BSGF - Earth Sciences Bulletin (Jan 2018)
Le système karstique de Sprimont (Belgique). Holotype d’une spéléogenèse par fantômisation
Abstract
Le système karstique de Sprimont est riche de phénomènes karstiques variés dans un contexte géologique bien défini : un synclinal de carbonates carbonifères entourés au nord, à l’est et au sud par des formations famenniennes imperméables. À l’ouest, l’Ourthe recoupe le synclinal perpendiculairement à son axe d’allongement dans le cadre d’un relief appalachien typique et constitue le niveau de base karstique. Le relief consiste en un vallon orienté est-ouest dont l’axe coïncide avec celui du synclinal. Les ruisseaux qui descendent des hauteurs imperméables vers le vallon se perdent après leur entrée dans le domaine calcaire. Ces ruisseaux confluent sous terre pour résurger au « Trou Bleu », unique résurgence du système, non loin du talweg de l’Ourthe. Le système compte de nombreuses grottes, de dimensions souvent décamétriques. Quelques-unes sont de plus grande ampleur, dont la grotte du « Noû Bleû » récemment découverte, qui est un regard sur la rivière souterraine à quelques dizaines de mètres en amont de la résurgence. Les carrières ont dévoilé en plus de diverses grottes des phénomènes karstiques de type fantôme de roche. La karstogenèse de type fantôme de roche consiste en une altération modérée des carbonates produisant une séparation de phase. D’une part, la phase soluble comprend essentiellement le calcium, le magnésium, le bicarbonate et la silice colloïdale. Elle sort du système par la voie souterraine. D’autre part, une altérite résiduelle constitue la phase solide restante comprenant une partie des carbonates cinétiquement moins solubles comme la calcite sparitique et la dolomie pro parte, les insolubles comme les minéraux argileux, le quartz, et la matière organique. Cette phase solide évolue de façon isovolume lors d’une première étape et voit donc sa porosité augmenter, de même que sa fragilité mécanique. Cette première étape se déroule durant une période géologique où le potentiel hydrodynamique est très réduit, la fantômisation s’exerçant grâce à des circulations phréatiques très lentes mais chimiquement agressives. On obtient ainsi des volumes soit totalement circonscrits dans la masse rocheuse (pseudoendokarsts) soit sous forme de couloirs descendant du toit de la roche mère, remplis par l’altérite résiduelle. À Sprimont, la carrière du Coreux a dévoilé ces fantômes de roche. Durant une seconde phase, lorsqu’apparaît un potentiel hydrodynamique suite à une surrection et à l’incision des rivières, l’altérite peut être mécaniquement érodée par des circulations fluviatiles : les grottes « spéléologiques » se forment. Dans le site étudié, une cavité, la grotte « Nico », a été ouverte par l’avancée du front de la carrière. On y trouve une coupe sédimentaire montrant l’altérite résiduelle ravinée par des formations fluviatiles. Cet article décrit la coupe levée dans ces formations au travers de la lithostratigraphie, de la granulométrie et de la minéralogie des grains. La grotte « Nico » résulte de la coalescence de deux grottes superposées, le plancher rocheux séparant les deux cavités étant fantômisé et affaissé. Les parois et le sol sont des fantômes de roche dont l’altérite résiduelle est essentiellement formée de grains dolomitiques, tels les encrines dolomitisées. Les formations fluviatiles ravinent l’altérite suivant une surface chenalisante. Les grains sont constitués de grains remaniés d’altérite, calcite et dolomite, et d’une faible partie d’insolubles tels des grains de muscovite et de quartz en provenance des psammites famenniens. La série détritique est coiffée par un plancher stalagmitiques dont deux échantillons ont été datés de 53 851 ± 2493 et 61 542 ± 1235 ans B.P. ce qui situe l’érosion de l’altérite à une date relativement récente dans le Pléistocène supérieur. Ces phénomènes éclairent d’un jour nouveau la formation des grottes en Haute Belgique. L’évolution du karst de Sprimont trouve son origine dans un massif fantômisé partiellement érodé au cours de la surrection plio-quaternaire. L’apparition du potentiel hydrodynamique responsable de cette érosion trouve son origine dans les différences d’altitude entre pertes supérieures et résurgence à l’aval par enfoncement du niveau de base : la rivière Ourthe. Nous sommes confrontés à un holotype de spéléogenèse dans le cadre d’un relief appalachien. La grotte « Nico » et les phénomènes associés permettent de concevoir un modèle d’évolution des karsts de la Haute Belgique. Enfin, cet exemple montre aussi qu’une distinction claire peut être faite entre le terme karstogenèse qui englobe la fantômisation de celui de spéléogenèse qui ne concerne que le creusement des grottes spéléologiques par érosion mécanique de l’altérite résiduelle.
Keywords
