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  • Elments de karstologie et gologie pour splo

    Stage perfectionnement du CDS 69, avril 2008 par V. Lignier,

    La plupart des grottes de notre plante se trouvent dans le Karst. Ce terme trange qui est la

    version allemande du mot Kras - terrain pierreux dnud -, vient du nom dune rgion de

    Slovnie ou les phnomnes de dissolution des calcaires sont impressionnants et connus depuis

    longtemps. Par extension, toute rgion comprenant de tels phnomnes de dissolutions

    (gnralement constitues de roches calcaires) est considre comme karstique.

    Ltude de ses phnomnes est appel(e) karstologie.

    Gnralement constitues de roches calcaires, Ce qui laisse entendre quil y a dautres

    roches dans lesquelles les grottes se forment .

    1 Principaux types de roche et grottes associes Granite, lave, grs, calcaire, argile, il existe une grande diversit de roches. Ce qui compte

    cest leur relation avec leau : transfert et action rosive de leau avec la roche. De ce point de

    vue les roches nont pas les mmes comportements.

    1a - Des roches non solubles Les roches magmatiques (issue de magma, silicates fondus entre 1200et 650c environ) en

    surface sont gnralement impermables et les silicates ne sont pas solubles. Ces roches sont par

    contre gnralement dformes par les mouvements tectoniques et comportent une permabilit

    de fracture et fissures. Les granites se forment partir de magma en profondeur (plusieurs

    kilomtres) et sont remonts aprs des millions dannes par lrosion vers la surface. Les laves

    volcaniques, sont issues galement de magmas qui sont remonts se refroidir en surface en

    formant les volcans.

    Dans le granite (ou le gneiss, roche mtamorphique de composition proche)

    Ces cavits restent rares et peu dveloppes. Elles se dveloppent sur des fractures bantes et/ou

    par cavitation suite laltration du granite en surface (la roche pourrie , transforme en sable

    argileux par lhydrolyse des feldspaths et des micas du granite, en argile). On en trouve souvent

    sur le littoral ou laction des vagues est trs rosive.

  • Dans le basalte : les basaltes sont lorigine des laves trs fluide. A leur mission en surface

    1200 c elles scoulent trs rapidement. La surface de la coule se refroidit et se fige trs

    rapidement alors qu lintrieur la lave, trs chaude, fluide, continue de scouler. Elle vidange

    le tube ainsi form laissant des rseaux de galeries.

    On en trouve dans les rgions volcaniques basalte, comme les les Canaries, la runion, A

    Hawa, Kazimura Cave se dveloppe sur

    plusieurs kilomtres.

    Dans la glace : la glace est galement impermable en

    petit, les cavits se forment par fusion. Les cavits qui

    sont creuses en pleine glace souvrent la surface des

    glaciers, lendroit o les torrents glaciaires

    largissent, durant lt, des fissures qui laissent passer

    leau au travers de la glace. En lespace de quelques

    mois, ces fissures peuvent se transformer en gouffres

    profonds de plusieurs dizaines de mtres. On connat

    des cavits de ce type appeles moulins glaciaires dans

    la plupart des glaciers du monde.

    Par analogie avec un rseau karstique, les moulins

    constituent les quivalents des avens.

    Dautres grottes glaciaires elles, se dveloppent entre le

    glacier et son socle. Leur formation est due

    lcoulement des rivires sous glaciaires qui favorisent

    le creusement des vides plus ou moins important que

    lon peut parfois suivre sur plusieurs centaines de

    mtres. En Islande, une rivire sous glaciaire peut tre

    suivie sur plus de 2Km et 500m de profondeur. Mais dans ce cas, prcis, le creusement de la

    glace est provoqu par lexistence dun phnomne, savoir une activit gothermique intense

    sur les flans dun volcan.

    On en trouve sur la Mer de Glace en France, sinon dans les pays des hautes latitudes avec de gros

    glaciers comme lIslande et le Gronland.

  • 1b - Dans les roches solubles : se sont les roches qui peuvent se dissoudre dans leau plus ou moindre vitesse. Les phnomnes karstiques vritables se dveloppent par dissolution

    dans ces roches.

    Trop solubles Les vaporites (sel, gypse, anhydrite) sont des roches trs solubles, le

    phnomne de karstification sy dveloppe de faon trs intense jusqu disparition de la roche,

    effondrement rapide des galeries Les grottes y sont donc gnralement peu prennes (des

    exceptions cependant). En France on trouve des karts de gypse dans les Alpes, au col du Galibier

    (rseau de Gbroulaz). De grandes cavits de ce type se dveloppent en Espagne, en Iran

    (Zagros), en Oural.

    Gbroulaz, en Savoie Grotte de Sel en Iran

    Pas assez soluble la silice. Les quartzites ne sont composes que de quartz, de la silice

    quasiment pure. Cependant la silice est trs peu soluble, il lui faut donc beaucoup de temps pour

    former des karts condition de ne pas tre crase dans une chane de montagne engloutie sous la

    mer rodes par les torrents avant. De plus les formations de ce type de grande tendue sont

    relativement rares. La rgion de Tepuy au Venezuela dveloppe des rseaux de plusieurs

    kilomtres dans des quartzites trs anciennes, la surface depuis des millions danne.

  • Juste assez solubles : Les calcaires. Moins solubles que les vaporites, mais plus que les

    quartzites, les calcaires permettent un dveloppement intense et relativement prenne de la

    karstification. Cest dans ce type de roche que se dveloppent la plupart des karsts la surface du

    globe.

    Ojo del Agua (Cuba)

    Gouffre de la Morgne (01)

    Event de Peyrejal (07)

  • 2 Rgions calcaires en France, origine et paysages Causses, Vercors, ArdcheJurassiquekarst typique

    Les rgions calcaires en France sont celles qui

    figurent essentiellement en bleu et vert sur la carte

    gologique ci-contre ; c'est--dire respectivement

    du jurassique et du crtac.

    A ces priodes, la France ressemblait au Bahamas

    actuel : mer peu profonde, chaude trs propice aux

    dpts de calcaire.

    Des couches de plusieurs centaines de mtres de

    calcaire se sont ainsi dposes ces poques

    Carte gologique de France

    Dans la Montagne Noire et les

    Pyrnes, il affleure galement des

    terrains calcaires de lre primaire,

    karstifis.

    Lclatement de la Pange au Jurassique

    Au Jurassique, lclatement du mga continent, la Pange, avec louverture de lAtlantique

    central saccompagne dune ouverture ocanique au niveau des Alpes actuelles, la Tthys, alors

    que lItalie (Apulie) reste encore attache lAfrique. Les mers recouvrent une partie des

    continents sur lesquels se dposent des calcaires rcifaux et peri-rcifaux, relativement purs, dans

    les environnements peu profonds (Bourgogne, Perigord, Causses, Jura) Dans les bassins plus

    profonds se dposent des sdiments plus fins donnant des calcaires trs fins comme ceux du

    Tithonique dans les Alpes ou des marno-calcaires plus riches en argiles selon les priodes

    climatiques et les mouvements tectoniques. A cette poque la Bretagne et le massif central sont

    probablement en partie mergs formant des grandes les.

  • Au dbut du Crtac, locan alpin est bien ouvert et lapprofondissement du fond marin donne

    lieu des dpts plus fins, marneux comme les marno-calcaires de lHauterivien. Au Crtac,

    cette bordure ocanique est peu peu comble par les sdiments et des environnements

    nouveau peu profond laissent se former les calcaires Urgonien dans les Alpes en continuit avec

    lArdche et le Gard calcaires, le Vaucluse et une partie de la Provence. Dans la rgion entre

    Vercors et Ventoux, cest plus profond : le Bassin Voconcien dans lequel se dposent des marno-

    calcaires riches en ammonites et fossiles de dinosaures marins comme lIchtyosaure... Ces

    terrains trs marneux sont aujourdhui peu karstiques.

    LIchtyosaure ; vit au jurassique et crtac en pleine mer.

    (requin = poisson ; dauphin = mammifre ; ichtyosaure = reptile)

    Au Crtac, le Jura notamment est en partie exond. Le Bassin Parisien, mer chaude et peu

    profonde, est le lieu dune intense activit planctonique. Laccumulation des squelettes de ces

    algues microscopiques ( les coccolithophorids) est lorigine de la craie.

    Dans les Pyrnes, une partie des calcaires, plus ancien, datent de lEre primaire. Ils sont

    dforms par lrection de la chane hercynienne, puis recouverts au crtac par la mer

    (discordance Crtac Primaire) lors du coulissement de lIbrie (Espagne) contre lEurope (la

    France) et de louverture de lAtlantique Nord. Le rapprochement de lAfrique au Tertiaire

    entrane la collision EuropeIbrie et la formation des Pyrnes avec la dformation des calcaires

    crtacs et plus anciens. La collision Europe-Apulie entrane la formation des Alpes en crasant

    lancienne bordure ocanique et ses calcaires. Cette tectonique est lorigine des plis et des

    failles qui affectent les chanes subalpines notamment.

    De cette histoire sdimentaire associe la tectonique des plaques, lclatement de la Pange en

    plusieurs continents, dcoule la formation des principales rgions calcaires lorigine de nos

    massifs karstiques actuels.

  • Modle morphologique de Karst

    Modle hydrogologique de karst

    Les morphologies karstiques (gouffre, doline, perte, polje), gnralement dj bien connues, ne

    sont pas plus dtailles ici.

  • 3 Circulation et action de leau dans les calcaires Faille, strate, l

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