Quelques remarques sur le développement des grottes des Alpes orientales au Pléistocène et à l’Holocène
p. 285-292
Texte intégral
INTRODUCTION : LE FONDEMENT HISTORIQUE DES IDÉES
1La première exploration d’une grotte dans les Alpes orientales pour laquelle nous avons une bonne documentation, concerne la grotte du Geldloch (massif d’Ötscher, en Basse-Autriche) et date de 1592. Dans l’histoire de la spéléologie autrichienne (SAAR & PIRKER, 1979), c’est non seulement à nouveau le Geldloch qui a été exploré et étudié à partir du XVIème siècle, mais aussi le Drachenhöhle (“la grotte des Dragons”), près de Mixnitz en Styrie. Il existe une importante monographie relative à cette cavité (ABEL & KYRLE, 1931), résultat d’une vaste collaboration interdisciplinaire, qui contient des idées (d’après les connaissances de cette époque) sur le développement de la grotte et surtout de ses sédiments.
2Vers 1910, des expéditions sont organisées dans les réseaux souterrains des Alpes calcaires septentrionales (Nördliche Kalkalpen) à haute altitude, notamment dans les grottes englacées. Les premières monographies sur les grottes du Dachstein en Haute-Autriche (BOCK, LAHNER & GAUNERSTORFER, 1913) et sur l’Eisriesenwelt au sud de Salzbourg (ANGERMAYER & al., 1926) s’intéressent aux questions et théories de la genèse et de l’évolution, jusqu’à la destruction naturelle des différentes cavités. L’idée d’une modification dans les mécanismes évolutifs d’une grotte, depuis sa phase initiale jusqu’à sa disparition, est mise en valeur dès 1923 par G. KYRLE (1923) dans son livre “Theoretische Speläologie”.
3Les premières publications apparaissent à la même époque. Le développement des grottes et des gouffres, surtout dans les Alpes Orientales, est alors perçu comme une manifestation de la karstification des régions alpines (BOCK, 1913). C’est Otto LEHMANN (1927) qui donne, sous l’angle essentiel de la Karstologie, la première description détaillée d’un vaste plateau calcaire, avec son article “Das Tote Gebirge als Hochkarst”. A mon avis, il s’agit du premier emploi du terme “Hochkarst” qui est devenu en Autriche après légère modification, “alpiner Hochkarst” (“haut-karst alpin”), terme spécifique d’un type de paysage particulier du centre des Alpes Calcaires septentrionales, constitué de vastes plateaux de haute montagne. Ce karst de type “haut-alpin”, situé au-dessus de la limite actuelle des forêts, se développe essentiellement dans les bancs très puissants de calcaire pur du Trias supérieur (“Dachsteinkalk”) (fig. 3).
4Aussitôt après la Première Guerre mondiale, des efforts sont faits en Autriche pour collecter des informations systématiques sur les grottes (en forte croissance par ailleurs). Un bon exemple est la publication de l’inventaire des grottes de la province de Salzbourg (CZOERNIG & CZERNHAUSEN, 1926). Tous ces travaux et initiatives forment les éléments de base d’une vision plus ou moins générale, mais on s’aperçoit en même temps que la formation des grottes dépend des facteurs tectoniques et stratigraphiques. On constate aussi la grande variabilité des phénomènes de spéléogenèse, même dans des régions des Alpes bien limitées. Après la Seconde Guerre mondiale, ces observations deviennent importantes pour les nouvelles recherches qui s’appuient sur l’influence de facteurs climatiques sur la spéléogenèse1

Figure 1 : Les zones karstiques les plus importantes d’Autriche (simplifié). Les régions karstiques isolées des Alpes Centrales et extérieures aux Alpes ne sont pas indiquées. Les régions karstiques des Alpes méridionales sont indiquées par des signes mais ne sont pas expliquées. Dans la région (A) (“Nördliche Kalkalpen” ou “Alpes Calcaires Septentrionales”), on distingue les types suivants : 1. “Kalkhochalpen” (“Hautes Alpes Calcaires”). 2. “Karstplateaus mit alpinem Hochkarst” (“Plateaux karstiques avec un karst haut-alpin typique”). 3. "Kalkvoralpen” (“Préalpes Calcaires”) mit “voralpinem Karst” (“karst préalpin”). Les autres zones importantes sont : (B) Karst helvetischen (westalpinen). Typs mit kreidekalken (karst de l’Helvétien, Crétacé). (C) Mittelsteirischer Karst im Grazer Paläozoikum (Karst dans les calcaires du Paléozoïque près de Graz, partie centrale de la Styrie). Le triangle indique la situation de la “Griffener Tropfsteinhöhle” (citée dans le texte) qui se trouve dans une “île calcaire” en Carinthie.
I. PREMIERS BILAN ET OBSERVATIONS DES INFLUENCES QUATERNAIRES SUR L’ÉTAT ACTUEL DES GROTTES
5En Autriche, le bilan des explorations spéléologiques (sur environ 40 ans) a été utilisé, par exemple, pour quelques cartes de géographie appliquée et atlas régionaux, puis pour un atlas national. L’ensemble a été préparé et publié après 1945. Parmi eux, je mentionne en particulier la carte des roches karstifiables2 et grottes de la Basse-Autriche (TRIMMEL, 1954). Pour un karst boisé de moyenne altitude (Mittelgebirgekarst) de la partie NE des Préalpes Calcaires, cette carte montre que la fréquence des grottes est assez grande dans les régions calcaires et au contact dolomie-calcaire. Par contre, dans les roches dolomitiques, il n’existe que quelques petits réseaux explorables. On peut citer aussi la carte des types de karsts et de la répartition des grottes autrichiennes de l’Atlas National (TRIMMEL, 1965). Celle-ci indique, pour les Alpes Orientales, une multitude de types fort différents de régions karstiques, non seulement à cause de la variabilité des roches karstifiables, mais aussi de différences d’évolution pour chaque cas (fig. 1). Il est évident que la tentative d’une description plus détaillée des formes et de la physionomie des types observés a conduit à une recherche plus approfondie des conditions actuelles du développement des phénomènes karstiques tant en surface que dans le sous-sol. Ces conditions dépendent en premier lieu des facteurs climatiques. Les climats locaux sont très variés dans les Alpes Orientales ; aussi les recherches ont-elles été difficiles, surtout en raison de la rareté des stations météorologiques dans les secteurs de montagne intéressant la spéléologie.

Photo 1 :
Ossements d’ours des cavernes à la surface des sédiments.
(cliché H.-W. Franke).
Bärenhöhle im Großen Brieglersberg, Totes Gebirge (Styrie).
6Néanmoins, il y avait déjà à cette époque des éléments pour souligner la réalité non seulement des différences dans l’évolution récente du karst, en fonction des climats locaux, mais aussi en fonction des modifications de cette évolution temporelle. Des preuves ont été trouvées, notamment dans les karsts haut-alpins.
7Ainsi, dans une étude de 1932, on trouve déjà la description de dolines sur le plateau karstique du Dachstein, dans lesquelles du matériel morainique a été observé (MEIER, 1932). Ces remplissages prouvent que les dépressions étaient déjà formées avant la dernière glaciation car elles ont été plus ou moins fossilisées par le glacier de plateau qui a recouvert la surface karstifiée jusqu’à la fin du Würm. Un remplissage de même nature subsiste dans quelques couloirs karstiques, dans certains gouffres et parfois aussi dans les galeries inactives des anciens réseaux souterrains. Un excellent exemple est représenté par la partie centrale de la Dachstein-Mammuthöhle où les éléments rocheux résultent de la destruction d’un conglomérat dont les éléments sont peu arrondis. Ce conglomérat forme le plancher, les parois et partiellement le plafond actuel d’une salle dont les véritables dimensions sont mal connues (fig. 2). La consolidation s’est effectuée sur place par un ciment calcitique. Le dépôt est stratifié au sol et les strates sont séparées par de minces planchers stalagmitiques. D’après notre expérience, l’Holocène a été trop court et trop froid pour que s’opère une cimentation et une destruction partielle par les eaux tombant de la voûte, au moment des crues ou des périodes de fonte de neige. La cimentation a donc dû s’effectuer lors d’un interglaciaire et le remplissage pendant une glaciation antérieure au Würm. Dans cette salle, les formes préexistantes des parois ont été conservées depuis longtemps, sans évolution, grâce au remplissage (TRIMMEL, 1980).
8Contrairement à cette observation, il y a eu également des possibilités de destruction des grottes à partir de l’érosion de la surface. GOLDBERGER (1951) a remarqué sur le plateau karstique du Hochkönig (Salzbourg) des restes de grottes : dans un cas, il s’agit d’un plancher stalagmitique, avec une stalagmite intacte comme ultime témoin d’une ancienne galerie ; et il a proposé d’employer le terme de “Höhlenruinenlandschaften” (“paysages de ruines de grottes”) pour la description de telles surfaces, dues vraisemblablement à une active érosion glaciaire lors des périodes froides s’ajoutant à (ou remplaçant) la karstification. Ce terme avait déjà été utilisé pour le Totes Gebirge (Haute-Autriche et Styrie) plusieurs années auparavant (LECHNER, 1949).
9Parmi les premières observations qui soulignent l’influence du climat sur l’évolution des grottes, il faut citer celle de l’existence de générations de stalagmites correspondant à des changements du milieu souterrain et des conditions de concrétionnement. Signalée déjà par H. SALZER avant la Seconde Guerre mondiale, cette observation a été confirmée plus tard (TRIMMEL, 1953). Pendant les discussions (sur le terrain, au cours d’excursions ou à Vienne) sur l’âge des deux ou plusieurs phases de formation des concrétions, H.-W. FRANKE émit l’idée qu’il devait être possible de dater les concrétions des grottes par le 14C. Bien qu’ayant publié cette idée à deux reprises (FRANKE, 1951a, 1951b), plusieurs années passèrent avant les premières expérimentations. Les datations absolues d’échantillons issus des grottes des Alpes Orientales (j’en reparlerai plus loin) sont restées relativement rares jusqu’à nos jours3.

Figure 2 : Phases de développement d’une galerie au centre du réseau de la Dachstein-Mammuthöhle (d’après TRIMMEL, 1980). La coupe montre un développement fort complexe. Actuellement, les eaux, qui traversent la salle de haut en bas et qui forment au printemps des stalagmites de glace (rarement pérennes), détruisent les conglomérats ayant certainement complètement colmaté à un certain moment le passage entre les deux dômes voisins. La stratification indique que le dépôt des cailloux s’est fait dans un lac lequel connaissait, entre deux crues, de longues périodes de calme avec des possibilités de cimentation (ou de concrétionnement). Les effondrements des deux cotés du “siphon" sont sur les conglomérats. La grande cheminée est encore totalement obstruée de matériel morainique cimentés ; sa hauteur est inconnue. Le plancher des sédiments se situe à deux niveaux distincts : 1380 m au SW ; 75 m au NE).
II. REMARQUE GÉNÉRALES SUR LE KARST HAUT-ALPIN
10La comparaison des observations et des résultats de recherches dans un grand nombre de grottes des Alpes Orientales (aujourd’hui le nombre des grottes et gouffres répertoriés dans le cadastre central autrichien s’élève à 11 000) montre souvent d’une part, un développement fort différent pour des galeries voisines d’un même réseau, et d’autre part des ressemblances, parfois surprenantes, pour des régions relativement éloignées les unes des autres, et qui ne peuvent être expliquées que par la similarité des conditions climatiques (et écologiques).
11Dans le karst haut-alpin, par exemple, on trouve généralement des ossements d’ours des cavernes pratiquement en surface. Il n'y a pas de couverture sédimentaire, et même si la surface a été un peu modifiée par les eaux depuis l’époque des grands ours du Pléistocène, on peut faire la constatation que, dans l’ensemble, il n’y a presque pas eu de changement depuis la disparition de cette espèce. Dans les Alpes, d’après ce que l'on sait, cette disparition s’est produite avant la dernière glaciation. Ceci signifie qu’il n’y a eu ni sédimentation, ni concrétionnement, ni érosion importante depuis au moins l’interglaciaire préwürmien. Il est possible d’énumérer une longue liste de grottes d’altitude, de 1600 à plus de 2000 m, pour confirmation (fig. 3), et on pourrait citer de nombreuses publications relatives à cette question. Il faut ajouter qu’une situation identique a été constatée récemment dans la “Salle des Crânes” (“Schädelhalle”) de la Conturines-Höhle (Tyrol du Sud, Italie) dans les Alpes méridionales. Cette grotte découverte en 1987 et explorée pendant les étés suivants s’ouvre à 2750 m. D'après une publication récente (RABEDER, 1991), il semble que les ossements déposés en surface soient âgés d’au moins 66 000 ans.

Photo 2 : Concrétionnement fossile dans la “Tropfsteinhöhle im Hangenden Kogel" (Totes Gebirge, Haute-Autriche), témoin d'une phase climatique chaude lors du Pléistocène dans les grottes autrichiennes (cliché : Archives du Département de Karstologie et de Spéléologie du Musée d’Histoire Naturelle de Vienne).
12Dans cette même grotte des Dolomites, on a trouvé au-dessous du gisement des ours des cavernes, donc plus ancien, un plancher stalagmitique d’une puissance d’environ 2 m dont la genèse n’est concevable que sous l'influence d'un climat “chaud”. Une première datation absolue donne un âge de 226 000 ans (RABEDER, 1991) correspondant très vraisemblablement au grand interglaciaire (245 000/190 000 ans), période de sa formation. Ce résultat est en bonne concordance avec une idée avancée depuis longtemps pour le karst haut-alpin des Alpes Calcaires Septentrionales, mais non encore vérifiée par les datations. Il semble que les grandes grottes labyrinthiques des massifs calcaires aient été concrétionnées à une certaine époque de leur évolution, au cours du Pléistocène, tandis qu’aujourd’hui on a l’impression que les phénomènes d’effondrement et de corrosion dominent. Les plus beaux exemples et les plus importants de ce concrétionnement fossile, avec des stalagmites de 10 m de hauteur pour un diamètre de 2 m à la base, sont à ma connaissance : la grotte de “Tropfsteinhohle im Hangenden Kogel” dans la partie NW du Totes Gebirge (Haute-Autriche), la galerie latérale de la Eiskogelhohle (le “Myrmidonengang”) et les galeries de l’intérieur du vaste réseau de l’Eisriesenwelt (notamment “la Forêt de Pierres”, le “Steinerner Wald”), ces deux dernières appartenant au massif du Tennengebirge (Salzbourg).
13Il s’agit de galeries, situées loin des entrées connues, appartenant à des systèmes différents et/ou presque totalement fermés. Nous avons là des conditions favorables pour que des restes d’un concrétionnement généralisé et actif aient pu être conservés. L'état actuel des stalagmites est différent ; très souvent celles-ci montrent des traces d’altération. Quelquefois elles sont brisées ou sont tombées. Il est évident qu’il n’y a pas eu d’activité depuis longtemps, mais nous avons l’impression d’une grotte “normale”, comparable aux grottes du domaine méditerranéen concrétionnées récemment. Ces observations permettent de poser l’hypothèse suivante :
Dans les grands systèmes du karst haut-alpin des Alpes Calcaires autrichiennes la genèse des salles et galeries était a peu près achevée avant la grande phase de concrétionnement. Le type et la masse du concrétionnement ont exigé pour leur formation un climat chaud et humide. Il est probable qu'un tel climat n’a plus existé après le grand interglaciaire dans les hautes montagnes de l’Europe centrale. Il existe une première interprétation qui attribuait un âge pliocène aux stalactites (LEHMANN, 1926) et pour laquelle je ne suis pas d’accord.
Dans tous les cas, les galeries concrétionnées ont gardé un caractère ancien, mais depuis cette phase humide et chaude, elles ont également subi une évolution par effondrement, dissolution et transport de matériel à l’intérieur du réseau.
Au cours du Pléistocène supérieur, il y a eu dans les grottes haut-alpines des changements, non seulement dans la sédimentation, mais aussi dans le développement des formes, ainsi qu’une continuation des processus de spéléogenèse.
14Nous avons des arguments pour soutenir cette hypothèse. Une coupe caractéristique et schématique d’une galerie du karst haut-alpin montre un profil arrondi et des blocs autochtones (avec des arêtes peu usées) pris dans un sédiment argileux. Entre ces blocs (et au-dessous), par exemple dans le “Schmetterlingsgang” (galerie aménagée de la Dachstein-Mammuthohle, en Haute-Autriche), se trouvent des débris provenant d’un plancher stalagmitique entièrement détruit s’accumulant sur plus de 10 cm d’épaisseur. Ces débris sont presque blancs et transparents à la lumière. Ils ont été utilisés pour la construction des escaliers, au cours de l’aménagement de la grotte.
15Les modifications des formes des parois et de la voûte, l’altération du déblai et la similitude de phénomènes pendant le Pléistocène supérieur et l’Holocène, peuvent s’expliquer sans difficulté par les oscillations microclimatiques de l’intérieur des grottes. Pour les différentes altitudes les températures ont oscillé autour du point de congélation ; or nous savons bien que les oscillations climatiques, mêmes mineures, peuvent avoir des conséquences importantes en ce qui concerne, par exemple, l'action du gel ou la formation de glace dans les salles et galeries. Les analyses polliniques des formations de glace à l’intérieur de la Dachstein-Riesneishöhle (“Grande grotte glacée du Dachstein”) ont montré que l’âge des parties les plus anciennes de cette glace n’excède pas 500 ans ! Ceci signifie que cette grotte était sans glace à la fin du MoyenAge (KRAL, 1968).

Figure 3 : La zone des hauts plateaux karstiques (“haut-karst alpin”) dans les Alpes autrichiennes.
Les massifs importants sont indiqués par des flèches : A) Steinberge (avec la grotte de Lamprechtsofen). B) Steinernes Meer (avec le "Kolkbläser-Monsterhöhle-System”). C) Hochkônig (avec la grotte de Tantalhohle). D) Hagengebirge (avec plusieurs réseaux explorés). E) Tennengebirge (avec plusieurs grands réseaux explorés). F) Dachstein (avec les grands réseaux du versant rocheux nord). G) Totes Gebirge (avec la grotte de Raucherkarhöhle, la plus grande). Les zones avec le signe “M” (Mittelgebirgskarst) sont des régions karstiques de moyenne altitude, en général au-dessous de la limite des forêts, ou des régions rocheuses sans plateaux. Les grottes les plus importantes, avec ossements d’ours de cavernes, sont les suivantes : 1) Gamssulzenhöhle. 2) Ramesch-Bärenhöhle. 3) Höhle im GroBen Brieglersberg. 4) Salzofenhöhle. 5) Bârenhohle im Steinernen Meer.

Figure 4 : Coupe schématique typique d’une galerie dans une grotte (fossile) du karst haut-alpin. Le profil est arrondi (1), tandis que la décomposition des blocs autochtones (tombés de la voûte) semble être très réduite. Les blocs peu arrondis (2) se trouvent dans, ou au-dessus, d'un sédiment argileux (3). Dans le matériel mixte on trouve, par exemple dans une galerie de la Dachstein-Mammuthöhle, des “blocs” provenant d’un plancher stalagmitique ancien et détruit (4).
III. REMARQUES GÉNÉRALES SUR LES GROTTES DU KARST “PRÉALPIN”
16Il est sûr qu’il existe des différences remarquables entre les processus de développement des grottes haut-alpines et de moyenne altitude, que ce soit dans les Préalpes calcaires de la bordure septentrionale des Alpes ou dans les régions karstiques des bordures orientales, dans la région au nord de Graz (“Grazer Bergland” ou “Mittelsteirischer Karst”) ou encore dans les bassins de la bordure SE des Alpes, en Carinthie.
17Ces régions, pour la plupart, ont été sous l'influence d’un climat périglaciaire pendant les périodes froides du Quaternaire. Les glaciers ne les ont atteintes que quelques fois. Le karst des calcaires paléozoïques du Grazer Bergland, par exemple, n’a jamais été touché par les glaciers. C’est dans ces régions que se situent les grottes concrétionnées d’Autriche, mais même là on a l'impression que les stalagmites sont des concrétions fossiles et que l’activité actuelle est restreinte. Les datations absolues au14C permettent, bien que leur nombre soit encore insuffisant, de supposer que les stalagmites représentatives ont achevé leur croissance avant la dernière phase froide du Würm. Après une phase de corrosion, on constate la naissance d’une nouvelle génération de concrétions, plus modeste que la “vieille génération”. La “jeune génération” est bien représentée dans une grotte proche de la bordure occidentale du bassin de Vienne (Kollerhöhle) avec des datations comprises entre 7370 ± 90 ans BP et 5700 ± 130 ans BP (FRANKE, GEYH & TRIMMEL, 1971). Des résultats comparables existent depuis longtemps déjà pour d’autres grottes répertoriées, par exemple celle du Katerloch près de Weiz en Styrie (FRANKE, 1966) ou celle de la Griffener Tropfsteinhohle, une grotte touristique de l’Est du bassin de Klagenfurt, en Carinthie (FRANKE & TRIMMEL, 1962). Quelques résultats ne sont pas publiés et de nouvelles recherches sont en cours, notamment en Basse-Autriche dans la Hermannshöhle. Il semble que cette génération de concrétions holocènes n’ait aucune importance dans les grottes des plateaux haut-alpins.
CONCLUSION
18Dans les Alpes Orientales, on observe une grande variété de phénomènes karstiques et cela dans des secteurs relativement étroits. Cette diversité des karsts est due aux différences d’activité tectonique, à la multitude des roches karstifiables, aux différences de stratigraphie et surtout aux conditions macro-et microclimatiques qui diffèrent en fonction de l’exposition, de l’altitude et de la situation topographique. Néanmoins, il semble que l’on puisse procéder à une certaine généralisation. La présentation de quelques idées, montrant les différences entre les karsts haut-alpins et les karsts préalpins autrichiens, constitue une petite contribution à un essai de reconstruction de l’évolution quaternaire des karsts anciens. Ces derniers se distinguent relativement bien des karsts de l’Ouest, du Sud et du Sud-Est de l’Europe dans lesquels on discerne, semble-t-il, une plus grande vitesse des processus de karstification.
19Mise en forme par J.N. SALOMON
Bibliographie
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Notes de bas de page
1 Il faut remarquer que les échanges de résultats scientifiques sur le plan international, notamment en spéléologie physique, ont été très limités entre les diverses régions francophones, anglophones et germanophones de 1914 (au moins) à 1945. Pour cette raison, on constate une évolution plus ou moins autochtone des idées, théories et connaissances réelles sur l’évolution des grottes et aussi sur les évènements possibles intervenus au cours du Pléistocène et de l’Holocène.
2 Sauf erreur de ma part, ce terme de “verkarstungsfähige Gesteine", traduit plus tard par “roche karstifiable”, a été employé pour la première fois sur cette carte.
3 Le début et l'histoire des datations absolues des concrétions en Europe centrale, notamment en Allemagne, ont été décrits dans une publication récente (GEYH, 1991).
Auteur
-
Hubert Trimmel
Union Internationale de Spéléologie Draschestrasse, 77 - 1232 Wien (Autriche)
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