Les remplissages détritiques endokarstiques.
Contribution méthodologique à la lecture des mémoires paléogéographiques et environnementales.
Application aux systèmes karstiques de Choranche (Vercors) et d'Orgnac (Bas-Vivarais).
Résumé
This thesis fits within the framework of researches led on the continental natural recorders, and their interest as an environmental and climatic memory. Indeed, a lot of studies was led on alpine glaciers, tree-rings, lacustrine deposits and speleothems among others things. In front of the wealth of informations extracted about past environmental and climatic evolutions, for local in regional scales and with an annual in ten-year resolution, it appears very interesting to study endokarstic detritic deposits and to estimate the memory of these natural archives.
In this study, we have two aims. Firstly, it's necessary to understand the deposit dynamics sediments by, as well as possible, integrating specificities and constraints induced by endokarstic environment. By adjusting the methods of the classic sedimentology, we try to understand better the sedimentation conditions in the underground environment, with the intention of a better reading of accumulated deposits. Secondly, our work aims at characterizing, by the construction of "identity cards", the various modes of sedimentary trapping recognized, for a typology. This identification is important insofar as it could allow, eventually, to work on old endokarstic deposits, whose sedimentation dynamic is not observable any more today. So, the environmental data archived by these deposits would be better deciphered.
Through the study of two complementary sites, the caves of Choranche in Vercors and the aven of Orgnac in Bas-Vivarais, we undertook a high resolution analysis of various fine detritic infillings, always active or inherited. The used methods were borrowed from sedimentologists, such as granulometry, signal treatment, Passega images and measures of colorimetry or magnetic susceptibility. An important part of karstologic methods is also integrated, to put back our object, endokarstic fine sediments, in their context.
From this double approach, it come out that endokarstic detritic sediments function as a recorder of the local environmental fluctuations ; drainages being the main vector of transmission of information. It is also a great complexity of the filing that was brought to the fore, and which is expressed on several levels of our research. So, the choice of the “identity card” to characterised the different types of sedimentary trapping must be worked again to try to see if a finer identification is possible, in order to reach a better reproductibility. On the other hand, from the 14C datings of charcoals, the chronology of this archives could not be clearly highlighted. Through various studied sedimentary signals, it seems that the resolution can be very variable; being directly subjected to sedimentation dynamics, but also subjected to sites. These first results are at the root of opening researches, with many prospects, among which the datings and in particular the 210Pb method, occupy a place of choice. It is one of the most important keys of reading, compared to the final goal considerate in this thesis : the possibility of paleoenvironmental and paleoclimatic reconstructions from the endokarstic detritic archives.
In this study, we have two aims. Firstly, it's necessary to understand the deposit dynamics sediments by, as well as possible, integrating specificities and constraints induced by endokarstic environment. By adjusting the methods of the classic sedimentology, we try to understand better the sedimentation conditions in the underground environment, with the intention of a better reading of accumulated deposits. Secondly, our work aims at characterizing, by the construction of "identity cards", the various modes of sedimentary trapping recognized, for a typology. This identification is important insofar as it could allow, eventually, to work on old endokarstic deposits, whose sedimentation dynamic is not observable any more today. So, the environmental data archived by these deposits would be better deciphered.
Through the study of two complementary sites, the caves of Choranche in Vercors and the aven of Orgnac in Bas-Vivarais, we undertook a high resolution analysis of various fine detritic infillings, always active or inherited. The used methods were borrowed from sedimentologists, such as granulometry, signal treatment, Passega images and measures of colorimetry or magnetic susceptibility. An important part of karstologic methods is also integrated, to put back our object, endokarstic fine sediments, in their context.
From this double approach, it come out that endokarstic detritic sediments function as a recorder of the local environmental fluctuations ; drainages being the main vector of transmission of information. It is also a great complexity of the filing that was brought to the fore, and which is expressed on several levels of our research. So, the choice of the “identity card” to characterised the different types of sedimentary trapping must be worked again to try to see if a finer identification is possible, in order to reach a better reproductibility. On the other hand, from the 14C datings of charcoals, the chronology of this archives could not be clearly highlighted. Through various studied sedimentary signals, it seems that the resolution can be very variable; being directly subjected to sedimentation dynamics, but also subjected to sites. These first results are at the root of opening researches, with many prospects, among which the datings and in particular the 210Pb method, occupy a place of choice. It is one of the most important keys of reading, compared to the final goal considerate in this thesis : the possibility of paleoenvironmental and paleoclimatic reconstructions from the endokarstic detritic archives.
Ce travail de thèse s'insère dans le cadre des recherches menées sur les enregistreurs naturels continentaux, et sur leur intérêt en tant que mémoire environnementale et climatique. Un grand nombre d'études ont, en effet, été menées sur les glaciers alpins, les cernes d'arbres, les dépôts lacustres et les spéléothèmes entre autres. Devant la richesse des informations ainsi mises à jour quant aux évolutions environnementales et climatiques passées, pour des échelles locales à régionales et avec une résolution annuelle à décennale, la nécessité d'étudier les dépôts détritiques endokarstiques et d'évaluer la mémoire de ces archives naturelles s'est imposée.
Dans cette recherche, nos objectifs sont de deux ordres. Il s'agit tout d'abord de comprendre les dynamiques de dépôt des sédiments étudiés en intégrant au mieux les spécificités et contraintes induites par le milieu endokarstique. En ajustant les méthodes de la sédimentologie classique, nous cherchons donc à mieux saisir les modalités de la sédimentation en milieu souterrain, de façon à avoir une meilleure lecture des dépôts accumulés. En parallèle, notre travail vise à caractériser, par la construction de « cartes d'identités », les différents modes de piégeage sédimentaire reconnus sous terre, en vue d'une typologie. Cette identification est importante dans la mesure où elle pourrait permettre, à terme, de travailler sur des dépôts endokarstiques anciens, dont la dynamique de sédimentation n'est plus observable aujourd'hui. Ainsi, les données environnementales archivées par ces dépôts seraient mieux déchiffrées.
A travers l'étude de deux sites complémentaires, les grottes de Choranche dans le Vercors et l'aven d'Orgnac dans le Bas-Vivarais ardéchois, nous avons donc entrepris l'analyse à haute résolution de différents remplissages détritiques fins, soit encore actifs soit non fonctionnels. Les méthodes mises en œuvre ont été empruntées aux sédimentologues, et vont de la granulométrie au traitement de signal, en passant par les images de Passega et des mesures de colorimétrie ou encore de susceptibilité magnétique. Un important volet de méthodes karstologiques est également intégré, afin de toujours repositionner notre objet d'étude dans son contexte.
De cette double approche, il ressort que les sédiments détritiques de l'endokarst fonctionnent comme un enregistreur des fluctuations environnementales locales ; les écoulements étant le principal vecteur de transmission de l'information. C'est aussi une grande complexité de l'archivage qui a été mise en avant, et qui s'exprime à plusieurs niveaux de nos recherches. Ainsi, le choix de la carte d'identité des modes de piégeage sédimentaire doit être retravaillé pour tenter de voir si une caractérisation plus fine est possible, en vue d'atteindre une meilleure reproductibilité. D'autre part, à partir des datations au 14C de charbons de bois, la chronologie de cette archive n'a pas pu être clairement mise en évidence. A travers les différents signaux sédimentaires étudiés, il semble que la résolution peut être très variable ; étant directement soumise aux dynamiques de sédimentation, mais aussi selon les sites. Ces résultats sont les premiers jalons de recherches ouvrant de nombreuses perspectives, parmi lesquelles les datations et notamment la méthode du 210Pb, occupent une place de choix. C'est une des clés de lecture les plus importantes par rapport au but final envisagé, en filigrane dans ce travail de doctorat : la possibilité de reconstitutions paléoenvironnementales et paléoclimatiques à partir des archives détritiques endokarstiques.
Dans cette recherche, nos objectifs sont de deux ordres. Il s'agit tout d'abord de comprendre les dynamiques de dépôt des sédiments étudiés en intégrant au mieux les spécificités et contraintes induites par le milieu endokarstique. En ajustant les méthodes de la sédimentologie classique, nous cherchons donc à mieux saisir les modalités de la sédimentation en milieu souterrain, de façon à avoir une meilleure lecture des dépôts accumulés. En parallèle, notre travail vise à caractériser, par la construction de « cartes d'identités », les différents modes de piégeage sédimentaire reconnus sous terre, en vue d'une typologie. Cette identification est importante dans la mesure où elle pourrait permettre, à terme, de travailler sur des dépôts endokarstiques anciens, dont la dynamique de sédimentation n'est plus observable aujourd'hui. Ainsi, les données environnementales archivées par ces dépôts seraient mieux déchiffrées.
A travers l'étude de deux sites complémentaires, les grottes de Choranche dans le Vercors et l'aven d'Orgnac dans le Bas-Vivarais ardéchois, nous avons donc entrepris l'analyse à haute résolution de différents remplissages détritiques fins, soit encore actifs soit non fonctionnels. Les méthodes mises en œuvre ont été empruntées aux sédimentologues, et vont de la granulométrie au traitement de signal, en passant par les images de Passega et des mesures de colorimétrie ou encore de susceptibilité magnétique. Un important volet de méthodes karstologiques est également intégré, afin de toujours repositionner notre objet d'étude dans son contexte.
De cette double approche, il ressort que les sédiments détritiques de l'endokarst fonctionnent comme un enregistreur des fluctuations environnementales locales ; les écoulements étant le principal vecteur de transmission de l'information. C'est aussi une grande complexité de l'archivage qui a été mise en avant, et qui s'exprime à plusieurs niveaux de nos recherches. Ainsi, le choix de la carte d'identité des modes de piégeage sédimentaire doit être retravaillé pour tenter de voir si une caractérisation plus fine est possible, en vue d'atteindre une meilleure reproductibilité. D'autre part, à partir des datations au 14C de charbons de bois, la chronologie de cette archive n'a pas pu être clairement mise en évidence. A travers les différents signaux sédimentaires étudiés, il semble que la résolution peut être très variable ; étant directement soumise aux dynamiques de sédimentation, mais aussi selon les sites. Ces résultats sont les premiers jalons de recherches ouvrant de nombreuses perspectives, parmi lesquelles les datations et notamment la méthode du 210Pb, occupent une place de choix. C'est une des clés de lecture les plus importantes par rapport au but final envisagé, en filigrane dans ce travail de doctorat : la possibilité de reconstitutions paléoenvironnementales et paléoclimatiques à partir des archives détritiques endokarstiques.