LE KARST DES ARBAILLES
(Pyrénées occidentales, France).Contrôles tectonique, climatique, hydrogéologique
et anthropique de la morphogenèse
Nathalie VANARAUniversité Michel de Montaigne - Bordeaux 3
JURY : AUDRA P. : Maître de Conférence à l'Université de Sophia-Antipolis - Nice
CANEROT J. :Professeur à l'Université Paul-Sabatier - Toulouse III
DELANNOY J.-J. :Professeur à l'Université de Savoie - Chambery
MAIRE R. : Directeur de Recherche au C.N.R.S. - Bordeaux
MUDRY J. : Professeur à l'Université de Franche Comté - Besançon
PEULVAST J.-P. : Professeur à l'Université de Paris IV - Sorbonne
SALOMON J.-N. : Professeur à l'Université Michel de Montaigne - Bordeaux III
Soutenance publique de thèse de doctorat
Janvier 1998
Le massif basque des Arbailles, d'une superficie de 165 km2, forme un bastion calcaire qui domine le piémont pyrénéen de 1 000 m. Il forme l'unité géologique et géomorphologique la mieux individualisée de toute la zone nord-pyrénéenne.
L'évolution géomorphologique depuis le Miocène est contrôlée étroitement par les phases de surrection et par des facteurs bioclimatiques favorables à la karstification (climat océanique humide, couverture forestière).
Au cours de l'Holocène et de la période historique, l'impact de l'homme a joué un rôle sensible sur la morphogenèse, notamment sur le décapage des crypto-lapiés et probablement sur l'intensité de la dissolution en raison de la déforestation.
LE CONTROLE GEOLOGIQUE
Le massif des Arbailles forme une structure plissée de calcaires du Jurassique et du Crétacé débutant par les faciès calcaréo-dolomitiques du Lias inférieur. Les calcaires du Dogger (100-150 m), les calcaires urgo-aptiens de l'Aptien supérieur (250 m) et les calcaires marneux albiens (100-300 m) forment une ossature carbonatée de plus de 500 mètres de puissance favorable au développement de la karstification.
Les plis, orientés WNW-ESE, sont structurés en quatre unités, avec, du nord au sud : 1/ le brachyanticlinal de la Haute Bidouze entaillé jusqu'au Stéphanien dans la boutonnière d'Hosta et la reculée de la Bidouze ; 2/ les structures plicatives intermédiaires représentées par le haut karst central à buttes résiduelles et vallées sèches ; 3/ le synclinal d'Apanicé entaillé profondément par les vallées de l'Apoura et de l'Ilhounatzé ; 4/ le karst cizain, terminaison périclinale ouest du synclinal d'Apanicé, au modelé karstique modéré. Le contrôle géodynamique est sous la dépendance de plusieurs phases tectoniques, globalement distensives au Mésozoïque et essentiellement compressives au Cénozoïque. Au Crétacé inférieur, suite à l'ouverture de l'Atlantique, un mouvement de distension N-S (rifting) provoque un découpage en blocs du socle hercynien avec un basculement vers le sud et l'apparition de rides diapiriques. Au Lutétien moyen, lors de la compression pyrénéenne, la zone des Arbailles se plisse et les anciennes failles normales fonctionnent en failles inverses plus ou moins chevauchantes à vergence nord. Dans le même temps, une grande phase d'érosion décape la couverture de flysch. Mais ce n'est qu'à partir du Néogène et au Pléistocène que le massif des Arbailles s'individualise sous sa forme actuelle à la suite d'une puissante tectonique de surrection, de nature épirogénique.
UN PALEORESEAU FLUVIATILE ASSECHE PAR LA SURRECTION
Les Arbailles présentent un relief polygénique complexe associant des formes d'érosion fluviatile asséchées et désorganisées par l'infiltration des eaux (fluvio-karst) et des formes liées uniquement à la dissolution (karst).
Les profils en long des vallées soulignent les stades d'enfoncement successifs liés à la surrection du massif. On observe plusieurs niveaux étagés de vallées sèches. Le niveau de 700 m, représenté par les grandes vallées d'Ithé et d'Elsarré, est le plus caractéristique ; il correspond, en première hypothèse, à un stationnement du niveau de base entre les deux grandes phases de surrection.
Le relief karstique proprement dit est remarquable par son haut degré d'évolution symbolisé par l'ampleur des formes. Ainsi la haute surface est caractérisée par des fragments de plateaux défoncés par des champs de profondes dolines (Guillembero) et des interfluves résiduels constituant le champ de buttes du haut karst central.
Les formes "négatives" ayant permis l'individualisation des interfluves sont les mégadolines qui peuvent atteindre plus de 1 000 m de diamètre (Sihigue, Belchou, Zabozé) et les vallées dolinaires. Une grande partie de la corrosion chimique est de nature crypto-karstique en raison d'une couverture d'altérites provenant essentiellement de l'altération des calcaires marneux albiens.
LES PALEOKARSTS ET LES PALEOCAVITES DEMANTELEES
Les phases de karstification mésozoïques témoignent d'une instabilité de la région pendant le Jurassique et le Crétacé à la suite de l'ouverture de l'Atlantique : karst des bauxites de la fin du Jurassique, brèches d'Arhansus indiquant une émersion au cours de l'Aptien (Gargasien supérieur) et discordance intra-aptienne visible dans le puits de 330 m du gouffre d'Apanicé, confirmant l'existence d'une phase d'émersion (rifting) sur la bordure sud de la plate-forme carbonatée.
Les phases de karstification tertiaires sont attestées par des paléocavités démantelées, situées sur la haute surface, et par des remplissages anciens associés indiquant un climat chaud à saisons contrastées (cuirasses, spéléothèmes) et une paléotopographie aujourd'hui disparue. Les concrétionnements stalagmitiques, les brèches et les dépôts fluviatiles indurés attestent une relation directe avec la Haute Chaîne au cours du Néogène.
L'étude des poches d'altérites et des cuirasses permet de préciser les modalités de la pédogenèse au cours de l'évolution géomorphologique mio-plio-quaternaire : climat chaud et régime en surrection.
LES JALONS MORPHO-SEDIMENTAIRES SOUTERRAINS
L'étude de la distribution spatiale et altitudinale des 600 cavités, de leurs morphologies et de leurs remplissages permet de distinguer : 1/ les anciennes pertes de la bordure sud asséchées par l'isolement du massif (Yéti, Apanicé, Otxolatzé et Bienvenu) ; 2/ les cavités déconnectées des hauts vallons perchés (Landanoby) ; 3/ les réseaux jalonnant les vallées sèches d'Ithé et d'Etchaltia (Azaléguy, Etxanko Zola et Nébélé).
L'étude des formes, des niveaux et des remplissages de ces réseaux permet de mettre en évidence les stades d'enfoncement successifs du réseau hydrographique (niveau de 675 m d'Etxanko Zola jalonnant le niveau d'Ithé de 700 m) soulignant ainsi la part majeure jouée par la surrection plio-quaternaire.
LA DISSOLUTION KARSTIQUE ACTUELLE
Le massif calcaire des Arbailles est soumis à un climat océanique montagnard (1 500- 2 000 mm/an) favorable à la végétation et à la pédogenèse, donc à la dissolution (CO2 biogénique). Huit grandes sources karstiques ont été choisies pour l'étude du fonctionnement hydrochimique. Les analyses chimiques montrent l'existence de trois familles de sources : les eaux bicarbonatées calciques, les eaux bicarbonatées calciques légèrement sulfatées et les eaux bicarbonatées calciques et sulfatées.
La minéralisation des émergences montre une évolution inverse à celle du débit (fonctionnement en dilution), classique pour un karst montagnard. Les eaux sont agressives durant l'été en période d'étiage (CO2 biogénique) et à l'équilibre ou légèrement sous saturées pendant le reste de l'année (hautes eaux).
La dissolution spécifique actuelle, de l'ordre de 94 m3/km2/an, est typique d'un karst humide de moyenne montagne. Comme près de 90 % de la dissolution s'exerce entre 0 et 100 m de profondeur, cela signifie que la tranche de roche dissoute (dénudation karstique), sur le long terme, tend à se rapprocher de la dissolution globale.
LES SYSTEMES KARSTIQUES ET LES BASSINS D'ALIMENTATION
Les bassins d'alimentation des systèmes karstiques des Arbailles sont difficiles à délimiter en raison de la complexité de la structure géologique. Les recherches spéléologiques et dix huit traçages prouvent l'existence d'une dizaine de grands systèmes karstiques dont certains demeurent peu connus (Garaybie, Camou). Une carte hydrogéologique de synthèse au 1/50 000e, sur fond géologique mis à jour, montre les grandes émergences, les petites sources et les pertes (plus de 200), les traçages, le tracé des grands réseaux souterrains, enfin la situation des 600 cavités recensées.
On discerne quatre types d'aquifères karstiques séparés par les écrans marneux du Bédoulien et de l'Oxfordien : les aquifères des calcaires marneux albiens, des calcaires de l'Urgo-Aptien, des calcaires du Dogger, des calcaires marneux du Dogger. Le fonctionnement hydrodynamique des sources est caractérisé par un transfert rapide des crues (quelques heures) et une zone noyée tampon relativement réduite. Les réserves dynamiques sont faibles (quelques dizaines de milliers de m3), sauf dans la grande émergence des Cent Sources qui doit drainer un quart du massif.
Les treize principaux bassins karstiques sont regroupés en six types géologiques : 1/ les systèmes synclinaux des calcaires marneux albiens au sud (Arhanzéta) et au sud-ouest (Etcheberriborda), 2/ le système anticlinal de la Haute Bidouze-Hosta au nord-nord-est (Garaybie), 3/ les systèmes perchés des calcaires urgo-aptiens au centre (Grande et Petite Bidouze), 4/ les systèmes faillés de l'Urgo-Aptien de la retombée périclinale sud-est (Camou et Cent Sources), 5/ les systèmes synclinaux de la terminaison ouest (Abotecoborda et Espila), 6/ les systèmes du Jurassique (Zahagui, Urondoa, Ur Belcha, Uthurbietta).
LES RESSOURCES EN EAU : EXPLOITATION ET VULNERABILITE
Le massif des Arbailles représente un château d'eau naturel dont les ressources abondantes sont situées à la périphérie du massif. Les aménagements actuels visent essentiellement à alimenter en eau potable les villages et à desservir les cayolars et abreuvoirs d'altitude. Comme tout massif calcaire, les Arbailles sont sensibles aux aménagements routiers, agricoles, forestiers ou touristiques. La qualité bactériologique des eaux des émergences n'est pas suffisante, d'où la mise en service de stations de traitement pour toutes les sources captées du massif. La difficulté de trouver des ressources en eau fiables, le constat d'une dégradation relativement récente (augmentation de la turbidité), la pollution accrue des cours d'eau et l'assèchement de rivières, montrent la fragilité du milieu. Seule une concertation entre les différents utilisateurs permettra de trouver un compromis durable entre l'exploitation économique de la montagne et le respect des équilibres naturels.
L'IMPACT ANTHROPIQUE SUR LA MORPHOGENESE RECENTE
Actuellement, des aménagements de grande ampleur sont menés à bien par les commissions syndicales pour éviter l'abandon de la montagne : constructions de routes, de bergeries, dessertes en eau courante, aides diverses. Mais le karst est un milieu fragile. Le surpâturage, les feux pastoraux encore intensément pratiqués et les coupes forestières sont responsables d'une érosion des sols. En de nombreux endroits, la roche apparaît sous la forme de crypto-lapiés qui attestent d'une récente déstabilisation du milieu. Les eaux karstiques sont sensibles aux aménagements comme le prouve l'augmentation des charges turbides de certaines sources. Cependant, comparée à celle du domaine méditerranéen, l'érosion des sols sur les Arbailles reste modérée et ne compromet pas la réinstallation de la végétation dès que la pression pastorale se fait moins forte. Une prise de conscience de la fragilité du milieu karstique existe maintenant au niveau des différentes administrations, mais la concrétisation des mesures à prendre reste difficile.
SYNTHESE DE L'EVOLUTION GEOMORPHOLOGIQUE ET CHRONOLOGIE GENERALE
1/ Au Crétacé, les premiers mouvements orogéniques sont accompagnés de diapirisme provoquant une karstification particulière par dissolution des gypses ;
2/ A l'Eocène moyen, la phase orogénique principale des Pyrénées s'accompagne d'une grande phase d'érosion et de décapage des couvertures géologiques (flyschs) qui se poursuit jusqu'au milieu du Tertiaire ;
3/ Au Miocène moyen et supérieur s'établit une période de stabilité ou de faible surrection. Les anciens spéléothèmes recoupés par l'érosion sur la haute surface sont attribués à cette phase miocène sous ambiance tropicale. Un système fluviatile se met progressivement en place en relation avec l'alimentation de la haute chaîne (Igountze-Mendibelza) ;
4/ A partir de la fin du Miocène supérieur et du Pliocène la chaîne pyrénéenne connaît une grande phase de surrection. Mais ce n'est qu'au Pléistocène inférieur, à la suite de la deuxième grande phase de surrection, que le système de grandes vallées (Ithé, Elsarré) se déconnecte définitivement de son amont imperméable en raison de l'érosion régressive des vallées périphériques (Apoura, Ilhounatzé) ;
5/ Au Pléistocène, les vallées sèches portées en altitude évoluent en vallées dolinaires par défoncement karstique ;
6/ Actuellement, l'essentiel du drainage s'effectue par des systèmes souterrains qui n'ont aucune liaison avec la topographie
Page d'accueil
Home page
