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Avec ses races antiques de taureaux et chevaux, ses traditions séculaires, on pourrait facilement imaginer que le temps s’est arrêté en Camargue, qu’il a oublié de s’y écouler à la même vitesse qu’ailleurs dans un grand tourbillon de modernisme. Mais l’impression d’éternité qui semble se dégager d’un des derniers déserts français est trompeuse : le delta du Rhône s’est continuellement métamorphosé à travers les âges, et l’aspect que présente la Camargue de nos jours correspond en bien des endroits à une formation extrêmement récente à l’échelle géologique.
Après les changements structurels profonds des époques les plus reculées vient le travail du fleuve, unique architecte et bâtisseur d’un vaste delta où il se comporte en maître, le modelant par ses divagations successives. Enfin l’action des hommes, à une époque plus récente, a contribué en modifiant celle du fleuve, volontairement ou non, à façonner le visage actuel de la Camargue.
Bouleversements géologiques anciens
Environ 45 millions d’années avant notre ère, soit au milieu de l’ère tertiaire, alors que les dinosaures ont depuis longtemps disparu de la planète, la lente dérive convergente des plaques africaine et eurasienne entraîne la formation progressive d’une longue chaîne de montagnes. C’est le plissement pyrénéen. Mais cette chaîne montagneuse qui surgit peu à peu ne se limite pas comme ce nom pourrait le laisser croire aux actuelles Pyrénées, elle s’étend tout le long du Golfe du Lion. Bien que disparue sur la plus grande partie de sa longueur le long de la Méditerranée, elle subsiste de nos jours ponctuellement avec les massifs des Maures et de l’Esterel, ainsi que la Corse. Le Pic Saint Loup est aussi un des résidus des plis énormes qui se forment à cette époque dans la région.
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 Mer Miocène
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Il y a 35 millions d’années, l’activité tectonique entraîne de gigantesques effondrements, avec l’apparition d’immenses fractures telles la faille de Nîmes (au sud de l’actuelle plaine de la Vistrenque), celle des Cévennes, la vallée du Gardon... La chaîne montagneuse formée lors du plissement pyrénéen disparaît complètement entre les Pyrénées et le Massif des Maures. La mer remonte ensuite par-dessus la chaîne engloutie, il y a près de 25 millions d’années, pour s’avancer profondément entre le Massif Central et les Alpes encore en formation. Cette mer dite « Mer Miocène » recouvrait largement toute l’actuelle vallée du Rhône, jusqu’au-delà de Lyon et Genève. Toute la région restera sous les eaux pendant près de 20 millions d’années, avec seules quelques îles émergeant, comme le mont Ventoux, les sommets du Luberon et des Monts de Vaucluse.
A la fin du Miocène, vers 6 millions d’années avant notre ère, le niveau de la mer baisse fortement, et elle se retire des terres inondées. Dans la plaine qu’elle occupait, elle est remplacée par un fleuve puissant qui va creuser peu à peu entailler une vallée très profonde, formant un véritable canyon sous l’actuelle plaine du Rhône.
Vers le début du Pliocène, il y a 5 millions d’années, le niveau de la mer remonte. La « Mer du Pliocène » s’avance à nouveau dans la vallée du Rhône jusqu’au-delà de Valence, mais sur une moindre largeur. Toute la région de la Camargue est à nouveau sous l’eau, et le reste pendant 3 millions d’années. De cette période datent les grandes épaisseurs de dépôts argileux (plus de 1000 mètres par endroits) qui en forment le socle. Cette couche imperméable constitue encore de nos jours le fond des étangs d’Entressen et des Aulnes.
 Mer du Pliocène
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Au début de l’ère quaternaire, un peu avant l’apparition des premiers Homo Habilis, la mer se retire, définitivement cette fois, de la vallée du Rhône. Le climat jusque-là chaud et humide se modifie profondément alors que débute une série de glaciations qui durera près de 2 millions d’années. Le niveau de la mer oscille pendant cette période d’une centaine de mètres, entre les glaciations pendant lesquelles la mer est au plus bas, et les transgressions pendant lesquelles la mer remonte avec la fonte des gigantesques glaciers. A cette époque deux grands fleuves sillonnent la plaine littorale formée des dépôts de la mer du Pliocène. Le Rhône à l’ouest emprunte la Vistrenque, coulant d’Avignon vers l’actuel étang de Mauguio (Etang de l’Or) en passant au niveau de Bouillargues. Plus à l’est, la Durance est à l’époque un fleuve passant sous l’extrémité est des Alpilles, au pertuis de Lamanon, et traversant la Crau pour se jeter dans la mer vers l’actuelle Camargue. Ces deux puissants fleuves déposent progressivement des tonnes de cailloux arrachés par les glaciers des Alpes, principalement pendant les deux glaciations de Riss (- 120 000 ans) et de Würm (- 70 000 ans), formant sur toute la plaine un épais poudingue, conglomérat de galets et pierrailles liés par le taparas, une sorte de ciment calcaire. Cette couche de galets est encore apparente de nos jours sur la Crau et au niveau de la région des Costières ; ailleurs elle est masquée par des couches sédimentaires plus récentes.
Environ 600 000 ans avant notre ère, la plaine de la Camargue se déforme et s’incline légèrement, s’enfonçant vers l’est au niveau de la zone de fracture de Fos. Cette inclinaison entraîne un déplacement progressif des cours du Rhône et de la Durance. Le Rhône qui coulait beaucoup plus à l’ouest s’oriente vers Beaucaire et Arles, alors que la Durance se décale de la Camargue vers l’emplacement de Port-Saint-Louis, pour finir par se jeter dans l’Etang de Berre.
Il y a environ 10 000 ans, la Durance n’arrive plus à franchir le pertuis de Lamanon, et s’oriente vers le nord-ouest, contournant les Alpilles par le nord, en direction d’Avignon où elle rejoint les eaux du Rhône dont elle devient un affluent.
Vers la fin de la glaciation de Würm, le niveau de la mer est beaucoup plus bas que de nos jours, et le rivage camarguais se situe à environ 50 mm au sud du rivage actuel. Les glaciers fondent et le niveau de la mer monte peu à peu, c’est le début de la Transgression Flandrienne, 12 000 ans avant notre ère. Le niveau se stabilise environ 5000 ans plus tard, avec un rivage au niveau du Château d’Avignon et de l’île de Mornès, soit une dizaine de kilomètres en retrait de celui qu’on connaît aujourd’hui. Aucun changement géologique majeur n’étant survenu depuis cette stabilisation du niveau de la mer, l’extension supplémentaire du delta est due uniquement aux dépôt alluviaux apportés par le Rhône.
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