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Dans la moyenne vallée du Rhône, au droit de Pierrelatte, la plate-forme carbonatée crétacée du substratum est profondément incisée (600 mètres) par le canyon messinien du Rhône et, dans une moindre mesure, par celui de l’Ardèche, son affluent. Le canyon du Rhône comporte les quatre niveaux repères issus de la crise de salinité messinienne : la surface d’abandon pré-évaporitique (1), la surface d’érosion messinienne (2), la transition marin/continental de la ria pliocène (3), la surface d’abandon pliocène (4). La plate-forme carbonatée montre un karst très développé. Le réseau karstique de Saint-Marcel d’Ardèche, présente deux niveaux de karstification sub-horizontaux interconnectés et en corrélation altitudinale avec les niveaux repères 3 (correspondant à l’altitude du plan d’eau de la ria) et 4 (surface d’abandon du prisme continental du Gilbert delta rhodanien). L’architecture des puits-cheminées reliant les deux réseaux atteste, par le façonnement de leurs parois et de leurs coupoles, qu’ils résultent d’un hydrodynamisme noyé ascendant. Ce circuit hydrologique remontant remet en question l’interprétation antérieure impliquant une cinématique gravitaire per descensum, implicitement associée aux chutes glacioeustatiques du Pléistocène supérieur. Il est interprété comme la conséquence d’un refoulement impulsé par la remontée extérieure du niveau de base lors de l’inondation marine du canyon messinien au début du Pliocène. La présence d’un karst messinien dans ce secteur est confirmée par la reconnaissance en plongée des sources vauclusiennes de Bourg-Saint-Andéol jusqu’à la cote – 154 NGF, au droit d’un talweg messinien du fleuve positionné à – 236 m. La profondeur de ces réseaux noyés implique de fait un niveau de base très en contrebas des plus bas niveaux glacioeustatiques du Quaternaire. Ainsi, c’est le niveau de base rhodanien (alternativement fluviatile et marin) sous contrôle eustatique qui a induit les modalités de la karstogenèse ardéchoise aussi bien en chute, lors de la crise de salinité, qu’en submersion ascendante, lors de la remise en eau pliocène du bassin.
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