Plateaux karstiques sous couverture en France - article ; n°576 ; vol.103, pg 170-194

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Annales de Géographie - Année 1994 - Volume 103 - Numéro 576 - Pages 170-194
Sur 7 types recensés (tableau l), les trois premiers sont bien représentés : karsts de contact lithostratigraphique, sous couvert argileux, karsts de cuesta à caprock sablo-gréseux, karsts sous couvert altérites et épandages siliceux (argile silex des karsts de la craie, argile à chailles, sidérolithique, terra-rossa). Ces derniers sont d'évolution ancienne, et incorporent des paléo-karsts. Seuls les hauts plateaux du Jura central ont des karsts sous-morainiques. Ces couvertures modifient les conditions d'introduction des eaux dans le karst, et de fonctionnement de la zone noyée (phénomènes artésiens colma tages argileux...). Grâce aux sols podzoliques et tourbeux, les eaux infiltrées ont un pouvoir corrosif permettant la progression de la crypto-altération et évolution du karst profond. Enfin si les formes de surface, dolines ou fosses paraissent médiocres et souvent colmatées, la fréquence des phénomènes de suffosion constitue un risque géotechnique important.
Abstract : Karstic plateaus under clay, sand and/or detrital cover (from recent studies). Among the seven types listed, the first three are well represented : lithostratigraphic-contact karsts under clay cover, cuesta karsts with sandstone caprock, and karsts under weathered rock cover and siliceous spraying (flint clay of the chalk karsts, chert clay, siderolitic, terra rossa). The latter are of fairly ancient development and include palaeokarsts. Only the high plateaus of the Central Jura have submorainic karsts . These deposits alter the conditions of water penetration and the functions of the groundwater (artesian phenomena, clay fillings). Thanks to podzolic and peat soils water infiltration are corrosive and lead to the advance of crypto-corrosion and evolution in the deep karst. Finally, if the surface shapes, dolines or fosses appear mediocre and often filled in ; the frequency of piping and collapse phenomena constitute an important engineering risk .
25 pages
Source : Persée ; Ministère de la jeunesse, de l’éducation nationale et de la recherche, Direction de l’enseignement supérieur, Sous-direction des bibliothèques et de la documentation.
Publié le : samedi 1 janvier 1994
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Jean Nicod
Plateaux karstiques sous couverture en France
In: Annales de Géographie. 1994, t. 103, n°576. pp. 170-194.
Résumé
Sur 7 types recensés (tableau l), les trois premiers sont bien représentés : karsts de contact lithostratigraphique, sous couvert
argileux, karsts de cuesta à caprock sablo-gréseux, karsts sous couvert altérites et épandages siliceux (argile silex des karsts de
la craie, argile à chailles, sidérolithique, terra-rossa). Ces derniers sont d'évolution ancienne, et incorporent des paléo-karsts.
Seuls les hauts plateaux du Jura central ont des karsts sous-morainiques. Ces couvertures modifient les conditions d'introduction
des eaux dans le karst, et de fonctionnement de la zone noyée (phénomènes artésiens colma tages argileux...). Grâce aux sols
podzoliques et tourbeux, les eaux infiltrées ont un pouvoir corrosif permettant la progression de la crypto-altération et évolution
du karst profond. Enfin si les formes de surface, dolines ou "fosses" paraissent médiocres et souvent colmatées, la fréquence
des phénomènes de suffosion constitue un risque géotechnique important.
Abstract : Karstic plateaus under clay, sand and/or detrital cover (from recent studies). Among the seven types listed, the first
three are well represented : lithostratigraphic-contact karsts under clay cover, cuesta karsts with sandstone caprock, and karsts
under weathered rock cover and siliceous spraying (flint clay of the chalk karsts, chert clay, siderolitic, terra rossa). The latter are
of fairly ancient development and include palaeokarsts. Only the high plateaus of the Central Jura have submorainic karsts .
These deposits alter the conditions of water penetration and the functions of the groundwater (artesian phenomena, clay fillings).
Thanks to podzolic and peat soils water infiltration are corrosive and lead to the advance of crypto-corrosion and evolution in the
deep karst. Finally, if the surface shapes, dolines or "fosses" appear mediocre and often filled in ; the frequency of piping and
collapse phenomena constitute an important engineering risk .
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Nicod Jean. Plateaux karstiques sous couverture en France. In: Annales de Géographie. 1994, t. 103, n°576. pp. 170-194.
doi : 10.3406/geo.1994.13744
http://www.persee.fr/web/revues/home/prescript/article/geo_0003-4010_1994_num_103_576_13744Plateaux karstiques
sous couverture en France
après des travaux récents
Caractères géomorphologiques
et problèmes environnement
Institut de Géographie 29 Avenue Robert Schuman U.R.A 13 621 903 Aix-en-Provence Jean du C.N.R.S. NICOD
Résumé Sur types recensés tableau l) les trois premiers sont bien
représentés karsts de contact lithostratigraphique sous couvert argileux
karsts de cuesta caprock sablo-gréseux karsts sous couvert altérites et
épandages siliceux argile silex des karsts de la craie argile chaules
sidérolithique terra-rossa Ces derniers sont évolution ancienne et incor
porent des paléo-karsts Seuls les hauts plateaux du Jura central ont des
karsts sous-morainiques
Ces couvertures modifient les conditions introduction des eaux dans le
karst et de fonctionnement de la zone noyée phénomènes artésiens colma
tages argileux... Grâce aux sols podzoliques et tourbeux les eaux infiltrées
ont un pouvoir corrosif permettant la progression de la crypto-altération et
évolution du karst profond Enfin si les formes de surface dolines ou
fosses paraissent médiocres et souvent colmatées la fréquence des phé
nomènes de suffosion constitue un risque géotechnique important
Abstract Karstic plateaus under clay sand and/or detritai cover from
recent studies Among the seven types listed the first three are well
represented lithostratigraphic-contact karsts under clay cover cuesta karsts
with sandstone caprock and karsts under weathered rock and siliceous
spraying flint clay of the chalk karsts chert clay siderolitic terra rossa
The latter are of fairly ancient development and include palaeokarsts Only
the high plateaus of the Central Jura have submorainic karsts
Ann Gèo. no 576 1994 pages 170-194 Armand Colin PLATEAUX KARSTIQUES SOUS COUVERTURE 171
These deposits alter the conditions of -water penetration and the functions of
the groundwater artesian phenomena clay fillings Thanks to podzolic and
peat soils water infiltration are corrosive and lead to the advance of crypto
corrosion and evolution in the deep karst Finally if the surface shapes
dolines or fosses appear mediocre and often filled in the frequency of
piping and collapse phenomena constitute an important engineering risk
Mots clés altérites craie crypto-corrosion karsts couverts paléokarsts
sidérolithique suffusion France Jura Lorraine Normandie Périgord
Key words chalk crypto-corrosion covered karsts karst palaeokarsts pi
ping siderolitic weathering Franco Jura Lorraine Normandie Périgord
attention des géomorphologues est principalement portée sur les
karsts typiques nus ou faiblement couverts comme ceux de la mon
tagne alpine des Causses et les karsts méditerranéens Us jouissent du
double avantage offrir des formes superficielles classiques et spéci
fiques champs de lapiés dolines disposées selon la fracturation bassins
fermés bien marqués du type polje et des réseaux souterrains impor
tants avec parfois des dénivelées considérables Toutefois en raison
des besoins alimentation en eau des problèmes de potabilité et de
contraintes géotechniques spécialement dans les zones sub-urbaines il
est nécessaire de intéresser aussi aux nombreux plateaux calcaires
très étendus dans les bassins sédimentaires où les formes sont modestes
et feutrées et les réseaux le plus souvent médiocres et colmatés Les
cartes hydrogéologiques Atlas des eaux souterraines B.R.G.M 1970
Carte hydrogéologique de la France 1980 permettent apprécier leur
étendue et leur importance des thèses récentes Rodet 1991 Gamez
1992 ont étudié minutieusement certains de ces karsts et précisé leurs
problèmes
On attachera abord distinguer les principaux types de plateaux
karstiques sous couverture argilo-sableuse sous altérites et diverses
formations meubles puis on examinera ensuite les principaux pro
blèmes évolution et environnement Bien que cette étude soit centrée
sur les karsts du territoire métropolitain il paru utile établir
quelques comparaisons avec des karsts analogues typiques spécialement
dans les pays voisins fig 1) 172 ANNALES DE OGRAPHIE
Fig CARTE DE SITUATION DES Typologie PRINCIPAUX cf tableau TYPES DE KARST SOUS COUVERTURE
de contact sous couvert argileuse de cuesta -sables grès à-k de la craie
argile silex -k calcaires argile chailles -k et paléokarsts sidérolitique
Sd-k méditerranéen -terra rossa -k dolomitique -arène dolom. 4a-k sous
alluvions anciennes Ab-k sous alluvions récentes Le plateau sous morainique de
Crémieu type 5) Est de Lyon 5-k sous-morainique tourbières affaissement
important signalé
Types de plateaux karstiques sous couverture
Bien que on puisse recenser sept types principaux en fonction de
la nature de la couverture et du contexte géomorphologique ils sont
très inégalement représentés en France tableau Certains ont été
étudiés que récemment Thèses de Rodet 1991 et de Gamez TABLEAU Principaux types de plateaux karstiques sous couverture argileuse sableuse et/ou détritique
Les exemples extérieurs la France sont figurés en italique
Couverture Types Région Exemple Morphologie Hydrologie Références Substrat
de contact Lorraine Woëvre N.E argiles de dolines rondvaux divergence Gamez 92
lithostratigraphique cale bathoniens artésianisme
de cuesta couverture Champagne Montagne de Reims sabl grès eocenes dolines introduction Rodet 91-92
sablo-gréseuse Forêt Othe craie sénonienne avens dolines pertes en vallée -id-
réseaux importants bimes artesian
Craie sous argile silex Normandie Pays de Caux argile silex vallées sèches circu vadose Calba al 79
Eure sables loess bétoires dolines Rodet 91-92 nappe phréatique
qq réseaux import
3b sous argile chailles Bassin Parisien Nivernais argile chailles vallées sèches circu vadose Braque 61
suffosion dolines Couturaud cale jurassiques
Orange 89
3c Paléokarst meulières sidéral Périgord Ft de la Bessède plateau Fénelon.51
sous sidérolithique cale crétacés sols podzoliques
Sarladais sidéral. Pechs plaines id Salomon qq pertes
cale gréseux coniac karst mogotes Astruc 92 nappe phréatique
3d méditerranéen Provence PI Albion terra-rossa silex partie impluvium Julian-Nicod 89 paléo-poljé
sous terra-rossa cale urgoniens dolines avens de de Vaucluse
3e dolomitique Causses Causse Noir arène dolomitique ruiniformes Ambert.9192
4a sous-alluvial Touraine Ardentes alluv anciennes dolines B.R.G.M 75
alluv anciennes cale bathoniens
4b sous alluvions récentes Orléanais Val de Loire alluv récentes dolines fontis B.R.G.M.71
du Loiret cale de Beauce
sous moraines Jura Frasne-Bonnevaux moraines Wurm entonnoirs absorb marais tourbières Bossard 78
Jura
Les Molunes id calo locale dolines ouvalas tourbières Neyroud 84 Nicod 90
sous form eol
6a sous loess Pologne Plat de Lublin loess/Crétacé dolines Glazek al 82
6b sous-dunaires Maroc Atlant de Safi dunes/Jurass -id- et réseaux Weisrock
Lunski 87
sous pyroclasts Italie Apennin Central cendres volcaniq évolution des poljés Raffy 77 174 ANNALES DE OGRAPHIE
1992 autres connus depuis longtemps ont suscité une abondante
littérature mais mériteraient une ré-étude méthodique enfin les me
sures hydrochimiques surtout orientées vers la potabilité de eau sont
tellement disparates que des comparaisons sont difficiles entre les
différents secteurs
La plupart de ces plateaux karstiques se trouvent dans le Bassin
Parisien et le Bassin Aquitaine les dénivelées médiocres de leurs
réseaux ont pas contribué entretenir un grand enthousiasme pour
les recherches spéléologiques encore que les explorations effectuées
par les clubs locaux soient nombreuses et sérieuses De nombreux
tra ages ont été réalisés certains depuis plus un siècle ainsi en
Forêt Othe pour adduction des eaux des sources de la Vanne vers
Paris dès 1867 par Ingénieur Beigrand puis vers 1900 par Le Couppey
de la Forest cf Historique des recherches hydrokarstiques dans le
Pays Othe in Rodet 1991 Enfin les géomorphologues se sont
préoccupés depuis longtemps de évolution de certains de ces karsts
particulièrement ceux sous les altérites en Aquitaine septentrionale
Enjalbert 1947 Fénelon 1951)
Les karsts de contact litho-stratigraphique
sous couverture argileuse
Ils sont très étendus dans la partie orientale du Bassin Parisien en
Lorraine et sur les confins bourguignons Mais un seul secteur été
étudié une manière très méthodique celui de la Woëvre septentrio
nale en Lorraine du N.E. avec les bassin de Othain du Loison et
de la Thinte Gamez 1979 1991 1992 est un secteur des Côtes
de Lorraine où les calcaires bathoniens du revers de la Côte de Moselle
enfoncent doucement dans la série argilo-sableuse et gréseuse du
Callovien-Oxfordien inférieur de la Woëvre fig 2a Cette série mono-
clinale est affectée par un système de failles de direction varisque
N.E.-S.W.) par ailleurs le réseau hydrographique orienté vers la
N.N.W. défonce la dépression orthoclinale de la Woëvre en avant de
la Côte de Meuse pour ces deux raisons le contact argile/calcaire est
affecté de nombreuses complications où érosion karstique intervient
Ce dispositif est très important au point de vue hydrogéologique
Le ruissellement sur les interfluves argilo-gréseux spécialement celui
des vallons hémicycliques appelés rondvaux cf infra se perd au
contact des calcaires bathoniens Dans ces calcaires prédomine un
écoulement phréatique nappe libre amont captive aval mais
combinée avec des circulations plus rapides drains ayant développé
un cavemement Cette nappe alimente des sources perennes au niveau
des vallées et réalimente les nappes des alluvions Localement les
émergences sont artésiennes comme les Bouillons de Delut jaillis
sements intempestifs jusque dans les rues de la localité On note aussi PLATEAUX KARSTIQUES SOUS COUVERTURE 175
SW
ZN Cale bathoniene tan
de contact sous couverture argilo-gréseuse Woëvre après Gamez 1992
KARST DE REVERS KARST DE PROMT
---ZN
craie sénonienne ZN niveau piezométri que <1 source temporaire permanente
racine altération
doline
aven
de cuesta sous couverture sablo-gréseuse type forêt Othe après Rodet 1991
bétolre vallé sèche
de craie sous argile silex sables tertiaires et loess id.
Fig TROIS TYPES DE PLATEAUX SOUS COUVERTURE
des soutirages karstiques un cours eau vers un autre Othain au
profit de Loison et aux environs de tang Amel Loison supérieur
au profit de Orne affluente de la Moselle donc un des derniers
avatars de ses conquêtes sur le bassin de la Meuse Rappelons que des
phénomènes artésiens analogues existent dans le bassin de Aroffe au
de Toul où les deuilles de Crésilles Moutrot et Ochey se mettent
en charge lors des importantes précipitations Journées internat de
Karstologie Metz 1985)
Les formes karstiques sont nombreuses mais les dépressions souvent
peu caractéristiques du fait du feutrage des colluvions et des sols sous
couvert forestier Les dolines du type gouffre-perte colmaté sont très
nombreuses dans les interfluves Bois de Marville près de Dulut Bois
Le Prêtre... Quand le bouchon cède les parois du gouffre apparaissent 176 ANNALES DE OGRAPHIE
Certaines dolines absorbantes dans la forêt domaniale de Spincourt
ont 20 30 de diamètre et de profondeur des
écoulements affluents entaillent les argiles Gamez et Hall 1991 Ce
sont des formes caractéristiques un karst introduction défini par
Rodet 1991a 3.4.1 Divers conduits et grottes ont été explorés celle
de la rivière souterraine du Failly dans le Bathonien dans le bassin
de Delut est générée au départ par un écoulement de nappe captive
au contact du toit marneux callovien Gamez 1992 331)
Les mardelles petites dépressions ubiquistes dans les terrains
argileux et marneux du Bassin Parisien et même dans la meulière de
Brie ne sont pas de véritables dolines mais des formes de suffosion
affectant un micro-karst couvert Colin Godard 1962 Gamez 1992
Ce sont des formes holocènes et non des cicatrices de pingos comme
cela fut parfois envisagé De plus dans ces régions il peut avoir
confusion entre dépressions naturelles et trous obus colmatés de la
guerre de 1914-18 Les rondvaux vallons tête hémicyclique
développés dans les formations argilo-gréseuses sont des formes ma
jeures anciennes et composites pour expliquer leur genèse Gamez
et ry 1979 font intervenir action du ruissellement la gélifluxion
périglaciaire et le soutirage karstique aval Ces processus rendent
compte de la masse argile stockée dans les conduits karstiques et
transitant nous reviendrons sur ce dernier point infra II d)
Les karsts de cuesta couverture gréseuse ou sablo-gréseuse
On sait que le plus grand réseau du monde celui de la Mammoth
Cave-Flint Ridge System au Kentucky se trouve dans un plateau
calcaire mississipien) sous un cap-rock de grès pennsylvanien Dans
le Bassin Parisien deux cuestas bien modestes offrent un dispositif
comparable la Montagne de Reims et la Forêt Othe Ces deux cas
ré-étudiés par Rodet 1991 92 sont ceux de karsts de la craie sous
couverture de sables paléocènes-éocènes souvent grésifiés esquissant
une corniche plus résistante que la craie sous-jacente en période froide
comme bien démontré Tricart dès 1952
Dans la Montagne de Reims vaste plateau forestier rebord
festonné en raison du faible pendage ce sont les sables du Spamacien
cimentés en bürge qui constituent horizon le plus résistant de la
couverture tertiaire Les formes liées au ruissellement et aux sources
des nappes suspendues dans la couverture tertiaire sont importantes et
constituent un exemple classique de karst introduction Rodet 1991a
3.4.1.) ce sont de vastes et profondes dolines absorbantes comme
la fosse du Creuzin 34 de profondeur ou la fosse Martin
Godard cette dernière en relation avec la Grande Fontaine de Verzy
émergence importante du karst crayeux située au pied de la cuesta
Le Pays Othe ou Forêt Othe) en raison un pendage plus
important se présente comme une cuesta plus nette et plus élevée PLATEAUX KARSTIQUES SOUS COUVERTURE 177
299 La couverture sablo-gréseuse tertiaire est découpée en lanières
par les vallées cataclinales Et le caractère plus énergique du relief
permet de bien distinguer un karst de front et un karst de revers
fig 2b est ce dernier qui dans notre optique est le plus intéressant
Son évolution géomorphologique été largement étudié par Tricart
1946 et hydrogéologie par Mégnien 1962) mais depuis les recherches
sur les cavités ont progressé Sur le revers et en milieu forestier les
ruisseaux sont abord perennes alimentés par de nombreux sourcins
ils sont absorbés plus aval par des pertes et leurs eaux aboutissent
aux grosses sources de la vallée de la Vanne De très tra ages
ont été réalisés carte synthétique in Rodet 1991a fig 302) pour la
dérivation des eaux dans aqueduc qui alimente Paris importants
réseaux ont été reconnus particulièrement la rivière souterraine de la
Guinand laquelle on accède par des puits Dans ces réseaux une
circulation torrentielle est superposée un écoulement phréatique Les
variations rapides de débits aux entrées et les débourrages de conduits
expliquent les crevaisons émergences brutales qui se produisent au
voisinage des exutoires exemples de la diaclase de la Noè et des
bimes gouffres émissifs cheminées équilibre fonctionnelles) ap
parus subitement comme la Bime des Enfants la Bime de Mineroy
etc Rodet 1991a chap 7.1) et autres phénomènes artésianisme
Dans le Barrots plusieurs ensembles karstiques dans les calcaires
portiandiens sont en évolution active sous ou au voisinage de la
couverture des sables verts albiens souvent remaniée On citera parti
culièrement le cas de celui de la vallée de la Saulx spécialement dans
le secteur de la Forêt de Trois Fontaines où se trouve le grand réseau
du Rupt du Puits 10 256 m) près de Robert-Espagne Plus au N. dans
la Forêt de Hesse des bétoires situées au voisinage des buttes-témoins
de gaize permettent introduction des eaux acides dans les calcaires
portiandiens carte géol au 1/50 000e Verdun et Beaudoin 1989)
Les karsts et paléokarsts couverture altérites
Ils sont très nombreux mais une très grande variété en raison
de la nature de la couverture et du substratum calcaire du degré
incision des vallées et de inégalité des héritages paléokarstiques
Souvent le matériel eluvial est augmenté de dépôts variés sable limons
etc. plus ou moins altérés comme Fénelon montré dès 1965
Les karsts de la craie sous couverture argile silex
Les plus caractéristiques sont le Pays de Caux et le plateau entre
Loir et Iton tous deux en Normandie et étudiés par Rodet 1991a et
1992 Sans entrer dans les détails car la question est complexe
et controversée on considérera argile silex comme un résidu
altération de la craie très largement hérité et souvent remaniée cf 178 ANNALES DE OGRAPHIE
Dewolf et al. 1983 Cette altération été réalisée sous climat tropical
en grande partie avant les épandages sableux tertiaires du Bassin
Parisien dans le de la Touraine avant le dépôt des sables de la
Brenne Eocène moyen cf Klein 1975 Cette couverture eluviale
pénètre intérieur de la craie sous forme de poches entonnoirs et
puits parfois une telle densité il plus entre eux que des
cloisons ruinées donnant les bonshommes de craie bien mis en
évidence par le recul des falaises du Pays de Caux Bonté 1971 Rodet
1991 Ce sont les racines du manteau altération et certains puits
colmatés formant des orgues géologiques ou pipes cf piping
peuvent enfoncer profondément 53 de profondeur La
Bretonniere Turrelet Seine Maritime Rodet 1991a 58 Les souti
rages souvent répétitifs ont affecté aussi la couverture des sables
tertiaires et même les loess limons et formations périglaciaires Re
marquons un karst dolines profondes évoluant dans les mêmes
conditions est celui de la bande de craie cénomanienne entre Liège
et Aix-la-Chapelle Albers et Felder 1984)
Au point de vue hydrologique argile silex feutrant la craie joue
un rôle ambigu en général elle retarde infiltration pour des pluies
de faible intensité et détermine dans les sables et limons sus-jacents
des nappes suspendues mais au contraire de fortes averses surtout
lors des orages estivaux peuvent donner par effet de splash et gla age
des sols des ruissellements importants vers les points absorption
privilégiés bétoires...)
Les formes karstiques superficielles sont caractéristiques du karst
introduction Rodet 1991 92) avec de nombreuses dolines absor
bantes ou bétoires fond souvent remblayé mais mobile infra
II Les infiltrations diffuses et les pertes de ruisseaux aboutissent
des réseaux organisés Ces réseaux coexistent avec aquifère lié la
porosité générale de la craie et peuvent lui servir de drain Au voisinage
des vallées les conduits se ramifient formant un delta karstique
avec des exutoires étages en fonction du niveau de creusement des
vallées et des transgressions et régressions marines comme le montre
exemple du karst de Caumont étudié par Rodet 1991 92)
Le karst du Nivernais sous couverture argiles chaules
II est maintenant bien connu grâce Braque 1961 en ce qui
concerne les formes superficielles dolines et vallées sèches et
Couturaud et Orange 1989) en ce qui concerne endokarst et hydro-
géologie Les processus karstiques sont actifs dans les calcaires juras
siques affecté par un champ de fractures subméridiennes dispositif
en horsts et en graben) et en général masqués par une couverture
eluviale souvent composite agit argiles chaules rognons
siliceux résultant certainement altérations anciennes particulièrement

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