DEPÔTS ET ALTERITES DES PLATEAUX
DU LARZAC CENTRAL :
Causses de l'Hospitalet et de Campestre
(Aveyron, Gard, Hérault).
Evolution morphogénétique, conséquences géologiques
et implications pour l'aménagement.
Laurent BRUXELLESUniversité de Provence - Aix Marseille I
JURY : Richard MAIRE - Directeur de Recherche CNRS - Université Bordeaux III
Régine SIMON-COINÇON - Chargée de Recherche - Ecole des Mines de Paris
Jean-Louis BALLAIS - Professeur - Université Aix-Marseille I
Richard CISZAK - Maître de Conférences - Université Toulouse III
Yves QUINIF - Professeur - Faculté Polytechnique de Mons (Belgique)
Jean VAUDOUR - Professeur émérite - Université - Aix-Marseille 1
Paul AMBERT - Directeur de Recherche CNRS - Université Toulouse III
Soutenance publique de thèse de doctorat
le 04 janvier 2001
Ce travail vise en particulier à mieux définir, par l'étude des formations superficielles et des remplissages karstiques des plateaux des Grands Causses, les grandes séquences de leur évolution géomorphologique. Reproductible sur les autres causses, il devrait aboutir à une connaissance plus précise de ce secteur clef, compris entre le Massif Central et la plaine languedocienne.
Ces formations n'avaient fait à ce jour l'objet d'aucun essai de caractérisation sédimentaire ou chronologique systématique et ressortaient au mieux de la notion classique de "terre rouge des Causses". Leur contribution dans l'évolution morphologique du causse est essentielle comme le démontrent leur cartographie et leur association avec les formes majeures du paysage.
Enfin, la sensibilité de ces milieux aux aménagements et la vulnérabilité de ses ressources en eau impliquent une protection efficace mais aussi une bonne connaissance des risques liés à l'héritage morphologique du plateau.
1 - LES DEPÔTS CRETACES
Avec la découverte de très nombreux affleurements de Crétacé supérieur sur le Causse de Campestre, une longue période de l'histoire géologique, mais aussi morphologique, des Grands Causses est dévoilée. La présence de bauxite, jamais décrite sur ces plateaux, témoigne d'une longue évolution continentale contemporaine des premières karstifications. La transgression coniacienne s'opère donc sur une topographie déjà différenciée comme le montrent les exemples du Salze et du Serre d'Aubanel. Avec une centaine de mètres de puissance, conformément aux données de la courbe de Vail, la transgression coniacienne recouvre l'ensemble des Grands Causses (fig. 1). Si elle révèle une faible dénivellation de l'ensemble du secteur à cette époque, elle permet d'évaluer l'ampleur des rejeux tectoniques postérieurs. Il est d'ailleurs probable que le Mont Aigoual ne compartimentait pas encore le paysage, permettant une plus large ouverture vers le Gard-rhodanien auquel sont rattachés ces dépôts marins, sur la foi des foraminifères.
Enfin, le Crétacé terminal se traduirait par des dépôts continentaux détritiques dont les dragées ovoïdes de quartz constitueraient les témoins remaniés. Ils matérialisent la fin de l'histoire marine des Grands Causses que l'on peut corréler avec les premiers épisodes de la phase pyrénéenne.Figure 1 :
Extension des dépôts du Crétacé supérieur marin (Coniacien) à faciès gardois sur les Grands Causses.
La Surface Fondamentale des Causses explique notamment l'inadaptation du réseau hydrographique aux traits structuraux majeurs des Grands Causses. Sa formation débute au Crétacé terminal et se prolonge au moins jusqu'à la fin de l'Eocène, alors que l'essentiel de l'architecture caussenarde est mis en place.
Pendant l'élaboration de cette surface, et tout le long de l'évolution ultérieure, les dépôts crétacés interviennent à plusieurs reprises dans l'évolution morphologique. Remaniés et incorporés aux autres formations superficielles (alluvions quartzeuses, argiles à chailles), ils alimentent les couvertures argilo-sableuses accumulées à la surface du causse et entretiennent ainsi la crypto-corrosion. En parallèle, l'abondance de ces matériaux entrave le drainage karstique et certaines cavités sont entièrement colmatées par les formations crétacées remaniées. Ces dépôts entrent enfin en proportion variable dans la constitution de la terra rossa caussenarde maintes fois remaniée à la surface du plateau.
Avec le creusement de canyons, les dépôts crétacés permettent à la Virenque de conserver un cours aérien et donc de s'affranchir de l'attraction hypogée exercée par la Vis. L'apparition d'un gradient hydraulique et la concentration de l'eau en surface aboutit à des soutirages ponctuels et à une verticalisation du karst. Les grands sotchs se développent et piègent la couverture de Crétacé sus-jacente. Ils peuvent correspondre pro parte, à la réactivation du karst de la bauxite fossilisé par la transgression coniacienne.
A terme, la couverture crétacée n'est plus représentée que par quelques lambeaux de couverture piégés dans ces dépressions et par quelques placages de calcaires gréseux. Les poches d'argiles à empreintes de feuilles, les formations à pisolithes et surtout, les fragments de grès marins ferruginisés, témoignent de loin en loin de l'extension des dépôts crétacés sur l'ensemble des Grands Causses.
2 - LES APPORTS ALLOCHTONES
En fonction de la structuration tectonique du Crétacé supérieur et de l'Eocène, certaines parties jouent le rôle de piémont des massifs cristallins, alors que d'autres ne reçoivent plus aucun apport allochtone. C'est ainsi que différents cortèges de galets ont été identifiés à la surface du plateau. Associés aux formes reliques du paysage, ils permettent de retracer plusieurs étapes de la morphogenèse. Le Causse de Campestre et l'extrémité orientale du Causse de l'Hospitalet conservent des galets témoins de transits nord-sud originaires de l'Aigoual (fig. 2). Positionnés à différents niveaux ils traduisent l'enfoncement de la surface karstique, et l'emboîtement des morphologies, calées sur le niveau de base de l'époque.
Au début du creusement des canyons, une partie de ces apports est absorbée par le karst. A ce niveau, l'accumulation d'alluvions combinée à un niveau de base peu déprimé, favorise la mise en place de poljés. Quelques cours d'eau réussissent toutefois à atteindre plus en aval les formations crétacées conservées au cœur du synclinal le long duquel est déjà positionnée la Virenque. En effet, on ne retrouve aucun témoin de ces apports allochtones plus au sud, sur le causse de Sorbs. A ce niveau, les transits sont matérialisés par des fragments de chailles bajociennes originaires du relief de St-Michel situé plus au sud.
L'enfoncement de la Virenque et la capture par érosion régressive le long de la bordure septentrionale du causse réduit peu à peu les apports allogènes à la surface du plateau. Il entraîne le démantèlement des formes planes et le soutirage de la quasi-totalité de la couverture. Le dernier point de contact existant entre le causse et le massif cristallin (le Col de la Barrière) voit le développement d'un poljé de bordure, bénéficiant d'un abondant matériel quartzeux mal roulé (colluvions).
Figure 2 : Bloc-diagrammes montrant l'évolution morphologique du Causse de Campestre d'après les formations superficielles allochtones et autochtones conservées en surface.
3 - LES ARGILES A CHAILLES
L'altération des calcaires à chailles, puis le remaniement des altérites vers les secteurs les plus sensibles à la karstification conditionnent l'évolution de la moitié occidentale du Causse de l'Hospitalet. La cartographie des fragments de chailles bajociennes isolés permet là aussi de montrer l'extension de ces couvertures et des différents sens de transit. Son rôle morphologique est indéniable et la réalisation de replats étagés découle de la présence de cette couverture conjuguée à un niveau de base peu déprimé.
Le début du creusement des canyons et l'évidement des combes anticlinales par érosion régressive (le Cernon et la Sorgues) réduit l'évolution de l'extrémité occidentale du causse. Le démantèlement des amonts pourvoyeurs en argiles à chailles et l'effondrement du niveau de base ne permettent plus le maintien de surfaces de corrosion. Le développement de l'endokarst bloque la morphogenèse de la partie occidentale du causse qui reste désormais en relief. Plus loin des gorges, les effets du creusement se font moins sentir. En contrebas de cette surface désormais perchée (S2), deux niveaux de replats emboîtés (S3 et S4) sont identifiables, notamment dans le poljé de l'Hospitalet (fig. 3). Corrélativement, on note dans ces secteurs un certain retard dans l'évolution des reculées karstiques adjacentes aux grandes reculées (le Cernon et la Sorgues) et dans la mise en place du drainage karstique. La présence des dolomies bathoniennes contribue également à ce type de fonctionnement en autorisant l'existence d'aquifères perchés ainsi que la présence d'écoulements de surface et de lacs temporaires.
Actuellement, le développement du Durzon, situé dans un contexte géomorphologique et structural très favorable, tend à démanteler les formes planes (les Canalettes) et à désorganiser ce type de fonctionnement relique.
Figure 3 :
Bloc-diagramme du poljé de l'Hospitalet illustrant l'extension des couvertures d'argiles à chailles.
A proximité du Durzon (NE), de nombreux soutirages témoignent de la dynamique conquérante du bassin-versant de cette source.
4 - LES INFORMATIONS DEDUITES DES AUTRES FORMATIONS RESIDUELLES
Dépôts crétacés, galets de quartz et fragments de chailles bajociennes ne sont pas les seules formations superficielles pertinentes.Ainsi, nous avons pu distinguer plusieurs types de fragments ferrugineux et montrer leur origine variée. Considérés comme originaires du démantèlement des vieilles altérites du massif cristallin, leur cartographie montre une répartition qui dépasse largement du cadre des apports allochtones. En dehors du cas particulier des chapeaux de fer (hydrothermalisme), ils découlent plutôt de l'altération des formations crétacées riches en pyrite. Le fer présent sur le causse a migré à cette époque depuis le massif ancien à l'état soluble puis, a été fixé sous forme de pyrite dans les milieux réducteurs fréquents en contexte margino-littoral.
Les formations basaltiques, notamment par la mise en place de cônes stromboliens et a fortiori l'épanchement de coulées de lave, renseignent sur la topographie caussenarde contemporaine. Ainsi, sur le causse de l'Hospitalet, à proximité de la Blaquererie, la coulée du Puech Grand (1,63 Ma +/- 0,05 Ma) fossilise une dépression encadrée de reliefs résiduels. Les blocs de basalte du Clauzal, au moins contemporains de cet épisode volcanique, fossilisent une autre surface, plus basse d'une cinquantaine de mètres. Ils confirment que l'essentiel de la morphologie caussenarde est acquis au début du Quaternaire et que les gorges sont déjà largement inscrites en contrebas du rebord du plateau. Les valeurs de l'érosion post-volcanique calculées à partir de l'inversion de relief au niveau des formations basaltiques de la Blaquererie ne dépassent pas une vingtaine de mètres, conformément à celles obtenues sur le Causse du Guilhaumard. La découverte du cône strombolien de la Fageole en bon état de conservation confirme la faiblesse de l'érosion postérieure à sa mise en place.
Dans les formations résiduelles carbonatées, la croûte calcitique sur dolomie est désormais connue en plusieurs points des Grands Causses méridionaux. Elle accompagne différents stades de l'enfoncement de la surface karstique et s'explique par l'altération de la dolomie sous une couverture argileuse. Elle peut donc être associée à diverses formations superficielles qui ont constitué cette couverture (dépôts crétacés, argiles à chailles et alluvions quartzeuses).
Le grésou dolomitique, résidu de l'altération des dolomies, est quant à lui facilement mobilisable par érosion et par soutirage. Cependant, sa présence entre les chicots dolomitiques permet la poursuite de l'altération en constituant une compresse humide.
Les dépôts périglaciaires sont d'autant plus faiblement représentés à la surface du plateau qu'ils ont été soumis ultérieurement à une active dissolution. Seules quelques dépressions ont conservé une partie de ce matériel et montrent bien son importance dans les secteurs calcaires.
Enfin, en dépit de recherches réitérées, les remplissages karstiques n'ont pas fourni une grande quantité d'informations. Cet outil, performant dans d'autres secteurs, s'est donc révélé décevant, à l'exception de l'aven de la Portalerie.
5 - CONCLUSION SUR LE ROLE DES FORMATIONS SUPERFICIELLES
Ainsi, notre secteur d'étude a connu une longue tradition d'apports qui a contribué à la constitution d'une couverture plus ou moins continue de formations non-carbonatées sur le karst. L'évacuation des dépôts crétacés est relayée par l'apport conjoint d'autres formations (alluvions quartzeuses, argiles à chailles). En l'absence d'un niveau de base trop déprimé, ces formations ont permis de maintenir une activité crypto-corrosive efficace et le développement de replats majeurs par l'intermédiaire de bordures de corrosion. Elles conduisent donc à la formation d'aplanissements (oligo-miocènes pour les mieux conservés) qui caractérisent une grande partie des paysages du Larzac. Corrélativement, l'abondance du matériel, et la proximité du niveau de base ne favorisent pas le développement d'un drainage endokarstique capable de soutirer cette couverture.
La mise en place des canyons bouleverse ces mécanismes. L'apparition d'un gradient hydraulique de plus en plus marqué, restreint l'érosion aréolaire qui dominait jusque là. A partir du Miocène moyen, le soulèvement du bloc cévenol s'illustre donc par le creusement des canyons caussenards, mais aussi par l'avènement du soutirage karstique. Sur le causse, la présence de lambeaux de couverture permet une concentration des eaux en surface vers des points absorbants actifs. Elle aboutit à une verticalisation du karst qui se traduit par une concentration ponctuelle de la corrosion (formation de doline à la base des ségalas) et une réactivation des anciens crypto-karsts (grands sotchs ; photo 1). En outre, l'existence de pertes concentrées conduit au développement de l'endokarst et à la mise en place d'un drainage hypogé efficace.
L'ablation de la couverture disperse l'activité karstique. Le calcaire à nu absorbe directement les précipitations et réduit ipso facto la corrosion en surface. Cette immunité karstique révèle un état de karstification avancée. Le massif a désormais une évolution morphologique très ralentie, qui permet la conservation, à quelques retouches près, des principaux traits du paysage.Photo 1 :
Les grands sotchs sont des dépressions larges de 150 à 250 mètres et de 50 à 70 mètres de profondeur dont la formation à pu débuter lors le la phase de bauxitisation (Albo-Cénomanien). Ensuite, certaines d'entres-elles se sont approfondies par crypto-corrosion et ont piégé les dépôts du Crétacé supérieur présents sur le causse. La plupart de ces dépressions sont aujoudhui vidées de leur remplissage comme ici au nord de Sorbs.
6 - L'HOMME ET LE CAUSSE
La présence humaine, depuis plusieurs milliers d'années, a modifié quelque peu le paysage des Grands Causses. Il a contribué notamment à reconstitution partielle de la couverture d'argiles à chailles au fond de certaines dépressions. Avec l'appoint des données archéologiques, nous avons ainsi pu montrer l'impact des premiers déboisements réalisés sur les ségalas. La couverture d'argiles à chailles a donc été restaurée au rythme des défrichements au point de masquer complètement l'existence d'avens et de dolines telles que celle de la Pomière.
A partir de ces observations, nous pouvons apprécier la précarité et la fragilité de cette couverture. Ceci est encore plus vrai dans des secteurs où l'on note une certaine vigueur du soutirage karstique, comme dans les environs de l'Hospitalet. De fait, tout aménagement conduisant à une concentration de l'eau en surface aboutit fatalement à une réactivation du karst sous-jacent (photo 2).
Photo 2 :
De très nombreux soutirages se sont mannifestés lors de la construction de l'A 75 (la Cavalerie). Après chaque averse, de nouveaux effondrements affectaient la couverture d'argile à chailles.
Si cette constatation met en évidence des complications géotechniques difficiles à résoudre, elle prend une toute autre ampleur au sujet de la protection des eaux souterraines. En effet, à défaut de filtrer les effluents cette couverture permet leur concentration en surface et leur drainage massif par l'endokarst. Les secteurs couverts d'argiles à chailles sont donc parmi les plus sensibles à tout rejet en surface. Cet aspect revêt une importance toute particulière quand on sait que l'A 75, dans sa traversée du Larzac, recoupe le bassin-versant de 75 % des sources émergeant du Larzac septentrional, ce qui correspond à 90 % des eaux du causse captées pour l'alimentation en eau potable. La pertinence d'une étude géomorphologique en amont de tout aménagement lourd est ici clairement démontrée et aurait pu éviter les nombreux problèmes rencontrés par les aménageurs liés en particulier aux argiles à chailles.
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