GROUPEMENT AMPUSIAN DE RECHERCHES SPÉLÉOLOGIQUES

Le monde souterrain

Quelques notions de géologie

1 - Où trouve-t-on des grottes ?

Les grottes se forment essentiellement dans certaines zones sédimentaires, dans d'anciens fonds marins.

Deux types de roches sédimentaires permettent le creusement de cavités : les calcaires et les dolomies. Le calcaire est formé de cristaux de carbonate de calcium (CaCO₃). La dolomie est un calcaire chargé en magnésium (CaMg(CO₃)₂).

Ces roches se sont formées dans des mers peu profondes, par accumulation de couches successives de débris organiques et minéraux. Les dépôts ont donc, à l'origine, une structure en couches parallèles.

Les roches sédimentaires ont ensuite émergé suite au recul des mers (période de glaciation) ou au soulèvement du continent.

Les principales régions calcaires françaises datent :

- de l'ère primaire :

. cambrien (- 570 MA) : Montagne Noire

. dévonien (- 370 MA) : Ardennes

- de l'ère secondaire :

. trias (- 200 MA) : Cévennes, Marguareis

. jurassique (- 170 MA) : Grands Causses, Jura, Cévennes, Verdon

. crétacé (- 100 MA) : Vercors, Chartreuse, Haute-Provence, Vaucluse, Haute-Savoie, Dévoluy, Pyrénées, Bassin Parisien.

2 - Comment se forment les cavités souterraines ?

Les cavités souterraines se développent dans des régions karstiques. Le karst est le nom d'un plateau situé en Slovénie (au nord de l'ex-Yougoslavie). Dans cette région, les phénomènes liés à la circulation souterraine des eaux dans le calcaire sont extrêmement développés et ont donné un paysage typique appelé karst.

Le karst est caractérisé par de nombreuses dépressions fermées, et par de rares écoulements superficiels.

Les dépressions fermées, appelées dolines, recueillent les eaux de pluie qui se perdent dans leur fond.

Les rares écoulements d'eaux superficiels disparaissent rapidement dans des pertes ou des gouffres d'absorption. Elles ressortent ensuite aux points bas des massifs karstiques par de très grosses résurgences (ou exsurgences).

En surface d'une région karstique, on rencontre fréquemment un relief de lapiaz (ou champ de pierre : fissures parallèles de la roche superficielle) et des puits à neige.

Les avens sont des trous verticaux, souvent cylindriques, ou du moins possédant une section assez régulière.

Le paysage karstique est le résultat de longs phénomènes d'érosion. L'érosion se fait avant tout par dissolution. La vitesse d'érosion est déterminée par la quantité d'eau qui transite dans le karst. Pour que l'eau de pluie dissolve le calcaire, il faut qu'elle soit acide. Elle le devient en se chargeant de gaz carbonique (CO₂) dissous au niveau du sol. Ce gaz est principalement produit par les organismes vivants : bactéries, levures, respirations des animaux et des végétaux. Ces derniers produisent des acides organiques puissants qui augmentent encore l'agressivité des eaux infiltrées. Le couvert végétal est donc un facteur important dans l'érosion karstique.

Enfin la température intervient dans ce phénomène d'érosion : plus une eau de pluie est froide, plus elle peut dissoudre de gaz carbonique, donc accélérer l'érosion.

Le déplacement et le déformement des mers et des continents ont provoqués des mouvements importants au sein des plaques tectoniques sédimentaires. Selon la dureté des roches et le type de contrainte, ces roches se sont plissées ou se sont fracturées.

La déformation des roches sédimentaires provoque des réseaux de microfissures. Elles vont transformer le massif calcaire imperméable en un massif perméable à l'eau de pluie acidifiée par la dissolution du gaz carbonique.

Naturellement, l'eau d'infiltration va ruisseler dans les fissures les plus larges et l'érosion va se concentrer dans ces conduits, au détriment des plus étroits.

Les grottes se forment donc par une action chimique (dissolution du calcaire par l'eau d'infiltration acide) et par une action mécanique due à la force des eaux souterraines qui, en se regroupant, forment de véritables torrents et creusent des conduites forcées. Les particules minérales entraînées par l'eau favorisent l'érosion mécanique.