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Âges d’enfouissement, fantômes de roches et structuration karstique, cas de la vallée de la Vis (Sud de la France)

Burial ages, ghost-rocks and karst network structure. Insights from the Vis canyon (Southern France)
Oswald Malcles, Philippe Vernant, Jean Chéry, Jean-François Ritz, Gaël Cazes et David Fink
p. 255-264

Résumés

De nouveaux âges d'enfouissement par mesure des rapports isotopiques 26Al/10Be au sein de trois cavités proches du canyon de la Vis (sud de la France, limite sud-est des Grands-Causses) remettent en question le modèle de karstogenèse classiquement utilisé pour expliquer la structuration des réseaux. En effet, les niveaux subhorizontaux de galeries souterraines sont généralement utilisés comme marqueurs de la position du niveau de base régional (i.e., rivière). Si la relation âge d’enfouissement et hauteur relative au niveau de base régional attendue en utilisant le modèle classique per descensum pour les grottes des Scorpions (1,2 ± 0,4 Ma, +105 m relative au niveau de base -r.n.b.-) et de Bergougnous (1,2 ± 0,3 Ma, +117 m r.n.b.) est en accord avec la quantification du taux moyen d'incision régional (83 ± 35 m/Ma), elle ne permet pas d’expliquer l'âge de 0,94 ± 0,07 Ma obtenu pour les remplissages des niveaux horizontaux du Rocas situés bien plus haut en altitude (+317 m r.n.b.). Les deux premières cavités s’ouvrent directement dans les gorges, alors que la troisième s’ouvre sur le plateau à moins de 4 km des gorges. C’est à notre connaissance la première fois que des données quantitatives étayent la proposition que le modèle de karstogenèse régional contrôlé par la position du niveau de base n’est pas universel. Ces datations permettent de proposer que la fantômisation joue un rôle primordial en contrôlant la localisation des niveaux sub-horizontaux. Ce processus interne au karst relègue le rôle de la position du niveau de base régional à celui d’un simple déclenchement externe de l'évidement des produits d’altération générés par la fantômisation.

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Notes de la rédaction

Reçu le 11 mai 2020, reçu sous forme révisée le 11 août 2020, définitivement accepté le 04 novembre 2020

Texte intégral

Nous tenons à remercier Michel Magne pour l’accès aux avens du Rocas et des Besses, Yann Guessard pour l’aide apportée lors des campagnes d’échantillonnages, Charles Mifsud et Steve Kotevski pour leur aide à la préparation des échantillons ainsi que les contributeurs de la base de données karst-3D qui ont bien voulu mettre à dispositions leurs données de topographie. Nous remercions également les relecteurs Alain Devos et Yves Quinif pour leurs commentaires et suggestions qui ont amélioré ce travail.

1. Introduction

1La quantification du creusement des vallées est un élément principal de la compréhension de la formation des paysages. Outre la connaissance directe sur la morphogenèse et sa dynamique, cette approche permet d'apporter d'autres éléments de compréhension tectonique et géodynamique ou encore climatique. Dans ce cadre-là, les systèmes karstiques présentent, à contrario des systèmes fluviatiles, une capacité unique de préservation des informations sur une grande échelle de temps (Martin, 2000 ; Bruxelles, 2001 ; Calvet et Lemartinel, 2003 ; Audra et al., 2007 ; Ford and Williams, 2007 ; White, 2007 ; Vanara et al., 2009 ; Husson, 2014). C'est par exemple le cas du piégeage de sédiments allochtones au sein de cavités dont on peut retrouver l'âge d'abandon au sein du karst grâce à différentes techniques (Granger et al., 1997 ; Tassy et al., 2013 ; Malcles et al., 2020). La datation de ces remplissages endokarstiques est rendue possible par l’emploi, par exemple, des isotopes cosmogéniques, qui permettent d'obtenir un âge absolu de piégeage au sein du karst. L'approche la plus courante pour obtenir cet âge d'enfouissement est obtenue par la mesure du rapport entre le 26Al et le 10Be au sein de galets de quartz. Ce couple d'isotopes permet une datation de l'enfouissement allant de ca. 200 000 ans à ca. 6 000 000 ans (Stock et al., 2005 ; Granger et al., 2013 ; Lebatard et Bourlès, 2015). Généralement, dans toutes les études régionales, les âges obtenus sont interprétés à la lumière du modèle de karstogenèse classique dans lequel la formation des réseaux horizontaux, les dépôts au sein de ces réseaux et la position relative de la rivière (i.e., le niveau de base régional) sont directement liés et peuvent être considérés au premier ordre comme étant à des altitudes quasi-identiques (Granger et al., 1995 ; Moccochain, 2007 ; Calvet et al., 2015 ; Harmand et al., 2017). La variation d’altitude de ces marqueurs au cours du temps peut-être un abaissement (per descensum) ou une remontée (per ascensum) du niveau de base, mais il s’agit bien dans les deux cas de la position de la rivière qui contrôle la dynamique régionale, la localisation des marqueurs géomorphologiques en surfaces et la structuration des réseaux souterrains (e.g., niveaux subhorizontaux).

2Nous proposons dans cette étude une application de la datation par couple 26Al/10Be dans la vallée de la Vis (Hérault, France), abritant le célèbre cirque de Navacelles. L'application du modèle de karstogenèse classique permet grâce à deux cavités directement connectées au canyon actuel de quantifier le taux d'incision de la Vis. Ce modèle échoue cependant à expliquer l’âge des remplissages d'une section sub-horizontale d’un troisième réseau pourtant en lien hydrologique direct avec cette vallée.

3Ce résultat inattendu nous amène à réévaluer la pertinence du modèle de karstogenèse classique, invoquant la position et la stabilité temporelle du niveau de base comme contrôle de la formation des niveaux horizontaux des réseaux karstiques. Nous proposons que dans notre région d’étude, la pré-structuration à grande échelle des réseaux karstiques soit principalement générée par des phénomènes de fantômisation, et que la formation du karst par évidement des produits d’altération du primokarst soit contrôlée par l’interaction entre le niveau de base régional avec un processus de déblaiement d’un karst pré-structuré par l’altération.

2. Le modèle de karstogenèse classique

4Le modèle classiquement utilisé pour interpréter les liens entre remplissages endokarstiques, creusement des vallées et formation des cavités est celui de la formation per descensum avec contrôle direct des niveaux karstiques sub-horizontaux par le niveau de base régional (Martel, 1894 ; Granger et al., 1997 ; Harmand et al., 2017). Dans cette conception de la morphogenèse, le facteur principal est la position du niveau de base. Lors de l’abaissement de ce dernier, le réseau hydrologique va s’inciser entrainant le creusement des vallées. Au sein du karst, ces périodes de creusement seraient également visibles par le développement des drains verticaux. Les galeries horizontales quant à elles sont expliquées par la présence de périodes de stabilité relative du niveau de base (taux d'incision temporairement faibles) ayant pour conséquence la création de niveaux de surfaces d'abrasion et de dépôts de terrasse en surface (Audra et al., 2001 ; Harmand et al., 2017). Il y aurait donc un lien direct entre morphologies de surface et étagement des réseaux karstiques ainsi qu'une chronologie relative aisément accessible : les niveaux les plus hauts étant les plus anciens (fig. 1), les terrasses en surface et les réseaux karstiques horizontaux de même altitude ayant le même âge.

5Un modèle modifié, appelé per ascensum propose quant à lui une dynamique de fonctionnement par aggradation des vallées. Dans ce cas, il est attendu des dépôts d’âges plus récent au niveau des galeries supérieures qu’inférieures (Mocochain et al., 2007 ; Tassy et al., 2013). Mais dans ce modèle encore, il s’agit bien de la localisation dans le temps du niveau de base qui contrôle la formation et l’évolution de l’endokarst. Si certains raffinements ou complexités peuvent-être apportés à ce modèle selon les considérations locales (lithologie, climat, etc.), toutes ces dynamiques reposent sur un point clé : l’évolution temporelle de la position du niveau de base des vallées contrôle la formation des réseaux karstiques établissant un lien direct entre morphologies de surfaces (e.g., terrasses alluviales) et souterraines (e.g., galeries, puits). Les régions à forte karstification sont expliquées comme ayant enregistré de nombreuses phases (jusqu’à plus de 10 phases de karstification pour les grottes de Jenolan en Australie) (Armstrong et Osborne, 2014). Harmand et al. (2017) ont proposé une synthèse de ces modèles contrôlés par l’évolution du niveau de base.

Fig. 1 - Modèle classiquement utilisé pour expliquer la formation/étagement des réseaux karstiques et les relations entre les âges des remplissages endokarstiques et les dépôts de surface tels que les terrasses alluviales.
Fig. 1 - Classic model used to explain the karstic network formation/layering and the link between karstic infilling and surface deposits (e.g., alluvial terraces).

Fig. 1 - Modèle classiquement utilisé pour expliquer la formation/étagement des réseaux karstiques et les relations entre les âges des remplissages endokarstiques et les dépôts de surface tels que les terrasses alluviales.Fig. 1 - Classic model used to explain the karstic network formation/layering and the link between karstic infilling and surface deposits (e.g., alluvial terraces).

A : Mise en place de galets alluviaux à une période t1. B : Enfouissement et abandon des dépôts alluviaux à une période t2 dus à l’incision fluviale. 1. Massif calcaire et réseaux karstiques encaissés ; 2. Dépôts alluviaux allochtones ; 3. Circulation hydrologique active.
A: Fluvial deposits accumulated during period t1. The B: Tiered horizontal cave system at period t2 due to the river incision. 1. Bedrock (limestone) and karstic network; 2. Allochtonous alluvial deposits; 3. Active hydrological flow.

3. Contexte et mesure des âges d’enfouissement

3.1. La vallée de la Vis

6La vallée de la Vis est située dans le sud de la France au sein de la région des Grands-Causses. Le canyon de la Vis (fig. 2) s'incise dans des formations tabulaires d’âge secondaire, principalement jurassique. Le canyon de la Vis sépare le Causse du Larzac au Sud et à l'Ouest du Causse de Blandas au nord-est par une incision de l'ordre de 300 m recoupant des morphologies héritées, telle par exemple que le poljé de Saint-Maurice (fig. 3).

Fig. 2 - Carte de localisation de la zone d’étude situant les cavités et les profils analysés dans le texte.
Fig. 2 - Location map of the study area situating the cave and the profiles analysed in the text.

Fig. 2 - Carte de localisation de la zone d’étude situant les cavités et les profils analysés dans le texte.Fig. 2 - Location map of the study area situating the cave and the profiles analysed in the text.

Fig. 3 - Coupe le long du profil topographique A-B-C.
Fig. 3 – Section along the topographic profile A-B-C.

Fig. 3 - Coupe le long du profil topographique A-B-C. Fig. 3 – Section along the topographic profile A-B-C.

Le profil principal (A-B-C) passe par les avens des Besses et du Rocas et l’exsurgence de Gourneyras (voir Figure 2). Les profils topographiques en amont et en aval sont en pointillés bleus pour l’évent de Bergougnous et en vert pour la grotte des Scorpions. Les hauteurs sont données par rapport au niveau de base local (fond de la vallée sur chaque coupe relative à la cavité). La géométrie des réseaux karstiques est schématique, une figuration réaliste n’étant pas possible au vu de l’échelle de la coupe.
The main profile A-B-C encompass the Besses, the Rocas and the Bergougnous cave systems (see Figure 2). Upstream and downstream profiles are in dashed line (blue for the Bergougnous cave and green for the Scorpions cave. Heights are provided relatively to the local base level (the river bed, according to each profile). Due to the scale of the profiles, the geometry of the karstic network is simplified

7L'évolution locale et régionale a donné lieu à de nombreuses études contradictoires depuis plus d’un siècle (Martel, 1894 ; Corbel, 1954 ; Ambert, 1982, 1984 ; Camus, 1997, 2003 ; Bruxelles, 2001 ; Séranne et al., 2002 ; Husson, 2014), ayant comme point d'achoppement principal la contrainte temporelle, principalement par manque de datations absolues. Récemment, Malcles et al. (2020) ont estimé un taux d'incision régional de 83 ± 35 m/Ma, à partir d’une analyse combinant des mesures de paléomagnétisme et d'âges d'enfouissement (26Al/10Be) sur deux bassins versants voisins de celui de la Vis (Rieutord et Buèges). Ce taux suggère un creusement des gorges de la Vis s’effectuant principalement au cours des 4 derniers millions d’années. Dans notre étude, les remplissages de trois cavités liées à la dynamique hydrologique de la Vis ont été datés (26Al/10Be), ce qui permet de tester la robustesse de la détermination du taux d'incision régional proposé précédemment. En utilisant le modèle classique de karstogenèse per descensum, il est facile à partir du taux d’incision régional de déduire l’époque à laquelle ces cavités se trouvaient au niveau de la rivière. Leurs altitudes relatives au niveau de base défini par le lit actuel de rivière de la Vis, combinées au taux d'incision régional de 83 ± 35 m/Ma (Malcles et al., 2020) donnent des âges théoriques de mise en place des remplissages de 1,3 ± 0,6 ; 1,4 ± 0,6 et 3,8 ± 1,6 Ma pour les cavités du Scorpion, de Bergougnous et du Rocas, respectivement.

8La grotte du scorpion (fig. 3) dont les relevés topographiques sont disponibles sur la base de données karst3D (KARST3D, 2019), s'ouvre dans une vallée périphérique de la Vis à ca. 100 m au-dessus du lit local de la Vis définissant le niveau de base (noté ci-après r.n.b. pour relatif au niveau de base). Cette cavité présente un niveau sub-horizontal avec une morphologie en arc de cercle évoquant une ancienne boucle karstique de la Vis. Cette hypothèse est renforcée par la présence de remplissages allochtones présentant un cortège pétrographique typiquement cévenol (i.e., principalement composé de quartz et de schistes) avec des galets atteignant parfois plusieurs centimètres de longueur (fig. 4A). Plus en amont, l'évent de Bergougnous (fig. 3) dont les relevés topographiques sont aussi disponibles sur la base de données karst3D (KARST3D, 2019), s'ouvre à + 110 m r.n.b. et correspond à un drain horizontal sub-linéaire. Les remplissages prélevés présentent une pétrographie à composante plus quartzeuse (fig. 4B) et sont scellés par un plancher stalagmitique. Cette observation laisse supposer une faible remobilisation des sédiments sur le site de prélèvement malgré la présence d’une légère circulation d’eau au sein de la galerie. La troisième cavité étudiée est celle du Rocas s'ouvre à 595 m d’altitude (+317 m r.n.b.) (fig. 3). Cette cavité se développe principalement de manière verticale à l’exception des premiers ca. 30 m où un niveau sub-horizontal est identifiable, avec en son sein la présence de remplissages quartzeux. Contrairement aux deux remplissages précédents, les sédiments prélevés au Rocas sont presque exclusivement des éléments de quartz très roulés, de taille sub-centimétrique de couleur blanc à jaune, légèrement rubéfiés. Ils sont la plupart du temps retrouvés en placages indurés sur les parois (fig. 4C). Ils sont définis comme étant des albarons (Bruxelles et Camus, 2010), issus de l’altération intense des reliefs cristallins en amont à une époque où les vallées n’étaient pas creusées. Leur présence ayant été signalée jusqu’à une hauteur d’environ 740 m NGF par Gèze et al. (1985), des auteurs soupçonnent la présence d’une importante couverture sédimentaire à la surface des causses au paléogène (Bruxelles, 2001) voir néogène depuis démantelée en partie par le soutirage karstique. Les remplissages sélectionnés dans ces trois cavités sont localisés dans des galeries horizontales situées à plus de 30 m sous la surface, afin d’éviter une possible production secondaire d’isotopes cosmogéniques 26Al et de 10Be notamment du fait de la composante muonique.

Fig. 4 - Exemple de sédiments riches en quartz prélevés dans la cavité des Scorpions (A), de Bergougnous (B) et du Rocas (C) pour déterminer des âges d’enfouissement.
Fig. 4 - Quartz pebbles selected in the Scorpions (A), Bergougnous (B) and Rocas (C) cavities to determine burial ages.

Fig. 4 - Exemple de sédiments riches en quartz prélevés dans la cavité des Scorpions (A), de Bergougnous (B) et du Rocas (C) pour déterminer des âges d’enfouissement.Fig. 4 - Quartz pebbles selected in the Scorpions (A), Bergougnous (B) and Rocas (C) cavities to determine burial ages.

3.2. Datation isotopes cosmogéniques

9La détermination d'âges d'enfouissement par mesure des concentrations des isotopes 26Al et 10Be au sein de galets quartzeux est aujourd'hui régulièrement réalisée et la méthodologie est largement validée (Granger and Muzikar, 2001 ; Dunai, 2010 ; Lebatard et Bourlès, 2015). Une fois prélevés dans la cavité, les échantillons sont mécaniquement et chimiquement purifiés en laboratoire afin d’obtenir du quartz pur (e.g., séparation magnétique, attaques acides, etc). Le quartz pur, est entièrement dissous dans une solution d'acide fluorhydrique (HF) concentré à laquelle on ajoute un entraineur (9Be de concentration connue). L'échantillon est ensuite passé par plusieurs phases de précipitation par pH sélectif et une succession de colonnes échangeuses d'ions pour se débarrasser de tous les éléments autres que le 10Be et l'26Al. Une fois l’26Al et le 10Be obtenus, ils sont oxydés à 800°C durant 12 heures et ensuite mélangés à un oxyde métallique avant une mesure à l'AMS (Accelerator Mass Spectrometry). La préparation chimique a été réalisée à ANSTO (Australian Nuclear Science and Technology Organisation) (Child et al., 2000) et les mesures effectuées sur SIRIUS (également à l’ANSTO) (Wilcken et al., 2017 ; Wilcken et al., 2019). Pour les trois cavités, les remplissages présentaient des éléments quartzeux de taille centimétrique, la préparation d'amalgames de plus de 50 éléments a été réalisée. La cavité des Scorpions présentait aussi des galets d’un diamètre pluri-centimétrique. Ils ont été prélevés et mesurés individuellement pour obtenir un âge d'enfouissement par isochrone (Balco and Rovey, 2008 ; Dunai, 2010).

10Suite à des problèmes lors des préparations chimiques, la détermination de l’âge d’enfouissement par amalgame pour la grotte des Scorpions ainsi que celle d’un âge individuel de galet ont échoué. De ce fait, l’âge proposé pour les Scorpions est une moyenne des quatre âges individuels obtenus car l’utilisation de la méthode par isochrone est mal contrainte avec seulement quatre points. L’âge moyen obtenu est de 1,2 ± 0,4 Ma. Les résultats obtenus sont présentés dans le Tableau 1 et la Figure 4. Les âges d'enfouissement pour les remplissages de la grotte des Scorpions, de l’évent Bergougnous et de l’aven-grotte du Rocas sont respectivement de 1,2 ± 0,4 Ma, 1,2 ± 0,3 Ma, et de 0,9 ± 0,07 Ma.

Tableau 1 : Résultats analytiques et paramètres utiles pour l’obtention des âges d’enfouissement.
Table 1: Analytical results and used parameters to compute the burial ages.

Tableau 1 : Résultats analytiques et paramètres utiles pour l’obtention des âges d’enfouissement.Table 1: Analytical results and used parameters to compute the burial ages.

Code cavité : BER = évent de Bergougnous ; ROC = Aven-grotte du Rocas et SCO = grotte des Scorpions. Les quatre premières valeurs sont les coordonnées géographiques (degrés décimaux), l’altitude (NGF en m) et la hauteur relative à la Vis (au point le plus proche, en m). Les concentrations (atomes.g-1 de quartz) en 10Be et 26Al sont issues des mesures de l’AMS des rapports 10Be/9Be et 26Al/27Al, corrigés du bruit de fond (blancs issus des préparations chimiques) et normalisés respectivement aux standards KN-5-4 et KN-4-2. L’incertitude sur la concentration est basée sur l’incertitude analytique (comptage) sur le détecteur de l’AMS, 1 % d’incertitude sur la concentration de l’entraineur 9Be (4 % sur la concentration 27Al) et d’une erreur de 3 % de la reproductibilité, à partir de mesures régulières des standards. L’âge d’enfouissement (minimum) suppose l’absence de production secondaire et l’incertitude associée est issue d’une propagation des incertitudes en quadrature (racine carrée de la somme des carrés). Les taux de productions en 10Be utilisés sont de 5,03 ; 0,14et 0,027 atm.g.an-1 pour les composantes neutroniques, muoniques rapides et lentes. Le rapport du taux de production entre 26Al et 10Be est de 6,75 et les productions muoniques rapide et lentes sont respectivement de 0,72 ; 0,18 atm.g.an-1. Taux obtenus par mise à l’échelle selon Stone (2000) des taux de production 10BeSLHL de 4,49, 0,12 et 0,027 pour les composantes neutronique et muoniques (rapide et lentes) respectivement.
Cavity code are: BER for the Bergougnous cave; ROC for the Rocas cave and SCO for the Scorpions cave. The first four values are the geographic coordinates (decimal degree), elevation (NGF in m) and the elevation relative to the nearest Vis river bed (in m). Concentration from the AMS (atoms. g-1 of quartz) for 10Be and 26Al are corrected from the background (full chem blanks) and normalised relative to KN-5-4 and KN-4-2 respectively. Concentration errors are based on the analytical (count) error from AMS detector, 1% error for the 9Be carrier (4% for the 27Al) and of a 3% error for measurement reproductibility. The burial age (minimum) suppose the absence of secondary production. Relative uncertainties are propagated in quadrature (Square root of the squared sum). Used production rate for 10Be are 5.03, 0.14 and 0.027 atm. g. an-1 for neutronic and muonic (fast and slow) contributions respectively. Production ratio between 26Al and 10Be are set at 6.75. Scaling factor according to Stone, 2000 with 10BeSLHL of 4.49, 0.12 and 0.027 for the neutronic, fast and slow muonic contribution respectively.

4. Implications sur les relations entre karstogenèse et incision des vallées

4.1. Cavités ouvertes sur la vallée de la Vis, taux et modèles d’incision

11Les âges obtenus à l’évent de Bergougnous (1,2 ± 0,23 Ma ; + 117 ± 10 m r.n.b.) et à la grotte des Scorpions (1,2 ± 0,4 Ma, + 105 ± 10 m r.n.b.) (fig. 4) permettent de calculer des taux d’incision cohérents entre eux (i.e., 94 ± 28 m/Ma, et 85 ± 27 m/Ma, pour l’évent de Bergougnous et la grotte du Scorpion respectivement). Si la moyenne de ces deux taux (90 ± 39 m/Ma) est légèrement supérieure à celui proposé (83 ± 35 m/Ma) comme valeur régionale moyenne par Malcles et al., (2020), les deux restent cependant en accord avec ce dernier aux incertitudes près.

4.2. Taux d’incision dérivés du modèle classique anormalement élevé pour l’aven-grotte du Rocas

12En supposant un taux d’incision constant dans le temps, l’application du taux d’incision déduit précédemment pour la vallée de la Vis de 90 ± 39 m/Ma permet de prédire un âge théorique de mise en place des sédiments au sein de l’aven du Rocas. La différence d’altitude entre les prélèvements du Rocas et la vallée de la Vis est de 317 m. Cependant la cavité est éloignée de la vallée de 3.9 km, si l’on utilise le gradient de pente du profil longitudinal de la Vis (6,4 ‰) comme proxy pour estimer l’altitude du niveau de base sous la cavité, la différence d’altitude doit être corrigée de 25 m et devient alors 291 m, soit un âge de 3,5 ± 1,5 Ma. Or, l’âge obtenu pour les remplissages du Rocas est de 0,94 ± 0,07 Ma (fig. 4), ce qui est en contradiction avec le modèle classique évoqué précédemment. Les sédiments du Rocas, positionnés à plus de 150 m en contre-haut de ceux de Bergougnous ou des Scorpions révèlent un âge similaire (fig. 4). Pourtant sous la zone de prélèvement du Rocas, un enchainement de puits et de courts méandres permet de descendre 100 m plus bas. Les parois de la cavité sont vierges de toute trace d’alluvions contrairement à la partie supérieure où l’on en observe régulièrement en placages indurés. Il est donc probable que cette partie inférieure n’existait pas lors de la mise en place des dépôts. D’autre part, le traçage à la fluorescéine d’un écoulement intermittent au fond de l’aven du Rocas est ressorti 4 jours plus tard au niveau d’une exsurgence située à quelques mètres du cours de la Vis, la cavité est donc bien hydrologiquement connectée avec le niveau de base régional. La datation des alluvions collectées dans la cavité du Rocas remet donc en cause le modèle classique d’évolution des réseaux de la région.

Figure 5 : Diagramme de rapports de concentration 10Be et rapport isotopique 26Al/10Be couramment appelé « banana-plot ».
Figure 5: Scatter plot of 10Be and isotope ratio 26Al/10Be commonly called « banana-plot ».

Figure 5 : Diagramme de rapports de concentration 10Be et rapport isotopique 26Al/10Be couramment appelé « banana-plot ».Figure 5: Scatter plot of 10Be and isotope ratio 26Al/10Be commonly called « banana-plot ».

Les courbes en noir représentent l'évolution d'un sédiment issu d'une surface en érosion continue pour divers âges d'enfouissements (0 à 4 Ma). Les trait en pointillés représentent le trajet suivit en fonction du temps pour divers taux d'érosion initial. Sont représentés les échantillons du Rocas (ROC), de Bergougnous (BER) et des Scorpions (SCO) avec leurs incertitudes respectives (croix noires).
The curves in black represent the evolution of a sediment from a surface in continuous erosion for various burial ages (0 to 4 Ma). The dotted lines represent the path followed as a function of time for different initial erosion rates. The samples of Rocas (ROC), Bergougnous (BER) and scorpion (SCO) are shown with associated uncertainties (Crosses).

5. Karstification par fantômisation

5.1. Processus de pré-structuration par fantômisation

13Parmi les modèles proposés dans la synthèse de Harmand et al. (2017), deux ne considèrent pas un contrôle direct du niveau de base dans la dynamique des karsts. Le premier étant les karsts hypogènes, présentant des morphologies, des cristallisations, etc., particulières, et ne pouvant a priori pas être applicable dans la majorité des cas. Le second est celui incluant une dissolution et une altération in situ appelées fantômisation des roches. Ce rôle de la fantômisation a initialement été vu comme rare ou anecdotique, présent uniquement sur des échelles spatiales peu étendues, tel qu’un front de taille d’une carrière (Quinif, 2018). Une application à plus grande échelle spatiale commence à être proposée (Quinif et Bruxelles, 2011 ; Barriquand et al., 2014 ; Dandurand et al., 2019). Nous nous positionnons dans ce cadre d’un rôle plus régional de la fantômisation dans la formation des karsts et nous proposons également une remise en perspective de l’aspect temporel de ce rôle sur l’évolution des réseaux karstiques à l’échelle d’un massif. Nous rappelons tout d’abord brièvement ce qu’est le phénomène de fantômisation avant de présenter son application à grande échelle spatiale et temporelle.

14La karstification par fantômisation repose sur trois phases « successives ». Premièrement, durant un temps long (proposé comme allant de 105 à 107 ans), il y a circulation extrêmement lente de fluide dissolvant la roche en régime noyé ou saturé. Ce très faible débit, va permettre l’export des éléments les plus facilement solubles. Cette phase nécessite, outre la présence d’un très faible transfert de fluide, la présence d’une perméabilité et d’une porosité suffisante. Cette porosité semble facilement obtenue par des structures syn-sédimentaires (e.g., porosité primaire dans certaines couches) ou des processus postérieurs au dépôt (porosités secondaires, déformation tectonique, etc.). Ces zones de « faiblesses » vont localiser la circulation des fluides, entrainant la formation du primokarst (Rodet, 2014). Ce primokarst, est une pré-structuration des réseaux qui restent cependant remplis des éléments insolubles et où la lithologie est toujours visible dans l’altérite toujours en place. Ce réseau potentiel reste en dormance tant qu’il n’est pas recoupé par une incision permettant alors un flux suffisamment important pour transporter l’altérite, et vider le primokarst pour le transformer en karst. Ce peut être le cas lors du creusement d’une vallée périphérique, où il peut y avoir intersection de la surface libre et d’un réseau fantôme. Si tel est le cas, l’altérite va alors rapidement être compactée (suppression de la pression hydrostatique au sein de l’altérite), érodée et exportée par la soudaine augmentation de la charge hydraulique et le passage d’une dynamique de transfert de fluides lente en domaine saturé à une dynamique hydraulique en domaine vadose (Quinif, 2010 ; Dubois et al., 2011 ; Dubois et al., 2014). Cette pré structuration peut être verticale avec des racines d’altération (Dubois et al., 2014 ; Rodet, 2014) rejoignant un niveau plus ou moins horizontal d’altération. Si ce modèle semble indiscutable dans certains cas d’études bien précis, à l’échelle de l’affleurement (front de taille d’une carrière, etc, Dupont et al., 2018 Quinif, 2018 ; Dubois et Quinif, 2019), suspecté dans d’autres cas (Quinif et Bruxelles, 2011 ; Barriquand et al., 2014) et invoqué pour les karsts profonds de type Vauclusien (Dandurand et al, 2019), il manque de contraintes d’âges absolus illustrant l’impact de cette pré-structuration sur la dynamique du creusement des réseaux karstiques.

5.2. Structuration régionale du karst par fantômisation

15Dans le but d’expliquer la mise en place sub-synchrone de sédiments dans des réseaux séparés verticalement de plusieurs centaines de mètres en bordure de la vallée de la Vis, nous invoquons une pré-structuration initiale du réseau (tant les drainages verticaux que les galeries horizontales) suivie de sa troncature et de son évidement par l’incision des vallées.

16Il y a environ 1 Ma, les cavités des Scorpions et de Bergougnous sont à l’altitude du lit de la Vis et fonctionnent en perte ou en boucle. Les sédiments cévenols y sont alors piégés (fig. 6). Proviennent-ils de réseaux fantômisés et évidés lors de leur recoupement par la vallée de la Vis ? Il est difficile de répondre à cette question. Toutefois, à cette époque mais 200 m plus haut, l’écoulement de surface dans le poljé de St Maurice de Navacelles est a priori toujours possible. Une partie des stocks sédimentaires du poljé peuvent être remobilisés et injectés dans la partie supérieure du Rocas. A cette époque, le réseau supérieur du Rocas a été recoupé permettant l’évacuation des altérites et le remplissage par des sédiments allochtones. Dans les parties plus profondes le transfert restait lent et continuait de former les racines d’altération rejoignant un niveau de fantômisation plus profond (fig. 6). L’altérite des réseaux supérieurs s’évacuant, un potentiel de suffosion (i.e., l’entraînement hydraulique de matériaux fins pouvant générer des cavités ou conduits souterrains) suffisant pour soutirer les albarons à la surface des causses est créé, et induit la mise en place des remplissages supérieurs du Rocas. Ultérieurement, lorsque la Vis recoupe un nouveau réseau fantômisé à une altitude inférieure -cette fois-ci relié à la partie inférieure du Rocas- cette partie inférieure est évidée une fois que la vague d’évidement régressif l’atteint. Les entrées du réseau de l’aven du Rocas se trouvant maintenant sur une colline en surface du Causse, le réseau n’absorbe plus de sédiments et aucune trace de remobilisation endokarstique n’est visible. Il est intéressant de noter que les méandres de la partie inférieure du Rocas présentent des structures décrites par Dubois et al. (2014) comme marqueurs spécifiques des processus de fantômisation (e.g., formes pariétales).

17Le Rocas est hydrologiquement relié (traçage à la fluorescéine) à la vallée de la Vis en passant par l’exsurgence de Gourneyras dont la formation peut sembler à première vue énigmatique puisque le point bas atteint par les plongeurs se situe à -105 m r.n.b.. La géométrie du réseau joignant le fond de l’aven du Rocas ou celui de l’aven des Besses à l’exsurgence de Gourneyras reste inconnue. Néanmoins, la formation du conduit de Gourneyras peut s’expliquer de manière satisfaisante dans le cas d’une pré-structuration par fantômisation. En effet, le lien Gourneyras-Rocas/Besses étant avéré, il existe une charge hydraulique d’au moins 300 m L’évidement de Gourneyras jusqu’à -100 m peut être expliqué par un fonctionnement en siphon, et ce, uniquement lorsqu’il y a connexion entre la vallée et la zone d’alimentation des avens du Rocas et des Besses. L’autre explication pour la profondeur de l’exsurgence de Gourneyras fait appel à une chute majeure du niveau de base, donc vraisemblablement l’épisode Messinien. Cependant, compte tenu de nos résultats, le Rocas n’était pas connecté à un réseau inférieur au Messinien puisque cet épisode se termine il y a un peu plus de 5 Ma, et qu’à cette époque la partie inférieure de l’aven n’était pas évidée. La formation du réseau connecté à l’exsurgence de Gourneyras serait donc liée à un processus de déblaiement d’une altérite anciennement créée, à l’instar de ce qui est proposé par exemple pour l’émergence de la Touvre près d’Angoulême (Dandurand et al., 2019) il y a 1 Ma au maximum. A l’appui de cette interprétation, on trouve plusieurs exsurgences dans la région des Grands-Causses non reliées au versant méditerranéen, dont les niveaux les plus bas connus sont situées largement sous le niveau de base actuel (par exemple le Durzon) qui pourraient résulter aussi de ces processus.

Fig. 6 - Modèle proposé pour expliquer les âges d’enfouissements obtenus dans cette étude.
Fig. 6 - Proposed model explaining the burial ages presented in this study.

Fig. 6 - Modèle proposé pour expliquer les âges d’enfouissements obtenus dans cette étude.Fig. 6 - Proposed model explaining the burial ages presented in this study.

Dans ce modèle la pré-structuration du réseau par fantômisation joue un rôle important. Ce n’est que lorsque la vallée recoupe un réseau fantômisé que les processus d’érosion de l’altérite liés à un fort gradient hydraulique peuvent être mis en place et ainsi créer un nouveau réseau court-circuitant alors les écoulements de surface. 1. Massif calcaire et réseaux karstiques encaissés ; 2. Dépôts alluviaux allochtones ; 3. Circulation hydrologique active.
In this model, the initial structuration of the cave network by the mean of ghost-rock formation is dominant. It is only when the valley cut through a ghost-network that the erosion of the ghost rocks can occur thanks to the newly created strong hydraulic head leading to the formation of an endokarstic water circulation and the abandon of the surface circulations. 1. Bedrock (limestone) and karstic network; 2. Allochtonous alluvial deposits; 3. Active hydrological flow.

6. Discussion

18Si le modèle classique (« per descensum ») rend compte de manière plutôt satisfaisante des âges obtenus aux Scorpions et à Bergougnous, deux cavités s’ouvrant directement sur la vallée, il échoue à expliquer la création, la dynamique de remplissage et la morphologie de la partie inférieure de l’aven du Rocas. Pour expliquer celles-ci, il est nécessaire de faire appel à une pré-structuration par fantômisation.

19Notre étude présente certaines limites notables et, certains points précis doivent faire l’objet de plus amples investigations pour confirmer ou infirmer l’application à l’échelle régionale de notre modèle. Premièrement, nos conclusions sont issues de seulement trois sites d’études. Il est nécessaire de dater d’autres remplissages piégés dans des cavités situées à l’intérieur du plateau pour confirmer cette interprétation. Deuxièmement, une application à d’autres zones géographiques devrait confirmer ou infirmer la généralité du modèle. Il serait également intéressant d’effectuer une étude pétrologique et pétrographique détaillée de chacun de ces remplissages en vue de mieux contraindre les sources de ses sédiments.

20Enfin, le modèle de karstogenèse classique reste utilisable pour expliquer certaines observations moyennant quelques hypothèses. Si l’on considère le niveau de base au sein du karst comme ayant une pente moyenne suffisamment forte pour relier le réseau à +350 m du Rocas avec ceux à ~ +100 m (Bergougnous, Scorpions) alors il est possible de garder l’explication de fonctionnement classique per descensum. Mais dans ce cas, la pente nécessaire approche les 6 % (valeur typique pour un écoulement torrentiel peu compatible avec un enregistrement sédimentaire) et, le terme même de « niveau horizontal » formé durant une période de stabilité perd sa justification. L’obtention d’âges d’enfouissement sur des échantillons à diverses altitudes entre la vallée et le centre du plateau, couplée à un modèle 3D plus complet des réseaux permettra de mieux comprendre l’applicabilité des deux modèles.

7. Conclusion

21Les datations sédimentaires issues de trois cavités en lien hydrologique avec la vallée de la Vis font émerger une vision plus complexe de la structuration des réseaux karstiques que celle classiquement proposée dans les études à visée morphogénétique. Suivant l’idée initiale proposée dans les années 1990, certains réseaux karstiques seraient pré-structurés par les épisodes de fantômisation, créant un primokarst à grande échelle formés de pseudo-conduits fortement poreux. Le creusement des vallées n’entraine alors qu’une vidange de l’altérite des primokarsts recoupés, autorisant le piégeage de sédiments à ce moment-là. Les sédiments des karsts formés dans les vallées révèlent un âge d’enfouissement qui permet de quantifier la vitesse d’incision de la vallée, et non pas du massif. En ce qui concerne les karsts situés à plusieurs kilomètres des vallées, l’âge d’enfouissement concerne un niveau de base très local associé à la mise en place du réseau karstique par évidement de l’altérite et connexion des primokarsts. La maturité de ce réseau semble marquée par la création d’exsurgence plus ou moins profondes, témoins de l’évidement conséquent de ces réseaux et la fossilisation des drains de surface au profit de la circulation souterraine. Les morphologies endokarstiques seraient alors bien distinctes des zones voisines des vallées, et seraient marquées par une évolution croissante des marqueurs d’hydrodynamisme et l’effacement progressif des traces de fantômisation. Ainsi, la quantification des âges d’enfouissement des sédiments karstiques est une clé essentielle de la compréhension du lien entre les morphologies de surface et l’organisation des réseaux karstiques.

* Auteur correspondant : Tel : +33 (0)4 67 14 46 90
oswald.malcles@umontpellier.fr (O. Malcles)

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Annexe

Abridged English version

New Terrestrial Cosmogenic Nuclides (TCN) burial ages are provided for three caves located in the south-eastern perimeter of the “Grands-Causses”, France ; two are within the Vis canyon, and a third cave is located toward the centre of the Larzac plateau. These ages, based on 26Al/10Be cosmogenic isotopic ratios measured on quartz cobbles deposited in the galleries of the cave system challenge the commonly accepted karstic evolution model used to explain the formation process of horizontal galleries. In this model, during periods of relative base level stability, dissolution of the karstic substrate induces horizontal voids or chambers at the contemporary base level. As base level lowers due to incision and/or uplift, new horizontal cave systems are formed at lower elevations. In this model, each period of base level stability will lead to the formation of horizontal caves into which alluvial sediments might be trapped. The progressive incision of the river will create a vertical organisation of caves, with the higher the cave, the older the sediment deposit and hence older cosmogenic 26Al/10Be burial ages correlate with higher elevation above today’s river bed. This model has been widely used to constrain valley incision rates (Granger et al., 1995 ; Harmand et al., 2017) (fig. 1). One can defend a reversed organisation regarding the ages with the “per ascensum” model (Moccochain, 2007), that is to say, caves will be created during a major aggradation period leading to younger ages at higher elevations. In both models, the cave-system geometries and the age –elevation dependency is controlled by the water-table elevation.

Over the past few decades, an alternative model has been proposed, backed by observations in quarry fronts, that of ghost-rock structuration (Dupont et al., 2018 ; Quinif, 2018 ; Dubois and Quinif, 2019). The ghost rock process is the isovolumetric alteration of the rock under a slow hydrological circulation that will export or remove material that is more easily dissolved. This phase of slow alteration will create a proto-network of alterated rocks where the porosity could increase by up to tens of percents. The structural integrity of the altered rock volume is maintained and supported as long as it remains in the saturated zone. When the proto-network volume is transferred into the vadose zone by a lowering water-table, the whole connected network will quickly be compacted, because the drop in water pressure compared to that in the saturated zone no longer supports the ghost structure and free water circulation can now erode the altered rock to void the horizontal cave systems. This phenomenon could be fast (few days) as observed in quarry front (Dupont et al., 2018 ; Quinif, 2018 ; Dubois and Quinif, 2019). Although, these processes have been proposed to explain regional karst structure (Dandurand et al., 2019), no absolute dating was reported to validate the alternate model.

In the Vis canyon, we sampled three cave systems (fig. 2) in order to constrain the regional incision rate and test the validity of the recently proposed one of 83 ± 35 m.Ma-1 (Malcles et al., 2020). The Scorpions and the Bergougnous caves are directly connected to the valley gorge walls at ca. 105 and ca. 117 m respectively above the base level (nearer river elevation). The third cave, the Rocas is located a few kilometres distant from the valley gorge crest and within the plateau of Larzac and its connection with the Vis valley is attested by dye-tracer tests. The Rocas quartzitic alluvium sediments are ca. 317 m above the river. In all three cave systems alluvial quartz cobbles have been collected to provide 26Al/10Be burial ages. For the Scorpions and the Bergougnous caves burial ages are 1.2 ± 0.4 Ma, and 1.2 ± 0.3 Ma respectively, leading to a local incision rate of 90 ± 39 m.Ma-1 in agreement with the proposed regional incision rate of 83 ± 35 m.Ma-1. Extrapolating this incision rate to 317 m suggests that the Rocas sediments burial age should be 3.5 ± 1.2 Myrs old. However, the measured age is 0.94 ± 0.07 Ma, which overlaps within 1 SD error with the ages from for the Scorpions and the Bergougnous caves.

In addition, quartz cobbles are present only in the upper part of the Rocas and ghost rock pockets are present in the lower part of the Rocas. This unexpected young age result, when coupled with the sedimentary evidence given above for the Rocas cave deposits, supports an explanation of karstic systems controlled by preliminary developed ghost-rock network. We propose that, around 1 Myr, the Vis valley floor was roughly 100 m above its present-day river bed and sediments were being flushed into caves via openings that were forming in the canyon at the river bed elevation (these are the alluvial sediments found in the Scorpions and the Bergougnous caves for example). Meanwhile, the plateau cave systems in the Rocas areas (e.g., the lower level of the Rocas) were not connected to the Vis valley by karst drains. The surface water flow across the plateau flushed sediments into the caves that were opened near the surface of the plateau (e.g., the upper level of the Rocas). Subsequently between now and one million years ago, the Vis has downcut by about 100m through a ghost-rock network, allowing the water table to fall and resulting in erosion and removal of the ghost-rock material, leading to the opening of whole cave system including vertical and horizontal parts (fig. 4). Direct connections from the plateau surface to the valley being then possible we can provide two scenarios : where the plateau had an extensive sedimentary cover, sediments would have been flushed down to the karst creating, mixed burial ages sequences in some caves (the younger being expected as ca. 1 Myr old). Elsewhere the ghost-rock erosion would have led to almost alluvial-free caves parts. This is supported by the absence of alluvial sediment in the lower levels of the Rocas.

Therefore, supported by our new cave deposit burial ages, we propose the application of a two step ghost-rock process which controls the formation of the karstic network observed across the south-eastern region of the “Grands-Causses” in France. We conclude that horizontal galleries (and major shafts) are not necessarily related to relative stability of the base level but are instead, primarily structured by alteration along paths of slow fluid circulation (cracks and bedding planes). The evolution into an open cave system is then a secondary process, controlled by the connection between major river incision and the ghost-rock networks.

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Table des illustrations

Titre Fig. 1 - Modèle classiquement utilisé pour expliquer la formation/étagement des réseaux karstiques et les relations entre les âges des remplissages endokarstiques et les dépôts de surface tels que les terrasses alluviales.Fig. 1 - Classic model used to explain the karstic network formation/layering and the link between karstic infilling and surface deposits (e.g., alluvial terraces).
Légende A : Mise en place de galets alluviaux à une période t1. B : Enfouissement et abandon des dépôts alluviaux à une période t2 dus à l’incision fluviale. 1. Massif calcaire et réseaux karstiques encaissés ; 2. Dépôts alluviaux allochtones ; 3. Circulation hydrologique active.A: Fluvial deposits accumulated during period t1. The B: Tiered horizontal cave system at period t2 due to the river incision. 1. Bedrock (limestone) and karstic network; 2. Allochtonous alluvial deposits; 3. Active hydrological flow.
URL http://journals.openedition.org/geomorphologie/docannexe/image/15043/img-1.jpg
Fichier image/jpeg, 420k
Titre Fig. 2 - Carte de localisation de la zone d’étude situant les cavités et les profils analysés dans le texte.Fig. 2 - Location map of the study area situating the cave and the profiles analysed in the text.
URL http://journals.openedition.org/geomorphologie/docannexe/image/15043/img-2.jpg
Fichier image/jpeg, 1,0M
Titre Fig. 3 - Coupe le long du profil topographique A-B-C. Fig. 3 – Section along the topographic profile A-B-C.
Légende Le profil principal (A-B-C) passe par les avens des Besses et du Rocas et l’exsurgence de Gourneyras (voir Figure 2). Les profils topographiques en amont et en aval sont en pointillés bleus pour l’évent de Bergougnous et en vert pour la grotte des Scorpions. Les hauteurs sont données par rapport au niveau de base local (fond de la vallée sur chaque coupe relative à la cavité). La géométrie des réseaux karstiques est schématique, une figuration réaliste n’étant pas possible au vu de l’échelle de la coupe.The main profile A-B-C encompass the Besses, the Rocas and the Bergougnous cave systems (see Figure 2). Upstream and downstream profiles are in dashed line (blue for the Bergougnous cave and green for the Scorpions cave. Heights are provided relatively to the local base level (the river bed, according to each profile). Due to the scale of the profiles, the geometry of the karstic network is simplified
URL http://journals.openedition.org/geomorphologie/docannexe/image/15043/img-3.jpg
Fichier image/jpeg, 680k
Titre Fig. 4 - Exemple de sédiments riches en quartz prélevés dans la cavité des Scorpions (A), de Bergougnous (B) et du Rocas (C) pour déterminer des âges d’enfouissement.Fig. 4 - Quartz pebbles selected in the Scorpions (A), Bergougnous (B) and Rocas (C) cavities to determine burial ages.
URL http://journals.openedition.org/geomorphologie/docannexe/image/15043/img-4.png
Fichier image/png, 2,2M
Titre Tableau 1 : Résultats analytiques et paramètres utiles pour l’obtention des âges d’enfouissement.Table 1: Analytical results and used parameters to compute the burial ages.
Légende Code cavité : BER = évent de Bergougnous ; ROC = Aven-grotte du Rocas et SCO = grotte des Scorpions. Les quatre premières valeurs sont les coordonnées géographiques (degrés décimaux), l’altitude (NGF en m) et la hauteur relative à la Vis (au point le plus proche, en m). Les concentrations (atomes.g-1 de quartz) en 10Be et 26Al sont issues des mesures de l’AMS des rapports 10Be/9Be et 26Al/27Al, corrigés du bruit de fond (blancs issus des préparations chimiques) et normalisés respectivement aux standards KN-5-4 et KN-4-2. L’incertitude sur la concentration est basée sur l’incertitude analytique (comptage) sur le détecteur de l’AMS, 1 % d’incertitude sur la concentration de l’entraineur 9Be (4 % sur la concentration 27Al) et d’une erreur de 3 % de la reproductibilité, à partir de mesures régulières des standards. L’âge d’enfouissement (minimum) suppose l’absence de production secondaire et l’incertitude associée est issue d’une propagation des incertitudes en quadrature (racine carrée de la somme des carrés). Les taux de productions en 10Be utilisés sont de 5,03 ; 0,14et 0,027 atm.g.an-1 pour les composantes neutroniques, muoniques rapides et lentes. Le rapport du taux de production entre 26Al et 10Be est de 6,75 et les productions muoniques rapide et lentes sont respectivement de 0,72 ; 0,18 atm.g.an-1. Taux obtenus par mise à l’échelle selon Stone (2000) des taux de production 10BeSLHL de 4,49, 0,12 et 0,027 pour les composantes neutronique et muoniques (rapide et lentes) respectivement.Cavity code are: BER for the Bergougnous cave; ROC for the Rocas cave and SCO for the Scorpions cave. The first four values are the geographic coordinates (decimal degree), elevation (NGF in m) and the elevation relative to the nearest Vis river bed (in m). Concentration from the AMS (atoms. g-1 of quartz) for 10Be and 26Al are corrected from the background (full chem blanks) and normalised relative to KN-5-4 and KN-4-2 respectively. Concentration errors are based on the analytical (count) error from AMS detector, 1% error for the 9Be carrier (4% for the 27Al) and of a 3% error for measurement reproductibility. The burial age (minimum) suppose the absence of secondary production. Relative uncertainties are propagated in quadrature (Square root of the squared sum). Used production rate for 10Be are 5.03, 0.14 and 0.027 atm. g. an-1 for neutronic and muonic (fast and slow) contributions respectively. Production ratio between 26Al and 10Be are set at 6.75. Scaling factor according to Stone, 2000 with 10BeSLHL of 4.49, 0.12 and 0.027 for the neutronic, fast and slow muonic contribution respectively.
URL http://journals.openedition.org/geomorphologie/docannexe/image/15043/img-5.jpg
Fichier image/jpeg, 340k
Titre Figure 5 : Diagramme de rapports de concentration 10Be et rapport isotopique 26Al/10Be couramment appelé « banana-plot ».Figure 5: Scatter plot of 10Be and isotope ratio 26Al/10Be commonly called « banana-plot ».
Légende Les courbes en noir représentent l'évolution d'un sédiment issu d'une surface en érosion continue pour divers âges d'enfouissements (0 à 4 Ma). Les trait en pointillés représentent le trajet suivit en fonction du temps pour divers taux d'érosion initial. Sont représentés les échantillons du Rocas (ROC), de Bergougnous (BER) et des Scorpions (SCO) avec leurs incertitudes respectives (croix noires).The curves in black represent the evolution of a sediment from a surface in continuous erosion for various burial ages (0 to 4 Ma). The dotted lines represent the path followed as a function of time for different initial erosion rates. The samples of Rocas (ROC), Bergougnous (BER) and scorpion (SCO) are shown with associated uncertainties (Crosses).
URL http://journals.openedition.org/geomorphologie/docannexe/image/15043/img-6.png
Fichier image/png, 74k
Titre Fig. 6 - Modèle proposé pour expliquer les âges d’enfouissements obtenus dans cette étude.Fig. 6 - Proposed model explaining the burial ages presented in this study.
Légende Dans ce modèle la pré-structuration du réseau par fantômisation joue un rôle important. Ce n’est que lorsque la vallée recoupe un réseau fantômisé que les processus d’érosion de l’altérite liés à un fort gradient hydraulique peuvent être mis en place et ainsi créer un nouveau réseau court-circuitant alors les écoulements de surface. 1. Massif calcaire et réseaux karstiques encaissés ; 2. Dépôts alluviaux allochtones ; 3. Circulation hydrologique active.In this model, the initial structuration of the cave network by the mean of ghost-rock formation is dominant. It is only when the valley cut through a ghost-network that the erosion of the ghost rocks can occur thanks to the newly created strong hydraulic head leading to the formation of an endokarstic water circulation and the abandon of the surface circulations. 1. Bedrock (limestone) and karstic network; 2. Allochtonous alluvial deposits; 3. Active hydrological flow.
URL http://journals.openedition.org/geomorphologie/docannexe/image/15043/img-7.jpg
Fichier image/jpeg, 2,1M
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Pour citer cet article

Référence papier

Oswald Malcles, Philippe Vernant, Jean Chéry, Jean-François Ritz, Gaël Cazes et David Fink, « Âges d’enfouissement, fantômes de roches et structuration karstique, cas de la vallée de la Vis (Sud de la France) », Géomorphologie : relief, processus, environnement, vol. 26 - n° 4 | 2020, 255-264.

Référence électronique

Oswald Malcles, Philippe Vernant, Jean Chéry, Jean-François Ritz, Gaël Cazes et David Fink, « Âges d’enfouissement, fantômes de roches et structuration karstique, cas de la vallée de la Vis (Sud de la France) », Géomorphologie : relief, processus, environnement [En ligne], vol. 26 - n° 4 | 2020, mis en ligne le 02 décembre 2020, consulté le 09 mars 2021. URL : http://journals.openedition.org/geomorphologie/15043 ; DOI : https://doi.org/10.4000/geomorphologie.15043

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Auteurs

Oswald Malcles

Géosciences Montpellier - UMR 5243 CNRS, Université de Montpellier, Campus Triolet cc 060, Place Eugène Bataillon, 34095 Montpellier Cedex05, France

Philippe Vernant

Géosciences Montpellier - UMR 5243 CNRS, Université de Montpellier, Campus Triolet cc 060, Place Eugène Bataillon, 34095 Montpellier Cedex05, France

Jean Chéry

Géosciences Montpellier - UMR 5243 CNRS, Université de Montpellier, Campus Triolet cc 060, Place Eugène Bataillon, 34095 Montpellier Cedex05, France

Jean-François Ritz

Géosciences Montpellier - UMR 5243 CNRS, Université de Montpellier, Campus Triolet cc 060, Place Eugène Bataillon, 34095 Montpellier Cedex05, France

Gaël Cazes

School of Earth, Atmospheric and Life Sciences, University Of Wollongong, Northfields Ave Wollongong, NSW 2522, Australie

David Fink

ANSTO-Sydney, New Illawarra Road, Lucas Heights, NSW 2234, Australie

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Droits d’auteur

© Groupe français de géomorphologie

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