Fantômisation : un nouveau paradigme entre la théorie des deux... et la théorie de la biorhexistasie d’Erhart

1. Introduction : le fait karstique
L’observation des massifs carbonatés conduit à individualiser
une multitude de formes d’érosion qui présentent un caractère
spécique : surface riche en dépressions fermées (lapiaz,
dolines, ouvalas) et diverses formes souterraines pénétrables.
L’hydrogéologiedecesmassifsestsouventparticulièreconnaissant
desloisnonlinéaires(Ford&Williams,2007;Salomon,2006;
White, 1989). L’importance épistémologique des explorations,
privilégiant naturellement la notion de vides (les formes
spéléologiques), conduisit les théories karstogénétiques vers le
caractèrespéléogénétique:lesvidessouterrainssedéveloppentà
partirdejointsdetouttypequi,sousl’inuencedelacirculation
de l’eau et de l’attaque chimique des épontes, s’élargissent
progressivement pour se transformer en conduits, avec une
sélection privilégiant certaines familles directionnelles. Une
hiérarchisation géométrique et hydrogéologique s’opère et un
systèmekarstiquesestructureavecidenticationdedrainsetde
zonesannexes(Mangin,1975).
Cetteconception,quenousavonsappelée«karstogenèsepar
enlèvement total », pose quasiment en postulat que le résultat
del’altérationchimiquedelarochemère,solutésetinsolubles,
soitévacuéentotalité.Deplus,cepointdevueaconvaincules
chercheursqueleslithologiesdetypecarbonatésontlesseulesà
pouvoirêtrekarstiéescarlerésidudel’altérationesttrèsfaible.
Onpeutrésumerceparadigmeparlesfaitssuivants:
-Existenced’un massif formé de roches modérément solubles,
permettantunecertainepérennitédesformes,représentéesurtout
parlescarbonates;
- Existence de solutions de continuité dans la masse rocheuse
permettantàl’eaudepénétrersousterre;
- Insolubles en quantités telles que tous les vides formés ne se
colmatentpassystématiquement.
On constate que ces notions sont introduites dans l’optique
d’expliquer l’existence de vides souterrains. Le raisonnement
partd’euxetnonpasdesprémicesduphénomènekarstique.Il
yamoyend’aborderleproblèmesous un autre angle, celui de
l’initiationdel’altération.
GEOLOGICABELGICA(2014)17/1:66-74
Fantômisation : un nouveau paradigme entre la théorie des deux phases de Davis
et la théorie de la biorhexistasie d’Erhart
Yves QUINIF1, JeaN-Marc BaeLe1, caroLINe DUBoIs1, cécILe HavroN², oLIvIer KaUFMaNN1 & aNNe verGarI³
1Service de Géologie Fondamentale et Appliquée, Université de Mons. E-mail: Y[email protected], jean-mar[email protected],
olivier[email protected].
²INISMa. E-mail: c.havr[email protected].
³SAGREX. E-mail: [e-mail].
RÉSUMÉ. Leconcepttraditionneldelakarsticationfaitintervenirlepassagedescomposéschimiquesconstituantlaphasesolide(la
rochemère)danslaphaseliquide,tousceséléments,aprèsattaquechimique,étantprisenchargeparleuxd’eau.Nousappelons
ceparadigmelakarsticationparenlèvementtotal.Apartird’unjoint(plandestratication,diaclase,jointtectonique,faille),leux
d’eaudissoutlesépontesetélargitlejoint.Unuxd’eaudeplusenplusimportantcirculeparcejointenvoied’ouvertureetaccentue
lephénomèneparrétroactionpositive.Avecletemps,leuxd’eauentrezoned’alimentationetzonedesorties’organiseetunsystème
karstique se structure. On peut également considérer l’évolution des vides souterrains du point de vue de l’altérologie. Lors d’une
premièrephase,lesolideinitial(larochemère)sesépareenunephasesolubleexportéeetunephasesoliderésiduelle:le«fantômede
roche».Laphaseliquideemportelessolutésetlesoliderésiduelrestesurplacesousformed’altériterésiduelle.Cettesituationsedéroule
lorsquel’énergiepotentielleestfaible,leuxd’eauétantincapabled’emporterl’altériterésiduelle.Seulslesélémentsdissousquittentle
système.Cettesituationcorrespondàlaphasedebiostasiedansleconceptdelathéoriedelabiorhexistasied’Erhart.Quanduneénergie
potentielleapparaîtensuiteaucoursdel’évolutiongéologique(surrection,régressioneustatique,modicationdel’aménagementdu
sol),l’altériterésiduellepeutêtreérodéeetunegrottespéléologiqueseforme.Cetépisodecorrespondàunephasederhexistasie.Dans
ceconcept,laspéléogenèses.s.(formationd’unecavitépénétrableàl’homme)estlasecondephasequisuitlaformationdufantôme
deroche.CenouveauparadigmepeutêtrecomparéàlathéorieendeuxphasedeDavis,maisicilaphasephréatiquenecréepasde
videmacroscopique:lefantômederocheestunenouvellephaseavecunegrandeporosité,localiséesuivantlesvolumesprésentant
àl’originelaplusgrandeperméabilitéinitiale.Lagéométrieduréseaudefantômesderochedépendessentiellementdescontraintes
tectoniques durant la phase d’altération, ou de la distribution initiale des zones sufsamment perméables. L’érosion mécanique de
l’altériterésiduellecréedesgrottesspéléologiquesquisuiventuneautreorganisationspatialequecellesduesàlakarsticationpar
enlèvementtotal.
MOTS CLES:Fantômederoche,karstication,spéléogenèse,bio-rhexistasie
ABSTRACT. Ghost-karstication theory: a new paradigm between Davis’ two phases’ theory and Erhart’s biorhexistasy
theory. Thetraditionalconceptofkarsticationistheresultofthetransitionofchemicalcompoundsfromthesolidphasetoaliquid
phase.Dissolvedelementsandinsolublepartsarecarriedbythewaterows.Wecalledthisparadigmthekarsticationbytotalremoval.
Throughajoint(beddingplane,tectonicjoint,fault),thewaterdissolvesthewallsofthejointandwidensit.Amoreandmoreimportant
waterowcirculatesthroughthejointswhichbroadenmoreandmore.Overtime,thewaterowsconstructastructuredundergroundriver
system(karsticsystem).Wealsoconsidertheevolutionoftheundergroundvoidsfromthegeneralpointofviewofweathering.Inarst
stage,theinitialsolidphase(thebed-rock)isseparatedintoaliquidphaseandaresidualsolidphasewhichisthe“ghost-rock”.Theliquid
phasetakesawaythesolubleionsandcolloidsandtheresidualsolidremainsinplacelikearesidualalterite.Thisisthesituationwhen
thepotentialenergyisnearlyzeroimplyingalowuidow.Onlythedissolvedelementsgooutofthesystem.Thissituationcorresponds
tothebiostasystageintheconceptoftheErhart’sbiorhexistasytheory.Theresidualsolidphasecanberemovedwhenthepotential
energygrowsduringthegeologicalevolution(tectonicsurrection,eustaticregression,modicationofthesoilsmanagement)andacave
appears.ThiscorrespondstotherhexistasystageintheErhart’sbiorhexistasytheory.Inthiscontext,thespeleogenesisisthesecondstage
precededbythein-situweatheringandthedevelopmentofaghost-rock.Thisnewparadigmcanbecomparedtothetwophase’stheory
ofDavis,buthere,therstphreaticphasedoesn’tcreatemacroscopicvoids:theghost-rockisanewphasewithahighporosity,located
alongtheareaswhichpresentahigherpermeabilityintheinitialstate.Thegeometryoftheghost-rocknetworkessentiallydependsofthe
tectonicconstraintsduringweatheringoroftheavailablevolumeswithsufcientinitialpermeability.Mechanicalerosionoftheresidual
alteritecreatescavesfollowingadifferentspatialorganizationthanthatobtainedbythetotalremovalkarstication.
KEYWORDS.Ghost-rock,karstication,speleogenesis,bio-rhexisistasy

FaNtôMIsatIoN : UN NoUveaU paraDIGMe 67
Lavisionthermodynamiquedelakarsticationconduitàune
compréhensiondesprocessus(Quinif,1998;Quinif,2010).Cette
conceptionconsisteàconsidérerlesystèmekarstiqueentermes
de système thermodynamique qui échange énergie, matière et
informationaveclemondeextérieur.Lesénergiesenjeusont(1)
l’énergiechimiquequitransformelarochemèreenunensemble
de solutés (ions tels que Ca++, HCO3
-, colloïdes tel que SiO2)
et une altérite résiduelle (calcite sparitique, minéraux argileux,
minérauxinsolubles) ; (2)l’énergiepotentielle,représentée par
lesdébitsetlesdifférencesd’altitudeentrezoned’alimentation
et zone de sortie, ou encore par les différences de température
dans le cas de circulations hydrothermales ; (3) l’énergie
mécaniquequiafracturéla rocheetaouvertcertainesfamilles
directionnellesdejointslorsdephasesdetectoniqueenextension
ou par des effets de relief (détente de versant par exemple).
Notonsquelaperméabilitéinitialepeutêtredueàdesconditions
sédimentologiquessousfaiblediagenèseouencoreàdeskarsts
précédents.
2. L’enseignement de la pédogenèse
2.1. L’altération
Toute roche exposée à l’atmosphère subit les atteintes de
l’érosion. En particulier, l’altération chimique les transforme
profondément suivant diverses réactions chimiques : dissolu-
tion physique, oxydation, attaque acide, hydrolyse. Toutes les
lithologiespeuventêtretransformées,larochemèrefournissant
unephasesolublesousformedesolutésioniquesoudecolloïdes
etunematricesolideplusoumoinsmeubleetfriable:l’altérite
résiduelle(Fig.1).L’exempleclassiquedugraniteestillustratif
àlafoisdespointsdevueminéralogiqueetgéomorphologique.
Lesaluminosilicates,sousl’effetdel’hydrolyseacide,setrans-
formentd’unepartenionsmétalliques(Na+,K+,Ca++,Mg++),en
anionsbicarbonatesetencolloïdessiliceux,etd’autrepartenune
altériterésiduellecomposéedesminérauxargileux,desoxydeset
hydroxydesdeferetd’aluminiumetduquartzrésiduel.Suivant
l’intensitédel’altérationetsadurée,onretrouveégalementles
minérauxprimairesplusmoinsaltérésmaisdésolidariséslesuns
desautres:l’arènegranitique.Cettearèneserarecouverteparun
solcaractéristiqueduclimat(Dercourtet al.,2006).
2.2. Les formes résultantes
L’altériterésiduellecouvreletoitdelarochemèreenysculptant
un cryptorelief formé de dépressions arrondies, de couloirs
verticauxetdeformespositivescommedespitons.Lestravauxde
Figure 1. Le mécanisme de la biostasie. Cette coupe de principe montre
laformationd’unsol(3)sousl’effetdesélémentsclimatiques(1)etde
lavie(2)agissantsurunerochemère(8).Cettedernière,ungranitepar
exemple, est découpé par des fractures (4) par lesquelles transite l’eau
acide.L’altérationdecetterocheprogresseainsidehautenbasàpartirde
lasurfacedusolmaisaussiàpartirdesparoisdesssures(7).Unliseré
d’altérationplusoumoinsimportant(6)progresseversl’intérieurdela
rochesaine,isolantprogressivementdesblocsderochesentouréspardes
zonesaltérées(9).Lesélémentsdissoussontévacuésavecleseauxsou-
terraines(5).Lesélémentsrésiduelsrestentsurplace,àlabasedusolet
remplissentlesssuresélargies(7).
Figure 1.Themechanismofbiostasy.Thistheoreticalsectionshowsthe
formationofasoil(3)asaresultofclimatic(1)andbiological(2)ele-
ments affecting the bedrock (8).This bedrock, for example granite, is
cutbyfractures (4) through whichowstheacid water.Weathering of
thisrockprogressesdownwardfromthesurfacebutalsofromthewalls
of cracks (7).A more or less signicant border of weathering (6) pro-
gressesinsidetherock,progressivelyisolatingblocksofrocksurrounded
byweathered zones(9).The dissolvedelementsaredrainedaway with
groundwater(5).Theresidualalteriteremainson-site,atthebaseofthe
soilandllingbroadenedcracks(7).
Figures 2. A. Les cryptofor-
mes sur granite (Massif du
Sidobre, France). Une boule
de granite déjà fortement alté-
rée incluse dans l’arène grani-
tique.B.La«PeyroClabado»,
une roche granitique mise à
jour par l’érosion mécanique
de l’altérite lors d’un épisode
rhexistasique.
Figure 2. A. Cryptofeatures
on granite (Sidobre, France):
Aballofweatheredgranitein-
cludedinthesandyregolith.B.
The«Peyro Clabado»,a gra-
niticrockrevealedbymechani-
calerosionofthealteriteduring
arhexistasicepisode.

68 Y. QUINIF, J.-M BaeLe, c. DUBoIs, c. HavroN, o. KaUFMaNN & a. verGarI.
géniecivilsouslaforêtintertropicaleontdémontrélapuissance
potentielle de ces altérites, dépassant fréquemment plusieurs
dizainesdemètresd’épaisseur.Cesformessedévoilentlorsque
l’altériteestérodéemécaniquement,montrantdesmorphologies
parfois extraordinaires comme les « roches perchées » ou les
«rochesbranlantes»(Fig.2).
2.3. La biorhexistasie d’Erhart
Le passage de l’altération chimique prédominante à l’érosion
mécanique a été formalisé par H. Erhart dans sa théorie de la
biorhexistasie (Erhart, 1967). Durant les périodes de stabilité
biologique, connaissant le développement d’un couvert
végétalprotecteur,l’altérationchimique estlaseuleàs’exercer
quantitativement. Lors d’une rupture d’équilibre, changement
climatique, surrection tectonique, régression eustatique,
modicationanthropiquedel’aménagementdessols,lemanteau
d’altérite devient mécaniquement instable et peut être érodé par
exempleparleseauxcourantes.Lesformesdelarochemèresont
alorsdégagées.
2.4. Les fantômes de roche
Cette situation peut elle se retrouver dans les roches
traditionnellement dénies comme karstiables ? La pureté du
calcaire semble militer en défaveur de cette vision des choses.
Néanmoins, les paléokarsts hennuyers (Belgique) mis au jour
grâceauxtravauxdescarrièrespermettentd’étudierdesformes
analoguesàcellesrencontréesdans d’autres lithologies(Quinif
et al., 1993 ; Quinif & Quinif, 2002 ; Quinif, 2010). Plus
particulièrement,lescalcairestournaisienssontparcouruspardes
formeskarstiquessoitsousformedecouloirsdescendantàpartir
Figure 3. Fantômesderoche(CarrièreduClypot,Neufvilles).Cettecar-
rièreexploitelapierrebleuedansleTournaisienterminal.Al’avantplan,
lesbanquettesdedécoupesontdanslefaciès«petitgranit»(Formation
d’Ecaussinnes).Laparoiàl’arrièreplanestconstituéedesfaciès«raches
avecetsanscherts»(FormationdeThiarmont).Lesfantômesderoche
sont visibles sous la forme de surfaces plus sombres, principalement
structuréesicicommedescouloirsverticauxdescendantdutoitsousla
couverturesablo-argileusepaléogène.Quelquesformesdetypefantôme
sonttotalementinclusesdanslamasserocheuse.
Figure 3. Ghost-rock (Clypot quarry, Neufvilles). This quarry exploits
the blue stone from the Upper Tournaisian. In the foreground, cutting
benches are in the “Petit Granit” (Ecaussinnes Formation) facies. The
wall in the background consists of «Raches with and without cherts»
facies(ThiarmontFormation).The ghost-rocksarevisiblein the shape
ofdark,mainlystructuredhereasverticalcorridorsdownfromtheroof
underthesandy-clayeyPaleogenetransgressiveformations.Someghost-
rocksfeaturesaretotallyincludedinthebedrock.
Figure 4. CartegéologiquesimpliéeduHainautseptentrionaletlocali-
sationdescarrièresdeSoignies(encadrementnoir).1.Socleregroupant
lesschistessiluriensduMassifduBrabantetleurcouvertureduDévonien
moyenetsupérieur.2.DévonienduPlateaudeBlaugiesappartenantàla
foisauBassinautochtonedeNamuraunordetauBassindeDinantal-
lochtoneausud.3.MésozoïqueduBassinsubsidentdeMons.4.Calcaires
carbonifères.F.M.FailleduMidi,failledecharriageséparantlemassifde
DinantallochtonesurlebassindeNamuraunord.
Figure 4. Simplied geological map of northern Hainaut and location
oftheSoignies’quarries(blackframe).1.BasementcomprisingSilurian
shaleoftheBrabantMassifandtheformationsfromMiddleandUpper
Devonian.2.DevonianoftheBlaugiesPlateau,belongingtotheNamur
unit to the north and to the Dinant unit to the south. 3. Mesozoic for-
mationsoftheBasinofMons.4.Carboniferouslimestone.5.Cenozoic
sandsandclays.F.M.Midifault,overthrustfaultseparatingtheNamur
unitinthenorthfromtheallochtonousDinantBasininthesouth.
Figure 5. Esquisse géologique de la région de Soignies (S) (d’après
Hennebert & Doremus, 1995). Les alluvions quaternaires sont en vert
(G).LeSiluriendu Massif du Brabant(A)aété tectonisé par laphase
calédonienne. Les formations dévono-carbonifères (B : Givétien
et Frasnien ; C : Famennien) reposent en discordance sur ce vieux
socle. Le calcaire concerné dans cet article est le Tournaisien (D ; E :
Viséen). Les failles majeures sont représentées par de gros traits noirs.
Lacouverturetertiaire(Thanétien+Yprésien;F)estdiscordantesurla
surface pénéplanée du socle. Les coordonnées géographiques sont les
coordonnéeskilométriquesdusystèmeLambertbelge.
Figure 5. GeologicalsketchoftheSoigniesarea(fromM.Hennebert&
P.Doremus,1995).Quaternaryalluviumsareingreen(G).TheSilurian
oftheBrabantMassif(A)wastectonisedbytheCaledonianphase.The
Devonian-Carboniferous formations (B : Givetian and Frasnian ; C :
Famennian)arediscordantontheBrabantMassif.Thelimestonestudied
inthispaperbelongstotheTournaisian(D;E:Visean).Themajorfaults
arerepresentedbythickblacklines.TheTertiaryoverburden(Thanetian
and Ypresian) is discordant on the post-Hercynian peneplain. The
geographical coordinates are the kilometric coordinates of the Belgian
LambertSystem.

FaNtôMIsatIoN : UN NoUveaU paraDIGMe 69
dutoitducalcairesoitsousformedemorphologiesentièrement
incluses dans la masse rocheuse (Fig. 3). Elles renferment une
altérite résiduelle formée des éléments insolubles comme les
cherts siliceux et d’éléments modérément solubles comme la
calcitesparitiquedestestsdefossilesoudelons.Cettealtérite
est très poreuse (plusieurs dizaines de pourcents) et, dans une
premièrephase,isovolumique,mimantainsilarochemèred’oùle
nomquenousavonsdonnéauphénomène:lefantômederoche.
3. Une forme exemplaire : le « fantôme de l’excursion »
3.1. Cadre morpho-structural
Le fantôme de roche que nous avons nommé « fantôme de
l’excursion » est situé dans la carrière de Gauthier-Wincqz à
Soignies,ausein d’unpuissantensemblecarbonatécarbonifère
dont l’encrinite du Tournaisien supérieur, très compacte
(Havron et al., 2007). Ces séries ont été basculées à la n du
Paléozoïque par la tectorogenèse varisque. Dans la région de
Soignies,la couverturedévono-carbonifèreconstitueunebande
dedirectionN100°Eavecunpendagerégulierde10à15°S.Le
calcaireestrecoupéparunesurfaced’érosionpost-hercynienne
fossiliséeparunesériesablo-argileusethanétienneetyprésienne
dont l’épaisseur varie de quelques mètres à plus de 10 mètres
(Hennebert & Doremus, 1995). Le socle paléozoïque a subi
de puissantes altérations durant le Mésozoïque, notamment le
JurassiqueetleCrétacéinférieur(Figs4,5,6).
3.2. Pétrographie du fantôme de roche
LefantômederochesedéveloppedanslemembredeCognebeau
delaformationde MalonFontaine(Tournaisien supérieur,Fig.
6).Visiblesurunehauteurd’environ4mètres,Ilestlimitévers
lehautparuntoitde calcaire sain (Fig. 7). Lebasdel’altérite
n’apasétédégagécarlefantômes’enfoncesousleplancherde
la carrière. La zone altérée s’élargit de façon continue du haut
verslebas.Il existe unezonefrontièredequelquesdécimètres
delargeaumaximumentrelarochesaineetlefantômederoche.
Leslonsdecalciteetlesfossilesducalcairesainrestentprésents
dans la matrice du fantôme de roche. Les strates peuvent être
suiviessurtoutelalargeurdelazonealtérée.Lefantômederoche
connaîtunefaiblecohésion,ilesttrèsfriable.Sateinteestplus
sombrequecelleducalcairedontilestissu.
Laplusimportantedescaractéristiquesdufantômederoche
est l’augmentation de la porosité, ce dont témoignent bien les
photographiesprisesauMEB,(Figs8&9).Silesrochessaines
Figure 6. Lithostratigraphie
du passage Tournaisien –
Viséen dans la région de
Soignies. Les “délits” sont
des couches centimétriques
argileusesdontl’originereste
obscure. Les “Cliquantes”
sont formées de calcaires
dolomitiques. Le “Petit
granit” est une encrinite très
compacte.Les“Raches”sont
des calcaires micritiques
sombres (d’après Hennebert
& Doremus, 1995). La
Formation de la Dendre
est un calcaire dolomitique
à cherts. Les phénomènes
karstiques de type fantômes
se développent dans toutes
les formations indiquées. Le
« Fantôme de l’excursion »
est situé dans les Raches à
cherts.
Figure 6. Lithostratigraphy
of the transition between
Tournaisian and Visean in
the area of Soignies. The
strata called “délits” are thin
clayed layers of some cen-
timeters of which the origin
is yetobscure.The formation“Cliquantes”isconstitutedbydolomitic
limestones.Theformation“PetitGranit”isaverycompactencrinite.The
formation“Raches”areblackmicriticlimestones(followingHennebert
&Doremus,1995).Theghost-rocksdevelopinallthoseformations.The
studied example of “Fantôme de l’excursion” is located in the Raches
withcherts. Figure 7. Le fantôme de l’excursion (Carrière Gauthier-Wincqz,
Soignies).Lefantômeesttotalementinclusdanslamasserocheuse.De
couleurplussombre,onydistingueencoredesjointsdestratications.
Leslonsdecalcitesparitique,moinsaltérées,restentvisibles.L’aspect
granuleux de l’altérite, meuble, est dû aux entroques elles aussi moins
altéréesquelecimentmicritique.
Figure 7. The ghost-rock named “Fantôme de l’excursion” (Gauthier-
Wincqzquarry,Soignies).Theghost-rockfeaturedevelopsinfrontofthe
geologist,totallyincludedinthebed-rock.Itisdarkerthanthebed-rock
andwecanseesomebedding-planes.Thecalciticjoints arevisiblebe-
causetheyarelessweathered.Thegrainaspectofthealteriteisduetothe
crinoidswhicharelessweatheredthanthemicriticcement.
Figure 8. PhotographieauMEBd’unéchantillondecalcairesain.Lecal-
caireestcompact,aucunporen’estdécelable.Lesgrainssontsolidaires.
Figure 8.SEMphotographofafreshlimestone.Thegrainsareconnected
together,withoutweatheringarea.

70 Y. QUINIF, J.-M BaeLe, c. DUBoIs, c. HavroN, o. KaUFMaNN & a. verGarI.
(calcairesetcalcschistes),titrantà90%deCaCO3sontcompactes,
dures, fossilifères et présentent l’odeur caractéristique de
rochesrichesenmatièreorganique,l’équivalentstratigraphique
fantômisé, après exportation des carbonates les plus solubles,
peut être effrité à main nue et possède une porosité de l’ordre
de40%±5%(Havronet al.,2007).Leurcompositionchimique
reste néanmoins essentiellement carbonatée, sauf les cherts
siliceuxquisubsistent.
3.3. Mécanisme génétique
Ilapparaît bien au traversde cet exemple quela fantômisation
estune altération de type acide provoquant l’exportation d’une
partie carbonatée plus soluble que la partie résiduelle constituée
de calcite aussi bien que des insolubles représentés ici par des
nodules siliceux. L’analyse pétrochimique conduit à mettre en
évidence la synthèse d’acide sulfurique à partir de l’oxydation
desulfuretellapyrite,autraversdel’observationdesempreintes
degypsedansl’altérite.Ils’agitbiend’unealtérationquenous
pourrionsappelerdetypepédogénétique,per descensum,àpartir
d’unesurfacecouvertedeforêtsdansuncontextetropicaltypique
duCrétacémoyen.Cen’estpasunecavitékarstique classique,
une grotte vide de matière qui s’est formée mais une racine
d’altération,danscecastotalementinclusedanslarochemère,
quenousavonsappeléepseudoendokarst.
4. Conditions environnementales de formation d’un
fantôme de roche
Le statut de paléokarsts des fantômes de roche affectant les
calcaires carbonifères hennuyers nous donne l’opportunité
d’étudierlephénomènedefantômisationdanssapremièrephase,
là où le volume initial de la forme karstique est conservé sous
la forme de l’altérite résiduelle. Seule la porosité a augmentée
de façon drastique. Le contexte géologique s.l. indique un ux
d’eaumétéoriqueayantaffectélemassifrocheuxper descensum.
Danscecasd’espèce,laperméabilitéinitialeestdueauxjoints
tectoniquesayantjouéenextensionlorsdephasestectoniquesau
Crétacéinférieur(Quinifetal.,1997).
La friabilité de l’altérite résiduelle prouve une genèse
phréatique,enl’absenced’énergiepotentielle,toutcommedurant
lapremièrephasedelathéorieendeuxcyclesdeDavis(Davis,
1930).Ladifférence,fondamentale,résideicidanslaformation
dufantômederocheetnond’unecavitéouvertedèslesdébuts
de la karstogenèse. D’un point de vue énergétique, le fantôme
de roche ne peut se développer que dans un environnement de
faible potentiel, ce qui le distingue du karst par enlèvement
totaloùlessolubles,moinssolublesetinsolublessontemportés
simultanémentparleuxd’eau.
5. Evolution des fantômes de roche
Aprèsla genèse de l’altériterésiduelle, l’évolution de laforme
peut continuer de diverses manières. A nouveau, la vision
thermodynamique permet une compréhension simple du
phénomène. L’altérite résiduelle devient instable lorsqu’un
potentiel apparaît, dû à une augmentation de la différence
d’altitude (surrection tectonique, régression eustatique), ou des
débitsconcentrés,parexemplelorsd’unedéforestation.
5.1. Le tassement
Lepassagedufantômederochedelazonesaturéedel’aquifère
à la zone vadose par abaissement de la surface piézométrique
provoque l’affaissement de l’altérite résiduelle. Le potentiel
résulte ici de l’abaissement de la surface piézométrique.
Figure 9. PhotographieauMEBd’unéchantillondecalcairefantômisé.
Lesgrainssontséparéspardesvides;cetteporositéestinterconnectée.
Figure 9. SEMphotographofasampleconstitutedwithghostlimestone.
Thegrains areseparated byvoids.This porosityisinterconnected.The
spariticcrystalsareaffectedbyweatheringgulfs.
Figure 10.Evolutiond’unfantômederochepartassement.Cetexemple
estinspiréd’uncasétudiéauxcarrièresduHainaut(Soignies).EnA,le
fantômederochesedéveloppedansuncadrebiostasique:faiblepotentiel
et couverture végétale. Sous les formations supercielles pédologiques
(1),lefantômederochesedéveloppesousformedegrandscouloirs(2).
EnB,latransgressionthanétiennedéposedessablesglauconifères(3)et
fossilisetouteévolutionkarstique.Lepotentielestnul.EnC,lasurrection
initie une phase continentale avec apparition d’un potentiel en voie de
croissance. Le fantôme de roche se tasse, la couverture thanétienne
s’enfonceeninitiantensurfaceunedépressionquiévolueenmarécageavec
sédimentationpalustre(4).EnD,l’évolutioncontinentalecontinueavec
unesédimentationdesablesuviatiles(5)quis’accumulentnotamment
dansladépressionavecstraticationentrecroiséeetchenalisante.EnE,la
transgressionyprésiennescelledénitivementlekarst.
Figure 10. Evolutionofaghost-rockfeaturebycompaction.Thisexample
isinspiredbyarealcasestudyinthequarriesofHainaut(Soignies).A.The
ghost-rockdevelopsinabiostasystagewithaveryweakhydrodynamic
potentialandaforestcover.Underthesoilsformations(1),theghost-rock
developsgreatverticalcorridors(2).B.theThanetiantransgressionsettles
glauconiferoussands(3)andstopskarsticevolution.Potentialenergyis
zero.C.Thesurrectionprovokesacontinentalstagewiththeapparition
of a growing hydrodynamic potential. The ghost-rock is compacted
andtheThanetianoverburden sinksin,and atthesurfaceasinkhole is
createdwhichevolveslikeaswampwithorganicsediments(4).D.The
continentalevolutioncontinueswiththesedimentationofriversands(5)
whichaccumulateinthedepressionwithacrossedstratication.E.The
Ypresiantransgressionfossilizesdenitivelythekarst.