Rapport Stage 2006

8/13/2019 Rapport Stage 2006

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EEEcccooollleeeFFFrrraaannnaaaiiissseeedddeeeSSSppplllooolllooogggiiieeeCCC...SSS...RRR... CCCttteeedddAAAzzzuuurrr

K RSTOLOGIE D NSLES GROTTES DE D LUISET DE S INT BENOT

SSttaaggee rrggiioonnaallEEqquuiippiieerrSScciieennttiiffiiqquueeoorrggaanniissppaarr

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Photo de couverture : grotte du Chat, Daluis, 06 (Photo J-Y Bigot, stage rgional Equipier Scientifique 2006)

POUR UNE POIGNEEDE SULFATES


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TTTAAABBBLLLEEEDDDEEESSSMMMAAATTTIIIEEERRREEESSS

I. INTRODUCTION............................................................................................................ 2II. LA SPELEOGENESE PAR CORROSION SULFURIQUE : LEXEMPLE DE

LA GROTTE DU CHAT (DALUIS, 06) ................................................................................ 3A. Historique de la problmatique hypogne...................................................................... 3B. Le processus de karstification hypogne........................................................................ 4C. Les indices de la karstification hypogne ...................................................................... 6D. Lempreinte sulfurique dans la grotte du Chat...............................................................8

III. IL ETAIT UNE FOIS DANS LE SUD EST ....................................................... 14A. Samedi 18 Mars 2006 au matin : in the Far East ......................................................... 15B. Samedi aprs-midi : on donne sa langue au Chat......................................................... 17C. Samedi soir : le retour du Chat.....................................................................................18D. Dimanche 19 Mars : le Chat II ..................................................................................... 19E. Samedi 25 Mars : le Chat frappe toujours deux fois .................................................... 20F. Dimanche 26 Mars : le Chat se rebiffe......................................................................... 21

IV. BILAN SCIENTIFIQUE ........................................................................................... 24A. Utilisation des logiciels de vectorisation appliqus la topographie 3D..................... 24

1. Point de dpart.......................................................................................................... 242. Utilisation de VTopo................................................................................................ 243. Prsentation de Thrion............................................................................................ 264. Quelques rsultats avec Thrion .............................................................................. 27

B. Formation des concrtions en choux-fleurs ou popcorns ................................. 301. Observations du premier week-end.......................................................................... 302. Observations du second week-end ........................................................................... 32

C. Morphomtrie des poches de substitution....................................................................341. Objectif de latelier................................................................................................... 342. Analyse de la rpartition des poches de substitution................................................ 353. Mthodes ..................................................................................................................374. Droulement in situ et limites de la mthode........................................................... 385. Discussion ................................................................................................................396. Conclusions .............................................................................................................. 48

D. Lactif associ la grotte du Chat................................................................................ 541. Prsentation de la source..........................................................................................542. Un biotope spcifique............................................................................................... 543. Caractristiques physico-chimiques......................................................................... 55

4. Mesure du dbit de la source active ......................................................................... 585. Les conduits fossiles sur le versant .......................................................................... 59V. BIBLIOGRAPHIE ......................................................................................................... 62VI. ANNEXES................................................................................................................... 63

A. Lexique.........................................................................................................................63B. Table des illustrations................................................................................................... 64C. Liste des participants.................................................................................................... 65D. Contacts utiles ..............................................................................................................66


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I. INTRODUCTION

Comme tous les ans depuis quelques annes, la Commission Formation du CDS 06, pour la

premire fois assiste par la Commission Scientifique du CDS 06, a organis au printemps unstage rgional Equipier Scientifique sous lgide de la Rgion Q.

Quoique les thmes de ces stages rgionaux voluent toujours autour des diffrentesdisciplines scientifiques connexes la splologie (biosplologie, colorations et traages,archologie), aucune des sessions na vraiment ressembl aux prcdentes, chacune ayantsa couleur particulire. Celle-ci fut particulirement originale, et plus dun titre :- le thme : un aspect quasiment mconnu de la karstologie, jamais enseign, peu publi : lasplogense par corrosion sulfurique, lie lhydrothermalisme ;- le site : une archi-classique des Alpes Maritimes, qui se rvle tre un des plus beauxexemples en France de ce type de karstification, ce que personne ou presque navait

clairement compris ;- les objectifs : du vrai travail de recherche, sur des ateliers peu prs vierges deconnaissance, dans des conditions relles de travail scientifique ;- le public : sur les dix participants, on retrouve six splos stagiaires rcidivistes (fidlitrassurante), mais aussi, pour la premire fois, deux purs tudiants non issus de la communautsplo. Cette incursion des universitaires dans nos formations matrialise clairement la qualitdes stages, lintrt de la thmatique, et la connexion effective entre le monde de la rechercheet les groupes de travail scientifique au sein des splos.- Nayons pas peur de le dire, la qualit et la varit des intervenants fut probablement aussiun des grands points forts de ce stage

Au bilan, un vrai travail de recherche, sur des sujets novateurs, cratif sur le plan desmthodes, impressionnant en qualit et en quantit, a t ralis : nous vous laissons en jugerdans les pages qui suivent. Le plus important nanmoins nest pas crit : cest lambiance,simple et sans prise de tte : pas de plan rigide, pas de cadre prtabli, mais des axes detravail ; le cheminement du stage volue au fil des questions des uns, des observations desautres ; chacun, quel que soit son niveau de connaissance, quil soit splo de base oukarstophile averti, apporte au travail de son quipe ses ressources, et recueille dans le dbat cequi larrange.

Les capacits dencadrement et dhbergement sont loin davoir t satures, et nous aurionslargement pu avec le mme dispositif accueillir plus de participants : une demi-douzaine destagiaires supplmentaires auraient, cest vident, encore enrichi les rsultats. Il est clair quela communication autour de ce stage, rudimentaire, tend en limiter laccs quelques happy few qui connaissent dj la formule... Une plus large diffusion du prsent compte-rendu est dj une invitation dcouvrir ces stages de proximit : nous essaierons pour lessessions suivantes douvrir plus largement les portes de la communication, afin davoir encore

plus de plaisir partager la pratique dune splologie qui samuse rflchir .

Alors, bonne lecture, et lan prochain, peut-tre ?


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II. LA SPELEOGENESE PAR CORROSION SULFURIQUE :LEXEMPLE DE LA GROTTE DU CHAT (DALUIS, 06)

A. Historique de la problmatique hypogne

Dans les annes 1970 - 1980, des chercheursamricains qui travaillaient, lun dans la grotte deLower Kane, Wyoming (Egemeier), les autres dansle systme de Carlsbad Cavern, Nouveau Mexique(Hill, Palmer), ont t interpells par lesquantits considrables de gypse que reclent cescavits : ce minral est en effet fortement soluble, etne leur semblait pas pouvoir coexister avec uncreusement karstique conventionnel provoqu par

les infiltrations deaux venues de la surface, quinauraient pas manqu de dissoudre le gypse.

Peu peu, ils ont t amens conclure que cescavits staient creuses en raison de remontes defluides profonds, liquides, gazeux ou mixtes,chargs de composs sulfureux1: suite desprocessus complexes impliquant des bactries, latransformation des composs sulfats2ou sulfurs3en acide sulfurique avait provoqu une intensecorrosion des carbonates, et leur conversion ensulfates4. Lechuguilla, principalement en raison deses dimensions et de ses concrtionnements

spectaculaires, est aujourdhui lexemple le plusconnu des ces cavits anormales .

1Sulfureux : qui contient du soufre libre ou lion sulfure S--2Sulfat : qui contient des sulfates, sels de lacide sulfuriquecaractriss par le radical SO4

--3Sulfur : qui contient des sulfures, mtaux ou cationscomplexes combins avec du soufre et caractriss par lion S --4Sulfate : sel de lacide sulfurique caractris par lion SO4

--

La corrosion sulfurique par des remontes defluides profonds, qualifie d hypogne paropposition la corrosion pigne cause par despercolations deaux directement venues de lasurface, a tout dabord t accueillie dans lacommunaut scientifique avec scepticisme, puis at admise comme un phnomne marginal ; maisdans le Nouveau Monde comme ailleurs sur leglobe, un nombre croissant de cavits ont t

comprises comme relevant de ce processus : toutdabord la douzaine de grottes hydrothermales5actives connues en tant que telles, souvent depuislantiquit (par exemple grotte des Serpents Aix-les-bains, systme de Frassassi en Italie, grottes deBuda en Hongrie, quelques cavits en Algrie), puisdautres, inactives mais identifies commehypognes la lumire des travaux des quipesamricaines ; certaines cavits sulfuriquesrcemment dcouvertes de faon fortuite se sontmme ajoutes la liste (grotte de Movile enRoumanie, 1986).

Aujourdhui, la part du creusement hypogne dansles vides souterrains en domaine calcaire apparatde plus en plus significative : la lumire de cesavances, un nouveau regard simpose, enparticulier sur la question de la karstificationprimitive et sur les cavits reconnues par forage enzone noye ou profonde.

5Hydrothermale : caractre dune eau souterraine chaude richeen fluides minraliss


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B. Le processus de karstification hypogne

Lorsque des eaux transitent dans des couchesgologiques grande profondeur, elles sontsoumises des pressions et des tempratures

importantes : le gradient gothermique gnral esten effet de 1C / 33 m (cest--dire que latemprature slve de un degr lorsquon descendde 33 mtres dans la crote terrestre). Dans cesconditions physiques particulires, elles dissolventdans les roches lessives des gaz et des minraux,notamment du gaz carbonique trs prsent dans lescouches profondes de la crote terrestre, dessulfures et des sulfates qui y sont frquents.Lorsquelles arrivent en surface, ces eaux sontqualifies d hydrothermales en raison de leurtemprature qui est gnralement anormalementleve.

Dans le cas o leau contient des composs soufrs,des bactries archaques, proches de celles quicolonisent les fumeurs noirs des dorsalesocaniques, se dveloppent dans les conduitsprofonds en milieu strictement anoxique6,aphotique7, et sous des tempratures leves. Cesbactries, dites chimiautotrophes8 etsulforductrices9, vont rduire les sulfates ensulfures10et en sulfites11, en produisant notammentdu sulfure dhydrogne et du soufre natif.

Dans tous les cas, la pression baissant lors de laremonte de leau, les gaz dissous sont librs, enparticulier le gaz carbonique et le sulfuredhydrogne. Le taux de H2S dans latmosphre descavits actives connues peut atteindre danscertaines conditions de confinement desconcentrations mortelles pour lhomme, de lordrede 120 parties par million (ppm), soit 120g pargramme dair.

Le sulfure dhydrogne va entrer dans plusieursboucles chimiques qui aboutissent la productiondacide sulfurique ; basiquement, les formules sonttoujours les mmes :

H2S +2O2 => 2H+

+ SO4- -

(Hydrogne sulfur + oxygne => acide sulfurique)

6Anoxique : o le taux doxygne est trs rduit7Aphotique : zone o ne pntre aucune radiation solaire8Chimiautotrophe : qui produit de la matire vivante grce desressources minrales et sans recours la photosynthse9Sulforductrice : se dit des bactries capables d'extrairemtaboliquement de l'oxygne des sulfates, en les dcomposanten sulfures, notamment d'hydrogne (H2S)10

Sulfure : soufre associ un mtal ou un cation complexe,caractris par lion S--11Sulfite : sel de lacide sulfureux H2SO3

Mais aussi

2H2S +O2=> 2S + 2H2O(Hydrogne sulfur + oxygne => soufrelmentaire + eau), puis

2S + 3O2+ 2H2O => 2(2H+

+ SO4- -

)

(soufre lmentaire + oxygne + eau =>acidesulfurique)

Cet acide dissout le calcaire et forme du gypse :

CaCO3+ (2H

+

+ SO4 - -

) => H2O + CO2+(Ca+++ SO4- -)

(Carbonate de calcium + acide sulfurique => eau +gaz carbonique + sulfate de calcium, c-a-d gypse)

Le gypse, trs soluble, est limin par lcoulementdes eaux.

Loxydation du sulfure dhydrogne peut se fairesimplement avec loxygne atmosphrique, ou avecloxygne dissous dans des apports deau desurface ; dans ce cas, le rle radiochimique du

Radon (gaz radioactif abondant dans les couchesprofondes de lcorce terrestre) est voqu parcertains chercheurs (Dublyansky et Dublyansky1998 The problem of condensation in karststudies , Journal of cave and karst studies 60 (1),p. 3-17) ; mais, mme en labsence doxygne libre,les sulfites peuvent ragir avec leau pour produirede lacide sulfurique.

Enfin, des communauts de bactries plus ou moinsarobies12 prsentes dans la tranche oxygne dusystme hydrothermal effectuent la rduction dessulfates et loxydation des sulfures en produisant de

lacide sulfurique et de nombreux acidesorganiques, amplifiant localement le processus decorrosion. Ces colonies bactriennes, baptises snottites par les chercheurs amricains, seprsentent dans les cavits actives connues (grottede Villa Luz, Tabasco, Mexique) comme des amasorganiques lis par une matrice visqueuse, collssur les parois ou pendant des votes, distillant desgouttes extrmement acides dont le pH estcouramment infrieur 3, parfois 1.

la base de cette chane biologique biencirconscrite par certains travaux (Barton &

12Arobie : organisme vivant dont le mtabolisme a besoin deloxygne


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Luiszer 2005, Journal of cave and karst studies 67(1), p. 28-38), une ressource en carbonemtabolisable semble requise : elle est puise soitdans des dpts fossiles (hydrocarbures dans le casde Lechuguilla), soit dans des substancesorganiques piges dans des remplissages

exognes13

rcents.13Exogne : dont lorigine est externe au systme

noter que la corrosion sulfurique du calcairelibre du gaz carbonique lequel, dissous dans leau,va produire son tour un acide faible qui va leverencore le seuil de saturation de leau lgard ducalcium, et ajouter une corrosion carbonique

classique la corrosion sulfurique.

Fig. 1 : la chane biochimique sulfates, sulfures, sulfites et acide sulfurique (Barton & Luiszer 2005)


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C. Les indices de la karstification hypogne

La cavit hypogne active prsente de nombreuxtraits caractristiques lis lhydrochimie : commeon la vu, le plus souvent, les eaux hydrothermales

sont relativement chaudes en raison de laprofondeur dont elles proviennent et du gradientgothermique gnral ; elles dgazent activement,soit du gaz carbonique, soit du sulfure dhydrogne lodeur caractristique de boule puante, cedgazage les rendant plus ou moins ptillantes .

Si leau a baign en profondeur des vaporites14,elle va remonter un cortge, anormal en milieucarbonat, de chlorures et surtout de sulfates et desulfures, ces derniers jouant un rle prpondrantdans la splogense hypogne et dans lesremplissages que lon trouvera dans la cavit

(grandes quantits de gypse). En outre, leausulfure est souvent blanchtre, parfois presqueopaque. Certains auteurs attribuent cet aspect dusoufre natif en suspension (Hose &Pisarowicz 1999 - Cueva de Villa Luz, Tabasco,Mexico : reconnaissance study of an active sulfurspring cave and ecosysteme, Journal of cave andkarst studies 61 (1), p. 14).

Dans le cas o la cavit est fossile, lidentificationde lorigine hydrothermale de la cavit, moinsimmdiate, repose sur la convergence dindicessubtils et dempreintes spcifiques que laisse la

splogense hypogne :

- Indices structuraux : pour permettre la remontede fluides profonds, il faut tout dabord quexisteune ou des discontinuits majeures affectant lacouverture : de fait, la plupart des cavitshypognes sont situes proximit de faillesimportantes ou de grands linaments.

Par ailleurs, la remonte des eaux profondesncessite peu ou prou une configuration daquifrede type artsien, mme si celui-ci, pas toujours ais comprendre quand la cavit est active, est

dautant plus difficile identifier quand la cavit estfossile.

- Indices physiques : latmosphre dune cavithypogne semble souvent relativement chaude : eneffet, dans les cavits pignes, les coulements deseaux de surface ont un effet climatique qui oblitrele gradient gothermique ; or, une cavit hypognentant pas creuse par ces coulements, le gradientgothermique y agit de faon plus directe.

- Indices minralogiques : la remonte deaux ayantbaign des roches profondes, sous des tempratures

14Evaporite : roche forme la suite de lvaporation de leau demer

et des pressions importantes, saccompagne dansles zones proches de la surface de phnomnesphysico-chimiques et de minralisations

spcifiques.

Souvent, grande profondeur et en contexteanoxique, en fonction de la minralogie delaquifre, des ions ferreux et du manganse sontmobiliss ; prs de la surface, en raison du contactavec loxygne vhicul par les eaux dinfiltrationmtorique, le manganse et les ions ferreuxsoxydent et prcipitent en oxydes de manganse etoxyde ferrique, qui constituent des remplissages etdes concrtions sans quivalent dans le karst normal ; dautres minraux plus rares, comme lagalne (sulfure de plomb PbS2) par exemple, sont

parfois dposs par les fluides hydrothermaux.

Fig. 2 : concrtions de goethite (oxyde de fer) provenant dune

vavit hypogne du Vaucluse (Photo J-C dA-N)

A grande profondeur galement, leau peut secharger en gaz carbonique, lequel va permettre lamise en solution dune grande quantit de carbonatede calcium : sous leffet de la dtente, le CO2 vadgazer et le carbonate de calcium prcipiter encalcite, souvent forme en scalnodres de grandesdimensions trs caractristiques du milieu

hydrothermal.

- Indices macromorphologiques : le fluide quicreuse la cavit hypogne du bas vers le haut passe o il veut et o il peut : elle est doncgnralement anastomose, labyrinthique.

La gravit ntant pas le moteur mcanique de cecreusement, la verticale ny est pas privilgie :cette organisation gnrale se distingue doncradicalement du puit - mandre classique en karst stricto sensu .


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Contrairement une cavit de karst alpin qui sestructure autour de son chemin de drainage, sahirarchisation ne crot pas avec la profondeur.

- Indices msomorphologiques : il est parfoispossible didentifier dans la cavit les points

dmission de fluides hydrothermaux, en gnralfissures ou conduits ascendants impntrables.

La corrosion se produisant de faon concentre linterface air/eau, o lhydrogne sulfur H2Strouve de loxygne atmosphrique disponible poursoxyder en acide sulfurique H2SO4, la corrosion estimportante au niveau de la surface de la nappe ; ilsen suit le creusement de profondes encoches decorrosion, donnant un profil de galerieshorizontales trs larges dans les parties basses,marquant le niveau de la nappe hydrothermale. Cesencoches de corrosion sont parfois dveloppes

un point tel quelles taillent dans lencaissant,autour des fissures ou conduits missifs, devritables salles au plancher strictement horizontalet plan.

Ces planchers sont parfois repris secondairementpar des coulements corrosifs qui les entaillent de

rigoles et de chenaux, formant dans ce cas de trscaractristiques tables de corrosion en rochemassive (grotte de Villa Luz au Mexique, grotte desSerpents Aix-les-bains). Parfois, une granderessemblance de ces figures de corrosion (encocheset chenaux) avec des formes paragntiques du

karst pigne (banquettes drosion et trous deserrure), peut induire une interprtation errone.Enfin, une cavit hypogne recle peu ou pasdindices fluviokarstiques en rapport avec sesdimensions, tels que galets et remplissagesfluviatiles.

- Indices micromorphologiques : les pluscaractristiques sont des lapis de parois ,rigoles profondment incises en milieu exond parles ruissellements ou gouttages de jusbactriens dont les pH sont courammentinfrieurs 3.

Typiques galement sont les bubble trails ,chemins de bulles de gaz corrosifs en milieu noyprovoquant une corrosion localise au long de leurascension contre paroi.

Fig. 3 : calcite hydrothermale dans une cavit hypogne ardchoise (Photo P. Deconinck)


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D. Lempreinte sulfurique dans la grotte du Chat

La grotte du Chat (coordonnes Lambert III956,537 / 3201,859 / 940), cavit totalement isoledans un secteur peu karstifi, est connue depuis au

moins le XIXme sicle. Ses quelques centaines demtres de dveloppement sans difficult techniqueen font une course mineure au plan splologique,mais des gnrations de splologues y ont emmenles dbutants se perdre dans sa zone labyrinthique,ce qui en fit en son temps une classique des AlpesMaritimes (elle est aujourdhui daccs soumis autorisation de la mairie de Daluis).

Mais peut-tre fut-elle, comme le chantait Reggiani, trop souvent, mais trop mal aime , car il fautattendre 1993 pour que Bruno Ducluzeaux mette en

avant quelques-unes de ses singularits peucompatibles avec une karstificationconventionnelle, et en vienne suggrer uncreusement li lhydrothermalisme ; les travauxles plus rcents clairent plus pertinemment encoreces singularits troitement apparentes aux indicesgnriques exposs dans le paragraphe prcdent :

Fig. 4 : contexte gologique de la cavit (daprs la carte gologique, B.R.G.M.)

- Elle se situe au contact dune faille appartenant un faisceau satellite de larc de Castellane, bienvisible en rive droite du Riou au droit du porche(voir dtail sur la carte) ; bien que le contexte soitessentiellement crtac, des vaporites du Trias etses sulfates existent proximit : le village deDaluis est bti sur un diapir15 de gypse (tG sur lacarte). Les opportunits de remontes de fluidessulfats existent donc.

15Diapir : extrusion travers les couches gologiquessuperficielles de matriaux sous-jacentes relativement plastiques

- Elle se situe dans un lambeau de calcairebarrmien (n4 sur la carte gologique) dunesurface de lordre de 0,5 km, environn de marneset de marno-calcaires (sur la carte, n1-3 est leNocomien marneux et n6-c1 le Cnomanieninfrieur). Le relief ne se prtant pas lorganisation de drainages allochtones16alimentantce minuscule karst, et aucun amont fluvio-karstiquentant dcelable ni dans la cavit, ni lextrieur,

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Allochtone : qui provient dun autre endroit, par opposition autochtone


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on peut raisonnablement carter lhypothse dukarst binaire17.

Si on suppose ce karst unaire18, et en se rfrant aucoefficient dinfiltration spcifique indiqu par E.Gilli pour les karsts mditerranens (14 l.s-1/km),

sa surface collecte leau ncessaire pour alimenterun sourcillon de quelques l.s-1 une dizaine de l.s-1 :

17Binaire : qualifie un karst aliment par un impluvium en partienon karstique (impermable ou cristallin par exemple), paropposition au karst unaire18Unaire : qualifie un karst aliment par un impluviumtotalement karstique, par opposition binaire

dans un processus karstique habituel, cela sembletrs au-dessous des dimensions du conduit.

En dpit de la dimension de ses conduits, la grottene contient pas le moindre galet ou dpt fluviatile,les remplissages tant rduits quelques fins

enduits dargile claire ou grise issue de laltrationdes marnes.

Pas damont, pas deau, pas de remplissages : dansces conditions, la karstification pigne parat pourle moins improbable.

- Les galeries, remarquablement horizontales, (voirfigure 12 infra) sont essentiellement dveloppes auprofit de diaclases bien visibles au sol (voir planchehors texte infra), dont les bords francs ne portent

pas les traces drosion de type mandre - puitsqui nauraient pas manqu de se produire si cesfractures avaient particip un drainage gravitaire ;les galeries prsentent des sols de roche-mreparfaitement plans, et leurs parties basses sontinvariablement trs largies, entailles par uneencoche de corrosion vidente. Certaines de cesgaleries miment effectivement un banal profilparagntique banquettes, mais le gradientquasiment nul dans lensemble de la cavit (0,7%,nivellement Audra, Gilli et Nobcourt 23/04/06) nepeut gure expliquer les surcreusements vigoureux,quil faut donc imputer des coulements

particulirement corrosifs.

Fig. 5 : profil caractristique de galerie dans le Labyrinthe(Photo J-Y Bigot 2005)

- Il existe dans la paroi Est de la galerie de Cessoleun petit lapiaz de paroi aux rigoles trsprofondment incises, qui ne peut rsulter que deruissellements trs corrosifs ; il est environn degypse renforant lvidence dune corrosionsulfurique. Quoique discrte, cette forme paritalede la grotte du Chat est probablement le plus belexemple, peut-tre le seul, de lapiaz sulfuriqueconnu en France ce jour.

Fig. 6 : rigoles sulfuriques paritales dans la galerie de Cessole

(Photo J-C dA-N)


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- Dans la salle des Santons, les planchers rocheuxsont entaills en superbes tables de corrosion. Cestables de corrosion sont associes despectaculaires encoches latrales et profondmententailles de chenaux, signant de vigoureuxprocessus corrosifs. Les chenaux sont guids par

des fissures ne prsentant aucun stigmate defonctionnement en perte, donc missives. Cettesalle est dans la grotte le lieu o les apports

hypognes furent probablement les plus massifs(calibre des fissures au sol) et o la corrosionsulfurique fut la plus intense (volume de la salle,calibre des chenaux et des encoches). Nousretrouvons ici une caractristique morphologiqueessentielle des grottes hydrothermales (grotte de

Villa Luz au Mexique, grotte des Serpents Aix-les-bains).

Fig. 7 : la salle des Santons ; les personnages se tiennent sur les

tables de corrosion (photo Ludovic Mocochain)Fig. 8 : schma fonctionnel de la salle des Santons (dessin

Philippe Audra, Octobre 2005)

- On identifie sans difficults dans la grotte du Chatdes encrotements de gypse, dissmins dans toutela cavit mais localement trs significatifs(centimtriques) : voir la rpartition des dpts dansla figure 10 infra, ralise dans le cadre du stage.

Fig. 9 : encrotements et crosse de gypse dans la grotte du Chat(Photo J-Y Bigot)

Enfin, nulle part dans la cavit on ne relve degalets ou remplissages sableux ou argileuxnotables, nous serions donc bien en peine deprsenter des photos sur cette classedobservations...

Lensemble de ces indices suggre effectivement uncreusement non pas pigne, mais caus par laremonte, le long de la faille et la faveur desfractures de la barre calcaire, deaux profondesayant mobilis des sulfates vaporitiques du Trias

marginal au dme de plites permiennes de Barrot :ces apports hydrothermaux alimentant un processusde corrosion sulfurique suivant une organisation

typique de galeries horizontales marquant lesommet de la zone noye, avec leurs tables et leursencoches de corrosion.

Quoique ce faisceau darguments soit trsconvergent, sa valeur serait discutable si laprsence, en contrebas de la grotte, son aplombexact et dans la mme dalle redresse de calcairebarrmien, dune source sulfureuse active et deniveaux fossiles qui lui sont associs nen certifiaitde faon indiscutable (et odorante) lorigine

hydrothermale ; cet ensemble fait de la grotte duChat un exemple majeur parmi les quelques cavitshypognes avres en France.


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Dans ce contexte, les objectifs du stage rgional Equipier scientifique 2006 sont :- proposer une ouverture didactique sur cet aspectpeu connu de la splogense quest la corrosionsulfurique ;

- conforter, par toute approche scientifique que lonjugera approprie les diffrents caractresspcifiques au creusement hypogne proposs parla grotte du Chat, le sujet tant pour lheureincompltement explor. Du point de vuemthodologique, ceci constitue une mise en

situation relle de recherche pluridisciplinaire.

Fig. 10 : profil en long et nivellement de la grotte du Chat (dessin Ph. Audra)


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Fig. 11 : rpartition des tmoins de gypse dans la grotte du Chat (Schma Ph. Audra avec levs des stagiaires sur topo M..Rousseau, C.M.S.)


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Fig. 12 : la fracturation dans la grotte du Chat (schma Ph. Audra sur topo C.M.S.)


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A. Samedi 18 Mars 2006 au matin : in the Far EastLe petit parking du pont de la Manda, sur lanationale 202 : incontournable lieu de rendez-vousdes randonneurs, cyclistes, canyonnistes et autresweek-end gangs Et en cette occasion, des splo-stagiaires, avec pour objectif du travail dans unergion du dpartement splologiquement biendshrite... Samedi 18 Mars 8 heures et demieptantes, nous dbarquons l, Philippe Audra etmoi : Pierka est dj l, avec Fabien et Tristan bord de son 4x4. Salutations, prsentations, etsoudain mobile sonnations : Michel ; il arrive,Michel, il nest plus trs loin, il ne sera pasvraiment en retard, ou alors pas beaucoup. Au fait,tu as pris le vido projecteur ? Pas de vidoprojecteur ? Ae Du powerpoint quinze

personnes sur un cran de portable, a risque dtreassez limite

Philippe dcide derechef daller chercher son enginfamilial, celui avec lequel il passe dhabitude lesphotos de ses vacances Melun (prononcez mloune , a doit forcment tre en PapouasieNouvelle Guine ou quelque chose comme a) ;aussitt, nous remontons dans ma fougueuseWolkswagen Polo gazoil de 1991, et, avecllgance (y compris verbale) dOlivier deKersauzon et du capitaine Haddock qui se feraientles Quarantimes bord dun 420, nous re-

gravissons la colline du Broc (toponyme valeurvachement oronymique comme dirait Jean-Yves) ;de sorte que cest pas plus tard qu 9 heures et desbroques (l, ce nest pas un oronyme) que noussommes de retour la Manda.

Nuo est arriv, Michel et Ana aussi, mais pasencore Bruno et Cathy. Guillaume est avec eux. Unautre coup de mobile (mais comment on faisaitavant ?) : Bruno a loup la Manda, il est sur la 202,Bruno, mais plus loin. Jean-Yves et Ludo nousattendent Entrevaux, Eric Gilli nous rejoint midiavec son tudiant de Paris : on peut donc y aller.

On va y aller, daccord ; mais on va op-ti-mi-ser :huit personnes, normalement a tient dans deuxvoitures, non ? Normalement, oui ; des splosaussi, mais pas vraiment normalement : car lesplo a beau singnier quiper light , pourautant il voyage rarement lger Philippe et moichargeons donc nos fourbis respectifs dans lavoiture de Michel (laquelle nattendait pas noscontributions pour tre dj ras la gueule), et nousnous faufilons dans les interstices. Du coup, leditRenault Express se transforme en une sorte demachine la Dubout, hante par quelques

personnages en majorit hirsutes et bouriffs (laminorit cest Ana) au milieu dun extraordinairebric--brac de sacs de toutes formes et de couleur

souvent indcidable, de caisses et de bidons. Aumilieu de ce Capharnam, se baladant dun ballot lautre, trs laise, comme dans son lment : lechien de Ana, qui dans mon souvenir sappelleCzwrgtiegrda mais jaurais peut-tre mieux fait dele noter sur le moment.

Donc, en route maintenant vers les Alpes de HauteProvence ! Vu lheure et le temps (nuages etgrisaille, pluie prvue dans laprs-midi, neige partir de 1100 mtres), nous dcidons de zapper lerendez-vous au Pont Noir dEntrevaux et lebelvdre de Sumaure, duquel on ne doit pasbelvdrer grand-chose de gomorphologiqueaujourdhui. Un coup de mobile Ludo (pure,

mais comment on faisait avant ?), et on file tous endirection de Saint Benot et de ses marnespriabonniennes. Cest l que le stage commenavraiment.

Nous arrivons tous ensemble (ou presque, ilmanque encore Eric Gilli et son tudiant de Paris)dans le cur du synclinal de la Lare, Saint Benot(Alpes de Haute Provence, mais presque Maritimesquand mme) vers 10 heures et demie. Lobjectifest daller observer danciennes chemineshydrothermales perdues dans les badlands,prambule qui pose bien la problmatique du stage.

Nous nous rendons en troupeau dans lesroubines pentues, persilles de filons de calciteblanche ; celle-l, amorphe ou se dbitant parfois engros rhombodres, provient de la minralisationlente de fractures de lencaissant, et ne nousintresse pas.

Fig. 13 : bande de gographes en goguette dans les roubines

(Photo J-C d'A-N)

Tout en escaladant les versants, Philippe commente

le contexte gologique et son impact dans lespaysages : flanc nummulitique du synclinal marqu


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par la barre redresse de la Lare, cur priaboniende marnes sur lesquelles nous marchons et surlesquelles est difi le petit village de Saint Benot,au loin les barres de grs dAnnot, et, plus prs, unepalo-valle comble de colluvions grseuses.Bientt, au milieu des marnes molles, nous

tombons sur un premier bloc sombre et patin,indniablement constitu de cette calcitepalissadique que nous connaissons si bien dans lessplothmes en milieu karstique : de leau satureen carbonates a circul par ici, et a prcipit soncalcaire. Philippe nous certifie que la cheminenest plus trs loin : faut juste grimper un peu

Fig. 14 : grimper un peu, qu'y disait... (Photo Catherine Baby)

Et on la trouve effectivement, cette cheminehydrothermale :

Fig. 15 : la chemine hydrothermale (Photo J-Y Bigot)

Une large fissure verticale dans les marnes, auxpontes moules de concrtion de calcite mise ensaillie par lrosion diffrentielle qui a balay lestendres marnes bleues Il y avait ici une sourceartsienne, dgueulant une eau venue desprofondeurs o elle avait dissous force CO2(loi de

Henry) et force ions Ca++ ; la pressionhydrostatique baissant au cours de son ascension,elle dgazait son CO2 (loi de Henry toujours), cequi basculait lquilibre des hydrognocarbonatesvers la prcipitation des carbonates, et la voil, cettecalcite qui cristallisait dans ce conduit insolite Dequelle profondeur elle venait cette eau ? Quand est-ce que a a fonctionn cette affaire-l ? Mystre.Mais a a exist. Premires approches, premiresrflexions sur lhydrothermalisme et les remontesde fluides profonds Le ton est donn, on peutmaintenant se tourner vers Daluis et la grotte duChat : nous en prenons la route 11 heures et

demie.

Un petit coup de fil (pourquoi on dit a quand onutilise un mobile ? Et puis dabord, comment onfaisait avant ?) Eric Gilli qui doit nous rejoindre Daluis, et qui nous dit quil nest pas encore tout fait l, quil doit aller chercher son tudiantMoustapha la gare (sic !) du Fugeret. Nous nesommes qu quelques kilomtres et quelquesminutes de larrive du train des Pignes : cest doncPhilippe, Michel et moi qui iront chercherMoustapha la gare, dans lambiance trs SergioLeonesque que je vous ai raconte juste avant

Nous dnichons dans lExpress de Michel un ultimeinterstice pour loger Moustapha (qui, aprs avoirpris successivement le TGV et le train des Pignes,doit commencer se demander srieusementjusquo on peut tomber dans linconfort), et enroute pour la valle du Var.

Nous arrivons en vue du parking municipal deDaluis (huit places) lheure du pique-nique ; dureste, lensemble de lquipe, qui est arriv depuisun moment, sest jet dans des agapes au senssplologique du terme : saucissons divers, force

fromages plus ou moins odorants, 125 grand teintsinon grand cru ; cest la fin de ce festin, momentstratgique, que Philippe a sorti sa botte secrte : laVULNERAIRE !

La vulnraire est une plante de haute montagne

poussant en Chartreuse, aux incomparables vertusmdicinales ds lors quelle macre dans un alcool 40 avec un peu de sucre mais pas trop. Elle estsouveraine contre des tas de choses quonnaimerait pas attraper, du coup, il vaut mieux enboire avant dtre malade. Est-il utile de prciser

que, durant ce stage, personne na t malade ?


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Il faisait donc chaud dans les curs, mais enrevanche dehors a ne sarrangeait pas : ilcommenait pleuvioter par moments ; la mtoavait prvu une dgradation dans laprs-midi, etnous avions du travail de terrain en extrieur : lescadres ont donc sonn le branle-bas, et on a dcid

de De quoi ? DOPTIMISER LES VOITURES ?Philippe, Moustapha, Michel, Ana, Czwrgtiegrda etmoi on passe notre tour : on va cash la grotte aveclExpress et on prend personne. En particulier, pasGuillaume. Jme comprends.

Cest ce moment-l quarrive Eric avec sonPatrol ; trs logiquement, et vrai dire un peunavement, il charge Guillaume. Ces quelqueskilomtres seront pour lui une exprienceenrichissante, dont il ressortira grandi, mais aussi

profondment marqu et trangement mutique. Aucours du week-end, il russira ne pas renouvelerlopration, et aura ainsi loccasion de rouler enentendant nouveau son moteur.

B. Samedi aprs-midi : on donne sa langue au Chat

Lobjectif de cette premire sance la grotte du

Chat tait de planter la problmatique de lacorrosion sulfurique. Pour cela, il fallaitncessairement en passer par une visite la sourcesulfureuse associe. Pour des raisons bassementmtorologiques, cette visite qui aurait dlogiquement trouver sa place aprs avoir vu lagrotte et ses spcificits, a t organise en dbutdaprs-midi.

Chacun a descendu comme il a pu, travers lesbartasses, le versant abrupt de calcaires barrmienscolonis par les buis et les gents, jusquau Riouprs de cent mtres en contrebas de la piste et de la

grotte. La source tait toujours l, tidasse, fleurantle sulfure dhydrogne, tapisse de filamentsbactriens blancs : il est vident que celle-ci nestpas comme nimporte quelle autre source, maisPhilippe, Jean-Yves et Jean-Claude en prcisent lespoints principaux. Eric Gilli mesure temprature etconductivit de la source et du torrent, puis nous

remontons par le contact calcaire/marnes pour voir

les conduits fossiles signals par Philippe.En fait, nous comprenons en grimpant jusqu lagrotte quil y en a tous les niveaux dans leversant.

De retour devant lentre de la grotte, nous nousquipons sommairement, puis nous nous organisonsen trois groupes emmens par Philippe, Jean-Yveset par moi-mme, pour une approche prliminairedes caractristiques spcifiques de la grotte duChat : la morphologie des galeries, la gomtrie desvides, la prsence de tables rocheuses, de fissures

corrodes au sol et de formes paritales( cupolettes ) insolites rendent la grottedpaysante. Les trois groupes vont dcouvrir cecontexte non conventionnel durant toute laprs-midi, sgayeront progressivement dans lensemblede la cavit, et finiront par sortir par petits paquetsen fin daprs-midi.

Fig. 16 : un conduit fossile 9 mtres au-dessus de la source

(Photo J-Y Bigot)

Fig. 17 : profil caractristique dans la galerie de Cessole :

fissure missive entaillant un bed-rock aplani et large encoche

de corrosion la base du conduit (Photo J-Y Bigot)


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Fig. 18 : des concrtionnements spcifiques en position parfois

paradoxale (Photo J-Y Bigot)

Fig. 19 : paroi perfore de cupolettes (Photo CatherineBaby)

C. Samedi soir : le retour du Chat

Peu aprs 17 heures, Philippe, Michel, Ana et moiquittons Daluis et filons bord du Renault Duboutvers le gte Saint Pierre au Fugeret, pour prparer lapremire confrence de la soire, celle de LaurentCamera. Laurent, doctorant en gologie, consacresa thse au Messinien dans lEst du bassinmditerranen (ce qui devrait moustiller Ludo) ;mais il est surtout un enfant du pays entre Var etVare et connat donc en dtail la gologie du

secteur, quil va nous prsenter.Laurent arrive au gte en mme temps que nous, 17h50, mais les grants ntant pas encore arrivspour rgler les formalits dinstallation, nous allonsdans la plus pure tradition splologique au bar ducoin faire les prsentations. Une bire et quartaprs, tout est rgl, nous pouvons investir la sallede restaurant du gte et, sans ambages, lamnager notre sauce : rorganisation des tables, de la dcomurale, et dballage dune quantit significative dedocumentations, de portables, plus le vidoprojecteur de Philippe. Petit souci : Philippe a

confondu le cble dalim du vidoproj avec celui deson rasoir lectrique (que, circonstance attnuante,il connat fort mal, en ayant rarement lusage).Michel dgaine immdiatement le cble de sonportable Acer, qui, par chance, fait, comme on dit,la rue Michel : le Powerpoint de 600 Mo ( !) deLaurent pourra donc tre projet avec la dimensionadquate.

Pendant que nous rglons ces petits atermoiementstechniques, les stagiaires font le point sur lesactivits de la journe.

Fig. 20 : la journe nest pas termine (Photo J-C dA-N)

Une fois tout install et lauditoire runi, vers 19heures, Laurent commence son intervention quidurera une heure ; pour comprendre la gense dudme de plites permiennes de Barrot et de sonaurole carbonate, la palogographie rgionale auPermien est dtaille, limportance dans les

paysages actuels de la barre de conglomratstransgressifs werfniens est mise en vidence, et laprsence dans son aurole dune squencesdimentaire triasique comportant des gypses (dontle diapir du village de Daluis est un bel exemple)est explique.

la fin de cette confrence dun excellent niveau( telle enseigne que certains stagiaires avouentavoir t par moments quelque peu distancs)Gilbert Mari, notre second confrencier, bien connuchez les minralogistes pour avoir dcouvert dansle dme de Barrot une demi-douzaine deminralisations du cuivre inconnues ce jour,arrive au gte.


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Mme si celle de Laurent prparait celle de Gilbert,enchaner sans pause sur une secondecommunication serait un peu ambitieux, et puis ilcommence faire faim Laurent Camera doit senretourner vers la valle de la Roudoule et ne peut se

joindre nous, mais Gilbert Mari et son pousesinstallent notre grande table.

Aprs un vrai dner de congrs raisonnablementarros, Gilbert commence 21 heures 30 droulerun diaporama argentique quil a naturellementpoint sur les minralisations cuprifres du dme deBarrot. Les premires photos prsentes montrentdes galeries de la mine du Cerisier, Louv(valle de la Roudoule), riches de stalactites et degours dun vert extraordinaire ; des concrtions, despersonnages botts, en combi, portant casque et

luminaire, cordes loves lpaule : une ambiancesplo assez inattendue chez des minralogistes ; la couleur des concrtions prs, nous nous sentonsun peu chez nous. Les diapos suivantes montrent lesite des mines de Roua, accessible aux agrs etparticulirement arien : l aussi, nous nous sentons

un peu entre collgues avec les minralogistes. Puisse sont succdes des photos particulirementspectaculaires des minraux rares, voire exclusifs,de Roua.

Aprs cette passionnante confrence dune heureservie par un orateur remarquable, qui a faitladmiration unanime des stagiaires et des cadres,nous pouvions songer rejoindre les bras deMorphe, bien plus tentants il faut le dire que ceuxtrop velus de la plupart des stagiaires

D. Dimanche 19 Mars : le Chat II

Le lendemain matin 8 heures 30, tout le mondeest assez bien rveill devant le petit dej. On estDimanche : loffice de 9 heures 30 est clbr par lePre Ludovic, qui, pour nous mettre en forme,enfourche son cheval de bataille et nous gratifiedun prche magistral en format PPS surlempreinte messinienne dans le karst ardchois,avec notamment la formation des puits-chemine etles recoupements de mandres.

Fig. 21 : Clbration du Mystre de la Sainte Rgression (Photo

J-C dA-N)

Ite, Messinien est : nous pouvons maintenantprendre la route pour aller sur le terrain, et arrivonscomme de par hasard lheure de lapro la grottedu Chat, o paradoxalement il fait un temps dechien. Malgr cela, nous pique-niquons dehors, nos

isothermies internes tant confortes par un peu detextile et pas mal de Vulnraire, puis organisons lesquipes et les ateliers : deux quipes topo enbouclage (une par la galerie Ouest avec PhilippeAudra, Guillaume Isnard et Pierre Kettela, une parla galerie de Cessole avec Michel Isnard, NuoJeronimo et Moustapha), une quipe morphomtriedes cupolettes (Jean-Claude, Fabien Gandon,Tristan Charles), une quipe photo et localisation deconcrtions en popcorn (Jean-Yves Bigot, LudovicMocochain, Catherine Baby, Bruno Scanu).

Une grande masse dobservations intressantes at collecte durant laprs-midi, quil faudrasynthtiser dans la semaine, en particulier sur lepositionnement des popcorn et sur les cupolettes.Eric Gilli scotche mme lassemble en dclarantquil y a dans la zone dentre de la grotte quelquesindices imputables des fracas glaciaires. Etonnant,mais bon, les englacements dans le karst, cestincontestablement une des spcialits dEric,alors

Nous sortons lair libre vers 17 heures ; les nonlocaux prennent derechef la route ( Nous, on nestpas dici ), les locaux aussi mais leur route euxsarrte devant une bire Entrevaux ( Y faitsoif dans ce trou ).

Et donc, la semaine prochaine !


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E. Samedi 25 Mars : le Chat frappe toujours deux fois

Parfois, de tristes vnements bousculent lesorganisations les mieux prpares ; Samedi matin,lheure ntait pas la science, mais au soutien pour

un ami de tous frapp par une dramatique fatalit.

Cest pourquoi nous ne nous retrouvons devantlentre de la grotte du Chat, cadres et stagiaires,qu 13 heures. Nous pique-niquons devant unsoleil radieux qui transforme radicalement lepaysage morne et vaguement hostile de la semainedernire. En plus, il reste de la Vulnraire.

Fig. 22 : cest pas plus beau comme a ? (Photo J-C dA-N)

Puis nous organisons la sance : lobjectif est decomplter ou de confirmer les vues du week-enddernier, aussi le travail se fera dans une optique trspluridisciplinaire, ou chacun participera diffrentes activits au fil des opportunits et delvolution des ateliers : cupolettes, popcorns,gypse, morphologies de conduits, ont t revus,photographis et cartographis, de nouvellesobservations viendront lever des incertitudes surcertains concrtionnements.

Fig. 23 : a observe srieux (Photo Catherine Baby)

la faveur du beau temps, une quipe est

implique sur un nouvel atelier, trs clubMickey : le jaugeage de la source hydrothermale(Jean-Claude, Guillaume Isnard et Eric Madelaine).Les palo-conduits au contact calcaire/marnes ontgalement t cots laltimtre.

Au fur et mesure de la clture des ateliers, nousretournons au gte en ordre dispers. Aprs un,deux, trois Ricard et un repas toujours aussi sympa,nous investissons un grand dortoir non pas pour ypioncer, mais au contraire pour y installer notresalle de travail ; les ordinateurs portables closentsur la table, un drap tendu sur un porte-cintres faitun cran tout fait convenable pour un vidoprojecteur (muni du cble qui va bien).

La soire sera consacre visionner des diaporamascomments par Philippe Audra, et consacrs entreautres la grotte hydrothermale active de Villa Luzau Mexique, et aux cavits hypognes de Viviers enArdche avec leurs extraordinaires scalnodres decalcite hydrothermale.

Mais la journe a t longue, et le canap est siconfortable Est-ce la vocation premire du local,le bon repas ou le doux ronron karstologique quifait son effet ? Les muscles se dtendent, les corpssavachissent, les respirations deviennent lentes etprofondes Le combat risque tout moment decesser faute de combattants, aussi est-il plus sage deremettre la suite du travail au lendemain


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F. Dimanche 26 Mars : le Chat se rebiffe

Dimanche matin : le Pre Ludo ntant pas l,loffice sera clbr aprs les matines par le PreAudra, qui nous prsentera le diaporama sur lagrotte du Chat en tant que cavit hydrothermale,

prsent en Janvier dernier lAssociationFranaise de Karstologie par Audra, Bigot etNobcourt ; suit un autre Powerpoint concernant lagrotte de Saint Benot o nous nous rendrons cetteaprs-midi, qui a t prsent en Janvier 2005 lA.F.K. par Audra et Bigot.

Mais avant le rconfort, leffort : sance de travailen salle, genre Bndictins (et non pas Trappistes,puisquil y avait Guillaume). Pendant que Fabien etJean-Claude planchent sur les statistiques detranches de population de cupolettes, Jean-Yvesdcortique larticle de Yuri V. Dublyansky etSerguei E. Pashenko : Cave Popcorn AnAerosol Speleothem ? (1997) que Philippe lui ajet en pture : Jean-Yves raccorde immdiatementles concepts qui y sont dcrits avec les observationsde son quipe dans la grotte du Chat.

Fig. 24 : a gratte srieux (Photo J-C dA-N)

Pendant ce temps, Eric Madelaine essaie dedompter grands coups de lignes de commande lelogiciel topo slovaque Thrion, dans lequel, grce

nos levs topo, la grotte du Chat devraitthoriquement prendre une forme vectorielle en 3dimensions. Mais ni Thrion ni le Chat ne sont trscoopratifs Il faudra encore y bosser un peu.

Aprs le travail en salle et les Powerpoint, il esttemps de rendre le gte. Nous levons le camp etripons vers Saint Benot, qui de la sorte feralouverture et le clture du stage, et o nousarrivons lheure du ? Ben oui, pique-nique.

Aprs avoir mang au pied de la barrenummulitique redresse de la Lare, qui draine de

faon occulte ce karst original et o souvrenttoutes les cavits du secteur, nous allons en guise de

promenade digestive faire la connaissance desquatre mergences connues du systme dont lagrotte de Saint Benot est un tage fossile. Lessources Fontani et du Tala-borgne coulent

normalement, ainsi que le petit griffon prenne quise trouve dans le lit mme du ruisseau deCouguille ; mais le trou du Buf, qui avait t vuexond et pntrable deux semaines plus tt, estplein deau ras la gueule : manifestement, il a cessde rsurger il y a trs peu de temps. Philippeexplique son fonctionnement en estavelle. Bon,OK, on va sous terre maintenant ?

Nous nous en retournons aux voitures pour nousquiper, et constituons de petits groupes pour fairela marche dapproche, relativement arienne proximit du porche de la grotte qui surplombe de90 mtres la route, le Coulomp et le pont de laReine Jeanne.

Fig. 25 : le Coulomp et le pont mdival de la reine Jeanne, vus

de la vire daccs (Photo J-Y Bigot)

Le premier groupe qui part dans la vaste galerieprincipale gaye une cinquantaine de GrandsMurins. Chemin faisant, Philippe commente lesmorphologies caractristiques du fonctionnementpinoy : tube en montagnes russe, conduits desoutirage dans les points bas, formes drosiontorrentielle sur la partie aval des seuils, etc

Assez curieusement, sur le versant aval de certainsseuils, les coulements torrentiels ont incisdpaisses coules stalagmitiques,pluridcimtriques, qui recouvraient des surfaces deroche-mre rodes antrieurement cesencrotements. Cet indice de fonctionnementhydrodynamique polyphas nest gure tonnant ensoi, mais lrosion des coules stalagmitiquesdgage par endroits une crote ferrugineusemillimtrique enduisant les vieilles formes rodesdu bed-rock, et parfois des concrtions fortanciennes : de quand date cette cuirasseferrugineuse, et sous quelles conditions sest-elle

concrtionne ? Il ny a pas de rponse vidente cette question.


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que la grotte tait alimente par des pertes deruisseaux qui devaient couler sur des grs ou desmarnes avant de se perdre sous terre.

Fig. 29 : celui-l, il ne vient pas de bien loin (Photo J-Y Bigot)

Vers 18 heures (heure dt, a a chang cette nuit),tout les gens normaux sont sortis de la grotte deSaint Benot, et voil les trognes hilares desmaigrichons qui commencent safficher dans lapetite ouverture de la grotte des Perles

Le stage se termine donc aux lueurs dclinantesdune journe encore bien remplie ; au total,beaucoup de travail a t accompli durant ces deuxweek-ends, il faut encore en faire la synthse, et enfaire un bilan scientifique. Mais, quant au thmedirecteur de ce stage, il est vident pour chacun quele travail de terrain est loin dtre termin


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IV. BILAN SCIENTIFIQUE

A. Utilisation des logiciels de vectorisation appliqus la topographie 3D

Eric MADELAINE, avec la participation de Nuo Jeronimo, Guillaume Isnard, Pierre Kettela et Moustapha

1. Point de dpart

Il y avait ce jour 3 topographies de la grotte duChat, dont 2 publies dans lInventaireSplologique des Alpes-Maritimes (Tome 2, Y.Crach, 1984), dues respectivement J. Gavet (findu XIXe sicle) et Martine Portet en 1948. La

troisime topographie, postrieure, est due Rousseau (C.M.S., date inconnue) et publie dansun topoguide de loisirs sportifs grand public( Laventure verticale dans les Alpes dazur ,Sounier, Sounier et Oddou, Edisud). Elle estbeaucoup plus complte, mais les minutes en ontt perdues, et seul le plan est disponible, sansindication de dnivellation.

Un des objectifs du stage, ncessaire pour tayer lestudes gomorphologiques, a donc t de refaire uncheminement topo de toute la partie principale de lacavit, de manire pouvoir disposer des donnes

altimtriques. Une nouvelle topographie complte,dans un ddale aussi complexe, naurait pas tpossible pendant le stage. En revanche nous avonsdcid de faire appel la toute dernire gnrationde logiciels topo, pour nous permettre de recaler le

plan dtaill de Rousseau par rapport aux mesuresde notre nouveau cheminement. Plus prcisment,nous avons utilis le logiciel Thrion (et soninterface graphique Xthrion), qui permet partirde dessins en plan et en coupe dune cavit de creren machine des dessins vectoriels (en plan et encoupe dveloppe) relis aux stations ducheminement topographique, et qui sadapte aucalcul de ce cheminement par dformation dudessin (morphing). Le logiciel permet aussidobtenir une vue 3D.

2. Utilisation de VTopo

Nous avons commenc, classiquement, par utiliserVtopo pour obtenir un premier dessin, schmatique,de notre cheminement. La topo a t releve pardeux quipes spares, la premire (que nousappelleront Michel ) partant de lentre,traversant le labyrinthe par le chemin le plus direct,et allant jusquau bout de la Galerie de Cessole ; la

seconde ( Philippe ) commenant au dpart durseau dit suprieur, et rejoignant la galerie deCessole en passant par la grande salle suprieure.On peut constater sur le plan VTopo ci-aprs quelquipe Michel a relev systmatiquement lesdimensions compltes des galeries chaque station(largeurs et hauteurs), alors que lquipe Philippena relev que les hauteurs.

Lensemble comprend 43 vises, pour undveloppement total de 388 m, et des dnivelesextrmales de 5 et +6 m. Le bouclage est de bonnequalit, puisque lcart de bouclage calcul parVtopo est de 2,76% (pas mal pour une bouclecourte).

Au regard des objectifs du stage, on remarquera quela vue en coupe projete montre bien le caractretrs horizontal de la cavit. Les calculs raliss partir du relev du cheminement permettent desituer prcisment les niveaux des diffrentslments morphologiques reprs par les stagiaires.


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3. Prsentation de Thrion

Thrion est un logiciel de topographie splo, crpar des Slovaques partir de 2002 (premireversion distribue), et prsentant les caractristiques

originales suivantes :- En plus dun langage habituel pour dcrire lesrelevs topo (y compris les dimensions de galeries),il comporte un autre langage, permettant de dcriredes dessins vectoriels, reprsentant des morceauxde plans ou de coupes dveloppes.- Une interface graphique permet de crer cesdessins vectoriels, partir de bibliothques desymboles (points, lignes, zones) spcifiques audomaine splo. Il existe plusieurs bibliothques,correspondant aux diffrents standards existants(UIS, NSS, etc).- Le logiciel peut crer des modles 3D utilisant les

dessins vectoriels des plans de la cavit plutt queles simples dimensions de galeries, donnant unrendu nettement plus raliste que les logicielsclassiques. Mais les volumes eux-mmes ntantpas reprsentable dans linterface de dessinvectoriel, il ne faut quand mme pas esprer unereprsentation totalement raliste des salles, despuits, etc.- Les dessins vectoriels sont lis aux stations topos.Lorsque vous modifiez (corrigez) les donnes topo,ou lorsque vous ajoutez une boucle qui modifie lescalculs prcdents, Thrion ajuste le dessin (parmorphing) pour ladapter aux nouvelles donnes

calcules.- Thrion cre, partir de vos donnes vectoriellesmorphes, des dessins en format PDF, destins lapublication : il sagit de plan densemble, ou bien

de prsentation sous forme datlas multipage,permettant de reprsenter de grands systmes avecbeaucoup de dtails. Ces diffrentes vues sont

cres partir des mmes dessins vectoriels (vousne dessinez quune fois), avec des niveaux dedtails diffrents selon la configuration que vousaurez choisi. Les plans sont accompagns delgendes (plusieurs langues disponibles).

Thrion, dans sa version actuelle, est sensiblementplus difficile utiliser que dautres logiciels detopo. Dune part la documentation et le logiciel sonten anglais (ou en slovaque si vous prfrez !).Dautre part linterface graphique ne parvient pas cacher compltement la complexit des langagessous-jacents, et lapprentissage demande pas mal de

temps. Les trucs et astuces utiles pour obtenirsans trop ttonner le rsultat souhait ne sont pasncessairement dans le manuel Mais il existe unemail list trs active, et les membres rpondrontvolontiers vos questions (en anglais).

Thrion est entirement gratuit, se tlcharge sur lesite http://therion.speleo.sk/, et sinstalle sansdifficult (malgr sa grande complexit interne),aussi bien sur Windows que sur Linux ou sur Mac.

Pour rsumer, citation prise sur le site :Therion is especially suitable for documenting

large and complicated cave systems(Therion est particulirement bien adapt pourdocumenter des rseaux grands et complexes).

Fig. 34 : Exemple de carte donne sur le site de Thrion


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4. Quelques rsultats avec Thrion

Le choix de Thrion pour notre stage tait justifi la fois :

- par lintrt mme de la prsentation dunenouvelle gnration de logiciels topo.- Par le fait que nous disposions dj dun plandtaill trs correct de la cavit, et quil sagissaitpour nous de faire coller ce plan avec nos mesures,ce qui est justement la dfinition du morphing de Thrion.

Hlas, il na gure t possible pour les stagiairesde pratiquer eux-mmes le logiciel, vu le tempsdisponible pendant le stage. Seule une courtedmonstration a t possible, aprs une deuxheures consacres a entrer dans le systme les

donnes du cheminement (par traduction, manuellemais simple, partir de Vtopo), puis raliser lespremiers dessins de plans vectoriels.

Une des difficults majeures de lexercice (endehors du manque dhabitude de loutil), sestrvle tre que les topographes nayant pas fait decroquis pendant leur sance de relevs, ni pointleurs stations sur la topo existante de Rousseau, il at difficile dy localiser les stations, entranant unedformation plus importante que pour unetopographie faite dans des conditions plus standard.

Thrion permet de gnrer, partir dun seul jeu dedonnes (minutes des vises topo et cartes tracesdans lditeur de cartes vectoriel xtherion), descartes (plan et coupe) diffrentes chelles : pourchacune delle, vous spcifiez lchelle, ainsi que letype des objets (points, lignes, etc) que voussouhaitez voir apparatre.

Par exemple dans la carte densemble ci-contre, jaispcifi domettre les labels et les sections, alorsque dans la page datlas au 1/100-ime de la pagesuivante, jai spcifi que je voulais voir tous lestypes dtails.

Les atlas permettent de publier grande chelle lestopographies de dtail de grands rseaux. Les bordsde page contiennent les indications pour trouver lapage suivante ; on peut aussi spcifier plusieursniveaux dans la cavit, reprsents sur des pagesdiffrentes, etc

En page suivante sont prsents un extrait de latlasau 1/100-ime obtenu au final pour la grotte duChat, montrant le dtail de la zone de jonction de lagalerie de Cessole avec la salle suprieure, et unevue 3D de la zone dentre.

Pour conclure, une bonne nouvelle toute frache :une version franaise du manuel utilisateur est

depuis peu disponible sur le site de Thrion : avisaux amateurs


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Fig. 35 : extrait de latlas et vue 3D de la grotte du Chat sous Thrion (lentre est en haut gauche)


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B. Formation des concrtions en choux-fleurs ou popcorns

Jean-Yves BIGOT, avec la participation de Catherine BABY, Tristan CHARLES, Fabien GANDON, NuoJERONIMO, Ludovic MOCOCHAIN et Bruno SCANU

1. Observations du premier week-end

Avec Tristan, Bruno, Cathy et Fabien, nouscollectons des observations dans la galerie deCessole, o nous prenons quelques photos. Aprsavoir not la prsence du gypse et lintensecorrosion dans les parties basses ayant baign dansleau sulfure, nous remarquons de nombreusesconcrtions en choux-fleurs ou popcorns .

Fig. 36 : popcorns (Photo J-Y Bigot)

Il est admis que les popcorns ne se forment pasdans un milieu aquatique mais arien, parprcipitation de minraux dissous dans de leaucirculant dans latmosphre sous forme darosols.Les arosols sont des gouttelettes dont la dimensionest comprise entre quelques dizaines dAngstrmset quelques diximes de millimtre ; seuls leslments dune taille suprieure 5 m sontvisibles, de sorte quils sont relativement ngligs,

mais certaines concrtions (choux-fleurs,corallodes) nont pas dautre origine. Les arosolssont crs par des circulations turbulentes deau oudair, mais il semble que de simples courants dairtangeantant des surfaces deau calmes peuvent yarracher des grappes de molcules , des micro-arosols qui sont de fait minraliss. Ce phnomneest bien identifi par la sagesse populaire en milieulittoral, o chacun sait que lair marin est salin .On trouve des concrtions venues darosols dansdes cavits hydrothermales, par exemple dans lesgrottes de Pigette (Groux-les-Bains, 04) dontlorigine hypogne est avre, mais on en trouve

aussi dans les cavits normales .

Fig. 37 : rpartition altitudinale des popcorns et des figures de

corrosion dans une galerie ; premire approche thorique(Photo Ludovic Mocochain, dessin J-Y Bigot, 18/4/06)


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Il nous semble demble que les choux-fleurs ont la grotte du Chat une rpartition altitudinale nette :en gros, on les trouve dans les galeries sur unehauteur de 1 m 1,20 m, comme si latmosphre dela grotte au moment de leur formation avait t

stratifie.

Devant une paroi qui en est couverte, Jeronimoremarque que, curieusement, des choux-fleurs sontsitus sous de petits surplombs rocheux de la paroi.De fait, il y en a une grande profusion cet endroit,notamment dans une fissure situe juste au-dessous,comme si cette fissure avait diffus danslatmosphre de la grotte un mlange gazeuxpropice la formation des concrtions ariennestels ces popcorns.

Certaines fissures dalimentation trs corrodes qui,

lorigine, se situaient sous le niveau de leau sontcouvertes de choux-fleurs : visiblement, ils se sontforms aprs labaissement du niveau de la nappedeau sulfure quelques mtres sous le sol actueldes galeries.

Au retour, nous nous trompons ditinraire etsortons par des boyaux bas de plafond, au passagenous observons une plaque de gypse qui recouvreles choux-fleurs. Cest dautant plus tonnant queles collgues on fait des observations inverses : leschoux-fleurs se dveloppent parfois sur des plaquesde gypse qui on tendance se dcoller de la paroi

Il faut y voir une certaine contemporanit du gypseet des choux-fleurs, dont lorigine hydrothermalesemble ainsi atteste. Bien sr, on observegalement des concrtions classiques (comme lesmicro-gours et les stalactites) apparues

postrieurement, qui scellent ou recouvrent toujoursles choux-fleurs.

Fig. 38 : popcorns recouverts de gypse (Photo J-Y Bigot)

A lissue de ces deux jours, notre premireapproche nous amne donc proposer unehypothse de stratification altitudinale delatmosphre dans la grotte, probablement en mmetemps thermique et gravitaire (prsence departicules sous forme darosols) suscitant dans lesgaleries ltagement des formes deconcrtionnement et de corrosion.

Cependant, tout nest probablement pas dit :bizarrement, au droit de la fissure missive situedans le coude de la galerie de Cessole, les choux-fleurs sont positionns une hauteur (1,60 m)suprieure la hauteur moyenne de 1,30 m, commesi un champignon dair mergeait au-dessus de lacouche stratifie des choux-fleurs.

Fig. 39 : popcorns en situation insolite et hypothse de

formation (Photo et dessin J-Y Bigot, 18/04/06)


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2. Observations du second week-end

Nous travaillons maintenant dans la partie Sud duLabyrinthe o les conduits parallles sontnombreux et parfois troits, et qui sarrte devant

une belle trmie indiquant la proximit du versant.Dans cette partie sud, certainement en raison delinfluence de la surface et de la vgtation, lesconcrtions classiques sont relativementabondantes. Toutefois, nous observons denombreux choux-fleurs, toujours dans les partiesbasses des conduits qui sont les seules partiespntrables ; mais peut-tre est-ce surtout parce quenous navons pas su lever le nez ?

Soudain, dans une salle basse, la limite francheentre la roche nue affecte par des poches desubstitution et limplantation de choux-fleurs nous

fait douter des impressions du week-end prcdent,au cours duquel nous avions conclu linfluence dela stratification de latmosphre

Nous commenons observer ce que nous navionspas vu, ou ce que nous ne voulions pas voir :prsence de choux-fleurs dans les parties troites ethautes, dveloppement des choux-fleurs sur un seul

ct des parois dans certains tronons de galerie,etc.

Toutes les conclusions du week-end prcdent sont revoir : lhypothse des couches stratifiesdatmosphre de densits diffrentes, beaucoup tropstatique pour dcrire les phnomnes actifs quiinteragissent dans une ambiance chaude etsuffocante, ne colle plus aux objets observsdans la grotte : notre thorie vient de seffondrer.

Intuitivement, le rle des arosols est privilgi :cest bien des circulations dair charg qui sontresponsables de la formation des choux-fleurs. Ceciest abondamment illustr dans la grotte : la sortiedune fissure-chemine du sol, les flux gazeux

chargs darosols sont corrosifs, mais lorsquils sedissipent dans latmosphre de la salle ilsredeviennent incrustants.

La limite nette entre roche nue et choux-fleurslaisse apparatre une couche de calcite laminedune paisseur de 1 cm, que les flux corrosifs ontlgrement retaille. La couche de choux-fleurs sedveloppe sous la volute darosols.

Fig. 40 : ci-dessus, popcorns dvelopps en position trs haute

dans une fissure troite ; droite, cupolettes et popcorns sur les

deux faces dun mme objet : infractions videntes lhypothsealtitudinale (Photos J-Y Bigot)


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Fig. 41 : la rpartition des popcorns nest pas altitudinale, maislie la dynamique de la circulation des arosols : ils

cristallisent sous le vent (Dessins J-Y Bigot, 25/4/06)

Le lendemain matin, la lecture de larticle de YuriV. Dublyansky et Serguei E. Pashenko : CavePopcorn An Aerosol Speleothem ? (1997)permettra de confirmer toutes les impressions de laveille.

En conclusion sur les observations faites sur les

choux-fleurs de la grotte du Chat : la formation despopcorns en milieu hydrothermal est lie lacirculation dans latmosphre de la grotte de fluxmixtes, chargs darosols minraliss et desubstances corrosives ; dans les sections o lesvitesses linaires sont rapides (milieu fissural, effetVenturi, veines gazeuses chaudes, parois auvent ), la dynamique est oriente vers la corrosion,laquelle participe probablement la formation et la minralisation des arosols ( soufflage desparois humides) ; dans les sections o les fluxperdent leur comptence (largissement desconduits, parois sous le vent , diffluence en

volutes gazeuses), la dynamique soriente vers le

dpt des arosols et laccrtion de leurminralisation.

Ces dynamiques taient donc troitement lies lamorphologie et la gomtrie des galeries. Ceciexplique galement pourquoi les choux-fleurs sontsouvent absents de la partie suprieure des conduits

trop expose la corrosion et dans laquelle ontrouve plutt des boxworks.

Cet ensemble dobservations rappelle desphnomnes dj observs dans les grottes dePigette (Groux-les-Bains, Alpes-de-Haute-Provence) et des Champignons (Montagne Sainte-Victoire, Bouches-du-Rhne), sans que lemcanisme du phnomne ait t alors vraimentintgr : les conclusions tires lors de cet atelierclairent ainsi pertinemment les processus constatsdans dautres cavits, et peuvent donc segnraliser.


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C. Morphomtrie des poches de substitution

Philippe AUDRA et Jean-Claude DANTONI-NOBECOURT, avec la participation de Tristan CHARLES, FabienGANDON, Nuo JERONIMO et Pierre KETTELA

1. Objectif de latelier

Des formes de corrosion paritales particulires,dcrites antrieurement dans le systme hypognede Frassasi et interprtes comme des poches desubstitution de carbonates par des sulfates en milieuarien (Galdenzi & Maruoka 2003, Journal of cavesand karst studies, p. 117), abondent dans la grottedu Chat.

Fig. 42 : les poches de substitution de la grotte du Chat (Photo

J-Y Bigot, Nov. 2005)

Pour autant quon puisse en juger dans les partiesnon broyes, elles semblent rparties danslensemble de la cavit : on les remarque de faonvidente ds le dbut de la salle des Santons etjusqu lextrme terminus de la galerie de Cessole(paroi Ouest) ; mme dans la zone comprise entrelentre et le dbut de la salle des Santons, danslaquelle on ne distingue gure de forme paritaleparce quelle est fort chaotique et passablementboule, il existe, proximit du ressaut terminantla salle dentre, une paroi en place portant, trs en

hauteur, un panneau de poches de substitution bienmarques.

Elles sont prsentes sur des parois subverticales,parfois dverses, et se peuvent se dvelopperjusquau sommet des conduits, souvent au-dessusdun niveau limite de lordre du demi-mtre ; dansles galeries ayant une certaine ampleur, celacorrespond de faon vidente au sommet de la zoneinfrieure largie, cest--dire au niveau du plandeau. Sandro Galdenzi avait fait la mmeobservation dans Frassassi (Galdenzi & Maruoka2003, Journal of caves and karst studies, p. 117).

On peut galement en observer sur des surfaceshorizontales, quasiment au sol, bien quelles ysoient alors gnralement camoufles par desdpts argileux ou engraves de dbris deconcrtions en chou-fleur : cest le cas par exempledans le diverticule occidental de la salle principale,o elles dfoncent littralement une banquette decorrosion. Dans cette disposition, lhypothse de

marmites hydrodynamiques assez tentante nersiste gure lanalyse, car :- cette banquette est perche une dizaine decentimtres au dessus dun chenal vident, dont lefond est prcisment exempt de ces formes, ce quiconforte lhypothse dune formation en milieuarien ;- il ny a pas de galets dans la grotte, donc pas depossibilit de creuser des marmites, plus forteraison de creuser des dizaines de marmites ;- leur morphologie est en cet endroit assezuniforme, plus large que profonde, ce qui estnotablement diffrent dune morphologie de

marmite ;- il arrive quelles intersectent, et dans ce cas lajonction des poches affecte volontiers la formedune crte vive, et non pas mousse comme celase serait produit si un galet avait meul le calcaire.

Il ne fait donc pas de doute que nous avons l lesformes horizontales des poches de substitution quenous voyons en paroi.

Celles qui sont dveloppes en paroi sontgnralement propres et exemptes de dpt ; lasection initiale de la galerie de Cessole fait

exception, puisque les poches de substitution y sontencrotes de calcite secondaire en raison deruissellements issus de la diaclase au plafond quiont passablement concrtionn ce secteur.

Certaines poches de substitution paritalesprsentent un rapport profondeur/diamtre trsfaible, et sont donc plus profondes quune demi-sphre : cest en particulier le cas pour celle qui at mesure isolment sur la partie suprieure de laparoi orientale du diverticule parallle la salleprincipale : les bords de cette poche de substitutionsont mme lgrement dbordants vers lintrieur.


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Fig. 43 : poche de substitution bords dbordants (Photo J-C

dA-N)

Elles sont suffisamment nombreuses (probablementplusieurs milliers) pour constituer une population

statistiquement reprsentative, et offrir ainsi debonnes perspectives dchantillonnage. On se

propose donc de mener une tude aussisystmatique que possible des grandeurscaractristiques de ces poches de substitution.

On pointe dans cet atelier les deux objectifssuivants :

- comparer les caractristiques morphomtriques deces objets celles des formes de paroiressemblantes connues dans les cavits classiques,pour confirmer que lon peut (ou non) exclure queleur mcanisme de formation soit identique ;- reprer si possible, dans les donnestopographiques liant ces formes aux principauxlments contextuels, dventuels attracteurspermettant de dfinir ou dtayer une hypothse deformation ;- in fine, identifier des indicateurs morphomtriquespouvant diffrencier coup sr ces poches desautres types de forme.

2. Analyse de la rpartition des poches de substitution

Problmatique : on constate aisment que lespoches de substitution ne se rpartissent pas demanire homogne. Elles apparaissent parpanneaux de forte densit de plusieurs mtrescarrs, parfois en association de quelques individusisols. Elles sont absentes en de nombreux endroits,ou peut-tre de formes trop altres pour trediffrencies des irrgularits de la paroi. Ilsagissait dessayer de trouver une logique cetterpartition.

Mthode dobservation : lobjectif tait deconsacrer un temps court dobservation afin de voirsi une tendance apparaissait, quitte, au vu desrsultats, dvelopper une stratgie plus cible afindobtenir ensuite des rsultats plus fins. Cest lersultat de cette premire tape qui est prsent ici.

Les observations ont t conduites dans lensemblede la partie orientale du rseau (Labyrinthe etgalerie de Cessole), le rseau suprieur, la galeriedentre et la zone centrale nont pas t intgrs.Nous avons tabli un relev des observations de laprsence des poches de substitution de maniresemi-quantitative (absent / rare / peu dense / assezdense / trs dense), par une reprsentation de plagesde couleurs correspondantes reportes sur le plan.

Par ailleurs, leur rpartition sur la hauteur de lasection a t note et reporte de la mme manire.

Premiers rsultats dobservation :- Aucune limite ne semble parfaitementhorizontale, et il ne semble pas quil y ait de niveaualtitudinal absolu prfrentiel. Leur gense enrapport direct avec une nappe deau semble exclue.Le processus est arien, comme dmontr dans lagrotte de Frasassi (S. Galdenzi).

- Sur parois, la rpartition en hauteur montreun dveloppement quasi-systmatique entre 1 et 2m de hauteur. Elles sont absentes en dessous (dumoins en paroi), en rares au-dessus.

- Confinement : elles semblent plusabondantes dans les zones confines, dans les

conduits de taille moyenne ; elles sont inexistantesdans les gros volumes des salles centrales.

- Leur surdveloppement proximit desvents ou dune fissure missive est vident ;toutefois la loi rgissant cette relation ne semble passimple. Notamment, il semble quelles sedveloppent prfrentiellement vers laval apparentde ces points dmission de fluides.


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Fig. 44 : premire approche de la rpartition des poches de substitution (dessin N. Jeronimo)


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Premires interprtations :- Lassociation des phnomnes decorrosion par substitution avec les points missifsest vidente. Le dcalage vers laval peutsexpliquer par le dgazage progressif de lH2S lorsde lcoulement, qui diffre les phnomnes de

corrosion vers laval.- Labsence de poches de substitution enpartie basse des sections peut sexpliquer deplusieurs manires : on peut penser par exempleque la condensation responsable de la corrosion estplus forte en hauteur, alors que lvaporationprdomine dans les parties basses. Reste expliquerla limite suprieure

- Labsence de poches de substitution dansles grands volumes peut tre relie la prsence degrands mouvements de convection dair (fortgradient thermique entre les fissures principales etle plafond lev), plus favorable une condensationforte produisant du ruissellement et le lessivage du

gypse au fur et mesure de sa formation, qu undveloppement diffus des poches de gypse. En cesens, les conduits de taille rduite seraient plusfavorables au dveloppement des poches, alors queles grands volumes formeraient plutt des vastescoupoles.

3. Mthodes

Fig. 45 : le cadre de carroyage conditionn (Photo J-C dA-N) Fig. 46 : utilisation du cadre de carroyage (Photo J-C dA-N)

On utilise un cadre en aluminium dmontabledlimitant un carreau de 0,75 x 0,75 m que lonpositionne sur une paroi portant des poches desubstitution. laide dun rglet et dun pied coulisse avec jauge de profondeur, on relvelongueur, largeur et profondeur de chaque poche desubstitution.

Lensemble des relevs est intgr dans un tableur

calculant les donnes gomtriques (surface,volume, elliptisme, foration) ; chaque rubrique dedonnes gomtriques est dcoupe en unevingtaine de classes dimensionnelles entre 0 et lemaximum mesur dans la grotte, et chaque objet estdcompt dans les classes auxquelles il appartient ;enfin une feuille de synthse donne unereprsentation graphique de la distribution descaractristiques morphomtriques par rapport cesclasses dimensionnelles.

Le tableur dlivre galement les lmentsstatistiques que lon juge pertinents, en loccurrence

les moyennes et carts-type sur les formes et lesvolumes.

On considre pour ces calculs que la section dunepoche de substitution est proche dune ellipse, etque son volume est proche dune calotte desphrode oblate (volume dfini par la rotationdune ellipse autour de son petit axe) ; parapproximation, ce volume est calcul comme celuidune calotte de sphre dont la section a une surfacegale celle de lellipse de rfrence. Les pochesde substitution situes sur la limite du carreau de

mesure sont prises en compte pour une demi-valeur,ce qui doit tre statistiquement correct sur unnombre significatif de mesures (sur les 175 pochesde substitution releves, 35 taient dans ce cas).

On appellera foration le rapport entre laprofondeur de la poche de substitution et le rayondu cercle quivalent sa surface ; une poche desubstitution hmisphrique prsente ainsi uneforation de 100 %.

On appelle elliptisme le rapport entre ladiffrence grand axe petit axe de la surface de la

poche de substitution, sur son grand axe. Si lapoche de substitution est circulaire, cette diffrenceest nulle et lelliptisme est de 0 %.


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Dans le recherche dune relation entre la rpartitiondes poches de substitution et la section de la galerie,cette dernire est arbitrairement considre commeune ellipse ; de mme, le volume dair associ aucarreau de mesure est arbitrairement estim comme

le volume gnr par cette ellipse et la moyenneentre son grand et son petit axe. Cesapproximations ne sont naturellement pasparfaitement conformes la ralit, mais permettentdavoir une base dapprciation et de dtecterdventuelles relations causales.

4. Droulement in situ et limites de la mthode

Lexprimentation en conditions relles de lamthode a prsent quelques difficults.

La premire est le choix des surfaces de travail ; eneffet, malgr labondance des items, les surfacesqui soient suffisamment planes pour poser uncarreau de 0,75x0,75 m. ne reprsentent quunefaible proportion des parois perfores de poches de

substitution. En revanche, un carreau plus petit nerecouvrirait pas une population de poches desubstitution ayant valeur statistique. Aussi, larpartition du carroyage est essentiellementcommande par la conformation des parois, doncpas alatoire : in fine, elle nest pas totalementfidle la rpartition relle des poches desubstitution dans la cavit. Un carroyage souple, concevoir, constituerait sans doute un dispositifplus performant.

Par ailleurs, dans certains secteurs (notammentdbut de la galerie de Cessole), les parois sont

encrotes de calcite qui masque les poches desubstitution ou en altre les dimensions, de sorteque ces secteurs ne sont pas exploitables.

La diversit des stades dvolution des poches desubstitution pose un second problme. Toutdabord, il semble que les parois portent des formestrs juvniles non clairement lisibles, dont leffectifet le volume ne sont pas insignifiants mais ne sontpas mesurables. Il existe donc une classe de proto-poches de substitution non prises en compte dans lastatistique.

A linverse, certaines parois trs corrodesprsentent des formes complexes rsultant de lacoalescence ou de lembotement de poches desubstitution. A chaque fois que cela tait vident,les coalescences ont t clates dans le relev descotes, ce qui implique une approximation desdimensions ; certaines formes plus volues etquasiment indissociables ont t releves commeune poche de substitution unique, ce qui induit desvaleurs morphomtriques aberrantes par rapport auprocessus de corrosion, et dvie probablement lastatistique. Il est probable que des formesparticulirement sniles ne se traduisent plus quecomme un relief irrgulier sur la paroi, et ne sontpar consquent plus lisibles du tout.

Fig. 47 : coalescence de poches de corrosion atteste par un

hum central (Photo J-C dA-N)

Il faut enfin voquer linfluence delexprimentateur sur les valeurs releves : sur cesformes et ce support trs irrgulier, mme avec uninstrument prcis, la cote mesure variera de faonsignificative en fonction du positionnement despoints et des outils de mesure, choix arbitraire etsubjectif adopt par loprateur. La multiplication

des mesures et des oprateurs permettraitthoriquement doptimiser la fiabilit statistique delchantillonnage, mais le choix des champs detravail nest gure extensible dans cette cavit dedveloppement rduit : mme en travaillant lerseau suprieur qui na pas t exploit car,successivement trs concrtionn et trs broy, ilna conserv que peu de formes paritales, il nestgure envisageable daller trs au-del des 175mesures ralises sur 6 carreaux.Ce protocole, passablement entachdapproximation et darbitraire, nest donc pastotalement rigoureux, mais il peut nanmoins

mettre en exergue des anomalies ou desconvergences statistiques notables sil en existe.


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5. Discussion

Statistiques et graphiques : pour dtecterdventuels attracteurs statistiques, il convient toutdabord de savoir quelles seraient les distributions

morphomtriques des poches de substitution dansdes conditions non influences ou alatoires : quoipeut-on sattendre si lon suppose que lesdimensions sont uniformment rparties entre lesminima et maxima constats, ou bien a contrario silon suppose que leurs dimensions sontalatoirement rparties entre les minima et maximaconstats ? Et en quoi, a fortiori, les mesuresreleves diffrent-elles de ces distributions ?

Une approche mathmatique de la distribution dessurfaces pour un ensemble de cupolettes dontles dimensions varient continment entre le

minimum et le maximum constats est possible ;cela ne doit pas tre trs loign de ltude dunefonction y=f(S), y galant lintgrale de S/L entre

racine carre de S et Lmax. Aussi affriolante quepuisse tre une telle perspective, cette tudedborde quelque peu du cadre du stage ; plus forte

raison, ltude mathmatique de la distribution desvolumes qui introduit une variable supplmentairene sera pas aborde

Nous avons donc prfr utiliser pour raliser cet talonnage blanc des courbes le mme outilstatistique que celui utilis pour lanalyse desmesures de terrain, paramtr avec les mmesclasses dimensionnelles, une premire fois enentrant des cotes dfinies rgulirement rpartiesdans la fourchette des dimensions effectivementreleves (srie 1), une seconde fois en utilisant surun grand nombre ditrations des oprateurs

alatoires faisant varier au hasard les cotes dans lafourchette des dimensions effectivement releves(srie 2).


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SERIE 1 : DI

Rapport Stage 2006

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