D. LACANETTE, Ph. MALAURENT, J.-P. CALTAGIRONE et J. BRUNET - Étude des transferts de masse et de chaleur dans la grotte de Lascaux : le suivi climatique et le simulateur.
Résumé : La grotte de Lascaux, découverte en 1940 et située en Dordogne dans la vallée de la Vézère est inscrite au Patrimoine Mondial de l’Unesco. Elle est considérée comme l’une des grottes ornées les plus importantes au monde. Les visites qui ont suivi sa découverte ont perturbé l’équilibre de la cavité et induit sa fermeture en 1963. Depuis, elle a retrouvé un état à peu près stable, jusqu’en 2000 où une attaque de micro-organismes a eu lieu. Suite à cette prolifération un comité scientifique international pluridisciplinaire a été créé par le ministre de la Culture et de la Communication. Ce comité a d’emblée souhaité disposer d’une meilleure compréhension des écoulements présents dans la cavité. Pour répondre à cette demande un nouvel outil a été créé, le « Simulateur Lascaux », basé sur un code de mécanique des fluides numérique. Un des principaux atouts de cette méthode est son caractère non intrusif. Deux configurations climatiques ont été choisies dans cet article. En septembre 1981 la grotte était dans des conditions « stables » : les températures dans la roche entourant la grotte suivaient le schéma classique augmentant avec la profondeur. La seconde configuration (en décembre 1999) concerne une période précédant des travaux dans la cavité : les températures se sont inversées se trouvant être plus élevées à la voûte qu’au sol. Cette inversion a conduit au confinement de la grotte. Finalement, les écoulements résultant du retrait d’une cloison ont été appréciés grâce au simulateur, et il a été montré un impact négligeable de ce retrait sur l’équilibre de la cavité.
Abstract: Study of heat and mass flows in Lascaux cave: the climatic monitoring and the simulation tool. The cave of Lascaux, discovered in 1940 and located in the Dordogne area in France, is inscribed on the Unesco World Heritage List. It is considered as one of the major prehistoric caves in the world. Since its discovery, several problems have occurred, due to the huge amount of visitors, and their release of vapour and carbon dioxide by their breath, causing the formation of calcite and the apparition of green algae and mosses. The Ministry of Cultural Affairs had the cave closed in 1963. Since then, prehistorians, archaeologists, geologists, hydrogeologists, have tried hard to maintain the cavity in the most stable state as possible, using remote metering to record the variations in temperature, hygrometry, and carbon dioxide gas pressure. The biological equilibrium remained fragile and, in 2001, colonies of micro-organisms, mushrooms and bacteria developed on the rock edges and on the floor. This attack made the authorities and the Minister of Culture and Communication create the scientific international comity of the Lascaux cave, a multidisciplinary comity (composed of archaeologists, physicists, geologists, hydrogeologists, conservators working altogether) to understand the mechanisms of apparition of the micro-organisms in order to stop their propagation. Among the measures taken by the comity, a better understanding of the flows in the cave has appeared very important, and has induced the creation of a simulation tool, the "Lascaux Simulator". The non intrusive character of simulation is one of the major assets of this method. Thus, the numerical simulation in fluid mechanics is here dedicated to the conservation of the cave of Lascaux. The simulator is based on a computational fluid dynamics code named Aquilon. A three dimensional survey has been leaded in the cave using laser scanning and an accurate topology of the environment is incorporated in the simulator. Starting from this point, governing equations of the fluid mechanics are solved and parameters such as temperature, velocity or moisture content are known in every point of the cavity. Thermal conditions are chosen, basing on the analysis of the calculated and measured temperature data for more than 50 years. In this article, two configurations are chosen, the first one in September 1981, period during which the cave remained in a stable state regarding condensation, and the other one in December 1999; at this time, temperature were reversed, the ground of the cavity was colder than the vaults. This phenomenon implied an inversion of the air flow in the cave. Finally, the removal of the dividing wall of the “Bauer airlock” has been simulated, and it has been showed that the impact on the cavity would be negligible.
Key words: Lascaux cave, underground climatology, numerical simulation, aerology, cave art.
I. COUCHOUD – Intérêt de l’analyse pétrographique des spéléothèmes pour les reconstitutions paléoenvironnementales.
Résumé : La pétrographie des spéléothèmes est influencée par divers facteurs hydrologiques, chimiques, biologiques et physiques, au même titre que les rapports isotopiques de l’oxygène et du carbone qu’ils enregistrent au cours de leur croissance. Tandis que ces enregistrements isotopiques font l’objet d’études paléoenvironnementales de plus en plus nombreuses, leur interprétation reste parfois délicate. Cet article vise à souligner l’importance de l’approche pétrographique des spéléothèmes en complément des études isotopiques.
Une synthèse des principales fabriques cristallines de la calcite rencontrées dans les spéléothèmes est d’abord présentée et une terminologie est proposée. Puis un bref état des connaissances est exposé concernant les relations entre les fabriques et, d’une part, les conditions de précipitation des spéléothèmes, d’autre part, les rapports isotopiques de l’oxygène et du carbone.
Il apparaît que certaines fabriques cristallines sont essentiellement contrôlées par deux paramètres principaux : 1) l’efficacité chimique de la solution et 2) l’intensité et la stabilité des égouttements. En fonction de l’importance respective de ces paramètres, ces fabriques évoluent au sein d’un continuum qui s’étend entre fabrique columnaire allongée (typiquement, haute intensité et faible variabilité - faible efficacité chimique des égouttements) et fabrique dendritique (faible intensité et forte variabilité - haute efficacité chimique), en passant par deux formes intermédiaires, les fabriques columnaires compacte et ouverte.
D’autres fabriques sont associées à certaines conditions de précipitation particulières, telles qu’une forte concentration en impuretés dans les eaux d’alimentation (fabrique microcristalline), une précipitation en tunnel (fabrique trapue) ou une recristallisation (fabrique en mosaïque).
En liaison avec leurs conditions de précipitation, les fabriques permettent, dans une certaine mesure, d’évaluer la qualité du signal isotopique enregistré par les spéléothèmes et peuvent aider à l’interprétation des enregistrements paléoenvironnementaux.
Abstract: The significance of speleothem petrography in paleoenvironmental reconstruction. Speleothem petrography, like oxygen and carbon isotopic ratios, is influenced by various hydrological, chemical, biological and physical factors at the time of growth. While speleothem-based paleoenvironmental studies using stable isotope records are increasingly numerous, interpretations remain problematic. This paper aims to highlight the significance of a petrographical approach to the study of speleothems as a complement to isotopic studies.
First, a synthesis of the main calcite crystalline fabrics encountered in speleothems is presented and a terminology suggested. A summary of the current state of knowledge about the relationships between fabrics and (i) the conditions of speleothem precipitation and (ii) speleothem carbon and oxygen isotopic ratios is then provided.
It appears that some fabrics are essentially controlled by two main parameters: i) the chemical efficiency of the solution; and 2) the drip rate and variability. As a function of the respective importance of these two parameters, fabrics evolve within a continuum from elongated columnar fabric (typically, high intensity and low variability - low chemical efficiency) to dendritic fabric (low intensity and high variability - high chemical efficiency) via two intermediate forms, compact and open columnar fabrics.
Other fabrics are associated with specific conditions of precipitation. For example, a high concentration of impurities in the source water can produce a microcrystalline fabric; precipitation in a tunnel environment can give rise to squat columnar fabric; and recrystallisation can produce a mosaic fabric.
Combined with known conditions of precipitation, fabrics can be used to evaluate the quality of the stable isotope signals recorded by speleothems and can help in the interpretation of paleoenvironmental records.
Key words: Petrography, calcite, speleothem, paleoenvironment, oxygen and carbon stable isotopes.
O. LEJEUNE, A. DEVOS, G. FRONTEAU, D. ROCHE, A. LEFEVRE et C. SOSSON - Les Microcodium : un traceur naturel des écoulements karstiques dans les craies champenoises à proximité des formations paléocènes (Marne, France).
RESUME : Le GEGENA (Groupe d’Etude sur les Géomatériaux et les Environnements Naturels et Anthropiques) a été recommandé pour étudier les écoulements karstiques de la craie de Champagne dans le cadre d’un programme de recherche (AQUAL) sur les pollutions agricoles du bassin de la Vesle. L’absence de conditions optimales à la réalisation de traçages hydrogéologiques colorimétriques a amené à rechercher un traceur naturel afin de démontrer l’existence de circulations de type karstique. Ainsi, l’étude fine de la stratigraphie a permis d’isoler un fossile (Microcodium) qui est présent dans la partie supérieure de la craie du Campanien et qui est susceptible de constituer un traceur naturel dans les karsts de la craie sur le pourtour de la Montagne de Reims. Ce traceur est localement accompagné d’éléments archéologiques permettant de montrer que les modalités d’écoulement sont de type karstique. La source de Trépail a constitué un site pilote pour la validation de la méthode proposée dans cet article : les sédiments prélevés dans cette source, ainsi que dans plusieurs autres grandes sources de la région, ont en effet livré de nombreux restes de Microcodium.
ABSTRACT: THE MICROCODIUM: A NATURAL TRACER OF KARSTIC FLOWPATHS IN THE CHAMPAGNE CHALK CLOSE TO THE PALEOCENE FORMATIONS (MARNE, FRANCE).
Our study group GEGENA was asked to study the karstic flowpaths witin the Champagne chalk. This work was done within a research program (AQUAL) investigating the agricultural pollutions within the Vesle basin. The absence of good conditions to conduct classical dye tracing experiments led us to search for a natural tracer to prove that karstic circulations do exist. A stratigraphic study permitted to isolate a microcodium fossil, present in the upper parts of the Campagnian chalks, which could be a natural tracer for the chalk karst area around the Montagne de Reims. This tracer is locally associated with archeological elements which permit to state that the flow is karstic. The Trépail spring was used as a test site for the validation of the method. The sediments collected in the spring as well as in other springs nearby do indeed contain many microcodium remains.
Keywords: Karst, chalk, natural tracer, microcodium, Champagne.
J. MARTINI - Le problème de l’ouverture des vides initiaux pré-karstiques : cas de la dolomie siliceuse du Sous-Groupe de Malmani, Afrique du Sud.
Résumé : Etude de la fissuration initiale dans des grottes phréatiques de type labyrinthique, développées dans une dolomie siliceuse précambrienne. L’ouverture pré-karstique des diaclases, au dépend desquelles les galeries se sont formées, peut se mesurer sur des niveaux de chert interstratifiés dans la dolomie. Ces derniers étant constitués de quartz, ils n’ont pratiquement pas été affectés par la spéléogenèse. Les ouvertures mesurées sont particulièrement larges et varient généralement de 0,3 à 5,0 mm, toutefois des valeurs atteignant 30 mm ont été observées. L’origine de la fissuration est attribuée à une période d’extension d’âge liasique, qui a affecté la majeure partie du sous-continent de l’Afrique Australe et a déclenché un volcanisme fissural important. Comme il s’agit là d’un phénomène tensionel exceptionnellement important, il n’est probablement pas possible de généraliser et de comparer les chiffres donnés ici avec les écartements fissuraux karstiques indiqués par les auteurs ailleurs dans le monde, lesquels citent des valeurs plus petites de 1 à 2 ordres de grandeur.
Abstract: The problem related to the initial size of the pre-karstic voids: the case of the siliceous dolostone of the Malmani Subgroup, South Africa. The paper describes pre-karstic jointing in phreatic mazes developed in a Precambrian siliceous dolostone. The initial joint opening controling the speleogenesis can be measured in chert seams interstratified within the dolostone, since they are practically unaffected by karst dissolution. The measured openings generally vary from 0.3 to 5.0 mm, although values up to 30 mm have been recorded. The origin of the jointing has been linked to a Liassic tentional event which affected the entire African Austral sub-continent. This event is also associated with a major basaltic volcanism of the fissural type. Due to the exceptional nature of this tentionnal event, it appears difficult to compare the figures given here with the openings given by the authors from karst domains elsewhere in the world, who quote figures 1 to 2 magnitudes smaller.
Key words: Karst, initial fracture, chert, quartz, dolostone, South Africa.
G. FUMEY – Courbet, peintre du calcaire.
Résumé : Natif d’Ornans, en Franche-Comté, Gustave Courbet a laissé de nombreuses toiles représentant les paysages des gorges de la Loue. Les phénomènes du calcaire tiennent ainsi une grande place ans dans son œuvre, et donnent à Courbet autant d’occasions d’illustrer le courant réaliste. Courbet apparaît comme un observateur avisé des formes et de la roche, et, accompagnant les progrès de la science, ses tableaux témoignent d’un renouvellement du regard sur la nature au milieu du XIXème siècle.
Abstract: Courbet, a painter of limestone. Born in Ornans (Franche-Comté, France), Gustave Courbet (1819-1877) has painted many pictures showing the landscapes of the Loue valley and karstic springs of the Jura. Even when he lived in Paris, he never forgot the landscapes of his native country, and limestone phenomena were auspicious to Realism as a major artistic school. Courbet was an accurate observer of shapes and rocks; in a time of great science strides, his paintings bear testimony to a new look on nature in the middle of the 19th century.
Key words: Courbet, Jura, limestone landscapes.
Pierre Réveillet (8 juillet 1924-20 juin 2007), biospéléologue et biogéographe du Vercors par J.-J. Delannoy.
Roger LAURENT (1941-2007) par M.-J. Turquin.
Compte-rendu des Journées de l’AFK par A.-S. Perroux.
* Numéros préparés par l’Equipe de Rédaction au sein du laboratoire EDYTEM
