publications.ffspeleo.fr [Bulletins]

Dans les Alpes occidentales, avant l'émersion généralisée oligomiocène, trois grands épisodes continentaux ont interrompu la sédimentation marine : - au Jurassique inférieur, dans le domaine briançonnais ; - au Crétacé moyen, dans le domaine provençal ; - et au début du Tertiaire, dans le domaine subalpin et le Jura. Ces émersions, locales et temporaires, résultent des mouvements tectoniques liés aux divers déplacements des blocs continentaux qui encadraient l'océan alpin. A travers un analyse bibliographique, il est donné une description sommaire des formations résiduelles et des phénomènes karstiques qui se sont développés au cours de ces exondations.
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Dans cette étude, on s'est efforcé de confronter nos connaissances sur les karsts aux problèmes de l'évolution générale (tectonique, paléo-climats, variations du niveau marin). Trois périodes ont été analysées : - le Miocène inférieur et moyen, favorable à la réalisation d'aplanissements chimiques et à la karstification de subsurface ; - la révolution fini-miocène (phase tectonique rhodanienne) et crise de salinité messinienne, entraînant l'approfondissement des réseaux karstiques ; - le Plio-Villafranchien, favorable dans son ensemble (sauf pendant les périodes sèches du Villafranchien) à la production de terra-rossa et à l'évolution des systèmes karstiques.
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Au SE du Massif Central et de la Cévenne et au N d'Alès (Gard) existe une bande de terrains carbonates très compartimentée sur le plan structural. Le karst affecte surtout certains faciès du Trias, du Lias-Dogger, du Jurassique supérieur et du Crétacé inférieur. Les écoulements souterrains se distribuent dans deux secteurs : W, avec drainage convergent vers les importantes sources de la Tour-Dauthunes, et E, avec drainage multidirectionnel ; on en présente les caractéristiques générales. L'intérêt économique de l'hydrologie karstique est souligné, ainsi que l'existence d'une capture hypogée d'un bassin-versant superficiel par un autre.
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La présence des calcaires sur le versant nord de la Montagne Noire est fort discrète ; cependant, elle est suffisante pour engendrer des phénomènes hydro-karstiques significatifs (pertes, résurgences, dolines...) qui perturbent l'hydrologie de surface. Dans ce processus, il semblerait que soit déterminante l'abondance en eau fournie par le massif ancien jouxtant les calcaires et plus élevé qu'eux.
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Le karst du Rawyl est situé entre 1200 et 3250 m, l'altitude moyenne étant de 2500 m. Les précipitations annuelles moyennes sont de 2000 mm. Les quantités de matières dissoutes et en suspension de plusieurs sources importantes ont été mesurées. L'ablation karstique totale est de 0,06 à 0,075 mm/année, dont I à 25 % concerne la matière en suspension, le reste étant transporté sous forme dissoute. La matière emportée ne reflète pas exactement la composition lithologique de l'aquifère : pour les matières dissoutes le Mg est en excès par rapport au Mg des roches (échange de cations Cq-Mg), quant à la suspension, les minéraux argileux sont nettement prédominants par rapport au quartz (sélection due aux dimensions et formes différentes).
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Les Picos de Europa présentent en altitude un karst de haute montagne dont le fonctionnement hydraulique est encore mal connu. Deux colorations à la fluorescéine ont été effectuées dans l'amphithéâtre d'Ozania et ont permis d'identifier deux réseaux indépendants. - 900 g de colorant injectés dans la Sima de los Gorrinos sont ressortis 20 heures après à la résurgence de Fuente Prieta. - 10 kg de colorant injectés dans la Sima del Jou Luengu sont ressortis 9 jours plus tard aux deux résurgences de Reo Molln et de Dobra Seca. Ce dernier réseau apparaît comme le plus intéressant tant par sa complexité que par les vastes zones qu'il semble drainer.
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A partir de l'analyse statistique des données d'une série de sondages et puits situés dans des roches carbonatées de la Formation Creu (Cénomanien-Sénonien), dans un secteur du Levant espagnol, on déduit que les débits et les débits spécifiques unitaires suivent une distribution logonormale. Le plus grand rendement des captages situés dans des zones d'évacuation par rapport à celles situées dans des zones d'alimentation, est interprété comme dû au rôle «hiérarchiseur» des processus de karstification.
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Le Zaïre possède de nombreuses formations carbonatées d'âge précambrien et notamment au Shaba. Dans cette région, deux grands ensembles bien développés et à forte perméabilité fissurale : les «Calcaires de Kakontwe» et les «Calcaires de Lubudi» apparaissent comme des secteurs privilégiés sur le plan spéléologique.
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Les hauteurs du Golan offrent une grande variété de formes volcano-karstiques : grottes-tubes de laves, cavités effondrées, dépressions de «maars», dolines, champs de lapiés et faible densité de drainage. Ces phénomènes sont surtout d'origine endogénétique, mais ils ont été modifiés par des processus qui ont été étudiés dans bien d'autres régions du monde ; et ont été qualifiés de «volcano-karstiques» ou de «pseudo-karstiques» (BÔGLI, 1980). Le plateau du Golan (200-1000 m), au NE du fossé du Jourdain, est caractérisé par une chape de basaltes dont l'épaisseur maximale atteindrait 400 m ; ces basaltes du Quaternaire moyen et supérieur sont coiffés dans la partie supérieure du plateau de cônes de cendres du Quaternaire supérieur. Une série défailles en rapport avec le rift du Jourdain détermine la disposition du réseau hydrographique. Les coulées de basalte sont du type pahoehoe, avec une zone columnaire ; la roche est dense, en partie vésiculaire, avec de grands cristaux d'olivine. Deux variétés climatiques peuvent être distinguées en fonction de l'altitude : - celle du haut plateau (1000 m), où les précipitations annuelles atteignent 600-900 mm ; - celle des bas plateaux (moins de 500 m), où les températures sont plus élevées, et les précipitations moindres (400-600 mm). - Les grottes de lave : deux catégories sont à distinguer : - de vastes grottes développées dans des couches massives de basalte ; - de petites cavités d'interstrate entre deux coulées. Les grottes les plus importantes sont centrées sur les lobes de basalte, formant un réseau radial. Les petites cavités ressemblent à des taffonis ou nids d'abeilles et sont liées à la dégradation d'une couche sous le basalte massif (cf. les grottes de parois décrites en Nouvelle-Galles du Sud). Dans une de ces grottes, sur la falaise de la rivière Gilbon, il y a des dépôts calciliques dus à la percolation des eaux (l'ion Ca²⁺ provenant des plagioclases). Deux processus sont impliqués dans la formation de ces grottes : - la vidange du flot de lave, circulant dans le tube, - l'altération différentielle, sur les parois de canyon et aussi le phénomène de soutirage (piping) des particules fines. - Concrétions : Des stalactites bien développées ont été trouvées dans la grotte de Gilbon (fig. 2). Mais le dépôt le plus important est le cône de travertin de la rivière Zavitan (fig. 4). Ces travertins ont été déposés par une cascade d'eau suintante (au niveau d'une inter-coulée altérée) enrichie en Ca²⁺ par l'altération des plagioclases, de l'augite, de I'olivine, etc... (cf. composition modale du basalte). Ils incrustent des tiges de roseaux (phragmites) indicateurs de mini-chutes. La partie la plus ancienne daterait de 6400-7500 ans. - Les dépressions : Les petites dépressions sont fréquentes, et inondées en période de pluie ; quelques-unes alimentées par les sources d'aquifère basaltique ont de l'eau toute l'année. La dépression Sindiana, la plus vaste et typique, est garnie d'argile résiduelle qui s'oppose à l'infiltration de l'eau, et sert de réservoir pour le bétail : il est possible qu 'elle ait été agrandie par l'homme. Le processus dominant dans ces dépressions est le comblement par des sédiments, liés à l'altération des basaltes. Ces dépressions ne sont pas des «maars», car il n'y a aucune trace de matériel pyroclastique ou d'activité explosive, mais dues à l'altération, comme celles, bien plus vastes, décrites par OLLIER (1969) près de Victoria, en Australie. - Cavités d'effondrement et d'explosion : Dans le NW du plateau, une série de trous atteint 20 à 200 m de diamètre, et jusqu'à 10 m de profondeur. Quelques-unes s'ouvrent à côté dans les roches sédimentaires carbonatées. Malgré des précipitations importantes (700 à 900 mm) elles ne contiennent pas d'eau, malgré les fortes pluies, ce qui est lié à la perméabilité élevée des couches inférieures des basaltes ; des blocs sont attribués à l'effondrement des toits. La genèse de telles cavités volcaniques est controversée : éjection de matériel solide, «maars» dus à l'écoulement de la coulée sur des sources ; mais il n'y a ici aucune trace de remparts ou d'éjection de débris, par ailleurs l'épaisseur des basaltes exclut le rôle du processus crypto-karstique dans les calcaires sous-jacents. L'hypothèse présentée est que ces dépressions sont dues à l'effondrement du toit des cavités, soit à la fin de l'écoulement des laves, soit par altération des joints et fentes du basalte, facilité par sa richesse en olivine et en plagioclase riche en Ca²⁺, et au rôle des eaux de percolation (cf. la précipitation des travertins). La structure en orgues est un facteur d'instabilité. - Lapiés. Ces «lapiés volcaniques», sont étendus et liés à l'altération de basaltes. - Discussion et conclusion : On insistera sur le rôle de la mise en solution de roches réputées insolubles, sous certains climats (cf. C. MARTIN 1981, taux d'altération des silicates dans les Maures 170 t/km2/an). Les eaux des aquifères basaltiques contiennent 200 à 300 mg/l de matériel en solution (Ca, Mg, Na), dont l'origine provient de la dissolution des plagioclases de I'olivine. La silice atteint 33 mg/l dans les eaux de source. Les valeurs obtenues pour les carbonates sont du même ordre de grandeur que I celles présentes dans les eaux des régions calcaires soumises à des conditions climatiques analogues. La mise en solution étant le facteur prédominant d'évolution, on peut donc parler déformes volcano-karstiques. Les conditions structurales des basaltes du Golan déterminent des processus géomorphologiques et hydrologiques semblables à ceux du karst : la rapidité de l'infiltration des eaux de pluie sous-saturées est cause de la dégradation mécanique et chimique des roches basaltiques et du développement de ces phénomènes.
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Cette approche traite des méthodes chimiques qui consistent à évaluer, à partir d'analyses physico-chimiques de l'eau, les éléments charriés et évacués par les exsurgences karstiques et les éléments fournis par les eaux météoriques, afin de chiffrer la dissolution spécifique ou le taux d'ablation annuel sur le bassin d'alimentation. Cette évaluation passe par la connaissance des quantités de matériaux dissous à l'entrée du système (matériaux amenés par les eaux météoriques et les autres apports possibles), et les éléments fournis par les roches de ce bassin. Plusieurs méthodes peuvent être retenues, mais la mieux adaptée consiste à calculer, à partir d'une ou plusieurs analyses chimiques, les quantités d'éléments évacuées par l'eau à la sortie du système karstique.
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