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Karstologia n° 44

Karstologia n° 44


Jacques Choppy (1926-2004), Figure emblématique de la spéléologie française par Richard MAIRE (pdf 759 ko)


Les apports scientifiques majeurs de Jacques Choppy par Philippe AUDRA (pdf 47 ko)


Apports des méthodes hydrologiques dans la compréhension des écoulements en pays calcaire : Exemple des bas plateaux jurassiques du haut bassin de la Marne (France)

par Olivier Lejeune et Alain Devos

Résumé : L’hétérogénéité spatiale des écoulements en pays calcaires a été mise en évidence dans la haute vallée de la Marne (interfluves Marne-Aube et Marne-Meuse) grâce aux méthodes des profils hydrologiques, de la spatialisation des débits d’étiage et de l’étude de paramètres physico-chimiques.

L’étude s’est portée sur cinq sous-bassins-versants appartenant au bassin de la Marne amont (4500 km2) et les mesures ont été réalisées entre 2001 et 2003 en période d’étiage. Nous avons utilisé une perche à intégration (type Pirée) pour la mesure des débits et un conductimètre pour la mesure de la température et de la conductivité afin de repérer l’origine des eaux. Les mesures nous ont permis d’établir des profils hydrologiques et nous avons également cartographié les rendements hydrologiques d’étiage.

Ces méthodes ont révélé à la fois des transferts d’eau à l’intérieur d’un bassin-versant et vers les bassins-versants contigus. Ainsi, sont apparus des secteurs d’infiltration généralisée, de perte, de rendement moyen et de rendement fort. Ainsi, elles démontrent une divergence ou une concentration des écoulements en fonction du compartimentage morphostructural des aquifères calcaires et les différentiels d’incision des vallées. On obtient un maillage hydrogéologique des interfluves entre des secteurs déficitaires et des secteurs excédentaires en eau qui témoignent de transferts d’eaux.

Ce processus constitue les « captures actives » souvent corroborées par des traçages hydrogéologiques.
Ces « captures actives », révélées par ces méthodes en période chaude ou interglaciaire, préparent de futures captures hydrographiques de surface, communément reconnues en début de phase froide.

Mots clés : Bassin de la Marne, capture active, cartographie des débits, géoprospective, interfluves, profils hydrologiques.

Abstract : Hydrological methods for the study of river flows in limestone areas : the Marne basin in the Jurassic low plateaux (NE France). We investigated the geographical heterogeneity of river flows in limestone areas in the upper Marne valley (interfluves of Marne-Aube and Marne-Meuse) by using the low water profiles, the modeling of discharges and the study of physicochemical parameters.

We studied five basin-slopes belonging to the Marne-basin (4500 km2) and the measures were realized between 2001 and 2003 at the time of low water periods.
We used an instrument (“perche à intégration type Pirée”) in order to measure the stream flows of river water. We also measured temperature and electrical conductivity in order to identify the origin of the water. The measures allowed us to identify low water profiles of the river and we also can map the discharge in low water periods.

The methods show the water circulations inside a basin-slope and also hydrogeological connections to the adjacent basin-slopes. Thus, they revealed that the divergence or the concentration of discharges depends on the limits of the aquifers sections related to their morphological structure and on the differential incision of the valleys.
We obtained a hydrogeological pattern
of interfluves and we can distinguish between areas of water lost and areas with an increasing of water volume.

We confirmed this process of water transfers, called the “active stream piracy”, which is often approved by hydrogeologic tracers. This active stream piracy revealed by these methods in warm or interglacial period, prepare future stream piracy of surface, collectively recognized in the beginning of cold phase.

Key words : Marne basin, active stream piracy, flows mapping, geoprospective, interfluves, low water profiles.}


Intérêt de l’approche morphogénique pour la compréhension globale d’une grotte à haute valeur patrimoniale : La grotte Chauvet (Ardèche - France)

par Jean-Jacques DELANNOY, Yves PERRETTE, Evelyne DEBARD, Catherine FERRIER, Bertrand KERVAZO, Anne-Sophie PERROUX, Stéphane JAILLET et Yves QUINIF

Résumé : Cet article a pour objet de présenter les enseignements de l’approche géomorphologique, basée ici sur l’observation et le relevé cartographique à haute résolution des formes et des dépôts souterrains, pour définir, d’une part, la physionomie et les caractéristiques de la cavité durant les occupations humaines et animales et, d’autre part, les modalités de fermeture de la grotte préhistorique. Afin de préciser l’intérêt de cette approche, cet article a été construit à partir des questionnements issus des travaux menés par les préhistoriens, pariétalistes et paléontologues. Nous avons ici privilégié trois questions : la répartition des peintures, l’accès à la grotte et sa fermeture.
Les réponses ont été cherchées au sein des informations spéléogéniques et karstogéniques contenues dans les différentes formes et formations endokarstiques. La cartographie des sols permet de présenter ici en détail les différents dépôts et morphologies présents dans la grotte, de les caler dans le temps et d’appréhender la physionomie de la grotte préhistorique. Les modalités de la fermeture ont également pu être précisées grâce cette démarche ; l’analyse isotopique de concrétions scellant les éboulis d’entrée permet de caler dans le temps cette fermeture (antérieure à 15 000 BP, voire à 19 000 BP). Cet article a également pour objet de mettre en avant l’intérêt de l’approche interdisciplinaire dans l’étude des cavités préhistoriques ; le croisement des pratiques, des regards et des interprétations a permis de faire reculer les limites de nos approches respectives et de poser de nouvelles problématiques et démarches de recherche.

Mots clés : Spéléogenèse, karstogenèse, archives naturelles, cartographie géomorphologique, préhistoire, paléontologie, grotte Chauvet, Ardèche, France.

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Abstract : Interest of the morphogenesis approach to improve the knowledge of a high-value heritage : Chauvet cave (Ardeche, France). This paper describes the shapes and cave deposits of the Chauvet cave. Especially, the geomorphological approach improves the global understanding of the Chauvet cave characteristics while Man and animal prehistoric occupancies. Access to the cave, painting location in the cave, and finally cave closing are discussed on geomorphological basis to answer the questions asked by prehistorians and archaelogists. The ultimate goal of this paper is to enhance the contribution of the geomorphological high resolution mapping to the prehistoric investigations. To answer the three questions above, we used shapes and deposits to relate the past cave environments. Soil detailed map allows to describe deposits and shapes in a stratigraphic approach. Some U/Th datings complete the chronology especially during Man and animal occupancy ; thus, the closing of the prehistoric entrance has been dated older than 15000 years. Also, this paper shows the interest of crossing the disciplinary approaches in the understanding of such a complex scientific object : the Chauvet cave, a high value Man heritage

Key words : Speleogenesis, karstogenesis, geomorphology cartography, prehistory, paleontology, Chauvet cave, Ardèche, France.


« Stalactites extérieures » dans les karsts tropicaux humides : Dépôts stalagmitiques de tufs calcaires

par Danko Taborosi et Kazuomi Hirakawa

Résumé : Les entrées de grottes et les falaises des milieux tropicaux humides sont souvent enduites d’un dépôt stalagmitique friable et poreux. Ce dépôt se présente généralement sous un faciès de tuf calcaire plutôt que de calcite sparitique caractéristique des stalactites de grottes. De dimension centimétrique à décamétrique, les formes de ces « stalactites extérieures » peuvent être irrégulières, courbées, avec des bulbes, des pendants, voire orientées par la lumière par exemple. Leur surface extérieure est poudreuse ou terreuse et fréquemment couverte pas un enduit humide organique. Composée de couches de matériel microcristallin se rapprochant de la craie, ces « stalactites » montrent une grande variété de fabriques parfois difficiles à distinguer. On distingue les fabriques d’encroûtement des dépôts amorphes ou laminés. De plus, ces dépôts contiennent une grande quantité de matière organique, de structure microbienne et de grains détritiques. On trouve ces stalactites dans un grand nombre de biotopes. On suppose que leur formation est liée à des processus biogéniques surimposés aux processus abiotiques de la précipitation/dissolution physico-chimique des eaux karstiques. Les stalactites extérieures représentent des formations sub-aériennes spécifiques rarement abordées dans la littérature karstologique.

Mots clés : Phytokarst, biokarst, zone de pénombre, biofilm, spéléothèmes, stromatolithes.

ABSTRACT : “Outside Stalactites” in humid tropical karst – Stalactitic deposits of calcareous tufa.

Friable and porous stalactitic deposits composed of calcareous tufa – rather than sparry calcite characteristic of normal cave stalactites – are often encountered in the entrances of caves and plastered to cliffs in the humid tropics. Tufaceous stalactitic outside deposits are frequently mentioned in literature but are typically dismissed in a few sentences, even in review articles dedicated to calcareous tufa. Mostly based on field work in the Mariana Island, we have identified a variety of depositional settings where stalactitic tufa occurs. These settings can be grouped into spelean, transitional, epigean, and littoral realms. Centimeter to tens of meters in scale, their overall shapes can be quite irregular, with crooked, bulbous, pendant-like, light-oriented and other deflected forms exceedingly common.
The outside surfaces of these “stalactites” invariably lack the crystalline luster of cave speleothems and feel wet and pasty, or powdery and earthy when dry.
They are often covered by organic coatings. Stalactitic tufas are generally lightweight, porous, and friable, and many small specimens are weak enough to be plucked by hand. Composed of layered microcrystalline material, sometimes reminiscent of chalk, these “stalactites” exhibit a bewildering variety of fabrics, which can be classified as encrusted, amorphous, and laminated.
In addition, they contain much organic material, microbial structures, and detrital grains. A wide array of biota is associated with these features, and they are thought to form by biogenic mechanisms superimposed on abiotic physico-chemical precipitation from karst water. Biologic processes involved in the formation of stalactitic tufa are numerous and appear to involve hundreds of species. While it is now clear that stalactitic tufas are a result of abiotic and biogenic deposition, an additional possibility remains to be considered. It is not improbable that tufa-like stalactites could form by decay and diagenesis of true cave speleothems, if the latter are exposed at the land surface conditions. Stalactitic tufas represent a unique, subaerial variety of calcareous tufa rarely deliberated in karst literature.

Key words : Phytokarst, biokarst, twilight zone, biofilm, speleothems, stromatolites.


Le flux géothermique avec circulation d’eau profonde dans les karsts : la surprise des transitoires

par Baudouin LISMONDE

Résumé : Après un rappel de quelques généralités sur le flux géothermique et son origine, nous présentons en détail le rôle important des circulations d’eau sur la distribution des températures dans les massifs calcaires. Nous verrons que cette influence se traduit, en régime permanent, par deux propriétés dont la première est bien connue et la deuxième sous-estimée :

- diminution du flux géothermique dans le massif karstique ;

- focalisation des lignes de flux au voisinage des collecteurs.

La surprise viendra de l’étude des transitoires : l’effet de focalisation se traduit par des transitoires thermiques dont l’amplitude est d’autant plus prononcée que le collecteur est plus profond. En effet, en période de basses eaux, certaines galeries s’asséchant complètement, le flux de chaleur provenant de la roche et correspondant à ce gradient élevé est capable de réchauffer les galeries de plusieurs dixièmes de degrés C en quelques semaines.

Mots clés : Flux géothermique, modélisation, transitoires thermiques, climatologie souterraine.

Abstract : Geothermal flux with deep karstic waters : surprise with transitory phenomena. After a recall of some generalities about geothermal flux and its origin, the effect of deep karstic water on the temperatures in karstic areas is analysed. Under conditions of a constant flow, two properties are well known :

- decreasing of geothermal flux in the karstic area

- convergence of flux lines in the neighbourhood of collector.

The surprise occurs about the transitory phenomena : greater the depth of the subterranean river, greater and faster the amplitude of thermal perturbation. Indeed, when some galleries completely dry up, the heat flow from the rock can warm up the galleries by tenths of a degree in few weeks. This is in contradiction with the idea of permanent deep temperatures.

Key words : Geothermal flux, computed model, transient temperature, subterranean climatology.