les mesures sismiques ont déjà permis de mieux comprendre la géométrie des vallées et de détecter, sur certains transects, des puissances sédimentaires allant jusqu’à plus de 15 mètres. Ces informations sont essentielles pour reconstituer la paléogéographie des vallées et pour orienter au mieux les opérations de carottage et de sondage.

À la base des séquences étudiées apparaissent au moins deux générations de dépôts alluviaux grossiers témoignant d’écoulements puissants et de systèmes fluviaux très actifs aux périodes anciennes. Ces formations semblent correspondre à deux phases de fonctionnement actif des vallées, probablement durant le Pléistocène.

Plusieurs carottages ont également révélé la présence de sédiments fins hydromorphes déposés dans des environnements humides et marécageux. Ces niveaux témoignent d’une remontée durable des nappes phréatiques et de conditions nettement plus humides que celles observées aujourd’hui. Ils pourraient correspondre à l’Optimum climatique du début de l’Holocène.

Une nouvelle phase est ensuite caractérisée par des événements érosifs et la réorganisation des chenaux. Cette évolution marque probablement une transition vers des conditions plus arides. Elle conduit progressivement à la formation de surfaces alluviales relativement stables qui ont offert ensuite un support favorable au développement des activités agricoles.

Enfin, les sondages réalisés à Khayf al-Hisn et à Bishr ont permis d’observer les niveaux correspondant à la mise en place de l’agrosystème oasien. Les sols présentent des accumulations de carbonates, des structures pédologiques développées et des indices compatibles avec des cycles répétés de culture. Une première séquence d’évolution a ainsi pu être proposée, depuis les dépôts fluvio-palustres jusqu’aux transformations anthropiques associées à l’exploitation agricole du milieu.

Ces résultats restent préliminaires, mais ils montrent déjà que l’histoire environnementale de Khaybar connaît des fluctuations importantes, loin de l’image d’un désert immuable.

Analyses et campagne de terrain prévues en 2026

Depuis la réception récente des échantillons provenant d’Arabie Saoudite, stockés en chambre froide à la plateforme OMEAA, les carottes sédimentaires ont été ouvertes (fig. 7) et les différentes analyses en laboratoire vont pouvoir commencer : les séquences pédo-sédimentaires et anthropogéniques vont faire l’objet de multiples analyses sédimentologiques, géochimiques et paléo-écologiques.

La caractérisation sédimentologique et géochimique (granulométrie laser, susceptibilité magnétique, teneur en matière organique, ED-XRF et WD-XRF) des carottes et des horizons pédologiques vont permettre de vérifier nos hypothèses concernant l’évolution de l’hydrosystème depuis le Pléistocène ainsi que l’émergence de l’agrosystème et de son évolution au fil du temps. L’une des questions consistera notamment à déterminer l’origine naturelle ou anthropique de fosses observées dans les sondages, et leur potentielle fonction agricole.

Les analyses paléoécologiques (malacologie, anthracologie, carpologie, phytolithes, ostracodes) permettront de caractériser l’évolution de la végétation naturelle et agricole, de préciser les tendances environnementales (milieu palustre/continental, aride/subhumide, eau salée/douce) ou de documenter l’ouverture du milieu afin, d’une part, de replacer la séquence stratigraphique dans son contexte paléo-environnemental et, d’autre part, d’affiner notre compréhension de l’anthropisation de la région, en relation avec son développement agricole. Afin d’approfondir notre compréhension de l’évolution des sols liée à la culture oasienne, nous prévoyons également de les étudier en microscopie, via des lames micromorphologiques.

L’ensemble de ces analyses contribueront en outre à préparer la nouvelle mission de terrain qui se tiendra en octobre 2026. Elle sera en partie consacrée à continuer les campagnes de carottages et de sondages ainsi que les acquisitions géophysiques, mais aussi à développer l’étude malacologique par la constitution d’un référentiel actuel, et les analyses OSL et OSL portable sur le terrain afin de construire un cadre chronologique robuste pour la compréhension des co-évolutions société-environnement dans la région de Khaybar.

Références bibliographiques

Barge, O., Albukaai, D., Boelke, M., Guadagnini, K., Régagnon, E., Crassard, R., 2022. New Arabian desert kites and potential proto-kites extend the global distribution of hunting mega-traps, Journal of Archaeological Science: Reports 42, 103403. Disponible sur https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2352409X22000669?via%3Dihub

Charloux, G., Crassard, R., Almushawh, M., Albukaai, D., Chung-To, G., Depreux, B., Guadagnini, K., Hapiot, L., Hilbert, Y., Mcphillips, S., Régagnon, E., Shabo, S., Alshilali, S., 2024a. The Khaybar Longue Durée Archaeological Project, Year 1 (2020-2021, Seasons One and Two), Atlal. Journal of Saudi Arabian Archaeology 33, 135–144.

Charloux, G., Shabo, S., Depreux, B., Colin, S., Guadagnini, K., Guermont, F., Dupuy, S., Bussy, M., Bec Drelon, N., Poulmarc’h, M., Albukaai, D., Alshilali, S., Crassard, R., AlMushawh, M., 2024b. A Bronze Age town in the Khaybar walled oasis: Debating early urbanization in Northwestern Arabia, PLoS ONE 19, e0309963. Disponible sur https://journals.plos.org/plosone/article?id=10.1371/journal.pone.0309963

Dalton, M., McMahon, J., Kennedy, M.A., Repper, R., Al Shilali, S.E., AlBalawi, Y., Boyer, D.D., Thomas, H., 2022. The Middle Holocene ‘funerary avenues’ of north-west Arabia, The Holocene 32, 183–199. Disponible sur https://journals.sagepub.com/doi/10.1177/09596836211060497

Hausleiter A., Zur A. 2016. Tayma in the Bronze Age (c. 2000 BCE): Settlement and Funerary Landscapes, in: M. Luciani (ed.), Archaeology of North Arabia: Oases and Landscapes, Proceedings of the colloquium, Vienna, December 6-7 2013, Wien: Verlag der Österreichischen Akademie der Wissenschaften, 135–173.

Luciani M. 2016. Mobility, Contacts and the Definition of Culture(s) in New Archaeological Research in Northwest Arabia, in: M. Luciani (ed.), Archaeology of North Arabia: Oases and Landscapes, Proceedings of the colloquium, Vienna, December 6-7 2013, Wien: Verlag der Österreichischen Akademie der Wissenschaften, 21–56.

Rohmer J., Lesguer F., Bouchaud C., Purdue L., Alsuhaibani A., Tourtet F., Monchot H., Dabrowski V., Decaix A., Desormeau X., Alkhatib Alkontar R., Reiller H. 2022. New clues to the development of the oasis of Dadan. Results from a test excavation at Tall al-Sālimīyyah (al-ʿUlā, Saudi Arabia), in: R. Foote, M. Guagnin, I. Périssé, S. Karacik (eds), Revealing Cultural Landscapes in North-West Arabia, Archaeopress, 157–190. Disponible sur https://archaeopresspublishing.com/ojs/index.php/PSAS/article/view/1171

Les auteurs

Bruno Depreux est géomorphologue et géoarchéologue, chercheur contractuel au CNRS, spécialiste des environnements semi-arides à arides. Il est membre de l’UMR 5133 Archéorient, Maison de l’Orient et de la Méditerranée, Lyon.

Ninon Blond est géographe, géomorphologue et géoarchéologue. Maîtresse de Conférences en géographie à l’École Normale Supérieure de Lyon, elle est membre du laboratoire EVS (Environnement, Ville, Société, UMR 5600 du CNRS).

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