Karstologie,FFS Fédération Française de Spéléologie

La karstologie est la discipline des sciences de la Terre qui s'attache à comprendre la genèse, l'évolution et le fonctionnement des phénomènes et paysages karstiques. Elle regroupe des chercheurs issus de diverses spécialités, notamment des géologues, des hydrogéologues, des géomorphologues travaillant de concert sur les phénomènes de surface et de profondeur.

La karstologie est indissociable de la spéléologie. Toutes deux sont sœurs jumelles, nées en France à la charnière des XIX^e et XX^e siècles, de la passion d'un même " père " fondateur : Edouard Alfred MARTEL.

On appelle " karst " un milieu naturel développé dans des roches solubles comme le calcaire ou le gypse. La dissolution y est le processus d'érosion dominant, à l'origine de paysages spectaculairement tourmentés, tant en surface (dolines, lapiaz, gouffres...), qu'en profondeur (grottes, galeries, puits, salles...).

Sur un massif karstique, les eaux de pluie s'infiltrent rapidement et quasi-totalement dans la masse rocheuse fracturée pour former de véritables torrents souterrains. Ceux-ci peuvent conduire les eaux à plusieurs kilomètres de leurs lieux d'infiltration, vers des sources appelées exsurgences.
Le phénomène de "perte" caractérise une absorption des eaux collectées en surface sur des terrains imperméables et disparaissant sous terre au contact des terrains karstiques . Après avoir traversé souterrainement le karst, ces cours d'eau ressortent par de grosses sources appelées résurgences.

Ces cours d'eau souterrain peuvent aussi ennoyer totalement les galeries (siphons) et sont généralement connectés à une zone noyée baignant toutes les anfractuosités de la roches.
Contrairement aux sources alimentées par des nappes phréatiques alluviales, les eaux karstiques ne subissent pas de filtration naturelle, ce qui les rend vulnérables aux sources de pollution dans leur bassin d'alimentation de surface ou dans les grottes et galeries qui constituent leur lit souterrain.
Les terrains karstiques couvrent, en France, un tiers du territoire métropolitain. Ils représentent des ressources en eau aussi précieuses que fragiles et constituent 40% de l'alimentation en eau potable de l'Hexagone.

Les karsts ont beaucoup à nous apprendre sur l'histoire géologique et climatique de notre pays. Les dépôts alluviaux, les concrétions et les vestiges paléontologiques piégés dans de vieilles galeries aujourd'hui asséchées se révèlent, avec les techniques d'analyse actuelles, d'excellents enregistreurs des oscillations climatiques et environnementales des derniers millions d'années..

L'apport des spéléologues à la compréhension du Karst, évolution des théories de spéléogenèse

Vers 1880, E.-A. Martel est le premier à faire des grottes et de leur creusement un objet d'étude. Autour de 1900, quatre processus sont identifiés : ouverture tectonique, enfoncement vertical, dissolution périphérique et effondrement de voûte. Depuis, les spéléomorphologues en ont ajouté plusieurs autres.

Les premières topographies souterraines montrent des cavités subhorizontales, en réseaux étagés, associées au voisinage de la surface d'une nappe phréatique. La compréhension de ce lien permet d'interpréter les réseaux sans écoulement comme « fossiles », c'est-à-dire abandonnés, et donc témoins de l'enfoncement progressif d'une vallée. À partir de 1980, l'étude des isotopes cosmogéniques contenus des galets piégés au sein du réseau karstique a permis d'obtenir des datations absolues (1).

En 1982, deux chercheurs offrent une explication tectonique à la formation des galeries de section « carrée » à sol de blocs anguleux qui améliore notre compréhension des circulations hydrauliques, en particulier la localisation des drains (2) et leur évolution : les bandes de Colas et Ruhland.

Quand des alluvions remplissent le fond d'un couloir noyé, la dissolution ne concerne plus que la partie haute et il remonte petit à petit : c'est le creusement ascendant ou paragénétique (3). Les niveaux successifs de remplissage se traduisent sur les parois par une succession de « banquettes limites » caractéristiques qu'un soutirage ultérieur peut dégager.

L'eau circulant très lentement, grâce à la porosité d'un calcaire, peut dissoudre la calcite fine en respectant cristaux plus gros, dolomite, sable siliceux ou argile. Ces éléments restent en place sous la forme d'une altérite friable dite « fantôme de roche » (4) qu'une baisse du niveau de base peut faire disparaître rapidement.

Les chauves-souris qui habitent au plafond des grottes respirent, libérant du gaz carbonique et de la vapeur d'eau. Elles abandonnent aussi des déjections dont la fermentation conduit au guano mais libère aussi des vapeurs acides qui, par condensation-corrosion, attaquent le calcaire des parois, c'est le phénomène de biocorrosion : la surface devient pulvérulente et s'effrite, les formes s'émoussent, gravures ou peintures s'effacent… De larges coupoles bordées d'apatite sombre envahissent les plafonds, les stalagmites se creusent de « tines » tandis que les couloirs s'élargissent peu à peu (5).

-------------------Bibliographie--------------------

.[1] - ROTH E. et al. – 1985 - Méthodes de datation par les phénomènes nucléaires naturels, Paris, Masson éd.
[1]- JOERG M. et al.- 2022 - « Cosmogenic nuclide techniques », Nature Reviews Methods Primers, vol. 2, no 1.
[1] HEZ G. et al. – 2015 - Un enregistreur exceptionnel de l'incision de la vallée de la Têt : le karst de Villefranche-de-Conflent (Pyrénées-Orientales), Karstologia n°65, p. 9-32.
[2] - COLAS R. et RUHLAND M. - 1980 - Tectonic control of the karstic network, in the Trabuc cave. Actes du 2ème Symposium International sur l'Utilisation de l'Espace Karstique. Bari. p. 135-146.
[3] - RENAULT P. - 1970 - La formation des cavernes. Coll. Que sais-je ? Paris, Presses universitaires de France.
[4] - QUINIF Y. - 2010 - Fantômes de roche et fantômisation. Essai sur un nouveau paradigme en karstogénèse, Karstologia Mémoires n°18.
[5] - RENDA M. et al. - 2016 - L'impact méconnu des chauves-souris et du guano dans l'évolution morphologique tardive des cavernes, Karstologia n°68, p. 1-20.
[5]- BRUXELLES L. – 2016 - La biocorrosion, un nouveau paramètre à prendre en compte pour interpréter la répartition des œuvres pariétales : l'exemple de la grotte du Mas d'Azil en Ariège, Karstologia n°68, p. 21-30.