Accueil > Production scientifique > Édition scientifique > KARSTOLOGIA > Présentation des numéros publiés > Sommaire et résumé des numéros parus

Karstologia n° 45-46

Karstologia n° 45-46*

Etude des paléokarsts des environs de Saint-Remèze (Ardèche, France) : mise en évidence d’une rivière souterraine fossilisée durant la crise de salinité messinienne

par Jacques Martini

Résumé : Plusieurs remplissages de paléokarsts ont été étudiés, dont le plus important provient d’une paléo-rivière souterraine. Cette dernière apparaît actuellement sous la forme d’une succession de tronçons d’une galerie colmatée, puis exhumée à la suite de la dénudation karstique. Ces segments de grotte décapitée se suivent à l’altitude de 360-380 m sur une longueur en ligne droite de 5,2 km. Trois remplissages détritiques ont été mis en évidence, qui sont par ordre stratigraphique : 1) des limons et sables micacés beiges représentant des alluvions immatures exogènes au karst et dont l’âge miocène terminal a été révélé par des restes de rongeurs et par le contexte paléokarstique ; 2) des argiles et grès rouges matures, dont l’origine est locale et dont l’âge varie de miocène terminal à récent ; 3) des brèches de gélifraction pléistocènes. La pétrographie des alluvions immatures est comparable à celle des graviers de l’Ardèche actuelle, qui coule à proximité, profondément encaissée dans un canyon. La paléo-rivière souterraine était très probablement alimentée par des pertes partielles de l’Ardèche alors qu’elle coulait à l’altitude de 360-380 m, soit 300 m plus haut que l’actuelle. Les faibles variations de l’altitude du conduit fossile suggèrent une formation sur niveau hydrostatique. L’âge biostratigraphique des alluvions immatures et le contexte paléokarstique indiquent qu’elle était probablement encore active entre les âges de 5,6 et 5,45 Ma, c’est-à-dire, au maximum, peu avant le début de l’assèchement profond de la Méditerranée (la crise de salinité messinienne) et, au minimum, déjà pendant l’incision des canyons messiniens. Dans cette dernière option, bien que l’érosion régressive ait pu déjà être en progression à partir des côtes, elle n’aurait pas pu atteindre la région étudiée et donc pas encore pu vidanger l’aquifère karstique profond. Cette rivière souterraine fossile permet aussi une appréciation plus précise de l’évolution de la morphologie du karst ardéchois.

Mots clés : paléokarst, Ardèche, rivière souterraine, crise de salinité, Messinien, rongeurs.

Abstract : Paleokarst investigation near Saint-Remèze, Ardèche, France : discovery of an underground river fossilized during the Messinian salinity crisis.

The paleokarst features studied in this paper are hosted in Lower Cretaceous limestone and generally appear as filled caves, subsequently de-roofed by denudation. The most important of them forms a sequence of segments developed at a relatively constant elevation of 360-380 m above sea level and can be traced over a length of 5.2 km. The ancient cave passages generally appear as soil covered bands, 5 to 20 m in width and limited on both sides by limestone outcrops. At surface the nature of the cave filling is revealed mainly by scattered blocks : calcite from speleothems and calcified clay, silt, sand and breccia. In the best preserved places, the earth band lies in a trench, where the walls may display a cave morphology and where the filling is often exposed in a undisturbed state. Three types of detrital cave filling have been identified, which in stratigraphical order are as follows :

1) Beige-grey silt, sand and microconglomerate of immature alluvials, with elements of Paleozoic granites and metamorphic rocks, and Upper Miocene volcanics, both originating from the Cévennes Mountains 30 km to the NW. The lithological composition is comparable to the recent alluvials of the Ardèche River, which is flowing a few kilometers to the SW and is deeply entrenched into a canyon at elevations of 40 to 80 m. The karst context, combined with the biostratigraphical data obtained from rodent molars in the alluvials, suggests an Uppermost Miocene age, comprised between 5.8 and 5.45 Ma.

2) Red mature alluvials and colluvials originating from local reworking of surficial karst residuals. At one spot they gave a paleontological age of 3.6 to 3.0 Ma, but from the local karst context one may expect ages from final Miocene to Pleistocene in other spots.

3) Monogenic breccia generated from wall gelifraction, which is Pleistocene after rodent molars found in two places.

The paleocave is visualised as formed by an underground stream fed from swallow-holes on the bank of the Ardèche River, when it was flowing more than 300 m higher than its actual bed. With regard to its relatively constant elevation and a discordant relationship with the country rock bedding, it is interpreted as a vadose cave controlled by a paleo-water-table. The other fillings (2 and 3) were deposited during subsequent vadose speleogenesis and after considerable water-table lowering.

The elevation of this fossilised underground river coincides fairly well with the pre-salinity crisis abandonment surface (5.52 Ma), which is evidenced in the area by high perched gravel relics. The end of the speleogenesis could have taken place just before this event ( 5.6 Ma) or at an age not younger than 5.45 Ma. In the latter possibility, speleogenesis had to be working before the regressive erosion generated by the drastic lowering of the Mediterranean Sea [5.52 to 5.33 Ma, Clauzon et al, 2005 ] reached the area and de-watered the deep karst aquifer. This fossil underground river provides also information about the morphological evolution of the area. For instance the nature of the immature alluvials suggests that the torrential regime of the Ardèche was about the same than today. It also indicates that the important and famous cave systems in the area (Grotte de Saint-Marcel, Aven d’Orgnac, Système de Foussoubie, Grotte Chauvet), which are developed at lower elevations, cannot be older than 5.6 Ma and most likely formed mainly during the Plio-Pleistocene, although most of them have been initiated during the salinity crisis.

Key words : paleokarst, Ardèche, fossil underground river, Messinian salinity crisis, rodents.


Les karsts latéritiques de Nouvelle-Calédonie

par Antonin Genna, Laurent Bailly, Yves Lafoy et Thierry Augé

Résumé : Le rôle métallogénique des phénomènes karstiques est connu de longue date. Les principaux gisements ainsi formés concernent l’aluminium, le plomb-zinc, le nickel et le cuivre. En Nouvelle-Calédonie, le climat tropical humide a développé divers types de karsts dans les formations carbonatées et dans les roches ultramafiques de l’ophiolite calédonien. Le nickel concentré dans les profils d’altération est exploité depuis le XIXe siècle. La mise en place de ces gisements a fait l’objet de nombreuses controverses. Divers modèles géologiques ont été proposés au cours du temps. Ils ont initialement été interprétés comme d’origine hydrothermale. On les a ensuite considérés comme supergènes où les fluides météoriques empruntent des réseaux de fractures préexistantes. Ils ont également été considérés comme contemporains d’une néotectonique en extension radiale.

L’altération latéritique des péridotites s’est développée à partir d’une paléosurface d’âge miocène. Nous montrons par une analyse structurale que les failles listriques qui contiennent la minéralisation correspondent à des effondrements karstiques. Une analyse détaillée de l’ensemble de l’édifice karstique est proposée, dans lequel la fracturation hydraulique a un rôle dominant dans la dynami­que et la structuration du karst.

Mots clés : karst, latérite, altération, nickel, garniérite, Nouvelle-Calédonie.

Abstract : The lateritic karsts of New Caledonia.

The metallogenetic role of karst phenomena is known for a long time. The main ore bodies formed in this way contain aluminium, lead-zinc, nickel, or copper. In New Caledonia, the humid tropical climate was the reason for the development of various karst types within carbonate formations and ultramafic rocks of the caledonian ophiolite. Nickel concentrated in altered pockets is mined since the 19th century. The genesis of the ore was debated controversially, and different geological models had been proposed. Initially, the ores were interpreted as being hydrothermal deposits. Then, they were considered supergene, with meteoric fluids using pre-existing fractures. They also were considered as being contemporaneous to radially expanding neotectonic activity.

The lateritic alteration of the peridotites began on a Miocene paleosurface. By means of a structural analysis, we show that the listric faults containing the mineralisation are due to karstic collapses. A detailed analysis of the complete karst buildup is made, where hydrauic fracturing plays a dominant role in the dynamics and structurisation of the karst.

Key words : karst, laterite, alteration, nickel, garnierite, New Caledonia.


Contrôle structural et tectonique sur l’hydrogéologie karstique du plateau Mahafaly (domaine littoral semi-aride, sud-ouest de Madagascar)

par Grégoire ANDRÉ, Gilles BERGERON et Luc GUYOT

Résumé : La côte sud-ouest de Madagascar est caractérisée par un climat semi-aride et une ressource en eau potable limitée qui affecte considérablement le développement humain et économique de la région. La zone étudiée, située au sud de Tuléar, est partagée entre la bande côtière la plus peuplée à l’ouest, constituée de sables dunaires et de grès alors qu’à l’est s’étend la zone déserte des calcaires du plateau Mahafaly. La limite entre ces deux domaines correspond à un escarpement de faille qui marque le passage de la faille de Tuléar. La conductivité des eaux souterraines de la bande côtière est élevée (6000 µS/cm au nord et 3000 µS/cm au sud) alors que les calcaires éocènes du plateau Mahafaly accueillent un aquifère karstique à l’eau relativement douce (2000 µS/cm). L’étude de la nappe côtière et de l’aquifère karstique met en évidence l’influence de la marée sur le niveau piézométrique et les conductivités. Au nord, la falaise calcaire met en contact les eaux du karst et l’eau de mer qui les contamine plus ou moins selon l’intensité des marées. Au sud, des sources d’eau douce sourdent sur la plage au travers des grès quaternaires, probablement connectés à la nappe des calcaires éocènes située 5 km plus à l’ouest. Les forages réalisés sur le plateau Mahafaly et certains avens ont permis d’accéder directement à l’eau de la nappe des calcaires éocènes à plusieurs dizaines de kilomètres de la côte. Les conductivités mesurées varient de 1500 µS/cm à 5000 µS/cm, ces valeurs étant fortes pour les eaux d’un aquifère karstique. La répartition des conductivités suggère d’autres mécanismes de contamination des eaux en plus des intrusions marines. Les analyses chimiques et isotopiques montrent l’influence d’intrusions marines mais aussi d’évaporation dans les eaux de la bande côtière, alors que dans les eaux du karst, les éléments traces évoquent une contamination par remontées profondes d’eaux minéralisées. Il existe de nombreuses sources d’eaux minéralisées plus à l’est dans les terrains du socle et du Mésozoïque. Aujourd’hui, les réseaux de fractures contrôlent les circulations souterraines dans les grès côtiers ou dans les calcaires cénozoïques. Cette fracturation est la conséquence d’une histoire tectonique marquée par des épisodes extensifs. L’organisation directionnelle des réseaux de diaclases en familles N-S, NE-SW et NW-SE correspond à l’expression de surface des découpages profonds du socle en horsts et grabens. L’analyse microtectonique révèle une tectonique extensive post-Eocène WNW-ESE, et les données sur les séismes récents indiquent un contexte extensif E-W pour l’Actuel. Les écoulements souterrains sont favorisés par un réseau de fractures orienté favorablement par rapport à l’état des contraintes actuelles. L’histoire tectonique de la région et la composition chimique des eaux suggèrent une connexion entre l’aquifère karstique des calcaires éocènes du plateau Mahafaly et les eaux des formations profondes à la faveur d’accidents profonds.

Mots clés : hydrogéologie, intrusions d’eaux salées, aquifère côtier, aquifère karstique, fracturation, paléocontraintes, plateau Mahafaly, Madagascar

Abstract : Structural and tectonic control on karstic hydrogeology of the plateau Mahafaly (semiarid coastal area, South-West of Madagascar).

The southwestern coast of Madagascar is characterized by a semiarid climate and low fresh water resources, which slow down the economic development. The studied area, located south of Toliara, is separated into a western coast of aeolian dunes and sandstones, where most of the people live, and the eastern, almost unoccupied, calcareous Mahafaly plateau. The coastal aquifer is dominated by salty water. The conductivity, close to 6000µS/cm in the north, decreases to 3000µS/cm in the south. The coastal plain is bordered to the East by highly karstified Cenozoic limestone, separated by a north-south cliff corresponding to the Toliara fault scarp. Surveys in coastal wells and in karstic aquifers clearly point out tidal influence on piezometric level and conductivity. In the north, the limestone cliff is directly in contact with the sea, whose water contaminates the karstic aquifer according to tidal variations. In the south, fresh water flows out on the beach by resurgences in the Quaternary sandstones, probably connected to the Eocene limestones, 5 km to the east. Drillings and exploration of some shafts on the plateau permitted access to the ground water table. It displays various conductivities ranging between 1500µS/cm and 5000µS/cm, unusually high for a karstic aquifer far away from the coast. The mapping of such conductivities suggests more complex phenomena than only marine intrusions into the different aquifer systems. Chemical and isotopic analyses show an obvious seawater intrusion and evaporation influence for the coastal aquifer. Iin the karstic aquifer, however, trace element analyses evoke contamination by upwelling of deep mineralized water. Salty water is frequent eastward on the basement and in the Mesozic formations. Today, fracture zones in both the coastal sandstones and in the Cenozoic limestone units control ground water circulations. Such fractures result from extensional phases in the past. The surface joint directions N-S, NE-SW and NW-SE reflect the deep-seated horst and graben structures. Microtectonic analyses give evidence of a post-Eocene WNW-ESE extension, and recent seismic data define an E-W extensional regime. The underground flowpaths are mostly on fractures oriented along the present stress field. The tectonic history in the area and the chemical composition of the waters suggest a connection of the karst aquifer with circulations from deep formations through deep-seated faults belonging to the Toliara fault system. This could explain abnormal salinities in the karstic system, far away from the coast. Key words : hydrogeology, salt-water intrusions, coastal aquifer, karstic aquifer, fracturing, palaeostress, Mahafaly plateau, Madagascar.


Etat des lieux du tourisme souterrain en France : la fin d’un cycle ?

par Vincent BIOT et Christophe GAUCHON

Résumé : L’objet de la géographie du tourisme et des loisirs est d’analyser où, comment et pourquoi les activités récréatives s’inscrivent dans l’espace, quelles sont les interrelations entre leurs composants spécifiques et leur milieu d’accueil, naturel et socioéconomique. De ce point de vue, le tourisme souterrain est un bon révélateur des représentations et des pratiques. Après un siècle d’essor souvent spectaculaire qui a mené la France au premier rang des pays européens, le tourisme souterrain paraît aujourd’hui traverser une phase de profond déclin qu’il s’agit ici d’analyser tant dans ses causes, dans ses effets que dans les moyens de stopper ou d’inverser cette évolution. Les théories sur l’invention des sites touristiques et sur les cycles de vie des lieux touristiques sont interrogées pour rendre compte de cette évolution : dans quelle mesure ces modèles théoriques peuvent-ils s’appliquer ici ? Et dans quelle mesure les grottes et les gouffres peuvent-ils aider à la compréhension des dynamiques spatiales du tourisme ?

Mots clés : tourisme souterrain, cycle de vie des lieux touristiques, aménagement touristique, image touristique, grottes.

Abstract : State of the underground touristic sites in France : The end of a cycle ?

The aim of the branch of geography dealing with tourism and recreational activities is to analyse where, how and why these activities take place, and how the interrelations between their components and their natural and socioeconomic environment are. From this point of view, the underground tourism is a good example. After a century of - sometimes spectacular - growth, bringing France to the first place among the European countries, with 97 touristic caves and about 4 million visitors per year, the last 10 years saw a deep decline in underground tourism. Causes, effects, and measures to stop or invert this evolution are put forward here. Theories about creation of touristic sites and their lifetime cycles are analysed to see the evolution : how far can those theoretic models be applied in this case ? And to what extent can the caves contribute to understand the spatial dynamics of tourism ? The underground tourism is first described in its historic and spatial dimensions, to show its impact on many rural areas. Then, the present crisis is described, and the possible ways to rejuvenate the activity are examined, even though the reorganisation of a touristic cave is never easy.
Keywords : underground tourism, life cycle of touristic sites, touristic development, touristic image, caves.


Don Quichotte, spéléologue avant la lettre, et Sancho Panza par accident

par Jean-Noël SALOMON et Fernando DIAZ del OLMO

Résumé : Dans le « Don Quichotte » de Cervantès, dont c’est en 2005 le 400e anniversaire, il est fait allusion, à plusieurs reprises, à l’exploration du monde souterrain. Il ne s’agit pas d’une totale invention de la part du célèbre auteur espagnol car ce dernier s’appuie sur une « réalité » bien concrète. La grotte de Montesinos, tout comme les lagunes karstiques de Ruidera existent bien : nous les avions visitées en 1961, par curiosité, après avoir lu le roman. De fait, ces lieux célèbres de la Manche sont des lieux karstiques avec des caractéristiques remarquables notamment les lagunes de Ruidera, qui ont été aménagées pour le tourisme. Le 400e anniversaire est pour les auteurs de cet article l’occasion de se pencher sur la fiction (l’ « exploration » de Don Quichotte) et la réalité des morphologies karstiques, par le biais d’une comparaison, et d’en tirer des enseignements plus généraux.

Mots-clés : Cervantès, Don Quichotte, Guadiana, karst, travertins, parcs naturels, Manche.

Resumen : Don Quijote, espeleólogo anticipadamente, y Sancho Panza accidentalmente.

En el « Don Quijote » de Cervantes, cuyo 400° aniversario se festeja en 2005, se hace alusión varias veces a la exploración del mundo subterráneo. No se trata de una invención total de parte del famoso autor español pues este último se apoya sobre una « realidad » muy concreta. Tanto la cueva de Montesinos como las lagunas cársticas de Ruidera, son una realidad : las habemos visitadas en 1961 por curiosidad, despues de haber leido la narración. De hecho, estos lugares célebres de la Mancha son lugares cársicos que han sido acondicionados para el turismo El 400 aniversario es para los autores la oportunidad de baordar la ficción (la « exploración » de Don Quixote) y la realidad de las morfologías cársicas, dando rodeo con una comparación y sacando enseñanzas más generales.

Palabras claves : Cervantes, Don Quijote, Guadiana, karst, travertinos, parques naturales, Mancha.


La sécheresse 2003 et les mesures de température au Trou qui Souffle de Méaudre : rôle du flux géothermique

par Baudouin Lismonde

Résumé : L’équipement d’une galerie profonde du Trou qui Souffle (Vercors, France) permet de suivre en continu, au moyen d’un Luirographe, l’évolution des hauteurs d’eau et des températures : il apparaît ainsi que la sécheresse de 2003 s’est accompagnée d’une montée de 1°C de la température de l’air. L’automne et l’hiver 2003-2004 montrent une chronique de crues d’importance variable accompagnées de baisses des températures. Ces mesures ont permis de mettre en évidence des hétérogénéités thermiques dans le massif, que nous attribuons au flux géothermique. Un modèle théorique, exposé dans un article précédent propose une interprétation des phénomènes observés : c’est la focalisation du flux géothermique qui justifie les fortes vitesses de changement de la température profonde. Mots clés : température souterraine, climatologie souterraine, phénomènes transitoires, flux géothermique.

Abstract : The dryness of 2003 and the temperature measurements in the Trou qui Souffle (Méaudre, France) : role of the geothermal flux.

A deep passage in the Trou qui Souffle (Vercors, France) was equipped with a Luirographe that allows to record continuously the variations in both water level and temperature. The results show that the dryness of 2003 induced an air temperature rise of 1°C. In autumn and winter 2003-2004, several floods were recorded which were coupled with a decrease in temperature. These measurements allowed to evidence thermal heterogenities within the massif. We attribute these to the geothermal flux. A theoretical model (published in a previous article) provides an interpretation of the observed phenomena : the geothermal flux is focalised, thus the change of temperature in that deep level is very rapid.

Keywords : underground temperature, underground climatology, transitory phenomena, geothermal flux.