Nous paradigmes de la carstologia en perspectiva

La interessant revista francesa Géo morphologie ha publicat un número monogràfic en la seva darrera edició (desembre 2011) dedicat als nous paradigmes en la investigació del carst.

Aquesta revista manté on-line els seus resums i permet accedir al text integral per subscripció, fins que passats dos anys l’ofereix lliurement.

http://geomorphologie.revues.org/

Ens plau inserir el text complert del molt recomanable article introductori de la Nathalie Vanara i els resums de la resta per tal que valoreu la conveniència d’abonar-vos o consultar-les en alguna biblioteca universitària de geologia.

Nathalie Vanara, « Introduction au numéro thématique : « Nouveaux paradigmes de la karstologie, mise en perspective » », Géomorphologie : relief, processus, environnement, 4/2011 | 2011, 341-348.

On peut distinguer quatre périodes dans l’histoire de la karstologie. Les prémices sont marquées par les travaux d’E.-A. Martel (1894) et de J. Cvijic (1893). De l’entre-deux guerres jusqu’aux années 50, les thèses (A. Cholley, P. Marres, P. Birot, etc.) sont marquées par la théorie des cycles d’érosion. Entre 1950 et 1975, les auteurs soulignent l’influence des actions climatiques et orogéniques sur les paysages karstiques ; les écrits de J. Corbel (1957) et de P. Renault (1967-68) sont originaux. Entre 1975 et 2000, les chercheurs sont des spéléologues confirmés et des explorateurs (Maire, 1990) ; le karst est désormais conçu comme un géosystème (Delannoy, 1997). La karstologie, qui s’appuie aujourd’hui sur de nouvelles techniques d’analyse des dépôts (Jaillet et al., ce volume ; Dandurand et al., ce volume) et de récentes techniques de datation (Hobléa et al., ce volume), apparaît vouée à la transdisciplinarité. Le visage de cette science sera sans doute durablement modifié par les plus récentes théories : l’ancienneté des grands réseaux souterrains (Hobléa et al., ce volume), le creusement des cavités par remontée du niveau de base (Audra et al., ce volume), et, en ce qui concerne les prémices de la karstification, l’altération isovolumétrique de la roche (Bruxelles et Quinif, ce volume).

Yves Quinif et Laurent Bruxelles

L’altération de type « fantôme de roche » : processus, évolution et implications pour la karstification

Depuis plusieurs années, de nombreux exemples de fantômes de roche ont été reconnus dans les karsts en Belgique, en France et en Italie. Ils correspondent à des poches ou à des couloirs de décalcification emplis d’altérite in situ. Leur genèse relève d’un cas spécial de karstification où, à l’inverse des phénomènes de karstification par enlèvement total, le résidu insoluble ou moins soluble reste en place et forme un squelette qui mime la structure initiale de la roche (fossiles, joints, lits de chailles, etc.). Cette altérite, qui peut également se développer sous une voûte calcaire, forme un vaste réseau interconnecté et calé sur la fracturation. De fait, elle constitue une discontinuité importante au sein des massifs karstiques. Lorsque le niveau de base s’abaisse, l’altérite s’effondre sur elle-même puis elle est érodée par des circulations souterraines qui se mettent en place à son toit. Des réseaux de galeries mais aussi des formes de surface se forment alors rapidement, essentiellement par évidement de l’altérite. Ce phénomène est maintenant reconnu dans le monde entier, affectant tous les types de roches, carbonatées ou non.

Philippe Audra et Arthur N. Palmer

The pattern of caves: controls of epigenic speleogenesis

L’évolution des cavités dépend de l’évolution géomorphologique. Leurs morphologies, beaucoup mieux conservées que les témoins de surface correspondants, permettent de reconstituer l’évolution régionaledes paysages. Les modélisations montrent que le développement initial se produit à proximité de la surface piézométrique, avec des boucles le long des fractures plongeant dans la zone noyée. Par conséquent, le profil des cavités reflète la position du niveau de base et ses changements. Ce profil est contrôlé par le temps, la structure géologique et le mode de recharge. Lors d’une première karstification un réseau juvénile se développe, constitué de conduits vadoses inclinés. Dans les aquifères perchés, l’érosion torrentielle produit de vastes conduits ébouleux au contact du soubassement imperméable. Dans les aquifères barrés, lorsque l’alimentation est régularisée, le collecteur s’établit à proximité de la surface piézométrique. Quand l’alimentation est irrégulière, les mises en charge sont fréquentes et favorisent le développement d’un profil en montagnes russes dans la zone épinoyée. Les niveaux de cavités interconnectés ont produit certains des plus longs réseaux au monde. Dans Mammoth Cave (USA), les niveaux les plus hauts ont plus de 3,5 Ma. Cependant, en cas de remontée du niveau de base, les parties du karst les plus profondes sont ennoyées ; les écoulements remontent le long de puits-cheminées et émergent à des sources vauclusiennes. Dans la zone épinoyée, les mises en charge produisent des conduits en montagnes russes au-dessus de la surface piézométrique d’étiage. Dans ce cas de remontée du niveau de base, la spéléogenèse per ascensum produit des niveaux plus élevés qui sont finalement plus récents que les niveaux inférieurs. De telles remontées du niveau de base proviennent de subsidence tectonique, de remplissage de vallées, ou de remontées du niveau marin, ce qui fut le cas autour de la Méditerranée à la fin de la Crise messinienne. Par conséquent, les karsts noyés profonds, s’ils ne sont pas d’origine hypogène, peuvent être généralement attribués à des remontées du niveau de base.

Stéphane Jaillet, Benjamin Sadier, Souhail Hajri, Estelle Ployon et Jean-Jacques Delannoy

Une analyse 3D de l’endokarst : applications lasergrammétriques sur l’aven d’Orgnac (Ardèche, France)

Une analyse 3D des drains souterrains du karst est proposée à partir de relevés lasergrammétriques effectués dans l’aven d’Orgnac (Ardèche, France). Les nuages de points denses obtenus par scannérisation laser ont été maillés et ont permis de produire des clones numériques de deux objets souterrains : une portion de drain, les Salles rouges, et une forêt de stalagmites de la salle 1. Sur le premier modèle 3D, il a été possible de reconnaître des formes pariétales caractéristiques d’une genèse paragénétique et de proposer une reconstitution des paléo-géométries du remplissage endokarstique au cours de sa mise en place. Sur le second modèle, le traitement automatique des morphologies externes des stalagmites a permis de comprendre la mobilité du sol associée à la dynamique des soutirages. Le recours à de telles analyses 3D constitue une piste originale et novatrice dans l’étude du comblement du réseau karstique au cours du Pliocène et de sa vidange au cours du Quaternaire.

Fabien Hobléa, Philipp Häuselmann et Peter Kubik

Cosmogenic nuclide dating of cave deposits of Mount Granier (Hauts de Chartreuse Nature Reserve, France): morphogenic and palaeogeographical implications

Le mont Granier, situé à l’extrémité nord des hauts plateaux de Chartreuse orientale, est un massif karstique montagnard perché contenant un méga-réseau souterrain dont les niveaux de galeries les plus haut-perchés, soupçonnés d’être antéquaternaires, ont fait l’objet de datation par défaut par détermination de l’âge d’enfouissement de leurs remplissages détritiques à l’aide des isotopes cosmogéniques 10Be et 26Al. Les résultats obtenus sur deux échantillons d’un même étage mais spatialement distants donnent des âges d’enfouissement pliocènes (4,3 Ma et 3,4 Ma) conformes aux hypothèses génétiques préalables. L’âge de ces niveaux de galeries établis post-plissement est donc assurément néogène. Les taux de dénudation estimés sont étonnamment faibles dans ce contexte alpin mais montrent une accélération sensible au cours de la période considérée, passant de 7 m/Ma à 14 m/Ma. Par ces résultats, le mont Granier conforte son statut de site de référence et de comparaison pour les reconstitutions spéléokarstogéniques et paléogéographiques alpines, au même titre que le massif des Siebenhengste en Suisse.

Grégory Dandurand, Richard Maire, Richard Ortega, Guillaume Devès, Benjamin Lans, Laurent Morel, Anne-Sophie Perroux, Nathalie Vanara, Laurent Bruxelles, Stéphane Jaillet, Isabelle Billy, Philippe Martinez, Bassam Ghaleb et François Valla

X-ray fluorescence microchemical analysis and autoradiography applied to cave deposits: speleothems, detrital rhythmites, ice and prehistoric paintings

Cet article présente les recherches récentes conduites dans le cadre du programme ANR « Climanthrope » et portant sur les remplissages sédimentaires endokarstiques dans le cadre de la nouvelle contribution de l’analyse géochimique par autoradiographie et fluorescence de rayons X (analyseur portable, core scanner, µ-XRF, microsonde nucléaire). Couplées à l’analyse sédimentologique (stratigraphie, granulométrie laser, microminéralogie, micromorphologie, etc.), les analyses et les imageries géochimiques permettent d’affiner l’étude des dépôts de grotte tels que les sédiments carbonatés (spéléothèmes), les sédiments détritiques rythmés (rythmites), les glaciers souterrains ou encore les peintures rupestres préhistoriques. Formées suivant des cycles saisonniers, les stalagmites et les rythmites sont susceptibles de fournir des données importantes sur les deux principaux paramètres du climat régional, tels que l’hydrologie et la température, mais aussi sur l’impact de l’Homme en milieu urbain (spéléothèmes de tunnel). Les micro-débris et les poussières contenus dans la glace souterraine ont enregistré les conditions du paléoenvironnement par piégeage de la neige. Les peintures préhistoriques peuvent aussi être étudiées directement avec un analyseur portable XRF, sans prélèvement sur le site. A travers chaque exemple, la notion d’ « effet de site » est discutée à partir de quatre exemples français (Pyrénées, Aquitaine, Charente, Rhône) et de trois exemples étrangers (Italie, Chili, Chine).