La grotte de Saint-Marcel (Ardèche) : un référentiel pour l'évolution des endokarsts méditerranéens depuis 6 Ma

Résumé En Fr

Saint Marcel Cave : an important site for the evolution of the mediterranean endokarst in the last 6 million years. The plateau of Saint-Remèze is a mesozoic carbonate platform located close to the Rhône valley. This carbonate platform is intensely karstified, as proven by Saint-Marcel Cave, which is 53 km long. It displays several horizontal levels. The upper and middle levels are dry most of the time. They are composed of large horizontal conduits extending over several kilometers. The lowermost third level is active and partly drowned. Scuba divers have reached a depth of 65 m below the Ardèche. The horizontal levels are not controlled by geological structure. Consequently, the distribution of the horizontal levels depends only on the base level which constrains the whole organisation of the Ardèche karst. Around the Ardèche Canyon and the Rhône Valley, the identification of the marks made by the messinian salinity crisis allows to reconstruct the evolution of the local base level. This reconstruction allowed us to study the Saint-Marcel Cave in a geodynamical and chronological frame over the last six million years. The morphological investigations in the cave, combined with the study of the base level change, have shown three main stages of speleogenesis and two main types of water flow. Following entrenchment of the deep messinian canyons during the salinity crisis, cave levels developed according to the very deep base level of that time. At the end of the crisis, at 5.35 Ma, the Pliocene transgression caused a sudden rise of the base level. The messinian valleys as well as the karst outflows were flooded. This hydraulic change produced a per ascensum genesis of some shafts that are called chimney-shafts. This per ascensum genesis of chimney-shafts repeated itself at each stage of the Pliocene base level rise. During the Pliocene (5.32 to 2 Ma), the infilling of the messinian canyons by fluvial sediments shows that the Ardèche river had several long stages of base level stability, allowing the development of new cave levels. The karst system was fed by both local recharge from the Saint-Remèze Plateau and large underground shortcuts through the Ardèche river meanders. The detailed study of the main levels in Saint-Marcel Cave reveals the existence of intermediate stages in the evolution of the base level, allowing us to refine its knowledge.

Le plateau de Saint-Remèze est formé d'une plate-forme carbonatée d'âge mésozoïque qui borde la moyenne vallée du Rhône. Cette plate-forme est intensément karstifiée, comme l'atteste la grotte de Saint-Marcel dont le développement dépasse 53 km. La grotte de Saint-Marcel présente un étagement des réseaux sur plusieurs niveaux. Deux de ces niveaux (intermédiaire et supérieur) présentent des conduits dont une grande partie est abandonnée par les écoulements, ils présentent de grandes sections de conduits qui se développent horizontalement sur plusieurs kilomètres. Le troisième niveau (inférieur) est actif et partiellement noyé, il a été reconnu en plongée jusqu'à 65 m sous le niveau de l'Ardèche. L'étagement des niveaux horizontaux n'a aucun lien avec la structure géologique qui est recoupée sans distinction. Cette observation permet de saisir le rôle structurant du niveau de base et de prendre en compte son évolution dans la formation du karst ardéchois. Dans le périmètre des gorges de l'Ardèche et de la moyenne vallée du Rhône, l'investigation des niveaux repères générés par la crise de salinité messinienne permet une restitution de l'évolution du niveau de base régional. Cette restitution de l'évolution des niveaux a permis d'étudier la grotte de Saint-Marcel dans un cadre géodynamique et chronologique d'une durée de six millions d'années. Couplées aux variations du niveau de base, les investigations morphologiques menées dans la grotte ont restitué trois grandes phases de spéléogenèse et deux grands modes de circulation des eaux souterraines. Il s'agit en premier lieu de la structuration en profondeur du drainage du plateau de Saint-Remèze lors du creusement des canyons messiniens durant la crise de salinité. Au lendemain de la crise, à 5,32 Ma, la transgression pliocène a provoqué une brusque remontée du niveau de base produisant un refoulement hydrologique aux exutoires du karst messinien. La résistance hydraulique a déclenché le creusement per ascensum de conduits vaudusiens : les puits-cheminées. La réponse du système de drainage s'est reproduite au cours du Pliocène à chaque stade de la remontée du niveau de base. Durant le Pliocène (5,32 à 2 Ma), lors du remblaiement des rias, l'Ardèche a aussi connu de longues phases de stabilité propices à la spéléogenèse. Il s'agit d'un drainage des eaux du plateau de Saint-Remèze sur lequel se sont connectés de larges recoupements souterrains de méandre de l'Ardèche. L'observation détaillée des grands niveaux de l'endokarst a révélé en retour l'existence de stades intermédiaires dans l'évolution du niveau de base et permis d'affiner et d'enrichir la connaissance de l'évolution du niveau de base régional.