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Histoire Des Creusements Karstiques Et Des Surfaces D'érosion En Provence Occidentale

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Histoire Des Creusements Karstiques Et Des Surfaces D'érosion En Provence Occidentale P hysio-Géo - Géographie Physique et Environnement, 2010, volume IV 1 HISTOIRE DES CREUSEMENTS KARSTIQUES ET DES SURFACES D'ÉROSION EN PROVENCE OCCIDENTALE (1) Jean-Joseph BLANC (1) : Professeur honoraire, Université de la Méditerranée - Faculté des Sciences de Marseille-Luminy. Courriel : [email protected] RÉSUMÉ : L'article dresse une synthèse des connaissances sur le cadre géodynamique, très évolutif, de la Provence occidentale, et sur les relations avec la spéléogenèse et l'évolution des surfaces d'érosion, depuis l'élaboration des paléokarsts des bauxites, au Crétacé, jusqu'aux variations du niveau de la Méditerranée au Quaternaire, en passant par les phases tectoniques et les aplanissements de l'Éocène, de l'Oligocène et du Miocène, et par les événements du Messinien. L'étude s'étend aux surfaces en position sous-marine actuelle e à leurs déformations : failles de la Cassidaigne et Bancs des Blauquières et de Magaud. Sont pris en compte les séquences de remplissage des cavités, les concrétionnements, la déformation et la direction des drains et des galeries. Le soulèvement des massifs karstiques au Quaternaire est souligné. Enfin, sont examinées les contraintes appliquées aux cavités karstiques et à leurs remplissages. MOT-CLÉS : spéléogenèse, surfaces d'érosion, déformations et contraintes mécaniques, Provence occidentale, France. ABSTRACT: This work deals a synthetic knowledge about the geodynamic environments and his relations with the speleogenesis mechanisms. Speleogenesis evolution and his relations about an erosive position surface to cretaceous (bauxitic karst), Eocene, Oligocene, Miocene, Messinian events until Plio-Quaternary times and last Mediterranean sea-levels. The situation of some erosion surfaces in actual submarine situation is observed: Cassidaigne faults, Banks of Blauquieres and Magaud. This work deals the sedimentary sequences filling the caves, speleothems, upthrust and deformations of karstic environments, water circulations and gallery orientations. At last, we make several observations and some field results in relation to the stress directions and constraints applied to the karstic excavations and their sedimentary fillings. Some researchs to the stress directions and constraints applied to karstic excavations and their filling. KEY-WORDS: speleogenesis, erosion surfaces, deformations and mechanics stress, Western Provence, France. I - OBSERVATIONS PRÉLIMINAIRES On examinera les relations entre les paléokarsts et les surfaces d'érosion successives, les volumes de l'endokarst, la présence des "vallées mortes", les poljés. Les paysages karstiques et leur potentiel touristique apparaissent liés à des phases de creusement, de remplissage, de recreusement, subordonnées à la position des aquifères anciens et actuels. La grande ancienneté des karsts est maintenant admise (P.A. CHAPPUIS, 1947 ; J. NICOD, 1983 ; J.L. GUENDON, 1984 ; M. JULIAN et J. NICOD, 1984 ; A. BINI, 1994 ; J.J. BLANC, 1997, 2003 ; H. CAMUS, 1997 ; F. DELANGE et J.L. GUENDON, 1997 ; J.N. SALOMON, 2001). Les durées concernées englobent l'intervention de plusieurs phases tectoniques depuis le 2 Crétacé ; la déformation des surfaces d'érosion peut, en certains cas, être décelée par des fluctuations des niveaux de base et du tracé des galeries dans l'endokarst. La brève et considérable régression du Messinien (moins d'un Ma, -1500 m), a nécessité des adaptations extraordinaires : surcreusement des réseaux aériens (formation de gorges et de canyons) et souterrains (P. AUDRA et al., 2001 ; L. MOCOCHAIN et al., 2006). Les surfaces d'érosion sont d'âges variés, de l'Oligocène au Plio-Quaternaire ; elles occupent aussi des positions différentes : surélevées ou rabaissées vers le front marin ; leur décryptage peut prêter à des difficultés. Certaines sont recouvertes par des formations sédimentaires bien identifiées. Les méthodes d'étude utilisées sont variées : en plus des investigations sur le terrain et des sondages sismiques à la mer, de l'examen des photographies aériennes et des images satellitaires, il a été procédé à des analyses pétrographiques sur les remplissages et leurs ciments matriciels, sur les spéléothèmes et sur les cristallisations colmatant les fissures des terrains encaissants. Les observations conduisent aux remarques suivantes : 1 / Les surfaces d'aplanissement des massifs calcaires recoupent des structures et des terrains différents. Elles impliquent de longues périodes de stabilité (plusieurs Ma) et incisent (ou précèdent) les réseaux karstiques. 2 / À l'origine, l'aquifère karstique est souvent proche de la surface. Le creusement des volumes de l'endokarst suit la position du niveau de base avec des possibilités de circulations ascendantes comme l'ont montré des recherches récentes (P. AUDRA, 1995 ; H. CAMUS, 2001 ; J.Y. BIGOT, 2003 ; L. MOCOCHAIN et al., 2006 ; J.J. DELANNOY et al., 2007). Les réseaux de galeries horizontales suivent, dans le temps, la position du toit des aquifères successifs. 3 / Les jeux (ou rejeux) d'accidents modifient la planimétrie, donc l'altitude, des surfaces karstifiées, les gradients hydrauliques ainsi que la direction des drains (recoupements de galeries). Les zones décomprimées se multiplient avec formation de grandes voûtes et chaos de blocs. Le foudroyage des galeries est maximum pour les réseaux les plus élevés et les plus proches des failles actives (J.J. BLANC, 2001) (Photos 1 et 2). II - ÉVOLUTION GÉODYNAMIQUE Elle est liée à l'évolution du domaine de la Méditerranée occidentale : - À l'Oligocène, la plate-forme occidentale de l'Europe est soumise à une distension orientée O-E, responsable de la formation de fossés N-S, recoupant les plissements pyrénéo- provençaux. Les témoins des paléokarsts antérieurs sont isolés par ce découpage. Ces derniers, tectonisés et colmatés par des calcaires lacustres, des brèches et des argilites très altérées, se retrouvent au niveau des surfaces les plus élevées. - Une évolution différente marque l'Oligocène terminal et l'Aquitanien. Au rifting ouest- européen succède l'ouverture du bassin liguro-provençal (J.C. HIPPOLYTE et al., 1990 ; G. GUIEU et J. ROUSSEL, 1990). Un intervalle de temps long (plusieurs Ma) et des conditions climatiques et tectoniques favorables correspondent à la formation de la "surface fondamentale", dite "anté-vindobonienne", qui regrade un paléokarst plus ancien (H. BAULIG, 1952 ; J. NICOD, 1967 ; P. BIROT, 1981 ; J.J. BLANC, 1998). 3 Photo 1 - Salle effondrée de la Barouquine proche de la surface d'érosion de Thèmes. [cliché : J.J. BLANC] Photo 2 - Entrée de la grotte de la Barouquine, lapiaz de la surface de Thèmes (Rocbarron). [cliché : J.J. BLANC] - Dès le Burdigalien, débute l'ouverture du bassin océanique liguro-provençal, lié à la rotation antihoraire du bloc Corse-Sardaigne, de 20,7 Ma à 18,6 Ma (J.B. ORSINI et al., 1980). La plate-forme karstifiée méridionale est ainsi séparée par la dérive. Vers 17 Ma, le mouvement 4 de rotation est stabilisé. Les surfaces karstiques désolidarisées évolueront séparément de part et d'autre du bassin ouvert. - Du Miocène à l'actuel, le bassin évoluera sur ses bordures en marge passive déformée. Les réseaux karstiques enregistreront, par de nouveaux creusements, les fluctuations du niveau de base, de la régression du Messinien à la transgression du Pliocène (Zancléen) et aux fluctuations glacio-eustatiques du Quaternaire. III - PALÉOKARSTS ET SURFACES D'ÉROSION La "surface fondamentale" aquitanienne est scellée par les formations continentales ou marines du Miocène, du Burdigalien au Tortonien. Elle est "basculée" vers le sud et le S-SE par le jeu d'une flexuration littorale mise en évidence par J. BOURCART (1952) et par l'activité de failles en escalier dans le domaine marin actuel. L'âge présumé de cette surface montre une très large "fourchette" de l'Aquitanien au Miocène supérieur. Le rejeu de failles plus anciennes, orientées E-O et NO-SE, se manifeste dans les paléokarsts littoraux du massif des Calanques (Fig. 1 – Photos 3, 4, 5, 6) et de Bandol, par des zones broyées et des bancs cisaillés avec concrétions brisées (Sormiou, Cap Redon, grotte du Capélan, Pointes Grenier et des Trois-Fours, Engraviers, Île Rousse, Bendor). Figure 1 - Localisation des lieux cités dans le texte, failles principales et chevauchements. Traits rouges : failles. Traits rouges dentés : chevauchements. Trame pointillée : terrains cristallins et permiens. Noms en bleu : réseau hydrographique et domaines littoral et marin. 5 Photo 3 - Effondrement de la paroi de Photo 4 - Faille ouest du Val Vierge. l'Eissadon. [cliché : J.J. BLANC] [cliché : J.J. BLANC] Photo 5 - Val Vierge : gradins d'effondrement. [cliché : J.J. BLANC] 6 Photo 6 - Val Vierge : gradins d'effondrement. [cliché : J.J. BLANC] Les auteurs (J. NICOD, 1967, 1992 ; M.F. COPPOLANI et al., 1973 ; J.J. BLANC, 1998) ont analysé les phénomènes à l'origine de ces aplanissements : corrosion-dissolution chimique sous un climat tropical humide, longue durée d'exposition, nécessité d'un niveau de base peu profond, proche de l'épikarst. De telles surfaces ont pu évoluer en poljés allongés ou en vallées fluviatiles suspendues, déconnectées par l'érosion messinienne ou plio-quaternaire. On en trouve des exemples sur le Petit Plan de Canjuers (Photos 7 et 8), à Malassoque (près de Quinson), à Valbelle (massif de Saint-Clément), à La Limate (plateau des Morières, près de Signes), etc (pour la localisation des sites, voir la figure 1). À l'origine, ces "vallées" drainaient des écoulements issus des massifs des Maures et de l'Esterel, c'est-à-dire
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