Nathalie Vanara

Université de Paris 1 – Panthéon-Sorbonne - C.N.R.S A.D.E.S / D.y.M.S.E.T. de Bordeaux-Pessac - Association de Recherche en Domaine Karstique (A.R.D.K.)

introduction, un systeme perte-resurgence

Une grotte-tunnel est un système perte-résurgence présentant généralement une rivière hypogée importante circulant dans des conduits de grandes dimensions. Cette spécificité n’est pas au départ d’origine climatique, mais d’origine géologique et géomorphologique.

La notion de grotte-tunnel repose sur le concept classique de karst à amont imperméable (ou karst binaire). Ce type d’alimentation sous tend une grande partie des explications concernant la formation des grottes-tunnels. Une région non calcaire, à substratum étanche, recueille l’eau de pluie ; celle-ci ruisselle et crée un réseau hydrographique. Ces rivières classiques peuvent être amenées à traverser une région calcaire. Dans ce cas, on observe un canyon et souvent une disparition partielle ou complète de la rivière dans la masse du calcaire par l’intermédiaire d’une perte.

La notion de karst binaire est féconde lorsqu’elle est combinée à la notion d’étagement de grottes en zone de surrection, donc dans un contexte tectonique actif et de relaxation des contraintes.

UNE grotte-tunnel à niveaux étagés

Cette partie septentrionale du versant nord des Pyrénées - adossée à la haute chaîne et drainée par l’Arros (bassin de l’Adour) - forme la région des Baronnies. La grotte s’ouvre à 500 m à l’WSW du village de Labastide. Elle traverse un massif de hautes collines (769, 766, 750 m) dans les brèches à éléments carbonatés jura-crétacés (dolomies, calcaires et marnes). Des tronçons fossiles de grotte-tunnel, perchés à différents niveaux sur 200 m de dénivellation, ont enregistré les étapes de la surrection par le processus saccadé d’abaissement de perte. Le 8 février 2003, une  reconnaissance  a permis de visiter une partie de la cavité en période de hautes eaux et de réaliser quelques observations.

Hydrologie et organisation générale du réseau 

La grotte-tunnel de Labastide draine un bassin de l’ordre de 6 km² recevant des précipitations abondantes, supérieures à 1 000 mm/an (1 120 mm/an à Tournay, 1 306 mm/an à Bagnères-de-Bigorre). Le fond du bassin (524 m) est cerné par des crêtes atteignant au nord, 700, 703 (la Poumarède) et 682 m ; à l’est, 700 (Poc Tailleur) et 689 m ; au sud 932 (le Pourasse) et 1 100 m (flanc du pic d’Arneille) ; à l’ouest, 766 et 769 m (pic d’Arramès).

La cuvette se développe dans des terrains sédimentaires allant du Gargasien-Albien inférieur (n6-7aM, n6-7aC, n6-7aU)à l’Albien supérieur (n7b-cS, n7b-cF). Les faciès de flysch noir ardoisier des Baronnies (n7b-cF) couvrent toute la partie nord de la dépression et assurent le rôle de substratum imperméable permettant le ruissellement des eaux. Les fonds des vallons sont de plus feutrés par des colluvions caillouteuses issues des formations miocènes (Cm) et par des alluvions fluviatiles récentes de galets, graviers, sables et limons (Fz).

Les cinq vallons à écoulement temporaire se rejoignent dans le village de Labastide pour donner le ruisseau pérenne dit « du Bourg » qui vient se perdre 500 mètres plus loin au contact des flyschs ardoisiers et des brèches de Batsère dans la perte la Spugo, exploré en 1931 par N. Casteret. Il est aujourd’hui impossible de pouvoir assurer la jonction entre la Spugo et le réseau de Labastide en raison des importants détritus qui viennent obstruer la galerie active. Le ruisseau du Bourg servant d’égout, voire de poubelle aux 150 habitants du village.

Le système Labastide – Esparros traverse d’est en ouest le massif des brèches de Bastères sur l’axe de la faille de Bigorre, accident majeur entre la zone nord pyrénéenne des chaînons calcaires et la zone nord pyrénéenne du flysch. Le réseau se développe en intégralité dans les brèches de Batsère aux bancs métriques à décimétriques de dolomies, calcaires et marnes sur une distance à vol d’oiseau de 1,5 km. La proportion de matrice carbonatée (calcaires argileux et marnes sombres) est variable et peut être importante. L’aplatissement de la plupart de leurs éléments dans les plans de la schistosité régionale synmétamorphique confère à ces brèches un tectofaciès de « brèches œillées » (col de la Coupe). Leur épaisseur maximale atteint 600 m.

Niveaux étagés et genèse du réseau

On distingue un réseau amont (Labastide) et un réseau aval (Esparros) qui malheureusement n’a pas été visité. Le réseau de Labastide mesure 1 600 m pour 76 m de dénivelée (-65 / +11 m).

On distingue trois niveaux étagés. Le niveau supérieur, fossile, débute par un porche en plein cintre large de 14 m et haut de 4 m. La vaste galerie - orientée est-ouest sur 200 m, puis sud-nord sur 220 m – présente une voûte d’équilibre où les strates plus marneuses se distinguent nettement. Les remplissages (blocs d’effondrement sur séquences alluviales) masquent le plancher rocheux ; ils ont été fortement perturbés par les nombreuses fouilles archéologiques.

Un puits de 30 m sur faille (miroir Az N° 80 / 75°) permet d’avoir accès au niveau intermédiaire semi-actif. Les remplissages – des séquences alluviales de galets autochtones et allochtones - prouvent la violence des écoulements qui envahissent l’ensemble du réseau inférieur lors des crues. Les détritus abondants (plastique, fer, verre…) compliqueraient une éventuelle exploration des siphons par plongée.

Le niveau inférieur noyé n’a jamais été exploré ; il marque le niveau de base actuel. On est donc en présence d’une grotte-tunnel  ayant abandonné définitivement le niveau supérieur et montrant le passage en cours d’un niveau intermédiaire semi-actif, fonctionnant uniquement en crue et un niveau inférieur fonctionnant en permanence en régime noyé.

Au cours des derniers milliers d’années, l’érosion karstique du massif a provoqué un abaissement relatif de la surface karstifiée pendant que celle-ci se soulevait. Cette érosion explique les conduits perchés, mais aussi les liaisons verticales entre les différents niveaux (puits de 30 et 40 m).

Les différents conduits étagés sont les témoins de l’évolution du système perte-résurgence du ruisseau du Bourg au cours de la surrection quaternaire. Le porche supérieur correspond à l’ancienne perte du ruisseau du Bourg. La rivière devait l’emprunter à une période qui n’est pas très ancienne et qui pourrait se situer vers le milieu ou la fin du Pléistocène. Le niveau supérieur serait donc essentiellement Pléistocène. Le niveau intermédiaire et inférieur seraient Holocène. Le bas de la dépression de Labastide (524 m) est située 36 m en contrebas de la vallée de la Neste (560 m) dont le fond est encombré par des alluvions glaciaires rares (moraine frontale de Sarrat rattachée au Günz), fluvio-glaciaires et surtout fluviales.

La capture des écoulements de la dépression de Labastide s’est réalisée à la faveur de la vallée de l’Arros (affluent Est dit ruisseau d’Esparros) qui avec ses 460 m d’altitude constitue le point bas de la région (niveau de base). Actuellement, on note une dénivellation de 64 m pour une longueur de réseau estimé à environ 1,5 km soit une pente de 4 %.

Evolution de la grotte-tunnel et rôle du couple karstification-soulèvement

La grotte-tunnel de Labastide a une durée de vie qui dépend de l’intensité de la surrection et de l’épaisseur des terrains karstifiables sus-jacents, donc des conditions géologiques et géomorphologiques locales. L’histoire se perpétue tant qu’il y a une masse calcaire suffisante et une force tectonique qui soulève la montagne.

Naissance d’une grotte-tunnel

Une grotte-tunnel commence à naître lorsqu’une rivière de surface commence à s’infiltrer au contact des calcaires fissurés après avoir drainé une zone imperméable. Avant de disparaître définitivement par érosion de la surface topographique, une grotte-tunnel se perpétue en donnant naissance à d’autres grottes-tunnels. Ce processus de naissances multiples provoque un étagement des grottes-tunnels. Il s’effectue par le biais du couple karstification-soulèvement. La karstification est représentée par la rivière (au départ une rivière de surface) qui exerce une érosion chimique et mécanique dans le soubassement calcaire fissuré. Le soulèvement est représenté par les forces tectoniques dues aux mouvements verticaux de la croûte terrestre par le jeu de la compression de la plaque européenne contre le bloc ibérique (compression créant la chaîne pyrénéenne).

Conclusion 

Un des problèmes majeurs est de savoir comment s’opère le passage d’un niveau de grotte-tunnel à un autre au cours du temps. Si la surrection tectonique est continue et régulière, on devrait avoir un seul grand réseau en canyon. Si la surrection est discontinue, le creusement karstique devrait se traduire par des niveaux étagés. Cela suppose, à un moment donné, l’abandon d’une grotte pour une autre. Cet abandon ne peut se faire que par un processus de capture souterraine, lors d’une phase de surrection, mais sans doute après une phase de latence.

En effet, le système réagit aussi avec un certain retard (hystérésie) qui dépend du régime hydrologique, les eaux pouvant emprunter des parcours étagés lors des crues. A un moment donné, l’eau va emprunter simultanément la galerie principale, mais aussi une voie plus profonde par sous-écoulement. Dans ce cas, il faut tenir compte du régime hydrologique, notamment des circulations de basses eaux, puis de hautes eaux. Lorsque les sous-écoulements deviennent prépondérants, une capture souterraine se produit. La perte principale est abandonnée au profit d’une nouvelle perte. Une phase de transition peut exister avec des écoulements sporadiques dans le tunnel supérieur lors des crues exceptionnelles. L’ensemble de ce phénomène de capture correspond à un processus d’abaissement de perte, de type vertical, en karst binaire.

Le débat est ouvert entre les partisans des niveaux génétiques liés par exemple à une tectonique saccadée et les partisans des niveaux étagés non génétiques liés uniquement à une réponse saccadée de la karstification par un phénomène d’hystérésie spécifique à l’enfoncement des systèmes karstiques. Dans l’exemple de Labastide, la solution se trouve peut-être dans une combinaison des deux explications. On a à la fois un étagement génétique lié incontestablement à la surrection tectonique (saccadée ou non, cela reste à étudier en détail) et un passage plus ou moins progressif d’un réseau à un autre par un processus spécifique lié au fonctionnement hydrologique du système karstique en zone de climat océanique montagnard.