Grottes, cavernes, tout savoir ou presque...

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Il existe différents sortes de grotte : de lave, de grès, de glacier, de calcaire. Comment se sont-elles formées ? Quelle vie peuvent-elles abriter ? Partons dans les profondeurs de la terre...

Grotte : mot datant de 1537 de l'italien grotta issu du latin crypta, lui-même dérivé du grec krupté, souterrain. Ce mot a remplacé l'ancien français croûte qui signifiait la même chose et qui, s'il est resté dans certains noms de lieux, n'a plus cours du tout dans le langage courant actuellement.

Caverne : vient directement du latin caverna et cavus qui signifie creux.

Harmony-hiro / Flickr - Licence Creative Common (by-nc-sa 2.0)

Quand on pense à ces mots viennent toute une série d'idées, par analogie plus ou moins directe : antre, aven, cavité, gouffre, trou, tunnel, cache, tanière, creux, terrier, etc. Tous ces termes induisent l'impression d'un certain mystère, l'idée de caches, de trésors, de bandits.

Cette notion de «cacher» est à relier aux mythes liant les grottes et l'histoire : repaires de brigands, de contrebandiers que sais-je encore … caverne d'Alibaba, parcours initiatique et mystérieux, monstres maléfiques ou non.

Partez donc à la découverte de ces endroits : de quoi sont-ils faits ? Comment se forment-ils ? …et prospectez-en un peu l'intérieur....

Ce dossier bien construit a été proposé par Claire König, enseignante en Sciences Naturelles, à Futura Sciences en février 2006 .

Source : lien / link
Novembre 2013

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1 -Taffoni de granite, de grès et tunnels de lave.

Taffoni ou tafoni vient du corse tafone. C'est, en français un mot invariable. C'est une cavité arrondie dont les dimensions varient du décimètre à plusieurs mètres de profondeur et de diamètre. Ces cavités sont formées par l'érosion de roches magmatiques grenues comme le granite et les roches sédimentaires gréseuses.

  Taffoni granite Corse Campomoro-Senetosa, Corse, France GNU Free Documentation License, Version 1.2

Elles naissent au flanc d'une paroi rocheuse à la suite de la désagrégation de la roche, dans ses parties protégées du soleil, sous l'action de l'humidité ambiante. Plus la cavité est vaste et s'ombrage elle-même, plus le taffoni se développe, en particulier vers le haut. Vous avez ci-dessous un schéma de la formation du taffoni.

Un taffoni a souvent un plancher constitué d'éboulis, sa visière est relativement stable, et il progresse vers le haut et vers l'intérieur. Les petites cavités sont appelées alvéoles. Mais les grandes ont toutes les apparences de grottes. Le granite peut s'éroder facilement et sous des climats secs il est considéré comme une roche très fragile.

Les taffoni sont assez caractéristiques des zones assez sèches et ensoleillées, le type en a été défini en Sardaigne, et si l'on en rencontre sous les tropiques (Namibie, Botswana), ils manquent presque totalement dans la zone tempérée froide. Il en va de même pour les grès qui ne sont que des sables plus ou moins bien consolidés auxquels la désagrégation enlève facilement des petits grains.

Aux Iles de la Madeleine au Québec, on trouve des falaises de grès rouge aux formes spectaculaires: piliers, entonnoirs, gouffres ne cessent de surprendre l'oeil. Cette roche sédimentaire est composée à 99% de quartz recouvert d'une mince couche d'oxyde de fer qui lui confère sa couleur rouge. Il s'agit d'une roche extrêmement friable (un grès mal consolidé) qui résiste mal à l'érosion des vagues, surtout à l'automne avec les forts vents combinés à la force des grandes marées. Les falaises s'érodent également au printemps à cause du dégel. Les falaises de la Belle-Anse à Fatima, de la Dune-du-Sud à Havre-aux-Maisons et de Old-Harry à Grosse-Île présentent toutes sortes de formes mais aussi des grottes dues, ici, au vent et aux vagues.

2 - Les grottes des grès triasiques de la Brive d'après une note de J.P.Raynal, Institut du quaternaire Université de Bordeaux I

Principalement développés dans les grès inférieurs de Brive, ces formes, des abris et des grottes, sont essentiellement dues au gel, au creusement par l'eau, aux éboulements de décompression des voûtes et des parois. Les formations d'origine éoliennes sont rares.

Le gel s'exerce surtout aux émergences des aquifères dont la position n'a pratiquement pas varié depuis le Würm et il semble que l'aptitude de la roche au gel dans ce cas soit déterminante dans la formation des cavités, mais aussi responsable de leur remplissage rapide. D'autre part la régularisation des versants, la puissance des formations de pente, le comblement des vallées pourraient provenir de la même cause. Les éboulements de voûte résultent de phénomènes de décompression de la roche et semblent (?) caractéristiques de périodes plus sèches. Donc un climat froid et humide désagrège la roche et un climat froid et sec ou tempéré serait responsable des éboulements. Les améliorations climatiques sont marquées par la présence de fractions colloïdales, de fer, de manganèse, de potassium et de sodium et par une dégradation des minéraux argileux (illite). Ces éléments de remplissage de la grotte permettent ainsi de donner une séquence climatique correspondant à la durée du remplissage de la grotte. C'est le cas, par exemple, pour la grotte du Loup sur la commune de Corsac en Corrèze.

3 - Les tunnels de lave sont une tout autre sorte de «grotte»

De quelques centaines à plusieurs milliers de mètres de long, un tunnel de lave se forme lorsque la lave se refroidit plus rapidement sur ses bords qu'en son centre, formant des berges de lave solidifiée qui se rejoignent. La lave s'écoule alors sur de longues distances car protégée du refroidissement.

  Etna, grotte volcanique de Lamponi env. 700 m. long

A remarquer sur les flancs de la coulée, les témoins du niveau de la lave. A l'intérieur du tunnel, la lave conserve sa chaleur et ses propriétés rhéologiques. A la fin de l'éruption, le tunnel se vidange. Au plafond de ces tunnels on peut souvent voir des gouttes de lave solidifiées : il s'agit de phénomènes de «re-fusion» du plafond par la chaleur de la coulée.

  Grotte de lave en Islande

Il s'agit bien sur davantage d'un «tunnel» que d'une «grotte» ou d'une «caverne» mais il me paraît important de mentionner ce processus.


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Les grottes sous-glaciaires, naturelles s'entend (parce que la grotte du glacier du Rhône, par exemple, est creusée pour les touristes, même si elle l'est depuis 120 ans !), sont formées par des torrents de fonte qui se créent un passage dans la glace soit par des moulins (sortes de conduites forcées développées par l'eau de fonte) soit par rupture de la glace dans une zone fragile, rupture due à la pression de l'eau de fonte sur une zone plus fragile.

1 - Voici quelques exemples de grandes cavités glaciaires (données valables en 2006):

Denivellation de + de 100 m	Lieux	------
Kverkfjöll	Islande	- 525 m
Riv. du glacier de Grise-Fjord	Ile de Ellesmere	- 147 m
Gouffre de Vesletuva	Spitzberg	- 112 m
Développement de + de 1000 m	------	------
Paradise ice cave	USA	24 000 m
Kverkfjöll	Islande	2 850 m
Grotte de Tupilaq Sulloq	Groenland	1 400 m
Riv. du glacier de Grise-Fjord	Ile Ellesmere	1 046 m

  Vatnajokull Google map

L'Islande avec le Vatnajokull, un dôme de glace que l'on peut encore qualifier de mini-inlandsis, offre quelques beaux exemples de grottes sous-glaciaires qui, ici en particulier, peuvent être dues à l'activité volcanique du massif qui se trouve exactement sur la dorsale nord-atlantique. Celle de Kverkfjöll est peut-être la plus belle et la plus célèbre grotte sous-glaciaire, formée par une source chaude volcanique sous-glaciaire elle aussi ; la grotte a pu être explorée sur une distance de 2 km dans les années 80. Formées très rapidement, surtout dans le cas de sources chaudes comme c'est le cas ici, ces grottes ont une durée de vie très courte, elles peuvent à tout moment se fermer suite à une chute de glace.

2 - Les «poches» sous-glaciaires :

Certains glaciers accumulent de l'eau de fonte dans d'immenses cavités sous-glaciaires : ce sont les «poches» des glaciers qui se rompent de temps en temps et peuvent causer de graves catastrophes. Voici 2 exemples de ces cavités qui se remplissent d'eau en plusieurs années et se vidangent d'un seul coup.

- Le glacier de Trient : Le glacier du Trient (Massif du Mont Blanc, Suisse) comporte une poche sous-glaciaire, appelée "Tine", qui se vidange régulièrement tous les 3 à 5 ans, provoquant une augmentation du débit du torrent émissaire.

Plusieurs dates ont marqué l'histoire de ce glacier :

. le 17 juillet 1911 suite à une vidange de la "Tine", le débit du torrent émissaire du glacier du Trient a été multiplié par deux,
. la période du 20 au 25 juillet 1930 durant laquelle la vidange a entraîné une petite augmentation de débit du torrent émissaire,
. du 6 au 8 juillet 1942,trois débâcles ont été enregistrées, celle du 7 juillet a été particulièrement dangereuse, provoquant une énorme augmentation de débit (de 3,5 m3/s normalement en été, à 26 m3/s au maximum de la vidange !) ; le volume d'eau évacué par la "Tine" a été estimé à 840000 m3,
. le 6 août 1960, la débâcle a été dévastatrice, le flot ayant emporté des ponts, coupé les routes, rompu les digues. Le débit maximum enregistré au moment de la crue était de 25 m3/s, au lieu des 3,5 m3/s habituels à cette époque...

- Le glacier de Tête-Rousse (1892)

  Schéma de la poche, glacier de Tête-Rousse

La catastrophe du glacier de Tête-Rousse (Massif du Mont Blanc, France) s'est produite dans la nuit du 11 au 12 juillet 1892. La rupture d'une poche d'eau sous-glaciaire, située à 3150 m d'altitude environ, a entraîné la libération d'une importante masse d'eau, estimée à 200 000 m3. A ces 200 000 m3 d'eau se sont ajouté les 90000 m3 de glace qui constituaient le bouchon qui a été expulsé. Toute cette masse en mouvement a ensuite emprunté l'étroit couloir du Bossonney, en l'érodant intensément (800000 m3 ont été mobilisés dans cette vallée).

Le mélange d'eau, de glace et des matériaux érodés a donné naissance à une lave torrentielle énorme. Après de nombreux phénomènes d'embâcles et débâcles, cette masse de boue a rapidement (sa vitesse a été estimée à 14 m/s) atteint l'établissement thermal de Saint-Gervais et ses environs, où elle a tout dévasté, faisant 175 victimes. En poursuivant son chemin, elle s'est étalée dans la plaine en aval jusqu'à l'altitude de 600m, en laissant sur place quelques 600000 m3 de matériaux. Le détail du récit figure dans Nature et Patrimoine en Pays de Savoie Alsl No 3-03-2001. D'après les témoins, la rupture de la poche d'eau a provoqué une détonation, ainsi qu'un violent effet de souffle.

  Tête-Rousse, trou d'évacuation de la poche du glacier, photo ancienne

La poche qui s'est rompue était constituée de 2 cavités communicantes, et Vallot (1892) a estimé à 3 ou 4 mois, le temps nécessaire pour accumuler cette quantité d'eau. Il semble, d'après les croquis exécutés par Vallot, que l'origine de la poche soit consécutive à un effet de barrage de l'écoulement sous-glaciaire par la glace, au niveau d'un seuil rocheux dans le profil longitudinal. Suite à l'érosion mécanique de la glace par les eaux, cette disposition en seuil a favorisé la constitution d'une énorme cavité sous-glaciaire, qui a progressivement débordé du seuil rocheux vers l'aval. Lorsque la pression exercée par l'eau sur la glace a été suffisante, la partie de glace jouant le rôle de bouchon a été arrachée et pulvérisée ; le départ de l'eau accumulée dans la cavité sous-glaciaire a alors provoqué l'effondrement de la voûte amont qui la surmontait.

  Tête-Rousse

Pour éviter une deuxième catastrophe de ce type, il fut décidé de construire un tunnel de drainage qui permettrait à l'eau de s'évacuer. Un premier tunnel fut foré entre 1899 et 1900. Ce tunnel avait pour objectif d'évacuer l'eau accumulée au niveau de la cavité supérieure du glacier, derrière le seuil rocheux.

Mais après son creusement, ce tunnel était à une altitude trop élevée pour pouvoir vider toutes les eaux de la poche. Il fut donc décidé de construire une nouvelle galerie d'évacuation plus à l'ouest et dont l'orifice se situerait à 3115 mètres d'altitude.

Le tunnel devait relier la base du glacier de Tête Rousse au versant ouest qui descend vers le glacier de Bionnassay, car le versant nord est obstrué par un glacier (glacier de la Griaz). En 1904, le tunnel fut achevé et permit l'évacuation des 22000 m3 d'eau qui s'étaient accumulés depuis 1892 dans la nouvelle crevasse. Depuis, la sortie du tunnel est régulièrement nettoyée tous les deux ans par l'O.N.F. (Office National des Forêts). Il n'y a plus jamais eu d'accident.

3 - Les moulins :

Des équipes très spécialisées étudient les trous dans la glace et en particulier les moulins pour savoir comment se produisent et comment évoluent ces phénomènes. Ces conduites forcées, formées à partir des rivières qui coulent sur la glace lors de la fonte estivale, sont vides en hiver quand la glace a cessé de fondre et c'est donc pendant cette période qu'on les étudie.

"Toujours plus loin, toujours plus profond" : 192 m de descente en profondeur dans la glace, en 1997, il établit le record du monde : Janot Lamberton se baptise "glacionaute" car il réalise un voyage dans le temps au cœur de la glace. Passionné de spéléo mais aussi au service de la science, il fait partie des précurseurs de l'étude sous-glaciaire : alpinistes, spéléologues et scientifiques, les expéditions Inlandsis, conduites par Janot Lamberton, profitent du léger dégel d'été des glaciers du Groenland pour pénétrer dans ces glaces qui emprisonnent des poussières d'origine terrestre ou cosmique, et témoignent de l'évolution du climat au cours du temps et de l'impact de l'activité humaine sur l'environnement, mais aussi de la force incroyable de la vie. Ils ont en effet découvert et ramené des tardigrades, animaux d'un millimètre de long, capables de résister à des températures proches du zéro absolu.

  Glacier Groenland

Pour accéder à ce monde intraglaciaire, les hommes empruntent les moulins, ces immenses gouffres creusés par les rivières nées du dégel, qui permettent de pénétrer au coeur des glaciers. Il faut faire vite car les moulins se referment (sous le poids de la glace qui se fissure) avec de fortes détonations.


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Pour se faire une idée sommaire des processus qui permettent la formation des grottes dont nous allons parler au chapitre suivant il faut s'arrêter un instant au phénomène karstique lui-même. (Pour la chimie de la calcite et du calcaire voir ce dossier).

Le système karstique provient d'une structuration spatiale et temporelle d'un ensemble de vides creusés au détriment de discontinuités dans une masse rocheuse grâce à une dissipation d'énergie (QUINIF Y. 1998).

  Gouffre

La dissipation d'énergie résulte de la transformation de 3 types d'énergie :

- La transformation de l'énergie chimique est la dissolution la roche avec production d'ions Ca++, Mg++, HCO3-… et de solides : argiles, grains divers. L'intensité de la transformation dépend de la concentration de CO2 et d'autres acides. 

- La transformation de l'énergie potentielle comprend l'évacuation des produits ainsi qu'une production de chaleur par la viscosité du liquide soumises à 2 paramètres : différence d'altitude entre l'entrée et la sortie et débit d'eau.

- Enfin, l'énergie mécanique cause la fracturation du massif, et la surrection du massif (si elle a lieu) accroît l'énergie potentielle, il faut de l'altitude pour un karst ! L'ensemble des discontinuités permet le transit des eaux par voie souterraine : joints, fentes de tension, diaclases, failles. Seules certaines discontinuités sont karstifiées à cause de l'anisotropie des contraintes qui s'exercent sur le massif. Thermodynamiquement, le système est ouvert et l'entropie du système décroît au cours du temps.

  Causses - Cévènnes
Légende de ce schéma (d'après JC Bousquet1996):
Rose : granite carbonifère 285 Ma
Vert pâle : schistes et micaschistes des Cévennes
Bleu clair / gris quadrillé : roches marines du Jurassique
Jaune : Oligocène

1 - L'érosion par dissolution

L'altération chimique joue un grand rôle car elle est à la base du départ de matière hors du système (FORD D. & WILLIAMS P. 1989). Le départ de matière par action mécanique est mineur et n'agit que si la karstification est assez développée pour permettre une circulation torrentielle de l'eau au sein du système.

Les zones où affleure le calcaire ont une morphologie si particulière que l'on peut les identifier directement sur une carte : réseau hydrographique lâche, cours d'eau assez importants au fond de canions, les sources sont souvent grosses, les cours d'eau disparaissent brusquement, la surface est désordonnée, les dépressions sont irrégulières et souvent fermées. Un autre aspect est important même s'il n'est pas visible directement sur la carte c'est le nombre de gouffres et de conduits souterrains. Ce paysage est tellement typique qu'il a ses propres noms : leisines dans le Jura, causses dans le Languedoc, karst en ex-Yougoslavie…

Outre les innombrables diaclases et fissures du calcaire qui donnent à la roche une « perméabilité de fissures » il y a les phénomènes de dissolution (corrosion du calcaire).

L'eau pure ne peut renfermer que 15 mg de calcaire par litre, c'est très peu et le calcaire est considéré comme peu soluble en chimie ! Mais si la pluie acquiert du CO2 en traversant l'atmosphère, elle peut dissoudre jusqu'à 60 à 80 mg de calcaire, cette concentration étant très inférieure à celle des sources qui dépasse souvent 200 mg. Ceci signifie que l'eau s'enrichit en gaz carbonique dans le sol dont l'atmosphère peut contenir jusqu'à 10% de CO2 à cause de l'activité biologique ! N'oublions pas non plus que le CO2 est plus soluble dans l'eau froide.

Les réactions sont lentes, le système n'est donc jamais en équilibre chimique et les cas de sursaturation sont fréquents. Les facteurs de la corrosion sont : le climat de préférence pluvieux tempéré froid (Jura !), la fissuration de la roche, la présence de sol, l'érosion biologique (racines). Et un site calcaire est rarement dépourvu de sol. Ces phénomènes, apparemment lents, quand on essaie de quantifier les choses donne des chiffres ahurissants. Des géochimistes ont fait « les comptes » pour le Jura et estiment que l'abaissement de la chaîne de montagne, dû à la karstification, est de 500 m depuis son érection ! soit 0,1 mm/an en ablation totale et 0,5 mm/an en ablation superficielle.

La cryptoaltération est l'altération de la roche au contact d'une autre formation perméable non karstifiable de couverture. Ce processus se produit généralement lorsqu'une formation sableuse repose sur le substratum karstifiable. La disparition de matière par dissolution du carbonate entraîne un enfouissement progressif de la couverture non karstifiable avec formation de morphologies de type marais. Il n'y a pas de vide résultant de ce processus.

  Schéma de cryptodoline

Une sédimentation continentale particulière voit l'apparition de tourbe ou lignite. Une géochimie particulière en est une conséquence importante, où la silice et l'alumine peuvent être solubilisés dans des milieux à pH très faibles avec des néogenèses de type halloysite, phosphates, oxydes et hydroxydes complexes d'aluminium et de fer. Ces cryptokarsts peuvent renfermer d'importants gisements de fer …

  Carte des tourbières de Franche-Comté

La fantômisation est l'altération isovolumique. La roche est devenue non cohérente, très poreuse, par disparition d'éléments solubles et conservation in situ des éléments moins solubles. Les vides souterrains résultants sont des pores et non des conduits. La fantômisation se déroule à partir de la surface per descensum. Plus bas, ces structures se prolongent sous la forme de galeries colmatées. Mais ici, le colmatage est le résidu in situ de l'altération car cette structure n'a jamais été vide.

2 - La morphologie karstique

Les lapiez sont des rainures de dissolution tracées sur les surfaces calcaires. Peu profondes elles forment des rigoles, plus profondes des crevasses.

  Lapiez

Les dolines constituent un des traits les plus caractéristiques du paysage calcaire. Ce sont des dépressions fermées des milieux karstiques, dans lesquelles le calcaire a été dissous par l'eau de pluie, provoquant l'affaissement du sous-sol sur des dimensions pouvant atteindre plusieurs centaines de mètres en extension et plusieurs mètres en profondeur. Les argiles de décarbonatation s'y accumulent, produisant des sols riches qui sont quelquefois les seuls cultivables à la surface des causses (ces sols, souvent acides, ont fréquemment été plantés en seigle, d'où leur nom régional de ségalas). Entonnoirs, elles sont souvent le départ de galeries et de circuits souterrains. La dissolution des versants élargit l'entonnoir et le fond rocheux a tendance à s'approfondir.

  Doline

Un certain remblayage se fait par les matériaux de déblais des parois qui contribue à combler le fond de la doline et parfois à le rendre étanche. Si la doline continue de se creuser on peut avoir formation d'un gouffre. C'est une des formes très efficaces de la karstification.

  Schéma doline-réseau

  Doline étanche avec un lac dans un karst africain

La coalescence de plusieurs dolines forme un ouvala. Les ouvalas sont des creux peu étendus irréguliers et percés de dolines. Un ouvala est souvent une suite de dolines de diamètres différents comme l'ouvala de la Perrausaz creusé dans une voûte anticlinale. Un exemple français : l'ouvala du Champ de Quercy (la Couvertoirade).

  Schéma de l'ouvala de la Perrausaz

Les bassins fermés synclinaux ou poljés synclinaux sont des vallées structurales fermées à leurs extrémités avec un réseau hydrographique autonome dont le trop-plein s'écoule par une perte.

Les poljés se rencontrent surtout dans les Balkans, dépressions à fond plat et versants raides et sinueux. Les rivières de sources vauclusiennes les parcourent, y provoquent souvent des inondations et se perdent ensuite. Un exemple français : le grand poljé de la Vacquerie-Saint Maurice (Larzac). sont des sortes de poljés dont le développement ne s'est fait qu'en longueur à cause de la présence de fissures favorables à la dissolution.

  Combe du Jura

  Combe du Lac près des Rousses  : Le Lac est une doline étanche, remarquez sa forme circulaire

Le karst se manifeste aussi dans les calcaires dolomitiques comme par exemple le sotch de Robert (sotch est un terme synonyme de doline): un effondrement massif dû à la dissolution profonde des calcaires dolomitiques, un autre exemple est celui des monts Ottavi en Namibie dont nous reparlerons plus loin.

 Sotch (doline) de Robert

La karstification existe aussi dans les gypses et le gypse est plus soluble que le calcaire ce qui peut avoir des incidences sur la stabilité du sol qui doit être surveillée de près. Les eaux contenant du gypse sont aussi très agressives pour le ciment ordinaire et dans ces régions il vaut mieux utiliser des ciments spéciaux !

Il apparaît ainsi que la karstification d'un massif peut suivre plusieurs voies et affecter un paysage de façon très différente. Seuls les "vrais karsts" sont exploitables en spéléologie, les autres formes de karst ne se dévoilent que géologiquement.


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Ce sont évidemment les plus célèbres, les plus belles et celles qu'on visite le plus ! Il y a celles qui sont encore en eau, noyées complètement ou non, celle que les eaux ont quittées il y a plus ou moins longtemps, celles donc qui donnent ou non naissance à une rivière…mais aussi celles dont l'orifice est sous-marin et celles qui se trouvent entièrement sous le niveau de la mer…

Voici donc une carte du karst français de métropole: il est évident que le sud-est de la France métropolitaine est une région privilégiée pour qui s'intéresse aux phénomènes karstiques.

Carte du karst français

On peut trouver des documents plus précis en consultant les cartes géologiques de chaque région ou des cartes simplifiées comme celle-ci, sur laquelle sont indiquées les différentes formations karstiques observables :

 Différentes formations peuvent constituer une grotte (nous parlerons de la décoration dans le chapitre suivant).

Les gouffres sont des entrées plus ou moins verticales et plus ou moins larges mais dont la profondeur est toujours relativement importante, d'où leur nom, comme par exemple le gouffre de la Mortice dans le Briançonnais.

  Gouffre de Mortice

Le gouffre de Padirac est une cavité naturelle de 75 m de profondeur et 33 m de diamètre qui s'ouvre dans la surface du Causse de Gramat, sous lequel à 103 m coule une rivière souterraine. Situé dans le département du Lot à la rencontre du Périgord et du Quercy en région Midi-Pyrénées. Les Causses sont formés par des terrains calcaires, très perméables, d'une surface sèche et aride, à l'herbe rare mais savoureuse pour les moutons ; le fond et le versant des vallées qui les coupent sont cultivés. Privée d'eau superficielle dans les hautes terres, cette partie du Lot est le domaine des gouffres, grottes et rivières souterraines.

Absorbées par les fissures, les eaux se sont enfouies dans le sous sol depuis des millénaires, créant des cavernes dont les voûtes se sont parfois effondrées, forant des galeries, laissant après leur disparition des grottes décorées de concrétions.

  Gouffre de Padirac Luc Viatour

Mais le gouffre n'est pas toujours vide et parfois, un lac l'occupe comme dans le cas du lac Otjikoto en Namibie. Ce lac réputé pour n'avoir pas de fonds ! est en fait profond de 55 mètres et s'est formé par karstification de dolomies et de calcaires vieux de 700 millions d'années. C'est une ancienne grotte dont le toit s'est effondré. Lors de la retraite allemande en 1915, les forces germaniques ont jeté dans le lac les munitions excédentaires qu'elles possédaient et 80000 fusils ! On a même retrouvé au fond du lac un wagon de munitions très bien préservé que l'on sauvé pour le mettre au musée à Windhoeck !

  Lac Otjikoto, Namibie

Les galeries sont plus ou moins larges et plus ou moins noyées suivant les grottes mais c'est l'élément le plus constant, pratiquement toutes les grottes en ont. Les relevés de galeries faits par les spéléologues sont précieux pour la prospection.

Relevé de galerie (Huveaune)

D'autres grottes ont de grandes salles qui atteignent parfois des dimensions impressionnantes comme la grotte de Cabrespine par exemple.

  Plan de Cabrespine

  Salle de Carbrespine

Ou encore à l'image de cette salle d'une grotte de Tasmanie

  Grotte Tasmanie

Certaines de ces salles contiennent des lacs qui peuvent atteindre de très grandes dimensions comme le lac de St Léonard en Valais (Suisse). Il s'agit du plus grand lac souterrain navigable d'Europe. La première visite du lac s'est faite au printemps 1943 par deux courageux membres de la Société Suisse de Spéléologie. A l'aide d'un canot pneumatique ils traversent le plan d'eau dans toute sa longueur et débarquent sur la plage du fond, émerveillés par l'ampleur et la beauté des lieux. L'année suivante, des militaires spécialisés dans les reconnaissances souterraines effectuent le relevé topographique complet de la cavité. En 1946, un tremblement de terre (amplitude 5,6 sur l'échelle de Richter / épicentre zone du Rawil) provoque des fissures supplémentaires, notamment dans le fond du lac, ce qui entraîne une plus grande perte d'eau qui s'échappe de la grotte pour se déverser dans la nappe phréatique. Les fissures sont petit à petit colmatées par le petit matériel du fond (argiles, gypse dissous). En 1949 le lac est rendu accessible au public. Alors que la mise en place des roches de cette région s'est étalée sur plusieurs dizaines de Ma (fin de l'ère secondaire, ère tertiaire), le creusement de la caverne date du tardi- voire du postglaciaire, ce qui est très jeune à l'échelle de l'histoire de la terre. La cavité de St-Léonard résulte d'un phénomène d'érosion karstique, qui, ici, s'applique à du gypse.

  Lac de St Léonard

Les lacs souterrains sont souvent en communication avec des rivières elles aussi souterraines ou partiellement souterraines seulement. Ces rivières peuvent être à l'air libre et « disparaître brusquement dans le sous-sol, comme le Rhône à Bellegarde dont voici une image :

  Pertes du Rhône

Au contraire, la rivière peut être souterraine et ressortir à l'air libre en quelqu'endroit comme la Venoge à l'Isle-VD-CH

Quelques autres résurgences : la fontaine des Chartreux, à Cahors, aux sources de l'Ouysse, près Rocamadour, ou à Font Polémie, dans la vallée du Vers.

Le plus souvent ces rivières passent par des siphons: c'est le cas pour la résurgence de la Venoge par exemple. Il est évident que de tels syphons rendent l'exploration des grottes très délicates et nécessitent un matériel de plongée adapté à l'exploration souterraine.

  Résurgence de la Venoge

Certaines grottes aussi n'ont plus de relation avec un cours d'eau mais contiennent de la glace. Ces grottes s'appellent des glacières et il y en a plusieurs dans le Jura : St Gorges, St Livres, La Genolière, pour ne citer que quelques unes du Jura vaudois (CH). Ouvertes de manière à récolter les précipitations de neige, elles contiennent souvent de la glace de névé. Toutefois, celle-ci s'accompagne presque toujours de glace de regel sous forme de concrétions ou d'une couche plus ou moins épaisse recouvrant le plancher ou les parois de la cavité. Il s'agit parfois de formes mixtes, où ni la glace de névé, ni la glace de regel ne semblent dominants. Le volume de glace est relativement peu important par rapport à certaines glacières alpines; les plus vieilles strates ont généralement quelques dizaines, voire une centaine d'année. Quant à l'eau libérée durant l'été souterrain, elle rejoint un réseau complexe, se mélange à l'eau de pluie et se réchauffe progressivement. Elle ne parvient donc pas à influencer le régime et la température des émergences karstiques qu'elle alimente.

Les glacières sont tout d'abord utilisées accessoirement par les paysans ou les riverains pour leurs usages domestiques. Dès le XIXe siècle surtout, les plus importantes d'entre elles font l'objet d'une exploitation commerciale. Si on trouve de véritables entreprises, la clientèle demeure essentiellement locale ou régionale. Dans le Jura suisse, seule la glacière de Monlési transporte de la glace au-delà des frontières pour les brasseries parisiennes. A Chaux-les-Passavant, le commerce débute plus tôt. Au XVIe siècle déjà, la glace est transportée à l'église métropolitaine de Besançon par les moines de l'abbaye de la Grâce Dieu. Sa situation, en basse altitude (525 m) et à proximité des habitations (quelques kilomètres seulement du village) joue un rôle primordial dans la précocité et l'intensité de son exploitation.

  Intérieur d'une glacière (Correntannaz-VD-CH)

Pour terminer il faut quand même mentionner les grottes dont l'issue est actuellement en dessous du niveau de la mer, soit que la grotte soit remplie d'eau salée soit que la grotte soit le lit d'une rivière d'eau douce qui va donc sortir directement en mer. La grotte Cosquer près de Marseille en est un exemple et voici le schéma de son développement. Cette grotte est très célèbre pour ses peintures rupestres, n'étant pas noyée à la préhistoire puisque le niveau de la mer était beaucoup plus bas qu'aujourd'hui.

  Coupe de la grotte Cosquer

Mais il existe des grottes sous-marines en de nombreux endroits comme en Italie ou au Japon et pour certaines de ces grottes la rivière qui en sort est prospectée pour l'utilisation en eau douce. Malheureusement dans nombre de cas, l'eau douce ne sort pas avec suffisamment de force pour ne pas être « contaminée » par l'eau de mer environnante.

  Source de la Mortola E.GILLI, 1999 - "Eaux et rivières souterraines" coll. Que Sais-je? n°455, PUF Paris 128 p

  Carte de l'archipel Miyako au Japon

A ce propos, je vous cite le passage d'un article de Stéphanie Belaud qui écrit dans le journal du CNRS : « La source de la Vise et la source de la Mortola comptent parmi les très nombreuses résurgences d'eau douce qui perforent le fond de la Méditerranée près des côtes. Très abondantes, aussi bien en nombre qu'en débit apparent, leur existence est connue depuis que l'homme navigue. Leur localisation n'est un mystère ni pour les pêcheurs ni pour les plongeurs, en revanche on ignore presque tout à leur sujet : débit et qualité de l'eau ne sont que conjectures. Et si on s'y intéresse désormais de près, c'est qu'elles pourraient bien constituer une nouvelle ressource d'eau douce pour pallier l'épuisement des réserves en eau potable disponibles actuellement. Michel Bakalowicz travaille depuis trente ans sur les aquifères karstiques. Et ce sont ces formations géologiques qui sont à l'origine des panaches d'eau douce en mer. De quoi s'agit-il ? Le calcaire est à la base une roche imperméable mais qui, parce qu'elle présente la caractéristique de se fissurer, devient perméable. Dans les sols calcaires, l'eau d'infiltration chargée de gaz carbonique circule par ces fractures et les élargit en dissolvant la roche. Au bout du compte, cet écoulement se traduit par la formation d'un réseau de grottes et de rivières souterraines dont l'importance dépend de la taille de la zone calcaire qui se trouve en amont. Toute l'eau finit par converger vers un seul point, le point le plus bas du massif calcaire, c'est là que naissent les sources. Comme la source du Lez qui alimente en eau potable tous les foyers de la ville de Montpellier et dont les réserves proviennent d'une région calcaire de 400 km2 de superficie. Michel Bakalowicz connaît bien ces sources terrestres et c'est fort de cette longue expérience qu'il s'est s'intéressé à leurs homologues sous-marines. « Pour déterminer le fonctionnement de ces systèmes, explique l'hydrogéologue, nous avons divers moyens. Les explorations, par exemple, menées par les spéléologues dans les grottes et conduits souterrains livrent des informations, mais qui demeurent partielles. Lorsqu'elles peuvent être visitées, ces grottes ne sont plus actives depuis longtemps. » Les chercheurs ont dû imaginer des méthodes indirectes. On les étudie donc en observant ce qui se passe à la source. Là, on suit les variations de la température, du débit ou encore de la composition chimique de l'eau. Le suivi de ces multiples marqueurs permet de connaître la dimension du bassin d'alimentation (surface de la zone calcaire), l'importance du flux (son débit moyen), la quantité des réserves stockées et enfin la façon dont l'eau circule dans les réseaux. Désormais bien maîtrisée pour les sources à terre, les chercheurs souhaitent transférer cette méthode aux sources sous-marines. Et c'est là tout l'enjeu du projet « Panache ». Avant de les exploiter, conclut le chercheur, il faut maîtriser leur fonctionnement et les relations qui existent entre la source en mer et l'aquifère à terre. Golfe du Mexique, Irlande, Madagascar, Australie, Vietnam ou Nouvelle-Zélande : les résurgences d'eau douce en mer existent partout dans le monde où des régions calcaires bordent la côte. L'eau douce circulant dans un aquifère karstique littoral emprunte des conduits situés sous le niveau de la mer et ressort en profondeur. Moins dense que l'eau salée, l'eau douce ne se mélange pas et remonte vers la surface. Les chercheurs ont voulu déterminer l'origine de ces conduits localisés étonnamment bas sous le niveau de la mer. La réponse : l'abaissement du niveau des mers jusqu'à 150 mètres au-dessous du niveau actuel. Mais pourquoi le phénomène est-il aussi important en Méditerranée ? Au Messinien, il y a environ cinq millions d'années, la fermeture du détroit de Gibraltar a fait de la Méditerranée une mer fermée. Par évaporation, son niveau est descendu de 1 000 à 1 500 mètres. Des conduits se sont formés dans le karst aboutissant jusqu'au niveau le plus bas des calcaires, peut-être au voisinage de celui de la mer. Lorsque l'eau est remontée, les galeries se sont retrouvées sous la mer. Les sédiments en ont bouché certaines et d'autres sont restées ouvertes.

  Grotte sous-marine Eric Gilli - CEK.

Ce fort abaissement de la Méditerranée et la constitution géologique de ces régions très riches en roches carbonatées expliquent le grand nombre de sources sur le pourtour méditerranéen. Or ces régions qui affichent de très faibles précipitations ont un besoin élevé en eau potable. D'où le fort intérêt porté à ces sources par des pays comme la Syrie, le Maroc, la Grèce ou l'Espagne. Pouvoir capter cette eau en mer semble être une solution d'avenir à condition qu'on ait au préalable les connaissances nécessaires pour ne pas perturber de façon irréversible ce système hydrogéologique naturel. L'enjeu de ces travaux est donc de taille. »

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On pense tout de suite aux grottes ornées de peintures rupestres, il y a aussi l'ornementation naturelle de calcite des grottes karstiques à détailler un peu, ce chapitre sera donc divisé en deux parties qui n'ont rien à voir l'une avec l'autre sauf qu'on se trouve toujours dans des grottes !

1 - Grottes « ornées »

La plus célébre est Lascaux, mais on ne peut en visiter que la copie... Une grotte, c'est fragile ! Voici l'histoire dramatique de cette grotte.

Haut lieu de la préhistoire, Lascaux est un espace mythique: à cause de sa découverte fortuite par un jeune garçon; par le rôle que la grotte joua pendant la Résistance française et que Malraux évoque dans ses Antimémoires; parce que le public ne put visiter ses trésors que pendant moins de vingt ans.

Les ornements de cette grotte sanctuaire appartiennent au Magdalénien, dernière grande civilisation paléolithique en Europe, et constituent l'une des plus belles œuvres d'art pariétal du monde. Par ailleurs, le radiocarbone et la palynologie confirment que l'épanouissement de Lascaux se situe dans la première moitié du XV e millénaire.

Grâce à leur chien qui s'était engouffré dans un trou, le 12 décembre 1940, quatre jeunes périgourdins découvrent la grotte de Lascaux près de Montignac. Stupéfaits de trouver des peintures sur les parois, ils alertent leur instituteur Léon Laval. Quelques jours plus tard, l'abbé du village, Henri Breuil, au terme d'une étude approfondie certifie scientifiquement qu'il s'agit de peintures rupestres. Il baptise alors la grotte: "La chapelle Sixtine du Périgordien".

Le 27 décembre suivant, le site est classé monument historique. Cette découverte pendant la guerre la préserva ! et son exploration scientifique est plus tardive. Suscités par l'abbé Breuil, les premiers travaux scientifiques sont réalisés par son disciple l'abbé A. Glory; de 1952 à 1963, celui-ci procède à l'exécution de relevés d'autant plus précieux que la grotte, ouverte au public depuis 1948, avait déjà subi quelques agressions. Son mérite fut aussi d'alerter la communauté scientifique et les pouvoirs publics du danger encouru par les gravures et peintures rupestres du fait de l'affluence touristique; à certains endroits, les peintures des parois et des plafonds commençaient à pâlir; pour combattre ce phénomène - dû à un excès de gaz carbonique provoqué par la respiration des visiteurs -, on installa un système de ventilation, ce qui s'avéra insuffisant.

En plus les parois de la grotte de Lascaux subirent une contamination biologique: plusieurs colonies d'algues, des fougères, des mousses et des champignons y proliférèrent. De même on ne put empêcher l'apparition de voiles de calcite qui menaçaient de recouvrir les peintures.

En 1963, pour parer à tous ces dangers, les autorités ordonnent la fermeture de la grotte. Il faudra deux ans pour venir à bout des micro-organismes qui attaquaient les peintures. Sauvé, Lascaux est aujourd'hui l'objet d'une analyse scientifique menée à bien en 1979 par Arlette et André Leroi-Gourhan.

Lascaux

La grotte de Lascaux, longue de 250 m, est une grotte-couloir avec un puits et un diverticule. La Rotonde est la grande salle dont les figures peintes en noir modelé et en rouge et noir constituent la plus grande frise de tout l'art paléolithique. A Altamira les plus grands bisons atteignent 2 m et à Niaux moins de 1 m, les bovidés de Lascaux dépassent 5 m de long. En plus, on y trouve, dans le désordre, des taureaux, des cerfs, des biches, des bouquetins, des chevaux, des félins, des cerfs, des bisons, un rhinocéros, un renne, figure rare dans les ensembles pariétaux de l'époque, et un homme, unique lui aussi. On y trouve encore un important matériel archéologique: des pointes de sagaies décorées, des lampes, des résidus de colorants, des coquillages percés, etc

Lascaux

La lumière : les hommes préhistoriques de Lascaux ont fait usage de lampes à suif, trouvées en grand nombre sur le site, qui sont le plus souvent de vulgaires pierres calcaires à face concave creusée d'une cuvette naturelle; des traces de cendres, de suie, de charbon et de rubéfaction attestent de leur utilisation à des fins d'éclairage.

Les colorants : ils utilisaient des minéraux colorants à base de fer - hématite, sanguine, turgite, limonite, goethite - et de manganèse - manganite, braunite, ocre noire. Les oxydes de fer étaient ; souvent chauffés pour modifier leur couleur naturelle. Pour transformer le colorant en peinture, la poudre obtenue était ensuite délayée dans des godets.

Les parois de la grotte de Lascaux sont beaucoup plus riches en signes que celles des autres grandes cavités du paléolithique. Ces signes sont très divers : ramiformes, «damiers», peints en rouge, jaune et noir, et sans équivalent dans l'art pariétal. Flèches, harpons, bâtonnets et traits, claviformes, points, formes ovales.

D'autres grottes, en Espagne (Altamira, la plus célèbre) et en France , contiennent de très belles décorations préhistoriques : Pechmerle et les autres grottes de la région du Lot Célé dont aucune ne se visite ou encore Les Combarelles ou la grotte Cosquer qu'on ne peut pas visiter non plus.

Les Combarelles

2 - Décorations de calcite

Les stalactites sont composées de calcaire et forment des colonnes dont le diamètre diminue pour former une pointe orientée vers le sol.

Ornements de calcite dans une grotte

La formation des stalactites est l'oeuvre de l'eau qui en érodant les roches se charge de calcaire qui s'agglomère lors d'un écoulement très lent. Et conjuguée à l'action chimique du dioxyde de carbone (CO2), qui est un gaz naturellement dissous dans l'eau et qui l'acidifie (pH = 6), suffit à désagréger continuellement les molécules de calcaire par sa lente action de décomposition chimique.

Stalactite

L'eau forme un dépôt calcaire lorsque le filet d'eau tombant d'une voûte par une fissure est suffisamment fin, lent et constant au cours du temps. C'est-à-dire que lorsque l'action mécanique de l'eau est devenue négligeable par son faible débit (de l'ordre de quelques gouttes par minutes), le calcaire sédimente et s'agrège au contact d'autres particules de calcaire. L'eau s'écoule par un canal au centre de la stalactite.

Section de stalactite

Lorsque ce dernier se bouche, le calcaire filtre vers l'extérieur. Evidement, la formation d'une stalactite est un processus extrêmement long qui demande des milliers d'années. Selon le même principe on trouve des stalactites très fines appelées spaghetti.

Stalactites (Australie)

Les stalagmites se forment en sens inverse depuis le sol par l'accumulation d'eau calcaire tombant goutte à goutte d'une stalactite. Ainsi une stalagmite est toujours couplée à une stalactite.

Stalagmite de l'Aven d'Orgnac

Quand les structures se touchent on obtient une colonne de diamètre plus ou moins impressionnant (!) . Si l'écoulement se fait par une fente « en long » on obtient des draperies plus ou moins fines et transparentes selon les cas et de couleurs différentes suivant les impuretés (l'ocre, le rose et le rouge sont souvent les couleurs du fer).

Draperie et colonne

Une autre formation un peu plus compliquée est le disque : c'est une forme originale de cristallisation dont la formation est liée à de l'eau sous pression sortant d'une fissure de la roche. Les disques de calcite se forment au plafond des grottes ; sous l'effet de la gravité leur poids les fait chuter et on les retrouve sur le sol.

Il existe d'autres formes mais toutes sont formées selon plus ou moins le même principe : le brusque changement dans l'équilibre chimique qui provoque la précipitation du calcaire. Nous avons ici à faire à un équilibre chimique dans lequel intervient un gaz à savoir :

(1) CO2 (aq) + H2O (liq) ----- H+ (aq) + HCO3- (aq) (2) H+ (aq) + CaCO3 (s) ----- Ca++ (aq) + HCO3- (aq)

Au fur et à mesure que l'eau tombe goutte à goutte de la voûte, le gaz carbonique s'évapore donc l'équilibre (1) est déplacé vers la gauche. Ceci nécessite un « approvisionnement » plus important en ion H+ pour l'équation (1) , prélèvement qui se fait en déplaçant l'équilibre (2) vers la gauche aussi, donc augmentant la précipitation de calcite.

Lors de pluies fortes et persistantes, l'eau s'écoule depuis un trou du plafond. Cette chute d'eau intermittente entraîne du sable et des graviers. Certains petits graviers restent prisonniers dans des cavités du bassin. Ils se recouvrent de calcite et sont polis par rotation sur eux-mêmes. On appelle ces formations des perles des cavernes.....

Aiguilles d'aragonite

La cristallisation d'aiguilles d'aragonite est une autre « décoration » très belle des grottes karstiques.

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Un cas particulier de « gouffre » karstique.

Les Bushmen connaissaient le site de Green Hill, le vieux puits à ciel ouvert de la Mine de Tsumeb et l'exploitaient déjà pour des échanges avec les Ovambos, bien avant que les blancs colonisent le pays. On a d'ailleurs trouvé plusieurs traces de leurs fondeurs de cuivre à Tsumeb même et près du lac Otjikoto. Dans le langage des Bushmen le nom même de Tsumeb indique que le sol n'est pas stable et peut s'effondrer à tout moment ce qui donne, d'évidence, des informations sur le caractères karstique de la région.

Monts Ottavi, en Namibie

En 1892 la première expédition d'exploration minière dans les montagnes Ottavi fut entreprise et le Green Hill fut découvert par les Européens le 12 janvier 1893. L'activité d'extraction minière commença donc logiquement au début du siècle dernier. Le site de Tsumeb est tout à fait exceptionnel et contient une extraordinaire diversité de minéraux de plomb, cuivre, fer, zinc, argent, antimoine, arsenic, cadmium, cobalt, germanium, gallium, mercure, molybdène, nickel, étain et vanadium. Ce site est situé dans les Monts Ottavi, dans la partie nord de la chaîne dans une zone de roches dolomitiques karstifiées.

Tsumeb openpit

Le site minier lui-même est constitué d'un tube sub-vertical d'une profondeur de 1800m environ. Il produisit entre 1905 et 1990 un total de 25 millions de tonnes de minerai dont 1,7 million de tonnes de cuivre, 2,8 millions de tonnes de plomb et 1 million de tonnes de zinc entre autres. Pour des raisons de rentabilité ( épuisement des réserves et augmentation des coûts d'exploitation) comme toujours, la mine fut fermée en 1996.

Tsumeb malachite

La formation du dépôt de Tsumeb donna lieu à de grandes discussions géologiques et l'on finit par admettre, en 1986 environ, que la structure du tube de la mine était due à un phénomène karstique qui date de plus de 650 millions d'années. Durant les périodes d'émersion de la région les phénomènes karstiques se développaient et causaient de grandes cavités dans la dolomie. Les phénomènes allant de l'avant arriva le moment où le toit de la cavité s'effondra. Puis la mer revint et remplit le tuyau d'eau et de sable, qui, lui, devint avec le temps et le métamorphisme une véritable quartzite, roche très dure.

Cuivre natif de Tsumeb

C'est seulement lors d'un dernier épisode, il y a 580 à 530 millions d'années, lors de l'érection de la chaîne de montagne des Damara que le tuyau fut enrichi en minerais et minéraux lentement cristallisés à partir des solutions hydrothermales qui circulaient dans le tube rempli de sable. Il s'agit donc d'un dépôt hydrothermal dans un relief karstique. En somme une grotte remplie de belles choses !

Cérussite Tsumeb

Sur le schéma ci-dessous les profondeurs indiquées en niveau d'exploitation sont les suivantes : niveau 10 env. 300 m , niveau 20 env. 600m , niveau 30 environ 1000 m.

Cette indication permet de mieux saisir la forme de ce tube finalement assez étroit. L'intérieur du tube est plein de brèche de quartzite essentiellement et de minerai compact figuré en noir sur le schéma.

Les dépôts de cuivre, plomb et zinc sont très connus pour leur bel aspect et ceux de Tsumeb sont renommés dans le monde entier.

L'extrême variété de minéraux récoltés sur le site, 226 minéraux différents dont 40 spécifiques à cette mine, est responsable de l'engouement des collectionneurs pour ces pierres qui figurent dans les musées du monde entier.

Les minéraux colorés sont formés dans la zone d'oxydation du dépôt. Cette zone est située au contact de l'eau dont l'oxygène oxyde le dépôt et les minéraux dits primaires comme les sulfures sont transformés en minéraux dits secondaires comme les oxydes et les carbonates.

Les minéraux les plus caractéristiques ici sont l'azurite, la malachite et le dioptase.

Dioptase Tsumeb

Parallèlement à l'oxydation, certains minéraux sont dissous par l'eau environnante et relocalisés dans les parties profondes du gîte. Très profondément au-dessous du niveau de l'eau on trouve la zone dite de cémentation dans laquelle les composés sont de nouveau réduits et précipités. Par ce procédé la zone de cémentation est enrichie en cuivre natif, argent natif et éventuellement or natif.

Dioptase et calcite Tsumeb

La zone primaire, elle, est localisée plus profondément encore ou dans un autre lieu et dans cette zone les minéraux n'ont pas été modifiés.

Calcite sur malachite Tsumeb

Pour le plaisir des yeux.....

Azurite Tsumeb

Source : lien / link

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1°) Animaux préhistoriques

Il y a plus de 25.000 ans, dans les entrailles calcaires du Granier, une grotte, connue aujourd'hui à Entremont-le-Vieux sous le nom de "Balme à Collomb", accueillait d'étranges occupants de la préhistoire : Ursus Spelaeus ou les Ours des Cavernes. Aujourd'hui, grâce à la curiosité de passionnés de spéléologie et la ténacité de spécialistes en paléontologie, la Chartreuse et la Savoie peuvent s'enorgueillir de posséder l'un des plus grands et plus riches gisements d'ours des cavernes jamais découvert !

C'est cette merveilleuse aventure humaine et le fabuleux patrimoine paléontologique et géologique découvert qui sont mis en lumière au Musée de l'ours des cavernes.

Squelette de l'ours des cavernes

L'ours des cavernes vivait dans l'hémisphère nord mais pas en Afrique et pouvait peser jusqu'à 300 kg, il se nourrissait comme l'ours actuel sans doute et avait le même type d'existence avec une longue période d'hibernation. Sa disparition est sans doute due à l'homme (?).

La grotte de Prélétang est située sur la commune de Presles, à 1225 m d'altitude dans la forêt des Coulmes (nord-ouest du Vercors). Cette cavité est un ancien repaire d'ours des cavernes, de 800 à 1000 individus y seraient morts. La faune associée à cette espèce comprend le lion des cavernes, le cerf, le chevreuil, le bison, le bouquetin, le cheval, le loup, la marmotte...

Rhinocéros laineux (Reconstitution)

La grotte de Jaurens près de Brive-la-Gaillarde (Corrèze), creusée dans le calcaire du Causse de Martel a fourni plus de 60 espèces animales (dont le cerf, le renne, le chevreuil, le bison, le rhinocéros laineux, le lion et la hyène des cavernes, l'ours brun, le mammouth, le sanglier et une canine d'homme de Néanderthal).

Mammouth (Reconstitution)

Saint-Vallier (Drôme) est un site de plein air d'âge Villafranchien (2 millions d'années) constitué de loess dits " à bancs durcis ". L'importance de sa biodiversité animale : paon, cygne, macaque, mastodonte, cerf, cheval, antilope, rhinocéros, tigre à dents en lame de sabre, panthère, etc. et végétale (29 espèces dont le cèdre) témoignent d'un climat océanique plutôt doux, avec une dominante forestière. Bref les exemples sont très nombreux…

2°) - Un (tout petit) peu d'histoire…

On peut dater du XVIIème siècle la première découverte : Valvasor découvrit en 1689, (Yougoslavie), le premier vertébré cavernicole, le Proteus anguineus, batracien urodèle qui a été étudié systématiquement dès 1768. En 1842, J. E. De Kay décrivit l'Amblyopsis spelaea, un poisson téléostéen des grottes du Kentucky (USA). A. Viré soutient, en 1899, une thèse sur la faune aquatique hypogée. Le Roumain Racovitza capture, en 1905, un insecte exceptionnel (Typhlocirolina moragues) dans les grottes du Drach (Majorque)) et publie, en 1907, son Essai sur les problèmes biospéologiques, premier ouvrage de cette nouvelle science. En 1920, Jeannel fonda avec Racovitza à Cluj (Roumanie), le premier institut de spéléologie. C'est le début de l'histoire de l'étude des animaux qui habitent les cavernes…

3°) - Les espèces cavernicoles (actuelles)

Les trogloxènes sont des formes qui peuplent le milieu souterrain et subissent les conditions qui y règnent. Ils occupent les grottes de façon temporaire mais systématique. Ils y recherchent des conditions particulières en raison d'exigences physiologiques particulières caractérisées par un ralentissement de l'activité de l'organisme. Les trogloxènes ne pénètrent dans les grottes qu'aux périodes d'activité réduite, ils ne s'y reproduisent pas.

Chauve-souris Grand Murin

Les troglophiles se révèlent particulièrement aptes à vivre dans le milieu souterrain. Ce sont de bons exemples dits de préadaptation. La coexistence de formes épigées et de formes cavernicoles au sein d'un même genre atteste que les troglophiles effectuent leur cycle vital entier dans les grottes.

Exemple d'animal troglophile Cecilioides sp (probablement acicula) (Mollusque Gastéropode)

Les troglobies sont les occupants permanents et obligés du milieu souterrain. L'adaptation est irréversible en raison de modifications morphologiques, physiologiques et éthologiques. Les régressions typiques des troglobies se manifestent par l'absence ou la réduction profonde des yeux et des pigments cutanés, par une diminution du métabolisme général et un ralentissement considérable de la croissance et du développement.

Exemple d'animal troglobie Proteus (Batracien)

Les caractéristiques physiques des cavernes karstiques sont : absence de lumière, humidité élevée et constante, une température invariable. L'obscurité entraîne l'absence de végétaux capables de photosynthèse et presque toutes les sources de nourriture doivent provenir du milieu extérieur.

La biomasse totale existant dans les milieux souterrains est généralement faible. Un premier apport, très important, est constitué de détritus végétaux et d'organismes de petite taille entraînés par les eaux souterraines. Le second provient de l'entrée régulière d'organismes actifs non consommateurs qui viennent peupler l'écosystème.

L'exemple le plus frappant est celui des chauves-souris qui vont se nourrir au-dehors, mais dont le guano libéré dans les grottes est le point de départ d'une faune inféodée considérable.

Chauve-souris Grand Rhinolophe

On peut supposer que la résistance au jeûne des troglobies aquatiques (Poissons, Crustacés) constitue un élément important de stabilisation des populations. De même, les capacités très larges des troglophiles de s'adapter à des sources de nourriture diverses constituent un facteur de régulation.

Voici deux autres animaux cavernicoles :

Astyanax

Astyaniax est le nom du fils d'Andromaque et d'Hector dans la mythologie !

. Astyanax, famille des Characidae :
Son corps allongé, légèrement comprimé latéralement est doté d'une nageoire adipeuse. Sa ligne latérale est complète. Sa robe est rosée. Une épaisse membrane opaque recouvre ses yeux atrophiés, d'où cette impression d'absence d'yeux. Il s'oriente sans problème grâce à sa ligne latérale sensitive très développée ainsi qu'à son odorat. Très prolifique, la femelle pond en pleine eau. Les oeufs éclosent au bout de deux à trois jours et les alevins sont en nage libre vers le sixième jour. Carnivore.

Niphargus

. Nyphargus : cette crevette aveugle, d'un blanc translucide,
mesure de 1 cm à 3,5 cm. Elle se nourrit de bactéries contenues dans l'argile, de proies vivantes ou mortes et de débris végétaux. On peut la rencontrer dans de nombreuses grottes humides, même dans les gourds des grottes touristiques

Il y a encore des araignées, des myriapodes, des noctuelles, des carabes….

Dans certains cas particuliers (et à la limite du sujet) un lac occupe une cavité effondrée et est ainsi isolé de tout cours d'eau extérieur. Il peut y avoir à ce moment des espèces tout à fait endémiques comme les Cichlidés des lacs Otjikoto et Guinas en Namibie. De couleurs très vives, vert, jaune etc. ces poissons n'ont pas d'ennemis et donc ne sont pas obligés de développer des stratégies de camouflage ou de défense.

Les Cichlidés du lac Malawi (lacs qui ne sont pas des structures calcaires !) sont les plus connus parce qu'abondamment utilisés par les aquariophiles, mais il en existe de nombreuses espèces en Afrique. Ces animaux ne sont pas cavernicoles même si, dans le cas présent, ils habitent une cavité karstique !

D'autre part, je n'ai pas mentionné ici les mésanges, par exemple, qui sont considérées comme cavernicoles en ce sens qu'elles recherchent des trous pour s'abriter et nicher …évidemment ce type d'animaux cavernicoles n'a rien à voir avec notre sujet !

CLIQUEZ ICI pour consulter la bibliographie ayant servi de base à ce dossier sur les grottes.


Source : lien / link (Pour information, les photos de cet article émanent toutes du site cité au début de ce dossier...).