article karst carbonate seville

LES CARBONATES ENDOKARSTIQUES TEMOINS DE L'EVOLUTION SUPERFICIELLE DU MASSIF ET DE SA GEODYNAMIQUE INTERNE :

L'exemple du causse du Larzac (Grands Causses, Aveyron)
et du Bassin de Mialet (Bordure cévenole, Gard).

BRUXELLES Laurent, CAGEP - URA 903 du CNRS, Institut de Géographie de l'Université de Provence, 29 av. Robert Schuman, 13621 Aix-en-Provence Cedex 01, FRANCE et GDR 1058.
AMBERT Paul, UMR 150 du CNRS, 51 rue de Taur, 31000 Toulouse, FRANCE et GDR 1058.
GUENDON Jean-Louis, CAGEP - URA 903 du CNRS, Institut de Géographie de l'Université de Provence, 29 av. Robert Schuman, 13621 Aix-en-Provence Cedex 01, FRANCE et GDR 1058.
QUINIF Yves, CERAK, Faculté Polytechnique de Mons, 9 rue Houdain, 7000 Mons, BELGIQUE.

RESUME

Le causse du Larzac (Grands Causses, Aveyron) présente en surface de nombreux amas de concrétions carbonatées endokarstiques. Ces paléokarsts traduisent d'anciens prolongements de cavités recoupées par l'abaissement de la surface karstique du causse comme le montre les cavités du Bassin de Mialet.
Dans l'aven de la Portalerie, les remplissages variés indiquent différents modes de fonctionnement liés directement aux variations climatiques et morphologiques en surface. La présence de nombreuses concrétions brisées et scellées par de nouvelles repousses sont aussi les signes d'une certaine activité sismique enregistrée par l'endokarst.
Enfin, les possibilités de datation par diverses méthodes, ainsi que la présence de vestiges archéologiques permettent de caler ces événements dans le temps et de les corréler à l'activité humaine.

Mots clés : paléokarst, remplissages endokarstiques, concrétionnement carbonaté, séisme, causse du Larzac, Grands Causses, Bordure Cévenole, Aveyron, Gard.

RESUMEN

El superficie del causse du Larzac (Grands Causses, Aveyron) presenta muchos montones de espeleotemas. Esos paleokarsts son antiguas galerias, truncadas por la superficie karstica (ejemplo de la Grotte du Grand Issart, Mialet, Gard).
En el aven de la Portalerie, numerosos espeleotemas estan rompadas y son los indicios de un seismo.
Diferentes tipos de datation permiten de conocer la evolution cronologica y de comparar con la actividad humana.

Palabras clave : paleokarst, relleno de cavernas, espeleotema, seismo, causse du Larzac, Grands Causses, Bordure Cévenole, Aveyron, Gard.

INTRODUCTION

Figure 1 : Situation du Causse du Larzac (1) et du Bassin de Mialet (2).

Le Causse du Larzac est un vaste plateau calcaréo-dolomitique de plus de 1000 km² (fig. 1). D'une altitude moyenne de 750 m, sa topographie est composée de secteurs dépressionnaires et d'ensembles de reliefs résiduels dont les plus hauts dépassent 900 m. De profonds canyons aux parois subverticales en constituent les bordures.

Le Bassin de Mialet est un petit massif karstique (60 km²)de la bordure cévenole (fig. 1).Les niveaux dolomitiques et calcaires du Lias sont structurés en synclinal d'orientation NNE-SSW. Le massif est profondément disséqué par le réseau hydrographique calé sur deux cours d'eaux allochtones : le Gardon de Mialet et le Gardonde St-Jean. Le paysage présente de longues serres orientées N-S séparées par des vallons dont la profondeur atteint 300 mètres.

L'étude des formations superficielles et endokarstiques a permis de montrer le rôle de marqueurs joué par les formations carbonatées endokarstiques dans l'évolution
superficielle du massif karstique et sa géodynamique interne.

I - LES PALEOKARSTS EXHUMES :

I.1 - Description et interprétation :

Dans l'ensemble du causse du Larzac, sur les versants et les sommets des secteurs en relief, on note la présence de nombreux amas de calcite. Leur extension atteint parfois plusieurs m² et peuvent former un petit ressaut morphologique. Dans ces formations très caractéristiques des concrétions endokarstiques, on reconnaît fréquemment des coulées stalagmitiques, des stalactites et des stalagmites. Ces concrétions qui ornent habituellement les grottes affleurent ici en surface. Leur formation, nécessairement souterraine, ne peut s'expliquer dans le contexte topographique actuel. Les concrétions exhumées matérialisent la présence d'une cavité karstique dont le prolongement, recoupé par le versant, n'existe plus (fig. 2).Ces dépôts sont parfois associés à des formes de surface (alvéole ou dépression) témoins de cavités décapitées. Elles peuvent également être mêlées à des remplissages divers et confirment alors leur origine endokarstique.

Photo 1 : Massif stalagmitique exhumé à proximité de l'entrée de la grotte du Grand Issart (Mialet)

I.2 - Signification des paléokarsts exhumés :

Leur fréquence et leur densité en certains points du causse mettent en évidence l'existence d'anciens réseaux karstiques recoupés par les versants (Ambert et al., 1978). Ils renvoient donc à un fonctionnement ancien, sous une topographie différente. Leur mise à jour est le signe d'une évolution superficielle (dissolution, érosion) concourant à l'abaissement de la surface karstique du causse et à la diminution des reliefs. Elle peut permettre de déduire certaines informations paléogéographiques, mais surtout de préciser les secteurs de plus ou moins grande activité morphogénique.

Figure 2 : Bloc-diagramme d'une partie du Larzac septentrional (secteur est). L'abondance de massifs stalagmitiques exhumés révèle un ancien réseau de galeries recoupé par la surface topographique.

I.3 - L'exemple du Bassin de Mialet :

De nombreuses cavités de ce massif illustrent bien les conditions d'affleurement et l'interprétation possible d'un massif stalagmitique exhumé. La grotte du Grand Issart résume à elle seule ce phénomène (fig. 3). Constituée d'une galerie unique, elle traverse de part en part la crête d'une serre alignée N-S descendant pendant plusieurs kilomètres jusqu'au village de Mialet. En contrebas de l'entrée, d'imposants massifs de calcite forment un petit redan rocheux, facilement repérable sur ces versants régularisés (photo 1). A leurs base, des petits galets de chailles ovoïdes issus du remplissage détritique de la grotte sont redistribués sur le versant. L'entrée, au sommet du massif de calcite débouche dans une galerie de belle section dont les parois et la voûte montrent encore de nombreuses formes de creusement noyé (vagues d'érosion, coupoles de plafond...). On y retrouve le remplissage détritique à galets de chailles ainsi que les massifs stalagmitiques qui les surmontent. Cette cavité creusée en régime noyé s'est développée sous le niveau de base, bien avant son recoupement par les vallons actuels. Dans un secteur proche, trois autres cavités présentent les mêmes caractéristiques et constituent très certainement avec la grotte du Grand Issart un ancien réseau karstique aujourd'hui perchée 250 m au-dessus du niveau de base et démantelé par l'incision des cours d'eau aériens (Bruxelles, 1994).

Figure 3 : Coupe topographique dans l'axe de la Grotte du Grand Issart (Mialet). D'imposants massifs stalagmitiques exhumés matérialisent les anciens prolongements de cette cavité.

II - LES REMPLISSAGES DE L'AVEN DE LA PORTALERIE :

L'aven de la Portalerie (Larzac, Aveyron) est une des rares cavités du causse de l'Hospitalet à présenter une galerie horizontale à faible profondeur sous la surface (15 à 50m). Elle est constituée d'une galerie supérieure de section importante connectée par une série de puits à un réseau inférieur de galeries actives, plus étroites, à proximité du niveau de base local. Dans la partie supérieure, une petite galerie affluente, partiellement colmatée par un remplissage de sédiments variés, contient une série d'éléments permettant de préciser les dernières phases de l'évolution de cette cavité (Bruxelles, 1995 ; Ambert et al, 1996).

II.1 : Coupe dans le remplissage de la galerie affluente (fig. 4) :

- Un premier ensemble de coulées stalagmitiques fortement corrodées recouvre les parois (photo 2).
- Plaqués dans les renfoncements de la coulée, 10 cm de sédiments fins et meubles (sable dolomitique) témoignent d'un remblaiement détritique qui recouvrait l'ensemble des coulées stalagmitiques de parois.
- Un plancher stalagmitique de 1 à 2 cm d'épaisseur apparaît par endroits, au sommet de la formation précédente.
- En position ravinante, 10 cm de sédiments assez grossiers , surmontent le niveau précédent. Ils sont constitués essentiellement de fragments plus ou moins roulés de dolomie, de calcaire et de calcite, ainsi que quelques éléments de basalte, des petits gravillons ferrugineux et des galets de quartz.
- La série détritique se termine par 30 à 50 cm de sédiments plus grossiers de même composition que le niveau précédent. De nombreux fragments de concrétions remaniées, de toutes tailles, apparaissent cependant dans cette formation. Quelques ossements et des fragments de poteries y sont également fréquents.
- Un ultime plancher stalagmitique de 2 à 4 cm d'épaisseur contenant de nombreux charbons de bois surmonte le tout. Les plus gros éléments détritiques du niveau inférieur émergent du plancher.
- Au sol, une forte épaisseur de sédiments meubles provenant du remaniement des différents niveaux empêche de voir la base de la coupe.

Figure 4 : Coupe du remplissage de la galerie affluente de l'aven de la Portalerie

La section de la galerie en "trou de serrure" indique une première phase de creusement en régime noyé, puis un fonctionnement en régime vadose qui incise la base du conduit. La formation des coulées stalagmitiques de parois indique un arrêt temporaire du creusement et une première phase de concrétionnement. Une reprise d'activité peu turbulente a colmaté partiellement la galerie en déposant une formation sableuse. Le petit plancher stalagmitique indique une brève phase de concrétionnement suivie d'une remise en charge qui permet le ravinement partiel des deux niveaux précédents, puis le dépôt d'une formation grossière. Ce fonctionnement plus turbulent a mobilisé des blocs dépassant 10 kg. La présence de nombreuses concrétions brisées et remaniées peut être directement liée à cette reprise d'activité. Elle peut aussi indiquer l'impact d'un séisme comme nous le verrons plus loin. Enfin, le dernier plancher de calcite scelle le tout.

Les carbonates endokarstiques sont un bon indicateur du fonctionnement de la cavité, montrant par leur présence plusieurs arrêts de fonctionnement de la galerie et le développement de concrétions. Ces variations de régime découlent directement des variations climatiques et morphologiques en surface. La possibilité de datation par la méthode U/Th permet de caler plusieurs de ces phases (tableau 1). Une des concrétions remaniées donne un âge de 36800 ans B.P. (+ 2100/ - 2100) et permet de situer dans le temps une des phases de concrétionnement. Le remplissage détritique auquel elles appartiennent est donc forcément postérieur. La datation (C14) des charbons conservés dans le plancher stalagmitique supérieur indique un âge holocène (4500 ans B.P. +/- 100). Cette date est corrélée par la présence sous le plancher, d'ossements et de tessons de poteries de cette époque. L'activité préhistorique en surface n'est peut-être pas étrangère au développement des niveaux détritiques grossiers et à la présence des charbons de bois dans le plancher stalagmitique supérieur (déboisement, incendies ?).

Photo 2 : Remplissage de la galerie affluente. On y distingue les principaux niveaux décrits.

Echantillons

(U)ppm

234U/238U

230Th/234U

230Th/232Th

(234U/238U)t=0

Age (en m.a.)

Concrétion remaniée (remplissage)

0,247
+/-0,006

1,064
+/-0,030

0,288+/-0,014

17,4+/-3

1,071

36,8
( 2,1/- 2,1)

Coulée fracturée et recimentée

0,084
+/-0,002

1,079
+/-0,027

0,870+/-0,027

10,7+/-0,8

1,142

209,4
(25,3/-19,9)

Tableau 1 : Dosages isotopiques U/Th à partir de deux concrétions de l'aven de la Portalerie (Yves Quinif, CERAK, Belgique).

II.2 - L'enregistrement de paléoséismes par les concrétions endokarstiques :

Divers exemples de concrétions brisées sont répartis dans l'ensemble de la cavité (fig. 5). Ces cassures affectent de nombreuses stalactites et stalagmites, mais aussi des enduits stalagmitiques qui scellaient de petits accidents (Bini et al, 1992). La galerie affluente en montre de nombreux exemples :

Figure 5 : Plan détaillé de la galerie affluente de l'aven de la Portalerie (Aveyron) situant les différents enregistrements d'événements sismo-tectoniques observés.

- Stalagmites brisées avec repousses : Répartis dans l'ensemble de la cavité, on dénombre plusieurs dizaines d'exemples de stalagmites brisées. Les fragments tombés au sol restent parfois conservés au pied du moignon ou sont remaniés plus en aval. Une repousse de plusieurs centimètres scelle le plus souvent la cassure et les morceaux sont soudés au plancher stalagmitique (photo 3). Plusieurs phénomènes peuvent être responsables de cette destruction. Une crue, relativement violente, n'est pas impossible dans cette partie de la grotte. Dans ce cas de figure, le fragment de stalagmite aurait obligatoirement été emporté par le courant. De plus, certains de ces fragments sont tombés en direction de l'amont ce qui, compte tenu du fonctionnement et de la morphologie de la galerie, est improbable dans le cas d'une crue. Les hommes préhistoriques ont fréquenté une partie des galeries supérieures et peuvent aussi être responsables des cassures. L'observation de plusieurs exemples permet également d'écarter cette hypothèse puisque plusieurs de ces stalagmites brisées sont inaccessibles ou de taille trop importante. De même, ils ne présentent pas de trace de chocs, nécessaires dans ce cas à leur destruction.

Photo 3 : Stalagmite brisée avec repousse. Les fragments au sol sont pris dans le plancher stalagmitique.

- Stalactites cisaillées : Par endroits, la voûte dolomitique est garnie de nombreuses petites stalactites qui forment un mince revêtement de calcite. A 45 m du début de la galerie, ces concrétions sont affectées d'un décalage dextre d'environ 1cm. Il n'y a pas de reprise de concrétionnement postérieur à cette cassure (photo 4).
- Fistuleuses écrasées et colonne stalagmitique écaillée : La voûte de la salle basse montre le passage de nombreuses fractures. Dans l'une d'elles (N160°), quelques fistuleuses se sont développées entre les deux parois. Leurs cassures indiquent nettement les signe d'un raccourcissement d'1 cm environ dans le sens de la hauteur. Le regard est orienté ENE. Au sol, un pilier stalagmitique positionné sur l'accident est écaillé. Il confirme le mouvement observé.
$Voûte fracturée et décalée$

Photo 4 : Voûte de la galerie affluente. L'enduit stalagmitique fracturé montre un décalage dextre d'un centimètre environ.

- Stalactites brisées avec repousses : Moins abondantes que les stalagmites, quelques exemples sont repérables tout au long de la cavité. Le concrétionnement de cet aven privilégie essentiellement la formation de stalagmites. Les stalactites sont le plus souvent de taille très réduite (en section et en longueur) et seules les plus longues sont affectées de cassures. Les fragments brisés sont également soudés au plancher et n'ont pas été emportés par une éventuelle crue. Une repousse de plusieurs cm scelle la cassure.

- Planchers stalagmitiques décalés : Plusieurs concrétions de ce type présentent des cassures dans la galerie affluente. Dans tous les cas, les concrétions reposent sur la roche en place et l'action du soutirage est exclue. Le premier à 100m du début de la galerie affluente scelle les deux parois d'une petite faille (N90°) qui a guidé le creusement de la galerie sur quelques mètres. Les cassures enregistrées par les spéléothèmes mettent en évidence un petit décalage senestre de l'ordre du centimètre. Un second plancher stalagmitique emplit une fracture élargie orientée N160°, 50 m en aval. Le rejet atteint 1cm environ avec un regard WSW. Un nouvel enduit stalagmitique scelle la cassure et n'est affecté d'aucun mouvement. Le dosage isotopique U/Th de la concrétion décalée indique 209 400 ans (+25300/-19900). Le mouvement s'est donc produit entre cette date et la formation du dernier revêtement stalagmitique qui reste à dater. Le dernier plancher est situé une dizaine de mètres en aval. Une fracture d'orientation N110° est responsable d'un rejet normal de 2 à 3 cm à regard sud. On suit très nettement la faille qui se prolonge dans la dolomie. Aucun concrétionnement plus récent ne fossilise ce décalage (fig. 6). $Banquette dolomitique fracturée$

Figure 6 : Banquette dolomitique et plancher stalagmitique abaissés par une faille orientée N 110°.

Les nombreuses observations d'anomalies de développement des spéléothèmes mettent en évidence l'enregistrement d'un ou de plusieurs événements sismiques. Les planchers stalagmitiques décalés ainsi que les enduits de calcite cisaillés apportent la preuve d'un mouvement tectonique postérieur à leur formation. La présence de stalactites et de stalagmites brisées sont la matérialisation d'un ou de plusieurs séismes.

En effet, un fragment de stalagmite est soudé sur un plancher stalagmitique, à une cinquantaine de mètres de l'entrée de la galerie affluente. Cet élément couché au sol présente déjà une ancienne cassure avec une repousse (fig. 7). Il provient donc d'une stalagmite brisée par un séisme, dont la cassure avait été fossilisée par une repousse importante (6 cm de hauteur). Un second événement a détruit la stalagmite qui gît actuellement au sol, soudée au plancher stalagmitique. Cet indice montre qu'au moins deux séismes ont affecté le secteur de l'aven de la Portalerie.

Figure 7 : Stalagmite brisée dont un des fragments possédait déjà une repousse de plusieurs centimètres. Les éléments sont tous soudés au plancher stalagmitique à charbon de bois.

Les orientations des mouvements correspondent à d'anciennes failles ou diaclases antérieures à la karstification et qui ont guidé le creusement d'une partie des galeries(Ginesty, 1980). Les mouvements observés ne sont donc que des rejeux de ces fractures sans qu'il soit encore possible de définir une direction globale. Peu de datations nous permettent pour l'instant de connaître précisément l'âge de ces séismes. Le plancher décalé puis ressoudé est daté de 209 000ans . La datation du revêtement de calcite qui scelle la cassure devrait donner une fourchette d'âges autour du séisme.

Une des concrétions remaniées dans la partie supérieure du remplissage est datée de -36 800 ans (+/- 2100). Si un des séismes est bien responsable de sa destruction, il est postérieur à cette date. Le remplissage auquel elle appartient remanie aussi de nombreux restes archéologiques chalcolithiques et un plancher stalagmitique daté de 4500 ans BP recouvre le tout.

Figure 8 : Localisation de la stalagmite brisée avec une ancienne repousse dans la coupe de la galerie afluente.

Sa cassure puis son remaniement sont donc compris entre 36 800 et 4500 BP. Enfin, la stalagmite brisée avec une ancienne repousse est soudée au plancher supérieur. Sa chute est donc postérieure à la formation du plancher (fig. 8).

CONCLUSION :

L'étude des concrétions de l'aven de la Portalerie précise l'évolution endokarstique des cavités du Larzac. Les divers types de dépôts sont les résultats directs des variations climatiques et morphologiques en surface. La possibilité de dater leur formation par diverses méthodes permet de caler chronologiquement l'évolution interne du massif. Les anomalies et fractures des spéléothèmes, traces de paléoséismes, traduiraient une certaine activité tectonique. Ces informations prennent toute leur ampleur dans cette région pourtant réputée peu sismique où seul l'endokarst pouvait enregistrer ces paléoséismes (Grelet et al, 1993). La situation du Larzac sur l'axe volcanique Agde - Massif Central n'en est peut-être pas étrangère.
En surface, la présence de nombreux paléokarsts traduit l'intense karstification de certaines parties du causse. Comme l'illustre l'exemple de la grotte du Grand Issart dans le Bassin de Mialet, ils correspondent à d'anciens réseaux karstiques ayant fonctionné plusieurs dizaines voire même plusieurs centaines de mètres sous la surface. Leur démantèlement peut être corrélé avec l'abaissement de la surface karstique et la mise en place du réseau hydrographique actuel.
Les concrétions carbonatées endokarstiques constituent donc des marqueurs importants de la géodynamique d'ensemble. Ils contribuent avec les autres formations carbonatées continentales à une meilleure connaissance de l'évolution d'un massif karstique.

BIBLIOGRAPHIE

AMBERT M. et P., COULET E., FABRE G., GUENDON J.L., NICOD J. et ORENGO C. (1978): Le Causse de Blandas et les gorges de la Vis : étude géomorphologique. CERGH, Mémoire n°13, Travaux ERA 282, 1977-1978, n°7, 57 P.
AMBERT P., GUENDON J.L., BRUXELLES L. et CENDRIER S. - 1996. - Formations superficielles et géomorphologie karstique ; évolution actuelle du karst de surface ; phénomènes et remplissages endokarstiques. - Rapport de synthèse CNRS - GDR 1058. -32 P.
BINI A., QUINIF Y., SULES O. et UGGERI A. - 1992. - Les mouvements tectoniques récents dans les grottes du Monte Campo dei Fiori (Lombardie, Italie). - In : Karstologia, n°19, pp 23-30.
BRUXELLES L. (1994): Géomorphologie des karsts du bassin de Mialet : données actuelles. Mémoire de maîtrise, Université Paul Valéry, Montpellier, 128 P.
BRUXELLES L. - 1995. - Etude des altérites, formations superficielles et endokarstiques du causse de l'Hospitalet (secteur oriental) : conséquences et contraintes pour l'aménagement. - Mémoire de DEA, Aix-en-Provence, 1995. - 62 P.
GINESTY J.M. - 1980. - Recherche sur les rapports entre fracturation, karstification et écoulements souterrains : exemple des causses du Larzac, du Comtal et du Querçy. - D.E.A. Sciences, USTL Montpellier, 1980. - 21 P.
GRELLET B., COMBES P., GRANIER T. et PHILIP H. - 1993. - Sismotectonique de la France métropolitaine dans son cadre géologique et géophysique. - Mém N.S. SGF, n°164. GYLLOT P.Y. - 1974. - Chronométrie par la méthode K/Ar des laves des causses et du Bas Languedoc : Interprétation. - Thèse Sciences, Orsay, 1974. - 61 P.

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BRUXELLES Laurent, CAGEP - URA 903 du CNRS, Institut de Géographie de l'Université de Provence, 29 av. Robert Schuman, 13621 Aix-en-Provence Cedex 01, FRANCE et GDR 1058. AMBERT Paul, UMR 150 du CNRS, 51 rue de Taur, 31000 Toulouse, FRANCE et GDR 1058. GUENDON Jean-Louis, CAGEP - URA 903 du CNRS, Institut de Géographie de l'Université de Provence, 29 av. Robert Schuman, 13621 Aix-en-Provence Cedex 01, FRANCE et GDR 1058. QUINIF Yves, CERAK, Faculté Polytechnique de Mons, 9 rue Houdain, 7000 Mons, BELGIQUE.

Le causse du Larzac (Grands Causses, Aveyron) présente en surface de nombreux amas de concrétions carbonatées endokarstiques. Ces paléokarsts traduisent d'anciens prolongements de cavités recoupées par l'abaissement de la surface karstique du causse comme le montre les cavités du Bassin de Mialet. Dans l'aven de la Portalerie, les remplissages variés indiquent différents modes de fonctionnement liés directement aux variations climatiques et morphologiques en surface. La présence de nombreuses concrétions brisées et scellées par de nouvelles repousses sont aussi les signes d'une certaine activité sismique enregistrée par l'endokarst. Enfin, les possibilités de datation par diverses méthodes, ainsi que la présence de vestiges archéologiques permettent de caler ces événements dans le temps et de les corréler à l'activité humaine.
Mots clés : paléokarst, remplissages endokarstiques, concrétionnement carbonaté, séisme, causse du Larzac, Grands Causses, Bordure Cévenole, Aveyron, Gard.

El superficie del causse du Larzac (Grands Causses, Aveyron) presenta muchos montones de espeleotemas. Esos paleokarsts son antiguas galerias, truncadas por la superficie karstica (ejemplo de la Grotte du Grand Issart, Mialet, Gard). En el aven de la Portalerie, numerosos espeleotemas estan rompadas y son los indicios de un seismo. Diferentes tipos de datation permiten de conocer la evolution cronologica y de comparar con la actividad humana.

Palabras clave : paleokarst, relleno de cavernas, espeleotema, seismo, causse du Larzac, Grands Causses, Bordure Cévenole, Aveyron, Gard.

Le Bassin de Mialet est un petit massif karstique (60 km²)de la bordure cévenole (fig. 1).Les niveaux dolomitiques et calcaires du Lias sont structurés en synclinal d'orientation NNE-SSW. Le massif est profondément disséqué par le réseau hydrographique calé sur deux cours d'eaux allochtones : le Gardon de Mialet et le Gardonde St-Jean. Le paysage présente de longues serres orientées N-S séparées par des vallons dont la profondeur atteint 300 mètres.
L'étude des formations superficielles et endokarstiques a permis de montrer le rôle de marqueurs joué par les formations carbonatées endokarstiques dans l'évolution superficielle du massif karstique et sa géodynamique interne.

I.1 - Description et interprétation :
Dans l'ensemble du causse du Larzac, sur les versants et les sommets des secteurs en relief, on note la présence de nombreux amas de calcite. Leur extension atteint parfois plusieurs m² et peuvent former un petit ressaut morphologique. Dans ces formations très caractéristiques des concrétions endokarstiques, on reconnaît fréquemment des coulées stalagmitiques, des stalactites et des stalagmites. Ces concrétions qui ornent habituellement les grottes affleurent ici en surface. Leur formation, nécessairement souterraine, ne peut s'expliquer dans le contexte topographique actuel. Les concrétions exhumées matérialisent la présence d'une cavité karstique dont le prolongement, recoupé par le versant, n'existe plus (fig. 2).Ces dépôts sont parfois associés à des formes de surface (alvéole ou dépression) témoins de cavités décapitées. Elles peuvent également être mêlées à des remplissages divers et confirment alors leur origine endokarstique.
		*Photo 1* : Massif stalagmitique exhumé à proximité de l'entrée de la grotte du Grand Issart (Mialet)

Leur fréquence et leur densité en certains points du causse mettent en évidence l'existence d'anciens réseaux karstiques recoupés par les versants (Ambert et al., 1978). Ils renvoient donc à un fonctionnement ancien, sous une topographie différente. Leur mise à jour est le signe d'une évolution superficielle (dissolution, érosion) concourant à l'abaissement de la surface karstique du causse et à la diminution des reliefs. Elle peut permettre de déduire certaines informations paléogéographiques, mais surtout de préciser les secteurs de plus ou moins grande activité morphogénique.

*Figure 2* : Bloc-diagramme d'une partie du Larzac septentrional (secteur est). L'abondance de massifs stalagmitiques exhumés révèle un ancien réseau de galeries recoupé par la surface topographique.

De nombreuses cavités de ce massif illustrent bien les conditions d'affleurement et l'interprétation possible d'un massif stalagmitique exhumé. La grotte du Grand Issart résume à elle seule ce phénomène (fig. 3). Constituée d'une galerie unique, elle traverse de part en part la crête d'une serre alignée N-S descendant pendant plusieurs kilomètres jusqu'au village de Mialet. En contrebas de l'entrée, d'imposants massifs de calcite forment un petit redan rocheux, facilement repérable sur ces versants régularisés (photo 1). A leurs base, des petits galets de chailles ovoïdes issus du remplissage détritique de la grotte sont redistribués sur le versant. L'entrée, au sommet du massif de calcite débouche dans une galerie de belle section dont les parois et la voûte montrent encore de nombreuses formes de creusement noyé (vagues d'érosion, coupoles de plafond...). On y retrouve le remplissage détritique à galets de chailles ainsi que les massifs stalagmitiques qui les surmontent. Cette cavité creusée en régime noyé s'est développée sous le niveau de base, bien avant son recoupement par les vallons actuels. Dans un secteur proche, trois autres cavités présentent les mêmes caractéristiques et constituent très certainement avec la grotte du Grand Issart un ancien réseau karstique aujourd'hui perchée 250 m au-dessus du niveau de base et démantelé par l'incision des cours d'eau aériens (Bruxelles, 1994).

*Figure 3* : Coupe topographique dans l'axe de la Grotte du Grand Issart (Mialet). D'imposants massifs stalagmitiques exhumés matérialisent les anciens prolongements de cette cavité.

L'aven de la Portalerie (Larzac, Aveyron) est une des rares cavités du causse de l'Hospitalet à présenter une galerie horizontale à faible profondeur sous la surface (15 à 50m). Elle est constituée d'une galerie supérieure de section importante connectée par une série de puits à un réseau inférieur de galeries actives, plus étroites, à proximité du niveau de base local. Dans la partie supérieure, une petite galerie affluente, partiellement colmatée par un remplissage de sédiments variés, contient une série d'éléments permettant de préciser les dernières phases de l'évolution de cette cavité (Bruxelles, 1995 ; Ambert et al, 1996).

- Un premier ensemble de coulées stalagmitiques fortement corrodées recouvre les parois (photo 2). - Plaqués dans les renfoncements de la coulée, 10 cm de sédiments fins et meubles (sable dolomitique) témoignent d'un remblaiement détritique qui recouvrait l'ensemble des coulées stalagmitiques de parois. - Un plancher stalagmitique de 1 à 2 cm d'épaisseur apparaît par endroits, au sommet de la formation précédente. - En position ravinante, 10 cm de sédiments assez grossiers , surmontent le niveau précédent. Ils sont constitués essentiellement de fragments plus ou moins roulés de dolomie, de calcaire et de calcite, ainsi que quelques éléments de basalte, des petits gravillons ferrugineux et des galets de quartz. - La série détritique se termine par 30 à 50 cm de sédiments plus grossiers de même composition que le niveau précédent. De nombreux fragments de concrétions remaniées, de toutes tailles, apparaissent cependant dans cette formation. Quelques ossements et des fragments de poteries y sont également fréquents. - Un ultime plancher stalagmitique de 2 à 4 cm d'épaisseur contenant de nombreux charbons de bois surmonte le tout. Les plus gros éléments détritiques du niveau inférieur émergent du plancher. - Au sol, une forte épaisseur de sédiments meubles provenant du remaniement des différents niveaux empêche de voir la base de la coupe.
		*Figure 4* : Coupe du remplissage de la galerie affluente de l'aven de la Portalerie

La section de la galerie en "trou de serrure" indique une première phase de creusement en régime noyé, puis un fonctionnement en régime vadose qui incise la base du conduit. La formation des coulées stalagmitiques de parois indique un arrêt temporaire du creusement et une première phase de concrétionnement. Une reprise d'activité peu turbulente a colmaté partiellement la galerie en déposant une formation sableuse. Le petit plancher stalagmitique indique une brève phase de concrétionnement suivie d'une remise en charge qui permet le ravinement partiel des deux niveaux précédents, puis le dépôt d'une formation grossière. Ce fonctionnement plus turbulent a mobilisé des blocs dépassant 10 kg. La présence de nombreuses concrétions brisées et remaniées peut être directement liée à cette reprise d'activité. Elle peut aussi indiquer l'impact d'un séisme comme nous le verrons plus loin. Enfin, le dernier plancher de calcite scelle le tout.
Les carbonates endokarstiques sont un bon indicateur du fonctionnement de la cavité, montrant par leur présence plusieurs arrêts de fonctionnement de la galerie et le développement de concrétions. Ces variations de régime découlent directement des variations climatiques et morphologiques en surface. La possibilité de datation par la méthode U/Th permet de caler plusieurs de ces phases (tableau 1). Une des concrétions remaniées donne un âge de 36800 ans B.P. (+ 2100/ - 2100) et permet de situer dans le temps une des phases de concrétionnement. Le remplissage détritique auquel elles appartiennent est donc forcément postérieur. La datation (C14) des charbons conservés dans le plancher stalagmitique supérieur indique un âge holocène (4500 ans B.P. +/- 100). Cette date est corrélée par la présence sous le plancher, d'ossements et de tessons de poteries de cette époque. L'activité préhistorique en surface n'est peut-être pas étrangère au développement des niveaux détritiques grossiers et à la présence des charbons de bois dans le plancher stalagmitique supérieur (déboisement, incendies ?).
	*Photo 2* : Remplissage de la galerie affluente. On y distingue les principaux niveaux décrits.

Echantillons	(U)ppm	234U/238U	230Th/234U	230Th/232Th	(234U/238U)t=0	Age (en m.a.)
Concrétion remaniée (remplissage)	0,247 +/-0,006	1,064 +/-0,030	0,288+/-0,014	17,4+/-3	1,071	36,8 ( 2,1/- 2,1)
Coulée fracturée et recimentée	0,084 +/-0,002	1,079 +/-0,027	0,870+/-0,027	10,7+/-0,8	1,142	209,4 (25,3/-19,9)

Divers exemples de concrétions brisées sont répartis dans l'ensemble de la cavité (fig. 5). Ces cassures affectent de nombreuses stalactites et stalagmites, mais aussi des enduits stalagmitiques qui scellaient de petits accidents (Bini et al, 1992). La galerie affluente en montre de nombreux exemples :
		*Figure 5* : Plan détaillé de la galerie affluente de l'aven de la Portalerie (Aveyron) situant les différents enregistrements d'événements sismo-tectoniques observés.

	- Stalagmites brisées avec repousses : Répartis dans l'ensemble de la cavité, on dénombre plusieurs dizaines d'exemples de stalagmites brisées. Les fragments tombés au sol restent parfois conservés au pied du moignon ou sont remaniés plus en aval. Une repousse de plusieurs centimètres scelle le plus souvent la cassure et les morceaux sont soudés au plancher stalagmitique (photo 3). Plusieurs phénomènes peuvent être responsables de cette destruction. Une crue, relativement violente, n'est pas impossible dans cette partie de la grotte. Dans ce cas de figure, le fragment de stalagmite aurait obligatoirement été emporté par le courant. De plus, certains de ces fragments sont tombés en direction de l'amont ce qui, compte tenu du fonctionnement et de la morphologie de la galerie, est improbable dans le cas d'une crue. Les hommes préhistoriques ont fréquenté une partie des galeries supérieures et peuvent aussi être responsables des cassures. L'observation de plusieurs exemples permet également d'écarter cette hypothèse puisque plusieurs de ces stalagmites brisées sont inaccessibles ou de taille trop importante. De même, ils ne présentent pas de trace de chocs, nécessaires dans ce cas à leur destruction.
		*Photo 3* : Stalagmite brisée avec repousse. Les fragments au sol sont pris dans le plancher stalagmitique.

	- Stalactites cisaillées : Par endroits, la voûte dolomitique est garnie de nombreuses petites stalactites qui forment un mince revêtement de calcite. A 45 m du début de la galerie, ces concrétions sont affectées d'un décalage dextre d'environ 1cm. Il n'y a pas de reprise de concrétionnement postérieur à cette cassure (photo 4). - Fistuleuses écrasées et colonne stalagmitique écaillée : La voûte de la salle basse montre le passage de nombreuses fractures. Dans l'une d'elles (N160°), quelques fistuleuses se sont développées entre les deux parois. Leurs cassures indiquent nettement les signe d'un raccourcissement d'1 cm environ dans le sens de la hauteur. Le regard est orienté ENE. Au sol, un pilier stalagmitique positionné sur l'accident est écaillé. Il confirme le mouvement observé.	$Voûte fracturée et décalée$
		*Photo 4 :* Voûte de la galerie affluente. L'enduit stalagmitique fracturé montre un décalage dextre d'un centimètre environ.

	- Stalactites brisées avec repousses : Moins abondantes que les stalagmites, quelques exemples sont repérables tout au long de la cavité. Le concrétionnement de cet aven privilégie essentiellement la formation de stalagmites. Les stalactites sont le plus souvent de taille très réduite (en section et en longueur) et seules les plus longues sont affectées de cassures. Les fragments brisés sont également soudés au plancher et n'ont pas été emportés par une éventuelle crue. Une repousse de plusieurs cm scelle la cassure.
	- Planchers stalagmitiques décalés : Plusieurs concrétions de ce type présentent des cassures dans la galerie affluente. Dans tous les cas, les concrétions reposent sur la roche en place et l'action du soutirage est exclue. Le premier à 100m du début de la galerie affluente scelle les deux parois d'une petite faille (N90°) qui a guidé le creusement de la galerie sur quelques mètres. Les cassures enregistrées par les spéléothèmes mettent en évidence un petit décalage senestre de l'ordre du centimètre. Un second plancher stalagmitique emplit une fracture élargie orientée N160°, 50 m en aval. Le rejet atteint 1cm environ avec un regard WSW. Un nouvel enduit stalagmitique scelle la cassure et n'est affecté d'aucun mouvement. Le dosage isotopique U/Th de la concrétion décalée indique 209 400 ans (+25300/-19900). Le mouvement s'est donc produit entre cette date et la formation du dernier revêtement stalagmitique qui reste à dater. Le dernier plancher est situé une dizaine de mètres en aval. Une fracture d'orientation N110° est responsable d'un rejet normal de 2 à 3 cm à regard sud. On suit très nettement la faille qui se prolonge dans la dolomie. Aucun concrétionnement plus récent ne fossilise ce décalage (fig. 6).	$Banquette dolomitique fracturée$
		*Figure 6* : Banquette dolomitique et plancher stalagmitique abaissés par une faille orientée N 110°.

Les nombreuses observations d'anomalies de développement des spéléothèmes mettent en évidence l'enregistrement d'un ou de plusieurs événements sismiques. Les planchers stalagmitiques décalés ainsi que les enduits de calcite cisaillés apportent la preuve d'un mouvement tectonique postérieur à leur formation. La présence de stalactites et de stalagmites brisées sont la matérialisation d'un ou de plusieurs séismes.
En effet, un fragment de stalagmite est soudé sur un plancher stalagmitique, à une cinquantaine de mètres de l'entrée de la galerie affluente. Cet élément couché au sol présente déjà une ancienne cassure avec une repousse (fig. 7). Il provient donc d'une stalagmite brisée par un séisme, dont la cassure avait été fossilisée par une repousse importante (6 cm de hauteur). Un second événement a détruit la stalagmite qui gît actuellement au sol, soudée au plancher stalagmitique. Cet indice montre qu'au moins deux séismes ont affecté le secteur de l'aven de la Portalerie.
	*Figure 7* : Stalagmite brisée dont un des fragments possédait déjà une repousse de plusieurs centimètres. Les éléments sont tous soudés au plancher stalagmitique à charbon de bois.

Les orientations des mouvements correspondent à d'anciennes failles ou diaclases antérieures à la karstification et qui ont guidé le creusement d'une partie des galeries(Ginesty, 1980). Les mouvements observés ne sont donc que des rejeux de ces fractures sans qu'il soit encore possible de définir une direction globale. Peu de datations nous permettent pour l'instant de connaître précisément l'âge de ces séismes. Le plancher décalé puis ressoudé est daté de 209 000ans . La datation du revêtement de calcite qui scelle la cassure devrait donner une fourchette d'âges autour du séisme.
Une des concrétions remaniées dans la partie supérieure du remplissage est datée de -36 800 ans (+/- 2100). Si un des séismes est bien responsable de sa destruction, il est postérieur à cette date. Le remplissage auquel elle appartient remanie aussi de nombreux restes archéologiques chalcolithiques et un plancher stalagmitique daté de 4500 ans BP recouvre le tout.
	*Figure 8 :* Localisation de la stalagmite brisée avec une ancienne repousse dans la coupe de la galerie afluente.
Sa cassure puis son remaniement sont donc compris entre 36 800 et 4500 BP. Enfin, la stalagmite brisée avec une ancienne repousse est soudée au plancher supérieur. Sa chute est donc postérieure à la formation du plancher (fig. 8).