Morphologie lithologique : Le Modelé des Roches
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Morphologie lithologique : Le Modelé des Roches Carbonatées Composition chimique et structure vont guider les formes du relief réalisées dans les pays calcaires, ce type de roches affleurant sur de grandes surfaces. La morphologie lithologique sera celle qui découle des processus de météorisation affectant la roche. Ces processus dépendent directement de la composition chimique des matériaux. Le contraste lithologique, quant à lui, amplifiera les phénomènes par l'érosion différentielle. La morphologie structurale résultera pour sa part de la géométrie des couches qui envisage l'action conjointe de deux facteurs : le pendage des couches géologiques [structure tabulaire (pendages horizontal ou monoclinal) ou structure plissée (intensité de pendage évoluant en permanence) d'une part ; la fracturation au sens large, d'autre part. Deux types de fractures peuvent être envisagées : o failles, plans de perte de cohésion s'accompagnant d'un glissement des volumes rocheux l'un par rapport à l'autre (faille : fracture avec déplacement) ; o diaclases (ou joints), plans de perte de cohésion sans déplacement (diaclase : fracture sans déplacement). Paysage de pays calcaire (France, Ardèche) - A l'échelle du paysage, ce que l'on perçoit en premier lieu, c'est la stratification des couches. On est donc en présence d'une série sédimentaire. Ce que l'on voit en second, c'est le rôle de l'érosion différentielle qui met en relief les bancs épais, massifs qui s'expriment morphologiquement par des ressauts marqués. Les niveaux où les bancs sont plus minces sont recouverts par les produits de démantèlement des bancs épais. Pour percevoir la nature pétrographique des strates, il faut une vision plus rapprochée permettant d'identifier le mécanisme de météorisation (dans le cas présent, la dissolution). Photographie E. Debard 1. Rappels Roches sédimentaires : Elles représentent 5 % du volume des croûtes terrestres mais elles couvrent 75 % de la surface terrestre. Ce sont donc les plus fréquentes à la surface du sol. %). Roches carbonatées : couverture de 18 % de la surface des continents (grès : 40 % ; argiles : 42 En raison de : leur affleurement sur de grandes surfaces ; leur démantèlement par des mécanismes (la dissolution) qui leur sont bien spécifiques, l’érosion aboutit à des formes du relief particulières : il est courant de parler de "paysages de pays calcaire" résultant du modelé karstique dont la description et le mode de réalisation sont le sujet de ce chapitre. Les roches carbonatées sont également des roches cohérentes pour lesquelles l’action d’érosion mécanique des eaux courantes se limite au niveau des drains d’eau courante, le reste des surfaces à l’affleurement étant soumis à des actions physico-chimiques dont la nature dépend de la composition chimique (minéralogique) de la roche. On verra plus loin que c'est la dissolution pour les carbonates. En raison de cette cohérence, l’érosion différentielle va avoir également tendance à les mettre en relief. Les roches carbonatées sont des roches sédimentaires. Une roche carbonatée est une roche qui est essentiellement composée par l'accumulation d'espèces minérales contenant l'ion (CO3)2- qui est l'ion carbonate. Ces espèces minérales carbonatées les plus fréquentes sont : 1. le carbonate de calcium (CaCO3). Cette espèce minéralogique est polymorphe pouvant se présenter sous forme de calcite(rhomboédrique) ou d'aragonite (orthorhombique) ; 2. la dolomite qui est le carbonate double de calcium et de magnésium, [(Ca, Mg) (CO3)2]. L'accumulation des ces espèces minéralogiques conduit à la genèse des roches carbonatées les plus fréquentes qui sont les calcaires et les dolomies. Un calcaire est une roche constituée d'au moins 50 % de calcite (carbonate de calcium, CaCO3). Une dolomie (le terme désigne la roche) est une roche contenant 50 % de carbonates dont la moitié au moins est de la dolomite (le terme identifie une espèce minérale). Du point de vue géomorphologique les roches carbonatées se distinguent surtout des autres par leur aptitude à la karstification, c’est-à-dire au façonnement par passage en solution. Le mécanisme de météorisation qui les dégrade est en effet la dissolution qui est responsable du départ de la calcite en solution sous la forme de bicarbonate de calcium (hydrogénocarbonate de calcium). Elles partagent cette caractéristique avec d’autres roches plus ou moins solubles, d’ailleurs souvent associées aux calcaires, le gypse, le sel gemme (halite), plus rarement des grès. Les roches carbonatées couvrant 18 % de la surface des continents, elles contribuent de façon majeure à la charge globale des cours d’eau en solutés. Le calcaire est faiblement soluble dans l’eau pure (13 mg par litre à 15° C, soit 13 g/m3 d'eau). C’est la présence de dioxyde de carbone dans l’eau, responsable de la formation d’acide carbonique qui permet la mise en solution (100 g/m3 d'eau jusqu'à un taux théorique de 1 500 g/m3 d'eau). Dans certaines circonstances entraînant la sursaturation, les concentrations atteignent ainsi 250 à 400 mg par litre dans l’eau des karsts provençaux. Le dioxyde de carbone est dégagé lors de la décomposition des matières organiques et végétales. C'est en s’infiltrant dans le sol, au cours de la traversée de l'humus, que l'eau se charge en gaz carbonique. Ce gaz réagit avec elle pour former un acide faible dilué, l’acide carbonique. A 20° C, l’eau contient deux fois moins de carbonate en solution qu’à 0° C. Les basses températures facilitent la mise en solution du dioxyde de carbone, ce qui augmente le pouvoir dissolvant de l'eau. H2O + CO2 => H+ + HCO3- (H2CO3 : acide carbonique) H+ + HCO3- + CaCO3 <=> Ca 2+ + 2 (HCO3)1- (hydrogénocarbonate de calcium) En fait, dans l'eau, le dioxyde de carbone (acide carbonique), l'ion bicarbonate (= hydrogénocarbonate) et l'ion carbonate sont à la recherche permanente d’un équilibre instable qui dépend de bien des paramètres dont le pH : CO2 + H2O <=> H+ + HCO 3- (H2CO3) <=> 2 H+ + CO 32Sur place, il reste un résidu d'insolubles (argile, fer, quartz détritique, fossiles silicifiés) représentant moins de 10% de la roche d'origine. Ces formations résiduelles s'accumulant sur place et résultant de la décalcification par dissolution sont souvent notées sur les cartes géologiques par la lettre R (R... pour résiduel !). Les calcaires peuvent être pris comme exemple de roches à faible résidu de météorisation. Causse Martel (France, Quercy, Corrèze) Photographie P. Elouard Modelé karstique - anciennes galeries d'un réseau souterrain recoupées par le front de taille d'une carrière. Les conduits sont colmatés par un remplissage d'argiles de décalcification, de couleur brune. Extrait de la carte géologique à 1/50 000 Le Caylar (feuille n° 962), BRGM édit. Causse de Blandas, au Nord des gorges de la Vis (France, Gard) Mots-clefs géologiques : structure sub-horizontale, failles, Mésozoïque [I = Lias (Jurassique inférieur) ; J = Jurassique moyen et supérieur], R = Résiduel (argiles de décalcification pour partie car il y a aussi des résidus hérités de palosols latéritiques anciens démantelés). Noter la disposition de la zone principale deRésiduels qui se place au voisinage immédiat d'une fracture et qui s'allonge selon sa direction NNE - S-SW). C'est également vrai pour bien des zones plus petites où affleurent ces formations superficielles. Il s'agit de dolines (voir plus loin). Mots-clefs morphologiques : plateau calcaire (500-700 m d'altitude) 2. Modelé karstique Cette aptitude des calcaires à la dissolution aboutit à un modelé particulier, le modelé karstique ou karst, dont une partie seulement est visible en surface. La nomenclature utilisée pour le présenter a pour origine le vocabulaire des paysans croates et slovènes car ce modelé est tout spécialement bien représenté dans une région de l'Istrie (confins de l'Italie, de la Croatie et de la Slovénie), le Carso. Le Carso ou Karst (en slovène Kras, en frioulanCjars, en allemand Karst) est un haut plateau rocheux calcaire qui s’étend sur trois états, du nord-est de l'Italie (régions de Gorizia et de Trieste) jusqu'à l'extrême nord-ouest de la Croatie (région de l'Istrie) en passant par la partie occidentale de la Slovénie. Les différents éléments morphologiques constitutifs du modelé karstique. In Connaissance et gestion des ressources en eaux souterraines dans les régions de karst (1999), Bakalowicz M. DIREN Rhône Alpes édit., Lyon, Guide technique n° 3, 40 p. 2.1. Modelé karstique : Endokarst (aspects en profondeur), lieu de prédilection du spéléologue ! Dans la masse du calcaire, se situent des réseaux de galeries, parcourues par des circulations souterraines. L'alimentation se fait par les eaux d'infiltration (eaux de pluie) ou par pertes de rivière (ex. des pertes du Rhône, aujourd'hui noyées sous le lac du barrage de Génissiat). Les conduites souterraines suivent toujours des points faibles du massif rocheux : plans de stratification, plans de fracturation (diaclases et fractures), anciennes surfaces de discordance. Le réseau est toujours compliqué, souvent de forme orthogonale. La circulation karstique tendant à s’enfoncer dans le massif calcaire, ce dernier présente donc un système en galeries superposées. Les galeries les plus hautes, très fonctionnelles au début de la karstification et de l’enfoncement, sont progressivement abandonnées au profit des galeries inférieures, fissures verticales ou non assurant la liaison entre deux étages de galeries superposées (voir annexe 1). L’eau ne réinvestit momentanément un étage supérieur que lorsque la capacité de débit des exutoires (résurgence ou exsurgence, voir ci-dessous) est inférieure à celle des débits infiltrés (période de pluies abondantes). Ainsi le niveau de l’eau interne (altitude du toit de la nappe karstique) est réglé par les équilibres-déséquilibres existant entre les quantités d’eau infiltrées et celles sortant du massif calcaire. Il convient de dire néanmoins que la réalité de ce niveau d’équilibre reste une donnée qui n’est réelle que dans peu de région et des régions d’extension très limitée, l’essentiel des sources des pays karstiques montrant des débits d’une extrême variabilité. Du fait de la prédominance d’une perméabilité de fracture et d’un transit par grands conduits ouverts, la circulation dans le karst est rapide, ce qui engendre d’énormes fluctuations de la surface piézométrique. Ceci n’empêche pas que des volumes d’eau importants peuvent rester perchés au dessus de cette dernière puisque lescircuits de circulations sont complexes souvent pourvus de galeries avec siphons. Réseau karstique galerie mouillée (présence d'une rivière souterraine quasi permanente) Grottes du Drach (Espagne, île de Majorque) Les eaux infiltrées ressortent sous forme d'exsurgences (eaux d'infiltration) ou de résurgences (pertes de rivière). La résurgence est une source correspondant à la ré-apparition d'un cours d'eau aérien, parfaitement identifié, ayant effectué, sur une partie de son trajet, un parcours souterrain : ainsi la Garonne prend sa source en Espagne et s'engouffre dans le "Trou du Toro", au pied du glacier de la Maladetta. Elle ressort au lieu-dit de "l'Oeil de Jupiter", en France, dans le Val d'Aran (autre exemple de la résurgence de la Loue dans le Jura). Schéma d'une résurgence - A : niveau imperméable ; B : massif calcaire fissuré. 1 : pluie ; 2 : infiltration des eaux de pluie dans le massif calcaire ; 3 : collecte et drainage des eaux de pluie par le réseau de galeries souterraines ; 4 :perte du cours d'eau né à l'extérieur du massif calcaire ; 5 : résurgence. In Connaissance et gestion des ressources en eaux souterraines dans les régions de karst (1999), Bakalowicz M. DIREN Rhône Alpes édit., Lyon, Guide technique n° 3, 40 p. Source de la Loue (France, Doubs) - Non loin du village d'Ouhans, dans le Haut-Doubs, se trouve la source d'une rivière, la Loue. Elle correspond au jaillissement d'un cours d'eau souterrain, à 150 m en contrebas du plateau d'Ouhans. Elle est toujours alimentée et débite des eaux abondantes lors des fortes pluies et à la fin de l'hiver. Il s'agit en fait d'une résurgence... d'une partie des eaux du Doubs ! Un faitdivers permit de réaliser ce phénomène hydrogéologique : en août 1901, lors de l'incendie de l'usine Pernod de Pontarlier (ville traversée par le Doubs), la Loue prit une couleur verte et le goût de l'absinthe ! Celà permit de découvrir que les pertes du Doubs à Pontarlier, aboutissaient à la source de la Loue. Inutile de boire de l'eau, il n'y a plus d'absinthe ! L'exsurgence est, quant à elle, la source d'un cours d'eau n'ayant eu aucun parcours aérien. Elle résulte de la collecte des eaux de pluie infiltrées dans le massif calcaire, canalisées progressivement dans le réseau de galeries souterraines et finissant par déboucher à l'air libre à la périphérie du massif calcaire. L'ensemble de la surface terrestre sur laquelle tombe les eaux de pluies collectées constitue ce que l'on appelle le bassin-versant ouimpluvium. Schéma d'une exsurgence - A : niveau imperméable ; B : massif calcaire fissuré. 1 : pluie ; 2 : infiltration des eaux de pluie dans le massif calcaire ; 3 : collecte et drainage des eaux de pluie par le réseau de galeries souterraines ; 4 :exsurgence. In Connaissance et gestion des ressources en eaux souterraines dans les régions de karst (1999), Bakalowicz M. DIREN Rhône Alpes édit., Lyon, Guide technique n° 3, 40 p. La plus belle exsurgence d'Europe est celle de la Fontaine de Vaucluse qui donne naissance à la Sorgues. Elle est issue de la coalescence de gouttes des pluies tombées sur les Monts-de-Vaucluse et que la dalle calcaire crétacée draîne en son sein. La source est impressionnante puisqu'elle jaillit au pied d’une falaise de 230 m de haut.C’est l’un des sites du Vaucluse les plus visités. Le débit moyen annuel est de 21 m3.s-1, environ. Les eaux apparaissent dans une vasque bordée par un cordon d’éboulis. En étiage, les eaux restent cantonnées dans la vasque et s’infiltrent à travers les éboulis avec un débit de quelques mètres-cubes par seconde. En hautes eaux, elles se déversent par dessus ce barrage et les débits peuvent atteindre au printemps 75 à 100 m3.s-1. Compte tenu du débit moyen, ce sont 660 million de mètres-cubes qui transitent par la karst. Les explorations menées par des appareils télécommandés ont permis de savoir que l’ensemble des conduits verticaux a une profondeur reconnue de 300 m, soit 220 m sous le niveau actuel des océans ! Le volume des réserves "noyées en permanence" sont estimées à 150 millions de mètres-cubes. Les études hydrochimique et isotopiques faites sur l’exutoire indiquent que l’essentiel des eaux s’infiltrent en majeure partie entre 800-900 mètres. Leur âge moyen est de plusieurs dizaines d’années. Elle a donné son nom aux exsurgences qui, comme elle, comportent un conduit terminal ascendant : les sources vauclusiennes. La Fontaine de Vaucluse (France, Vaucluse) Cette source est la première exsurgence d’Europe et une des plus importantes au niveau mondial par son volume d’eau écoulé. La Fontaine, véritable caprice de la nature ne cesse d’intriguer curieux et chercheurs depuis l’antiquité. Les eaux qui bondissent à Fontaine de Vaucluse proviennent de l’infiltration des eaux de pluie et de la fonte des neiges du sud du Mont Ventoux, des Monts de Vaucluse et de la Montagne de Lure. ceci représentent un impluvium » de 1240 km2 dont l’unique issue demeure la Fontaine. Si les crues spectaculaires du printemps-automne suscitent l’étonnement et l’admiration des visiteurs, l’écoulement régulier durant l’été et les périodes de sécheresse reste, par contre, plus énigmatique pour les spécialistes. Réalisant des expériences de coloration dans les cours d’eau souterrains du massif calcaire, les spéléologues ont mis en évidence l’existence de collecteurs, véritables drains naturels alimentant la Fontaine de Vaucluse. La fin du XIX° siècle voit se dérouler la première tentative de plongée du conduit noyé de la Source et plus d’un siècle d’audacieuses explorations permettent aujourd’hui de comprendre très partiellement le mystère de son fonctionnement et l’origine des eaux. Le flux qui sort au niveau de la fontaine serait constitué, en moyenne, par 55 % par des eaux d’infiltrations récentes et pour 45 % par des eaux provenant du déstockage des réserves. Lors des périodes sèches, seule la composante des réserves est présente dans l’écoulement del’émergence. Toutefois, quand l’eau calcaire commence à suinter (en se décomprimant) à l’intérieur d’une grotte, les réactions chimiques s’inversent. Une grande partie du gaz carbonique est libérée dans l’atmosphère souterraine (un des dangers majeurs de la spéléologie !) et, l’acidité de l’eau diminuant, le carbonate de calcium précipite sous forme de cristaux de calcite. La précipitation de cette calcite donnent des spéléothèmes. Certaines formes sont des formes résultant du suintement (stalagmites et stalactites, draperies, choux-fleurs...). Aven d'Orgnac (France, Ardèche) : stalagmite et piliers stalagmitiques Ci dessous : grottes de Lacave (France, Lot) : stalactites Photo de droite - Grottes du Drach (Espagne, île de Majorque) : chouxfleurs et stalactites D'autres formes résultent du ruissellement (planchers, gours, travertins de barrage ou de résurgence) . Gours : bassins engendrés par la précipitation du carbonate de calcium en périphérie de cavités de dissolution (kamenitsas) assurant une retention d'eau circulant très lentement.Ces eaux quasiment stagnantes peuvent s'évaporer lorsqu'elles sont amenées à séjourner dans une cavité préexistante. La concentration en calcite augmentant, celle-ci se dépose aux abords de la cavité. Elle favorise une augmentation du niveau d'eau retenu. L'alimentation en eau doit être suffisamment faible ou discontinue pour ne pas diminuer cette concentration et arrêter le phénomène de concrétionnement. Les gours sont souvent disposés les uns à la suite des autres, en cascades ; les gours inférieurs réceptionnent le trop plein des gours situés en amont. Grotte de Trabuc (France, Cévennes, Gard) Gours de l'aven d'Orgnac (France, Ardèche) La photographie montre bien la paroi externe de ces petits barrages calcaires que des phénomènes de précipitation réalisent en bordure de cuvettes de dissolution. Dans le cas illustré par cette photographie, ce barrage est constitué par une juxtaposition de concrétionnements en forme de micro-choufleurs. De part et d'autre, on perçoit les bassins superposés, en cascade, dans lesquels circule une eau calme. Photographie P. Elouard 2.2. Modelé karstique : Exokarst (aspects de surface) Les différents éléments du modelé karstique - 1 et 1' : massif carbonaté (calcaire et/ou dolomitique). Karst profond(formes souterraines) : 11 - perte ; 10 - conduit fossile ou conduit temporairement en eau (zone aérée du karst) ; 7 - réseau de galeries étagées ; 8 - siphon ; 9 - résurgence (ré-apparition de la rivière se perdant en 11) ou exsurgence. Karst superficiel(formes externes) : 2 - éboulis de pied de pente ; 3 - lapiez ; 4 - doline ; 5 - aven ; 6 - éboulis (effondrement de voûte) ; 12 -vallée sèche ; 13 - reliefs ruiniformes. il existe plusieurs modelés exokarstiques caractéristiques : lapiez ou lapiés (au singulier : lapiaz) : couloirs de dissolution qui s'orientent le plus souvent selon les directions principales de la fracturation. La multiplicité des diaclases et des joints de stratification augmente énormément les contacts entre la roche carbonatée et son solvant, l'eau. La karstification est favorisée par l'ensemble des anisotropies planaires du massif rocheux, tout spécialement par la fracturation qui augmente la perméabilité en grand de ces roches imperméables en petit. Sur les blocs calcaires sans fissure, les couloirs de dissolution ne s'approfondissent pas vite. Couloirs de dissolution sur une surface calcaire : stades initiaux de mise en place des lapiez. On notera que ces couloirs de dissolution présentent la particularité de s'orienter selon des familles de directions caractérisées chacune par une orientation particulière. Ce sont les directions de fracturation (diaclases ou joints et failles) du massif calcaire qui constituent des zones de faiblesse dans le bâti rocheux. C'est au niveau de ces dernières que la météorisation va pouvoir pénéter au sein du calcaire massif, rigide, imperméable en petit. Photographie E. Debard Les principaux plans de fracturation (diaclases) et leurs directions sont indiquées par les traits pointillés de couleur jaune, rouge et bleue. Les flèches roses indiquent de micro-cuvettes de dissolution en puits (pits). La zone entourée d'une ellipse verte montre des micro-cannelures (microrigoles) de dissolution (voir ci-dessous). Photographie E. Debard Microcannelures (microrigoles) de dissolution : elles sont liées à dissolution engendrée par l'écoulement aréolaire (écoulement non canalisé qui se produit selon deux modalités :écoulement en nappe où l’eau circule en un film continu à la surface du banc ou écoulement diffus où l’eau circule dans des chenaux qui se séparent et s’anastomosent sans qu’un écoulement préférentiel s’établisse). Quelques lignes de crêtes, aiguës sont surlignées de rouge. Photographie J-P Bourseau Lapiez avec réseau dense de couloirs de dissolution et microcannelures de dissolution (partie gauche de la photo). Les surface portant un réseau dense de microcannelures (microrigoles) prennent une allure guillochée. Photographie E. Debard Les couloirs de dissolution peuvent atteindre jusqu'à deux mètres de profondeur. Leur fond est souvent tapissé, de place en place, par les insolubles des carbonates, les argiles de décalcification qui sont propices à l'installation d'une possible végétation en raison de deux caractéristiques favorables : ce sont des matériaux meubles, d'une part et aptes à rétention d'eau, d'autre part. Comme souvent l'érosion et ses processus ne peuvent s'abstraire du contexte structural. La karstification met en valeur le système de fracturationainsi que les plans de stratification : les paysages des pays calcaires présentent souvent, lorsqu'on les envisage sous une échelle moyenne, un dispositif en "jeu de cubes bousculés". Les "cubes" sont individualisés par l'entrecroisement de la stratification et des diaclases. Bois de Païolive (France, Ardèche) - Dispositif en "jeu de cubes bousculés" résultant de l'entrecroisement des plans du découpage lié à la dissolution dans le réseau de diaclases associé à la fracturation et des plans de stratification qui sont plus ou moins espacés en fonction de l'épaisseur des bancs calcaires. Photographie J-P Bourseau dolines : cuvettes de dissolution tapissées d'argiles de décalcification. Dans les Causses, on les nomme des sotchs. Il s'agit de dépressions fermées, plus ou moins circulaires, de quelques mètres à un kilomètre de diamètre dont la profondeur varie de quelques mètres à plusieurs centaines de mètres selon leur importance ; Détail de la carte topographique à 1/50 000, éditée par l'IGN, Lons-le-Saunier (feuille n° 3226) - France, Jura. Le quadrillage représenté est le quadrillage Lambert. Le coté de chaque carré fait 1 km. On a affaire à un plateau dont l'altitude moyenne est à 500-550 m, entaillé à l'Est par une vallée étroite, aux contours lobés, terminé par des culs-de-sac ("bouts-du-monde"). On a affaire à une reculée (voir plus loin). Un des cirques terminaux correspond à la sortie d'une exsurgence donnant naissance à la Seille. Les versants de la vallée sont surmontés d'une falaise qui correspond aux formations calcaires sur lesquelles le plateau s'appuie. Cette vue de détail de la carte ci-dessus permet immédiatement de voir que l'on a affaire à un plateau calcaire. Toute une série de dolines sont mentionnées sur le fond topographique à l'aide d'un figuré conventionnel aisément identifible : courbe de niveau de forme globalement circulaire, en pointillés, recoupée par une flèche indiquant le sens d'écoulement de l'eau vers le centre de la dépression (voir secteur immédiatement au Sud-Est de Chaumois-Boivin). ouvalas : issues de la coalescence de plusieurs dolines contigües, leur contour est souvent lobé ou étoilé. On n'y observe aucun drainage superficiel mais leur fond tapissé d'argiles de décalcification (sol meuble conservant une relative humidité) et leur relative grande extension permet l'installation de cultures dont le parcellaire se voit aisément à la photographie aérienne. C'est qu'en effet ces dépressions karstiques sont les seules surfaces cultivables au milieu de vastes étendues au relief ruiniformes (voir ci-après) ! Dolines, ouvalas, polje sont des termes slovéno-croates signifiant "champ", l'un ou l'autre s'employant selon l'étendue de la zone cultivable ! Dolines et ouvalas peuvent être isolées ou, au contraire, cribler un plateau calcaire. Vue aérienne du Causse Méjean ou Méjan (France, Massif Central, Lozère ) - Dolines et ouvalas (au contour lobé) se perçoivent nettement à la surface du plateau calcaire (800 - 1200 m) en raison des cultures que l'on y a installées. Il doit son nom de Méjan (orthographe préférable à Méjean), qui signifie "médian, à la position centrale qu'il occupe, entre le causse de Sauveterre, au nord et le causse Noir, au sud. Sur le plan géomorphologique, il existe deux façons de classer ces dépressions fermées : 1 - soit de façon morphologique ; Différents types morphologiques de dolines - A : doline en baquet ; B : entonnoir de dissolution (stade initial des dolines) ; C : doline en puits ; D : ouvala. In Eléments de géomorphologie (1990), Viers G. Nathan édit., Paris, Collection Nathan-Université, 224 p. 2 - soit de façon génétique. Classification génétique des dolines - In Géomorphologie structurale (2001), Peulvast J.-P. et Vanney J.-R. Gordon and Breach Science Publishers édit., Paris, T. 1 (Reliefs et structure), 505 p. Les dolines de dissolution sont les dolines "classiques", celles qui se forment sur un karst "vivant", dans une zone très fissurée, zone d'absorbtion privilégiée des eaux de pluie circulant sur des surfaces nues. Les dolines sont souvent alignées sur les zones de failles. La dissolution augmente le calibre des conduits et la perméabilité. Le fond de la doline se tapisse progressivement des insolubles ce qui ralentit, en la régularisant, l'infiltration des eaux. La doline s'accroît alors régulièrement et doucement. Les dolines d'effondrement présentent souvent des formes en puits ou en chaudron. Elles résultent, comme leur nom l'indique, de la rupture de voûtes de cavités souterraines proches de la surface. Dans les roches cassantes, le soutirage est instantané, brutal (effondrement !). Les dolines de suffosion se forment, quant à elles, par soutirage des fractions les plus fines d'une couverture sédimentaire détritique plutôt meuble qui est venu scellée un karst fossile en voie de réactivation ou non. Dans les roches plastiques (marnes, gypse), plastiques et solubles (sel gemme), il peut se former dans certaines circonstances des dépression fermées circulaires que l'on appelle également dolines par extension sans doute abusive puisqu'on n'a pas affaire à des roches carbonatées : dans la figure proposée ci-sessus, le soutirage du sel gemme soluble s'accompagne d'un tassement lent et régulier du matériel qui lui est suincombant. Ce tassement différentiel engendre une cuvette appelée doline de subsidence. Entonnoirs de dissolution - Formations calcaires du Jurassique supérieur (région de Belley, Ain, France). Photo. Jean-Paul Bourseau. Ouvala : elle est le résultat de la coalescence de dolines qui deviennent jumelées. Photo Pierre Elouard - Evelyne Debard Noter l'allongement de l'ouvala. Cet allongement correspond à la direction principale de fracturation de la région : il y acontrôle structural de la réalisation du modelé karstique. Photo Pierre Elouard - Evelyne Debard Dolines et ouvalas s'alignent très souvent selon les directions principales de la fracturation (contrôle structural de la réalisation du modelé karstique) ou d'allongement des couches. Réseau de dolines alignées (Obergrenschenberg, Jura, Confédération helvétique) L'alignement des dolines est lié à une axe d'intense fissuration des calcaires en profondeur. Un réseau de faille s'accompagne toujours d'une fissuration dense des calcaires qui favorise la dissolution. In Montagnes du Jura. Géologie et paysages (2008), Bichet V. et Campy M. Néo-Editions édit.,Besançon, 303 p. Quelques belles dolines sur GoogleEarth : Plaine de Calern (France, Alpes-Maritimes) : 06° 54' 20" E - 43° 45' 38" N Région des Plans de Canjuers (France, Var) : 06° 34' 43 E - 43° 39' 02" N (voir annexe 2) : on passe ici à l'échelle du du kilomètre, voire poljés de la dizaine de kilomètres. On a affaire à des plaines cultivées correspondant à une dépression de grande dimension souvent en relation avec la structure [dépressions synclinales, fracturation (fossés d'effondrement, coins d'angle de failles)]. Les poljés ont souvent un ou plusieurs cours d'eau tributaires qui les parcourent en tout ou pour partie... mais qui en sortent par des conduits souterrains. Quand les débits superficiels surpassent la capacité d'écoulement des fissures ou des puits absorbants, le fond des poljés peut s'inonder. Chaque hiver, voire en été quand les précipitations sont importantes, de nombreux poljés de l'ex-Yougoslavie se transforment en lacs. Des reliefs résiduels comme des pinacles (hums) aux formes molles (en "tas de foin") ou hardies (en cônes saillants) parsèment certains poljés ; Le poljé de Cuges-les-Pins (France, Bouches-du-Rhône). Vue depuis le col de l'Ange, en direction de l'Est - Nord-Est. La photographie montre bien le fond extrêmement plat de cette plaine installée au milieu de ce paysage montagneux ainsi que ledéveloppement de l'activité agricole (organisation du parcellaire parfaitement visible) sur cette surface plane. Cette activité agricole témoigne de la présence de sédiments d'une nature très différente de celle des couches constituant les paysages environnants couverts de bois et taillis. Photographie E. Debard Principaux types de poljés sont reconnus : A - poljés de bordure. Ils se forment au contact d’une région imperméable sur laquelle ruissellent des filets d’eau et d’une région calcaire. Si le réseau qui prolonge le ponor n’est pas capable d’absorber le volume du ruissellement de la saison des pluies une nappe d’inondation s’installe sur le pays calcaire. Le poljé s’accroît par corrosion-dissolution latérale. La nappe d’inondation peut également être entretenue par le battement de la zone phréatique des vallées non karstiques dans les secteurs où elle s’étend sur le pays calcaire. B - poljés structuraux. Ils s’installent à la faveur d’accidents tectoniques variés. La figure est composite, rappelant que des poljés peuvent se rencontrer dans différents dispositifs structuraux (fracturation, plissement). C - poljés de niveau de base. Ils se forment dans les zones où une formation imperméable, voire la mer, agissent comme niveau de base permanent stable, régulateur de la surface piézométrique de la nappe phréatique. Les poljés sont des sortes de fenêtres ouvertes sur le toit de la nappe, dans les secteurs de sortie des eaux. Les nappes d’inondations s’y mettent en place lorsque la surface libre remonte vers la surface durant la saison des pluies. InGéomorphologie structurale (2001), Peulvast J.-P. et Vanney J.R. Gordon and Breach Science Publishers édit., Paris, T. 1 (Reliefs et structure), 505 p. avens (ou ponors) : puits (galerie globalement cylindrique et verticale) naturel (obtenu par dissolution) débouchant à l’air libre et s’enfonçant profondément dans le sous-sol. Le terme désigne à la fois la galerie et son débouché à l’air libre. C'est donc aussi l'entrée des réseaux de galeries souterraines qui parcourent le massif calcaire. Quand le diamètre du puits est important, on parle parfois de gouffre. En principe, un aven n’est pas un puits qui draine des eaux superficielles. Un puits absorbant (ou embut) est un aven de petite taille dans lequel disparaissent des eaux de surface. Le ponor est le puits absorbant situé à l’aval d’un poljé. Aven de Peyrejal de Chadouillet (France, Ardèche, Saint-André-de-Cruzières) ou évent de Peyraou de Chadouillet aspect "entrée du réseau de galeries souterraines". On a affaire, dans le cas présent, à un puits mouillé, en eau permanente. Photographie E. Debard Un des avens des grottes d'Ellison (Etats-Unis, Géorgie). Hauteur du puits : 125 feet (soit 40 m). Certains puits peuvent avoir jusqu'à 586 feet, soit 178 m de profondeur aspect "galerie verticale ouverte sur l'extérieur et permettant l'accès au réseaux souterrain" Photographie P. Elouard vallées sèches suspendues matérialisant d'anciens niveaux d'écoulement superficiels ; Vallée sèche suspendue au dessus du cirque d'Estre (France, Ardèche) : le cirque d'Estre correspond à un méandre abandonné par l'Ardèche dans les gorges qu'elle entaille dans un plateau calcaire. Au cours de cet abandon, s'est réalisé "Le Pont d'Arc", arche naturelle calcaire sous laquelle passe la rivière. La route actuelle parcourt l'ancien méandre (cirque d'Estre) où les alluvions sont maintenant recouverts par les vignes. Les gorges correspondent à l'encaissement progressif (pouvant attendre 350 mètres) de la rivière lors du lent soulèvement positif de la région. Avant que le système de galeries souterraines n'ait pris son ampleur (que le karst n'ait atteint un certain état de développement), quelques cours d'eau ont pu circuler un certain temps à l'air libre et y laisser la marque embryonnaire d'un réseau fluviatile aérien. Le karst se développant, ils ont fini par rejoindre définitivement les circulations profondes. Ces marques embryonnaires subsistent sous la forme de vallée sèches... que le lent mouvement vertical de la région porte en altitude (vallée suspendue). Photographie E. Debard reliefs ruiniformes : les plus beaux reliefs ruiniformes se façonnent sur les plateaux carbonatés lorsque la série calcaire présente des secteurs et des volumes plus ou moins dolomitisés. La dissolution attaque de façon différente le carbonate de calcium et la dolomite. Selon la proportion de carbonate de calcium (plutôt soluble) et de dolomies (pratiquement insolubles) la dissolution travaille à des vitesses très inégales (dissolution différentielle). Les dolomies résistant mieux à la dissolution que le carbonate de calcium, elles peuvent être mises en relief à la surface du plateau en donnant des formes d'une grande beauté. Cependant, cet aspect simple doit être modulé par le fait que les dolomies sont très souvent poreuses. Selon que les pores sont petits ou grands, leur sensibilité au démantèlement par la désagrégation mécanique est plus ou moins grand et cet aspect l'emporte sur le facteur solubilité, ceci d'autant plus qu'elles sont fragiles au gel (gélifraction) et peu résistantes à la pression. Ce sont alors les zones plus riches en carbonate de calcium qui sont mises en relief. Reliefs ruiniformes dans les calcaires et dolomies du Jurassique moyen. Site de Montpellier-le-Vieux (France, Aveyron, Peyreleau). Il domine les gorges de la Dourbie. Coordonnées géographiques : latitude : 44° 08' 15" N ;longitude : 03° 12' 10" E. Le site se situe sur le Causse Noir. Il est délimité par les gorges de la Dourbie, au Sud, les gorges de la Jonte, au Nord et les gorges du Tarn, à l'Ouest. Au Nord du Causse Noir se trouve le Causse Méjan. Au Sud, se situe le Causse du Larzac. Photographies E. Debard Reliefs ruiniformes dans les calcaires et dolomies du Jurassique moyen Site de Montpellier-le-Vieux (France, Aveyron, Causse noir, Peyreleau). La "Porte-de-Mycènes" : effets conjoints de la dissolution différentielle, de la désagrégation granulaire et de la gélifraction. Deux diaclases (de même direction) encadrent le volume rocheux dans lequel l'érosion a sculpté l'arche. Photographies E. Debard Un des mécanismes possibles de formation des arches - Légende générale : a , niveau mois perméable ; b, niveau fortement diaclasé. Flèches bleues en trait plein, eaux météoriques ; flèches bleues en trait tireté, eaux d'infiltration [circulations souterraines complexes controlées par la fracturation (diaclases : plans en traits tiretés rouges ou bleus) et la stratification]. r sup : réseau superficiel momentané. 1 - stade initial : infiltrations des eaux météoriques le long des fractures, mise en place d'une circulation interne par réseau de galeries souterraines, émergence des eaux au sommet d'un niveau de moindre perméabilité qui joue le rôle d'un écran d'étanchéité ; cette émergence se fait au niveau d'un escarpement engendré par une érosion linéaire exploitant préférentiellement un système de joints (le long d'une vallée, par exemple). Le toit du réseau constitue l'amorce d'un porche. 2 - stade intermédiaire : élargissement de fractures majeures du massif calcaire. Ceci entraîne la séparation d'une lame rocheuse en avant de l'escarpement primitif. Le porche initial s'accentue par petits éboulements successifs (désagrégation mécanique granulaire). 3 - stade final : détachement complet de l'arche qui se retrouve en avant du front principal d'érosion. Elle est promise à un écroulement futur. Nota Bene : les plus belles arches connues sur terre s'ouvrent principalement dans des grès massifs, plus spécialement dans ceux du Plateau du Colorado où sont réunies les conditions structurales et climatiques les plus favorables à leur formation (fracturation bien développée, exploitation préférentielle d'un système de joints, porosité permettant des circulations météoriques souterraines, jointe à la lenteur de la météorisation dans les volumes non divisés). In Géomorphologie structurale (2001), Peulvast J.-P. et Vanney J.-R. Gordon and Breach Science Publishers édit., Paris, T. 1 (Reliefs et structure), 505 p. Reliefs ruiniformes dans les calcaires et dolomies du Jurassique moyen - Cirque de Madasse (France, Aveyron, Causse noir, Peyreleau). Il domine les gorges de la Jonte, au Nord du Causse Noir. Photographies E. Debard Reliefs ruiniformes dans les calcaires et dolomies du Jurassique moyen. Cirque de Madasse (France, Aveyron, Causse noir, Peyreleau). Il domine les gorges de la Jonte, au Nord du Causse Noir. Coordonnées géographiques : latitude : 44° 11' 16" N ; longitude : 03° 14' 44" E. Photographies E. Debard 2.3. Autres formes du relief Il existe d'autres formes de relief, qui ne résultent pas seulement de l'aptitude des calcaires à la dissolution, mais qui dépendent de leur compacité, de leur homogénéité. Elles sont typiques des pays calcaires, mais non exclusives à ceux-ci car on les retrouve dans d'autres roches homogènes, résistantes à l'érosion, comme les grès. Il s'agit des : plateaux tabulaires massifs. La résistance à la dissolution s'explique par la perméabilité en grand (fracturation : diaclases et failles) qui supprime rapidement tout ruissellement à la surface. D'où l'aspect tabulaire de ces plateaux d'érosion, souvent criblés de dolines (expression du soutirage entraîné par la dissolution interne). Ces plateaux tabulaires (penser aux Causses) présentant le plus souvent des couches montrant un très faible pendage (structure sub-horizontale) on a donc affaire quasiment à des plates-formes structurales parfois étagées (voir reliefs structuraux des structures tabulaires) ; corniches et escarpements verticaux. L'absence de ruissellement interdit l’évolution de tout profil transversal. La cohérence des calcaires, le caractère souvent massif des bancs (épais, grain fin), le tout prédécoupés par la fracturation, aboutissent à la constitution d’abrupts (falaise bordière du plateau, corniche). Au pied de l’escarpement, le talus d'éboulis résultant des éboulements gravitaires de volumes rocheux prédécoupés par les diaclases correspond à un modelé d’accumulation. Falaise bordière et plateau calcaire du Causse Méjan (France, Cévennes,Lozère) - Vue depuis le Col de Perjuret situé à proximité du contact entre le substratum cristallin-cristallophyllien des Cévennes et la série sédimentaire mésozoïque sur laquelle est installé le causse. Le col proprement-dit est situé sur le dos des calcaires marneux du Domérien (Lias, Jurassique inférieur), au pied des marnes gris-bleu du Toarcien (sommet du Lias, Jurassique inférieur). Ces niveaux argileux se perçoivent dans les arrachements du bord gauche de la photographie, sous la falaise bordière. Cette dernière est constituée principalement par les dolomies du Bajocien supérieur et du Bathonien. In Découvrir le patrimoine géologique de la France (2008).Géosciences, Orléans, n° 7-8, p. 1-252 canyons : il s'agit des vallées des cours d'eau traversant de part en part les pays calcaires. Elles ont une morphologie en gorges caractérisées par leur étroitesse, la raideur des parois fréquemment couronnées par des corniches. Deux mécanismes favorisent la formation des canyons : o encaissement sur place d'un cours d'eau en raison du soulèvement du massif calcaire ou de l'abaissement du niveau de base (voir épigénie, chapitre précédent) ; o réapparition au jour d'une rivière souterraine dans un karst évolué par effondrement des voûtes du réseau souterrain ; Gorges du Verdon (France, limite des départements du Var et des Alpes-deHaute-Provence) Vue depuis la "Corniche sublime", route qui longe, en le dominant, le canyon. Celui-ci est entaillé par le Verdon dans les "Calcaires blancs" de Provence, puissante formation de 300 à 500 m d'épaisseur. Il s'agit de calcaires massifs, en bancs métriques, à patine très claire, datés du Jurassique terminal et du Berriasien, souvent zoogènes à polypiers. Coordonnées géographiques : 43° 44' 56'' N ; 06° 21' 29" E Photographie P. Elouard Le canyon est étroit (simple incision linéaire du cours d'eau, sans évolution des versants) en raison de la forte épaisseur : 1- des bancs qui sont également massifs ; 2- de l'ensemble calcaire traversé (plusieurs centaines de mètres). Gorges de la Vis (France, Hérault) - La Vis sépare le Causse de Blandas, au Nord, du Causse du Larzac, au Sud.Les gorges sont entaillées dans les calcaires du Jurassique supérieur. La série montre une alternance de formations en bancs massifs et épais et de formations en bancs minces. Les falaises sont installées évidemment sur les niveaux en gros bancs. La pente des versants s'adoucit par contre au niveau des formations en petits bancs. Du fait de cette alternance, en raison de l'érosion différentielle, le canyon est moins étroit, les gorges plus ouvertes. La vue permet de percevoir différents éléments morphologiques : le plateau calcaire dans lequel s'encaisse la Vis, sa falaise bordière ou "corniche" qui couronne les gorges, lecanyon relativement peu encaissé pour les raisons évoquées au-dessus. voir annexe 3 reculées : ce sont de longues vallées ouvertes à la périphérie d'un plateau calcaire (présentant une structure sub-horizontale) et se fermant brutalement en cul de sac à l'amont. Le cirque calcaire terminal est appelé localement un "bout-du-monde". Cette organisation morphologique générale est souvent décrite sous les termes de disposition en "doigt de gant". Elles résultent du recul d'une exsurgence, selon le réseau souterrain, par sapement mécanique et dissolution du calcaire (exemples sur le rebord occidental du Jura : reculées de Poligny, de Baume-lesMessieurs). Définition d'une reculée : longue vallée, creusée dans des calcaires présentant une structure horizontale, terminée par un cirque en cul-de-sac, au pied duquel jaillit une exsurgence. Cette exsurgence est l'exutoire du drainage, par la fracturation du plateau calcaire, des eaux de pluies qui circulent dans le massif calcaire en réseau soutarrain. Certaines vallées, également appelées reculées ne correspondent pas complètement aux critères classiques. Schéma de l'organisation générale d'une reculée Attention : ce schéma, très simplifié, restitue assez mal la forme en cirque hémi-circulaire du "bout-du-monde" In Précis de Géomorphologie (1967), Derruau M. Masson et Cie édit., Paris, 415 p. ---------------------------------------------Cordonnées géographiques des reculées jurassiennes (France, Jura, région de Lons-le-Saunier) - Site de Baume-les Messieurs : 46° 42' 21'' N ; 05° 38' 54'' E ----------------------------------(voir aussi annexe 4) Reculée jurassienne et son "bout-du-monde" (France, Jura, région de Lons-le-Saunier) - Site de Baume-les Messieurs - Dolines, avens, canyons, reculées, rivières souterraines s'alignent fréquemment suivant les axes structuraux (diaclases, failles, axes plus ou moins fracturés des plis), qui ont favorisé leur formation initiale ; on parle d'un contrôle structural de la morphogenèse. Le tracé longitudinal des canyons présente aussi un aspect coudé à angle droit suivant les réseaux de fractures (tracé en baïonnette). 3. Conditions de formation d'un karst Trois conditions sont nécessaires : 1. présence de diaclases (sinon, uniquement microdissolution de surface conférant à la roche un aspect guilloché caractéristique) ; 2. précipitations assez importantes. L'eau doit être renouvelée. Si l'eau est saturée en ions Ca2+ et HCO3, le mécanisme de la dissolution se bloque ; 3. présence d'un gradient hydraulique ; il faut en effet un drainage pour que l'eau saturée soit évacuée. À ces trois conditions, s'ajoutent des facteurs favorables : températures fraîches. La dissolution sera d'autant plus importante que les eaux seront riches en acide carbonique H2CO3, donc en dioxyde de carbone. Or, ce dernier est plus soluble dans les eaux froides ; présence d'un sol. Le taux de dissolution peut être multiplié par 10 lorsque les eaux ont traversé un sol. L'activité biologique, la décomposition de la matière organique produisent une grande quantité de dioxyde de carbone et des acides humiques qui rendent les eaux de percolation plus agressives. 4. Les types de karst selon les zones climatiques 4.1. Zone périglaciaire Dans cette zone, l'évolution karstique a été arrêtée pendant toutes les périodes glaciaires ; elle s'est faite en plusieurs phases pendant les interglaciaires (pluviaux). Cette évolution se retrouve actuellement sous les latitudes boréales et dans les massifs calcaires de haute montagne. La dissolution y est accrue par les faibles températures. Par contre, elle est ralentie par le gel qui stocke l'eau sous forme de glace pendant une bonne période de l'année et par la quantité réduite des précipitations sous état liquide. Tout se passe au moment de la fonte des neiges : de grandes quantités d'eau froides sont prises en charge par la fracturation. Elles dissolvent de façon linéaire les diaclases qui s'ouvrent en couloirs de dissolution, ce qui canalise encore plus les écoulements au moment des "débacles". Les formes souterraines sont également peu développées, car la présence d'un sous-sol gelé pendant une longue période empêche l'infiltration des eaux. D'où un karst superficiel et incomplet, avec essentiellement des lapiez (cas des karsts haut-alpins comme celui du Désert de Platé, en Haute-Savoie ; voir Annexe 5). Lapiez sur un karst de haute altitude (altitude moyenne de 2 000 m) : le Désert-de-Platé (France, Haute-Savoie) -Calcaires à Nummulites de l'Eocène supérieur (Priabonien). Lapiez sur un karst de haute altitude (altitude moyenne de 2 000 m) : le Désert-dePlaté (France, Haute-Savoie) - Calcaires à Nummulites de l'Eocène supérieur (Priabonien). 4.2. Zone océanique froide et humide L'exemple le plus proche de ce type de karst est celui du plateau du Burren ("le pays 2 Irlande (Comté de Clare). Il est installé sur des calcaires d'âge carbonifère montrant une structure sub-horizontale. Le développement d'un karst est favorisé par des hivers doux et des étés frais (températures fraîches), des précipitations uniformement réparties sur l'année (précipitations assez importantes). L'érosion karstique est une érosion active (eaux froides, souvent renouvelées, sol humique par endroit) qui résulte essentiellement d'un dissolution de surface engendrée par le film d'eau couvrant la surface des bancs. On parle d'une dissolution horizontale en nappe. pierreux", sur 300 km ), en Exemple de karst en climat océanique frais et humide : le plateau du Burren (Irlande, Comté de Clare) Marques de la dissolution de surface en nappe : cuvettes de dissolution de formes diverses [en vasques simples (kamenitsas) et en vasques en fauteuil (empreintes de talons)]. Cette dissolution de surface est favorisée par l'abondance de pluies fines, régulières, non violentes ainsi que par une stratification restée horizontale, ce qui ne facilite pas l'écoulement rapide de l'eau. Photographie Tiphaine Testud [Promotion Licence Sciences de la Terre, UCBL, L2 (2008-2009)] On a donc un karst superficiel, assez incomplet (comme pour les zones périglaciaires) où l'érosion linéaire verticale est limitée. Exemple de karst en climat océanique frais et humide : le plateau du Burren (Irlande, Comté de Clare) Karstification superficielle des domaines calcaires sous climat océanique. Noter l'absence de pendage : la structure est tabulaire horizontale. Photographie Tiphaine Testud[Promotion Licence Sciences de la Terre, UCBL, L2 (2008-2009)] Photographie Tiphaine Testud[Promotion Licence Sciences de la Terre, UCBL, L2 (2008-2009)] -------------------------------Bien qu'atténuée en raison d'un gradient hydraulique faible (on est au bord de l'océan, pas de soulèvement tectonique tertiaire ce qui fait que goufres et galeries souterraines sont rares, voire inexistantes), cette dissolution linéaire verticale existe néanmoins. Elle est organisée selon le champ de diaclases, débouchant sur la mise en place de lapiez moins marqués que ceux des zones de haute montagne. Exemple de karst en climat océanique frais et humide : le plateau du Burren (Irlande, Comté de Clare) Karstification superficielle des domaines calcaires sous climat océanique. Lapiez peu profonds dont les orientations sont controlées par les directions de fracturation. Noter l'absence de pendage (structure tabulaire horizontale). Photographie Tiphaine Testud[Promotion Licence Sciences de la Terre, UCBL, L2 (2008-2009)] Exemple de karst en climat océanique frais et humide : le plateau du Burren (Irlande, Comté de Clare) Karstification superficielle des domaines calcaires sous climat océanique. Lapiez peu profonds dont les orientations sont controlées par les directions de fracturation. Le fond du lapiaz est rempli de produits de décalcification sur lesquels une végétation peut pousser, à l'abri des embruns et du vent. Photographie Tiphaine Testud[Promotion Licence Sciences de la Terre, UCBL, L2 (2008-2009)] En climat océanique moins froid [ou moins battu par les vents (cas du plateau du Burren, en Irlande)], il peut y avoir développement de "karst couverts" lorsqu'une couverture végétale abondante s'installe sur un sol hérité des produits de décalcification. Cette couverture végétale continue contribue à accroître l'agressivité (surtout dans les premiers mètres du sous-sol) des eaux assez fraîches pour disposer d'un fort pouvoir dissolvant. L'érosion chimique se fait par l'action du sol humifère (front de dissolution globalement parallèle à la surface du sol), imbibé d'eau froide : peu ou pas de lapiez apparents, dolines présentes mais rares, pas de champ de pierres. 4.3. Zone méditerranéenne Le climat a toujours été plus ou moins favorable à la karstification (au Quaternaire : pluviaux humides et climats frais ; au Tertiaire, climat subtropical ou climat méditerranéen à pluies d'hiver, plus humide que celui de nos jours) (ex. des karsts du Sud de la France). Actuellement, les températures plus élevées, les précipitations rares mais abondantes (essentiellement du ruissellement), les roches à nu sans couvert végétal, entraînent une dissolution faible, localisée en profondeur. La partie superficielle du karst est figée, fossilisée. 4.4. Zone désertique Dans les déserts absolus, l'absence de pluviosité entrave toute évolution karstique. Il existe ainsi en Egypte des plateaux calcaires absoluments indemnes de karstification parce que les pécipitations sont presques nulles et non jamais été très abondantes dans le passé géologique proche. C'est sous ce climat que le rôle morphologique des calcaires est maximal en raison de l'absence de couverture végétale. Les karsts observés dans les zones désertiques actuelles se sont édifiés au cours de périodes anciennes relativement arrosées (périodes pluviales) au cours desquelles il s'est formé. A l'heure actuelle, l'absence de sol et de couvert végétal ainsi que la sécheresse ont bloqué leur évolution (exemple du karst du M'Zab dans le sud algérien). 4.5. Zones tropicale humide et équatoriale En dépit des apparences logiques (températures élevées donnant des eaux chaudes dissolvant moins de dioxyde de carbone), on observe une extrême importance de la karstification interne et externe (Queensland, Java, Tonkin, Chine, Gabon, Jamaïque, Guadeloupe). Ceci s'explique par les précipitations considérables et la végétation très abondante (abondance des acides humides et du dioxyde de carbone rejeté par le métabolisme des micro-organismes) . L'aspect des karsts de ces régions s'oppose à ceux des autres zones. La dissection des plateaux calcaires par un réseau de vallées aériennes bien drainées, la dissolution profonde de la masse carbonatée font que les galeries souterraines se rejoignent, deviennent aériennes et ne laissent plus subsister que certains reliefs résiduels (piliers ou hums). Les carbonates sont, à la fois, fortement agressés de l'extérieur et intensément rongés de l'intérieur. Les dolines à la forme souvent en étoile en raison d'un très rapide recul de leur paroi le long des directions de fracturation finissent par devenir rapidement coalescentes, isolant des reliefs résiduels (hums) dont les fortes pentes sont cependant couvertes de végétation. Lorsque ces reliefs résiduels présentent une morphologie doucement arrondis, on parle de cockpits (karsts à cockpits). Quand ces pentes s'accentuent jusqu'à devenir des flancs verticaux par immunisation des pentes raides, on parle de tourelles (karsts à tourelles). Différents contextes géologiques des pitons et tourelles. In Géomorphologie structurale (2001), Peulvast J.-P. et Vanney J.R. Gordon and Breach Science Publishers édit., Paris, T. 1 (Reliefs et structure), 505 p. D'importantes quantités d'insolubles (argiles de décalcification) tapissent les points bas de la surface de corrosion, poins bas qui peuvent être inondables. Les poljés sont largement représentés dans ce type de karsts. Les hums émergeants de ces poljés présentent le plus souvent des encoches de dissolution à leur base en raison d'une corrosion latérale excercée par les eaux stagnantes. Ces régions montrent donc des karsts à cockpits (karsts "écumoires") et/ou des karsts à tourelles. Les canyons sont peu fréquents, les dolines allongées, les poljés dominés par les hums. Karst à tourelles (hums), Chine du Sud [confins du Guangxi (Kouang-Si) et du Guangdong (Kouang-Toung)]. Le karst est installé sur une puissante série de calcaires paléozoïques permo-carbonifères. La plaine d'où émergent les hums est établie sur les argiles de décalcification en partie latérisées (sols et paléo-sols) sous le climat tropical de cette région. In Précis de Géomorphologie (1967), Derruau M. Masson et Cie édit., Paris, 415 p. Au-dessus : Karsts à cockpits (karsts "écumoires") des pays tropicaux In Géomorphologie structurale (2001), Peulvast J.-P. et Vanney J.-R. Gordon and Breach Science Publishers édit., Paris, T. 1 (Reliefs et structure), 505 p. A gauche : Karsts à cockpits (karsts "écumoires") des pays tropicaux (Chine, Nord-Est du Yunnan) Les dolines se sont jointes et isolent, entre elles, des pitons dont la forme est arrondie. In Précis de Géomorphologie (1967), Derruau M. Masson et Cie édit., Paris, 415 p. 5 . Les reliefs de la craie La craie est un calcaire formé par l'accumulation de tests de micro-organismes planctoniques : ceux des foraminifères (Globigérines) et de flagellés (Coccolithophoridés). La craie montre un pourcentage relativement fort d'argile et de silex qui s'accumulent dans les poches de dissolution. La craie est une roche friable, microporeuse, ce qui diminue la perméabilité en petit. En revanche, la présence de diaclases lui confère une perméabilité en grand. Ces caractéristiques entraînent un modelé karstique superficiel réduit : petites dolines peu profondes, puits d'absorption rappelant les avens [= bétoires des pays installés sur la craie (Pays de Caux en Normandie, Pays d'Othe en Champagne)]. Le ruissellement, actif lors des périodes froides et humides, a façonné un réseau de vallées aujourd'hui sèches, à versants convexes, qui sont le plus souvent suspendues au-dessus du niveau de la mer. Ce sont les valleuses qui jalonnent la côte d'Albâtre, rivage maritime du Pays de Caux du Havre à Dieppe [valleuse d'Antifer (communes du Tilleul et de Poterie-Cap d'Antifer ; coordonnées géographiques : 49° 41' 38'' N - 00° 10' 55'' E), valleuse d'Elelot (Val Ausson), valleuse de Vattetot-sur-mer...]. Valleuse du Pays de Caux (France, SeineMaritime, Haute-Normandie, Saint-Jouin-Bruneval) Coordonnées géographiques : 49° 41' 38" N - 00° 10' 55" E valleuse vive (dépression naturelle qui rejoint doucement, sans escarpement la mer.Etretat est au débouché de l'une d'entre-elles). Valleuse d'Eletot (France, Seine-Maritime, Haute-Normandie) les valleuses vives (dépressions naturelles qui En Pays de Caux (Seine-maritime, Haute-Normandie), la valleuse est une rejoignent doucement, sans escarpement la mer. Etretat dépression du terrain permettant l'accès à la mer. Sur le reste de la côte, cet est au débouché de l'une d'entre-elles), les valleuses accès est empêché par la hauteur des falaises crayeuses que l'on perçoit bien sur mortes [elles surplombent la mer, l'accès au rivage la photographie. On distingue : nécessitant alors un aménagement humain (escalier…)]. Valleuse de Varengeville-sur-mer (Valleuse Vestérival, France, Seine-Maritime) Erosion marine (recul de la côte), dynamique fluviatile (érosion linéaire), glacioeustatisme (variation du niveau marin), enfouissement karstique des eaux météoriques sont les facteurs à prendre en compte pour comprendre les mécanismes de réalisation de ce type d'objet morphologique : dans le cas de la craie, roche globalement tendre dont la fragilité peut être aggravée par la présence d'argile, l'érosion marine côtière peut être importante et atteindre des vitesses de 25 à 70 centimètres par an. Les vallons côtiers tronqués par une ablation marine plus importante que l'érosion linéaire favorisant leur enfoncement vont constituer les valleuses mortes ; il peut s'agir de vallons correspondant à un niveau marin antérieur plus élevé, suspendus à la suite d'une baisse de la mer relativement rapide par rapport à leur approfondissement.
