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La Haute Montagne calcaire

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Richard Maire

Deuxième partie. Les remplissages endokarstiques

Chapitre XII. Une coupe remarquable du pléistocène moyen : Les remplissages de la galerie Aranzadi (Réseau de la Pierre St.-Martin, Pyr.-Atl., Fr.)

Texte intégral

INTRODUCTION

1Le réseau de la Pierre Saint-Martin se situe dans les Pyrénées-Atlantiques. Exploré par les spéléologues sur plus de 50 km de développement et 1342 m de profondeur, entre le Pic d'Anie et Sainte-Engrâce (Haute Soule), cette cavité célèbre présente dans sa partie moyenne et inférieure une série de grandes salles localisées au contact des schistes paléozoïques et des "calcaires des canyons" du Santonien (chap. XVI). Un tunnel creusé par EDF entre 1956 et 1960, prévu pour capter la rivière souterraine, permet d'accéder directement dans la salle de la Verna à la cote - 1006 m (par rapport à l'entrée supérieure, le gouffre M31, alt. 2058 m).

2La galerie Aranzadi, lieu de cette étude, se situe 100 m au-dessus du fond de la salle de la Verna, au sommet de la paroi aval constituée de calcaire dévonien. Elle débute par un porche de 30 m x 20 m qui se place dans le prolongement de la galerie principale du réseau de la PSM. Actuellement, le torrent souterrain cascade dans les blocs de la salle et se perd au pied du mur aval. La galerie Aranzadi constitue donc l'ancien parcours de la rivière ; elle a été déconnectée par la formation de la salle (écroulement du plancher), vers la fin du Pléistocène moyen, qui a absorbé les eaux (infra, III).

3L'intérêt exceptionnel de la galerie Aranzadi est de posséder, sur plus de 300 m de long, un remplissage limono-argileux varvé, épais de 10 à 20 m, garni de terrasses fluviatiles étagés et scellés par des stalagmites qui ont été datées par la méthode U/Th par Y. QUINIF. La bonne conservation de cette séquence sédimentaire provient d'abord de sa situation hypogée, à l'abri de l'érosion externe, ensuite de sa déconnection du système actif ; seuls deux ruisseaux affluents ("Maria Dolorès" et "Martine"), en rive gauche, recoupent partiellement les sédiments.

4Pour comprendre la signification de cette séquence sédimentaire souterraine, on a entrepris depuis 1983 (Y. QUINIF, R. MAIRE et l'ARSIP) l'étude stratigraphique, sédimentologique et isotopique. La problématique, déjà posée dans les chapitres X et XI, est ici de décrire et de caler par radiométrie au minimum un cycle climatique du Pléistocène moyen dans la mesure où le dépôt principal varvé est calé à la base et au sommet par des spéléothèmes. Les premières conclusions permettent de préciser la chronologie régionale, de mieux comprendre l'évolution du réseau au cours des phases glaciaires et interglaciaires, et de dater la formation de la salle de la Verna. L’étude micromorphologique des sédiments et spéléothèmes est en cours.

5NB : Ont participé aux travaux divers membres de l'ARSIP (M. DOUAT,]. BAUER, B. NURISSO, Ph. PELLISSIER, Ph. TRESSE, S. CELOTTO, D. PREBENDE, M. CABIDOCHE, M. LAFFITE) ainsi que des amis spéléos belges (dont R. CANTILLANA) sous la conduite de Y. QUINIF. Nous les remercions de leur aide.

Figure 328 : Situation de la galerie Aranzadi et de la salle de la Verna dans le réseau de la Pierre Saint-Martin (Pyr.-Atl., Fr.).

Figure 329 : Plan et coupe de la galerie Aranzadi (dessin de Y. QUINIF).

Photo 243 : L'ensemble inférieur au niveau de la coupe 7 (donnant sur la salle de la Verna). La lucarne d'accès à la galerie Aranzadi se situe 2 m au-dessus du spéléo. Au premier plan, couches de galets de l'ensemble inférieur du type laves torrentielles.

I - LA SEQUENCE SEDIMENT AIRE D'ARANZADI : DESCRIPTION LITHO-STRATIGRAPHIQUE

6Huit coupes ont été étudiées depuis le porche suspendu au-dessus de la salle de la Verna (coupe 7) jusqu'au départ du "Méandre Martine" (coupe 6) (fig. 329). Le remplissage détritique atteint une vingtaine de mètres d'épaisseur au maximum, mais il a dû mesurer une trentaine de mètres lorsque la galerie était entièrement colmatée. La séquence sédimentaire s'organise selon trois ensembles :

  • un ensemble inférieur (E.I.) à blocs et à couches de galets ;

  • un ensemble principal (E.P.) à limons et argiles varvés ;

  • un ensemble de terrasses fluviatiles étagées entre elles, mais toutes emboîtées dans l'ensemble principal.

7Des spéléothèmes (planchers, stalagmites, coulées de calcite) scellent ces différents ensembles au contact E.I./E.P. (rares), sur l'Ε.Ρ. et sur les terrasses.

A. L'ENSEMBLE INFERIEUR

8Celui-ci se situe entre le plancher de la galerie et l'ensemble principal ; il est peu visible lorsque l'on parcourt la galerie à cause de la puissance de l'E.P. qui masque l'Ε.Ι. Pour en avoir une vision synthétique, il a été nécessaire de nettoyer la coupe 7 au niveau du porche d'Aranzadi et de pénétrer dans l'ensemble inférieur au niveau des entailles naturelles des ruisseaux du "Martine" et du "Maria Dolorès".

9Sur le plan spatial, on s'aperçoit que le plancher de la galerie est recouvert soit presque exclusivement de matériel clastique (blocs), soit de sédiments fluviatiles fossilisant des petits blocs. Etudions plusieurs coupes.

Figure 330 : La coupe 7, au niveau du porche de la Verna, donne une vue synthétique de l'ensemble inférieur (E.I.) : blocs de base et couches de galets à matrice sablo-limoneuse abondante (structure de laves torrentielles).

1. Coupe du porche (coupe 7)

10Située face au vide de la Verna, au niveau de la lucarne d'accès, la coupe 7 permet d'observer une séquence pratiquement complète de l'ensemble inférieur (fig. 330 et photo 243). Il s'agit d'un complexe de galets de 4 à 5 m d'épaisseur possédant une matrice sablo-limoneuse abondante. On distingue de bas en haut (fig. 331) :

  • des blocs calcaires recouverts par un niveau sableux ;

  • une série de quatre couches de galets hétérométriques (0 1 à 20 cm), à matrice argileuse ou sableuse, séparées par des niveaux fins de 10 cm d'épaisseur chacun ;

  • une couche sommitale de limons marrons de 50 cm mélangés avec des cailloux tombés de la voûte.

11Le contact avec l’E.Ρ. est ravinant ; il est suivi par une couche limono-argileuse jaunâtre finement stratifiée qui annonce la puissante séquence varvée de l'ensemble principal.

2. Coupes au niveau des ruisseaux "Maria Dolorès" et "Martine"

12Ces coupes sont situées de part et d'autre de la coupe 6 de l'ensemble principal (infra) (fig. 329).

13– Au niveau de la perte du ruisseau "Maria Dolorès", il est possible d'atteindre le plancher calcaire de la galerie (fig. 332). A cet endroit, on constate que l'ensemble inférieur est constitué par un amoncellement de blocs métriques de 10 m d'épaisseur avec quelques infiltrations de galets et des éléments remaniés de l'ensemble principal.

14– Au niveau et à proximité de la perte du "Méandre Martine"/l'amoncellement de blocs est identique. Il peut occuper toute la largeur de la galerie (fig. 333) ou une partie de celle-ci (fig. 334). Dans les deux cas, on constate que les blocs sont localement recouverts par une couche de petits galets, à matrice argilo-sableuse, dont le faciès rappelle celui de la coupe 7 (supra). Ailleurs, on voit les limons varvés de l'Ε.Ρ. recouvrir directement la surface des blocs (photo 244). Un plancher stalagmitique épais se situe entre les blocs et la couche sommitale de galets de l'ensemble inférieur (fig. 333).

Figure 331 : Litho-stratigraphie de la coupe 713 (fig. 3) montrant l'ensemble inférieur (couches de galets à matrice sablo-limoneuse) et le contact avec l'ensemble principal.

Photo 244 : Contact des argiles et limons varvés de l'ensemble principal avec les blocs de base de l'ensemble inférieur à proximité de la coupe 1. Au premier plan, le ruisseau “Maria Dolorès".

Photo 245 : Contact ravinant entre les galets de l'ensemble inférieur (induration partielle et compaction) et l'ensemble principal varvé au niveau de la coupe S (en rive droite).

Figure.132 : Les blocs situés sous l'ensemble inférieur de galets mesurent une dizaine de mètres d'épaisseur dans le secteur de la perte du ruisseau "Maria Dolores". Le plancher stalagmitique en place, au sein des blocs, s'est formé postérieurement au déblaiement de l’ensemble principal (ArSt :21 : 212,9 ka, + 187, -58,8).

Figure 333 : Coupe générale des remplissages d'Aranzadi un peu avant le “Méandre Martine". On observe les accumulations de blocs de base recouvert par une mince couche de galets de l'ensemble inférieur (à matrice sablo-limoneuse), suivi par la séquence varvée de l’ensemble principal. Le massif stalagmitique situé entre les blocs et les galets de l’E.I. a une position intéressante, mais la datation U/Th (54 ka) est faussée à cause de l’altération.

Figure 334 : Vue synthétique de la coupe 6 depuis l'arrivée du ruisseau "Martine". Pour le détail de l'ensemble principal, voir les figures 333 et 333 bis.

Photo 246 : Le sommet de la coupe 6 dans l'ensemble principal varvé (présence de quelques niveaux et chenaux sableux).

15– Au niveau de la coupe 8 (non loin du porche), la structure du sommet de l'ensemble inférieur est confirmé : il s'agit d'une couche de galets à matrice fine, ravinée, et recouverte directement par l'ensemble principal varvé (photo 245).

16Ainsi, l'ensemble inférieur est composé de deux sous-ensembles :

  • des blocs (jusqu'à 10 m d'épaisseur) provenant de la décompression de la voûte et reposant directement sur le plancher de la galerie ;

  • une séquence d'origine fluviatile constituée par des couches de galets à matrice plus ou moins fine.

17Un contact ravinant sépare nettement l'ensemble inférieur de l'ensemble principal.

B. L'ENSEMBLE PRINCIPAL VARVE

18Cette séquence est remarquable par sa puissance (10 à 20 m) et par son homogénéité générale. 11 s'agit d'un complexe argilo-limoneux plastique et laminé (varves) ; il a été possible de l'étudier à partir de plusieurs coupes car le remplissage a été entaillé par l'ancienne rivière principale et plus récemment par les affluents du "Maria Dolorès" et du "Martine". Le sommet de l'E.P. a été érodé sauf dans la coupe 3.

Photo 247 : Détail des varves de l'ensemble principal (coupe 6) avec une alternance de bandes jaunes plastiques finement rythmés et de bandes jaunes et grises également varvées. (cliché Y.QUINIF).

Photo 248 : Idem photo 247, avec niveau sableux se terminant en biseau. (cliché Y. QUINIF).

Figure 335 : L'ensemble principal varvé. Détail de la coupe 6 (fig. 334) eu partant depuis le sommet. Alternance de bandes jaunes plastiques et de varves jaunes et grises également très plastiques. Cette partie moyenne et supérieure de l'E.P. est caractérisée par quelques niveaux et chenaux sableux.

Figure 335 bis : Suite de la coupe 6 (fig. 335) : partie inférieure visible sur la figure 334. Un chenal sableux remarquable interrompt la séquence à 2 m de la base.

1. Le corps principal de l'E.P. : coupe du "Méandre Martine" (coupe 6)

19Une coupe de synthèse a pu être décrite avec précision dans le secteur qui a été recoupé par l'affluent du "Martine" (fig. 334). Ici, l'ensemble principal est visible sur 9 à 10 m de haut. On observe de bas en haut (fig. 335 et 335 bis) (photo 248) :

  • une alternance de bandes jaunes et grises plastiques d'épaisseur variable (0,5 à 100 mm chacune) selon les sous-ensembles (photos 247 et 248) ;

  • quelques rares chenaux sableux intercalés (ex : entre - 1 et 0 m ; 3,5 et 4 m) (photo 249) ;

  • quelques niveaux sableux (parfois avec galets mous d'E.P.) vers le haut entre 5 et 6 m.

20Le sommet de la coupe est raviné : petits galets de base et terrasses.

2. La base de l'E.P. : coupe 8

21La coupe 8 se situe à 70 m du porche. En ce lieu, nous avons pu observer la base de l'ensemble principal et les relations morphologiques avec l'ensemble inférieur au centre grâce à une fosse creusée à la pioche et en rive gauche par une coupe naturelle ouverte transversalement (marmites façonnées dans l'E.P.) (fig. 336).

22– Le contact ravinant entre le sommet de 1Έ.Ι. (galets) et l'E.P. laminé est très nette en rive gauche (photos 245 et 250). En suivant ce contact, transversale à l'axe de la galerie, on constate que la morphologie du sommet de l'ensemble inférieur est irrégulière. Les argiles et limons rythmés épousent la surface ravinante et présentent des pendages synsédimentaires de 15 à 80° (fig. 336 et photo 251).

23– La structure de la base de l'ensemble principal a été étudiée dans la fosse centrale (cf. agrandissement A de la fig. 336). On observe un niveau sableux basal (5 cm) suivi d'une alternance de couches argilo-limoneuses assez massives. Un plancher stalagmitique semble reposer sur une surface qui ravine la base de l'E.P. à 40 cm du contact avec l'ensemble inférieur.

3. Le sommet de l'E.P. : coupe 3

24Située en rive droite, à mi-chemin entre le porche et l'extrémité colmatée de la galerie, la coupe 3 représente le sommet de l'ensemble principal. Ce dernier est conservé ici dans sa presque intégralité car il se situe dans un secteur plus étroit et abrité qui n'a pas été déblayé par l'ancien torrent (fig. 340). Sur cinq mètres d'épaisseur, on observe une séquence alternée sommitale différente du corps de l'E.P. (fig. 337 et photo 251). Il s'agit d'une succession de couches argilo-limoneuses finement varvées et de couches sableuses (environ 12 couches de chaque sur deux mètres d'épaisseur).

Figure 336 : Vue synthétique de la coupe 8 située à proximité du porche donnant sur la salle de la Venin. On observe nettement l'ensemble inférieur de galets raviné suivi par l'ensemble principal varvé. Ce dernier a été entaillé par l’ancienne rivière qui a constitué des gradins étagés garnis de terrasses fluviatiles. A noter le pendage des varves qui épousent le contact ravinant.

Figure 337 : La coupe 3 permet d’avoir une idée du sommet de l'ensemble principal car celui-ci a été en grande partie érodé au moment de la formation des terrasses (situation fig. 340). Cette séquence terminale est caractérisée par une trentaine de couches sableuses séparées par des niveaux finement varvé s ; elle indiquerait la fin de la glaciation responsable de la sédimentation de l'ensemble principal. La périodicité des décharges sableuses, environ séculaire, a sans doute une explication climatique et peut-être astronomique.

Photo 249 : Chenal sableux avec sédimentation entrecroisée au sein de l'ensemble principal (en rive gauche, entre les coupes 1 et 6). Le fond du chenal avec des gravillons est bien visible en bas à gauche, (cliché QUINIF-MAIRE).

Photo 250 : Dans la coupe 8, les varves de l'ensemble principal épousent le contact ravinant de l'ensemble inférieur de galets et présentent un pendage synsédimentaire de 15 à 80°selon les endroits.

Photo 251 : Le sommet de l’ensemble principal au niveau de la coupe 3. Sur 5 m de haut, on observe une séquence ou alternent régulièrement niveaux sableux et bandes de limons et argiles finement varvés. Cette périodicité des décharges sableuses a sans doute une signification climatique. La coulée stalagmitique 3ArSt/Y datée à 305 ka se situe en bas à droite : elle est antérieure au dépôt de l'ensemble principal.

25Les couches argilo-limoneuses, plastiques et finement rythmées, mesurent 6 à 12 cm d'épaisseur. On a dénombré 100 lamines (soit 50 varves) sur 6,5 cm d'épaisseur. Chaque couche présente un contact ravinant avec la couche sableuse qui la surmonte. Les couches sableuses, larges de 5 à 10 cm, renferment parfois des lentilles de petits galets. Une coulée stalagmitique cale la base de cette séquence.

26Cette séquence sommitale à strates sableuses semble être en continuité stratigraphique avec le corps de l'ensemble principal. En effet, une corrélation peut être faite avec la partie supérieure de la coupe 2 (située à une dizaine de mètres de la coupe 3). Celle-ci présente à la cote + 11 m (par rapport au ruisseau du "Maria Dolorès") le début d'une séquence à strates sableuses et argileuses alternées, sans discordance, qui ressemble à la séquence de la coupe 3.

27Au total, l'ensemble principal est donc constitué par :

  • une épaisse séquence monotone d'argiles et de limons rythmés, interrompus par quelques rares chenaux sableux ;

  • une séquence sommitale à strates sableuses et argileuses alternées.

C. LES TERRASSES FLUVIATILES

28L'ensemble principal a été fortement érodé et l'on retrouve des terrasses fluviatiles de part et d'autre de la galerie sur des gradins étagés. On compte jusqu'à quatre à six terrasses ; chacune d'elles est formée de galets pugilaires, de lits sableux et limoneux rythmés, et parfois d'éléments remaniés de l'ensemble principal (galets mous).

29Les corrélations entre les différentes terrasses sont difficiles tout au long d'Aranzadi à cause des contraintes géométriques des parois et de la voûte. Ainsi, l'abaissement du plafond vers le milieu du conduit a provoqué un télescopage des dépôts et de grosses accumulations de galets immédiatement après, puis entre le "Maria Dolorès" et le "Martine" (jusqu'à 10 m d'épaisseur qui ont été recoupés par l'enfoncement du ruisseau "Maria Dolorès") (photo 263). Etudions plusieurs coupes typiques.

1. Les terrasses de la coupe 4

30La coupe 4 se situe à une centaine de mètres du porche. En rive gauche, on observe une succession de trois terrasses recoupées transversalement (photo 252 et fig. 338) :

  • une terrasse supérieure, à galets-sables-limons, coincée entre le plafond et l'E.Ρ. ;

  • une terrasse moyenne montrant nettement de bas en haut (sur 80 cm) une séquence à galets, limons sableux stratifiés, sables et argile sommitale de décantation (polygones de dessication) ;

  • une terrasse inférieure constituée essentiellement de galets (0 5-30 cm) qui ont été encroûtés. Cette basse terrasse à gros galets est la même que celle de la coupe 8 (fig. 336).

Photo 252 : Les terrasses fluviatiles étagées de la coupe 4 (en rive gauche) garnissent des gradins de creusement dans l'ensemble principal varvé. (cliché QUINIF-MAIRE).

Figure 338 : Vue détaillée de la terrasse intermédiaire de la coupe 4 située en rive gauche (photo 252). (dessin de Y. QUINIF).

2. Les terrasses de la coupe 1

31La coupe 1 se situe en rive gauche, à mi-chemin entre l'arrivée du "Maria Dolorès" et le départ du "Méandre Martine". L'entaille longitudinale révèle quatre terrasses étagées sur une dénivellation totale de 5 à 6 m (photo 254). On distingue de haut en bas (fig. 339) :

  • deux terrasses supérieures (D) et (C) à petits galets, sables et limons se terminant par une argile craquelée plus ou moins indurée (aragonite-gypse) (photo 255) ;

  • une terrasse moyenne (B) à galets, éléments remaniés de lΈ.Ρ. et sables rythmés ;

  • une terrasse inférieure dédoublée (A) et (A'), à galets consolidés, scellée par quelques stalagmites.

D. LES SPELEOTHEMES

32Ces remplissages chimiques scellent localement les dépôts détritiques. Il s'agit essentiellement de stalagmites (parfois des piliers) de coulées. Certaines sont antérieures à la sédimentation de l'ensemble principal et se situent en paroi ou entre 1Έ.Ι. et 1Έ.Ρ : leur importance chronologique est fondamentale. Les autres sont postérieures à la phase d'érosion qui a entaillé l'E.P. et mis en place les terrasses : elles scellent indistinctement l'E.P. et les terrasses.

II - SEDIMENTOLOGIE ET SIGNIFICATION DES DIFFERENTES UNITES DETRITIQUES

A. MISE EN PLACE DE L'ENSEMBLE INFERIEUR

1. Les blocs de base

33Les accumulations de blocs métriques (certains dépassent 10 à 30 m3) qui recouvrent le plancher de la galerie Aranzadi constituent le premier dépôt connu. Ils résultent d'une longue période pendant laquelle la voûte a atteint parfois son profil d'équilibre. En effet, depuis le déblaiement partiel de l'ensemble principal, on observe très peu de blocs tombés du plafond et seulement un léger écaillage consécutif à la disparition de la pression interne de la galerie représentée par l'E.P.

34On ne voit pas de remplissage fluviatile qui pourrait être antérieur ou contemporain de cette phase de décompression à l'origine des dépôts clastiques.

2. La séquence de galets à matrice argileuse

35Cette séquence recouvre directement les blocs et a été plus ou moins érodée par l'ancien cours d'eau. Elle peut avoir 5 m d'épaisseur au niveau du porche (coupe 7 : fig. 330) ou quelques cm à quelques dm (coupe 6 : fig. 333-334).

a. Caractères des couches de galets

36Quatre couches de galets à matrice fine ont été dénombrées au niveau de la coupe du porche (coupe 7). Etudions un échantillon typique à graviers (7Ar/10) situé dans la quatrième couche (sommet de la coupe).

37Granulométrie et CaCO3 :

  • ballast (graviers) : 62,8 % ;

  • sables : 21,7 % ;

  • limons et argiles : 15,5 % ;

38La matrice fine est composée de 58,4 % de sables et 41,6 % de limons et argiles. Le taux de CaCO3 pour la fraction fine (<100 µm) est de 32,6 %.

39Pétrographie et usure des gravillons et galets :

  • -La pétrographie des gravillons (2-20 mm) et galets (> 20 mm) montre qu'il s'agit de "calcaires des canyons" à plus de 95 % et de quelques éléments de flyschs et calcschistes. Les éléments du socle paléozoïque sont absents ou très rares.

  • -L'émoussé est faible aussi bien pour les gravillons que pour les galets (angles nets). Les gravillons bien roulés sont rares (<5 %). On observe des galets cassés et fracturés.

40Morphoscopie et minéralogie des sables fins et limons grossiers :

41On observe de nombreux quartz plus ou moins altérés, certains avec des incrustations de fer (pédogenèse), représentant plus de 50 % du total. Les quartz transparents bien usés sont rares. On note également :

  • des grains de calcite (aspect gris ou laiteux) ;

  • des éléments planaires de flyschs et de calcschistes (10 à 20 %) ;

  • des grains rouges de vieilles cuirasses (quelques %) ;

  • des éléments de microgrès ferrugineux à ciment siliceux probable (vieilles poches recoupées) ;

  • quelques pseudo-sables (billes brun-rouge accrétionnées) ;

42Il existe aussi un petit cortège de minéraux automorphes d'origine volcanique (fraction 20 à 80 µm) : quartz bipyramidés (rares), quartz frais en esquilles,...

b. Caractères des lits sableux et argilo-limoneux

43Au niveau de la coupe 7 (porche), on constate que les couches de galets sont séparés par des lits fins de 5 à 10 cm d'épaisseur.

44Granulométrie et CaCO3 de deux échantillons :

45Échantillon 7Ar/13 (niveau sableux de base) :

  • ballast : 6,8 % ;

  • sables : 51,9 % ;

  • limons et argiles : 41,3 % ;

  • CaCO3 (<100 μm) : 26, 9 %.

46Échantillon 7Ar/11 (niveau sableux entre deux niveaux argileux) :

  • ballast : 4,6 % ;

  • sables : 67,9 % ;

  • limons et argiles : 27,5 % ;

  • CaCO3 (<100 μm) : 34 %.

47Échantillon 7Ar/9 (limon sableux marron au sommet de la séquence) :

  • ballast : 5,1 % ;

  • sables : 29,0 % ;

  • limons et argiles : 65,9 % ;

  • CaCO3 (<100 μm) : 24,1 %.

48Pétrographie du ballast (gravillons de 2 à 10 mm) (échant. 7 Ar/13) :

49Il s'agit de calcaires des canyons (50 à 60 %) et de flyschs et calcschistes (40 à 50 %).

50Morphoscopie et minéralogie des sables et limons grossiers (échant. 7 Ar/13) :

51– Les sables grossiers (0,5 à 2 mm) sont constitués par de nombreux éléments planaires (flyschs) et quelques grains de calcite opaque.

52– Les sables fins et les limons grossiers sont dominés par des quartz anfractueux et pédogénétisés (surfaces altérées, incrustations de fer...). On note également :

  • des grains rouge-noir de vieilles cuirasses et des éléments rouges de microgrès (poches recoupées) (<5 %) ;

  • quelques micas blancs ;

  • quelques bâtonnets ligneux ;

  • de la calcite columnaire (spéléothèmes).

53Il existe aussi un cortège de cristaux automorphes d'origine volcanique (20-80 µm) : quartz bipyramidés (rares), quartz frais en esquilles (plus abondants), quelques augites brunes, de l'olivine probable,...

c. Interprétation

54Signification des couches de galets : celles-ci sont peu ou pas indurées ; en revanche la compaction est assez importante. La relative abondance de la matrice fine sablo-argileuse (37 % environ) souligne le caractère de laves torrentielles. Autrement dit, ces niveaux de galets supposent une circulation torrentielle (écoulement libre) et des crues à forte charge turbide. Or, les crues actuelles de fusion nivale ou de pluies sont peu chargées en limons et argiles en raison de la quasi absence de couverture pédologique.

55La pétrographie (presque uniquement des "calcaires des canyons"), la faible usure des éléments et la présence de galets cassés soulignent l'origine en grande partie exogène de ces sédiments, leur parcours rapide et cascadant.

56Signification des lits fins intermédiaires : ils indiquent une diminution considérable du débit (4 à 7 % de gravillons, 29 à 68 % de sables, 27 à 66 % de limons et argiles). Le taux relativement faible de CaCO3 sur la fraction <100 µm (24 à 34 %), aussi bien pour les lits fins que pour la matrice sablo-argileuse des galets, n'indique pas un environnement pléniglaciaire. Par contre, pour l'ensemble limono-argileux jaunâtre, et finement rythmé, qui surmonte la séquence de galets de l'E.I., le taux de CaCO3 sur la même fraction est de 72,3 % (échantillon 7Ar/7, coupe 7-2) ; or, celui-ci appartient à l'ensemble principal varvé à farine carbonatée de type fluvio-glaciaire.

57 Hypothèses de formation : ces puissantes décharges de galets faibement usés, d'origine externe et à matrice boueuse, suggèrent un décapage de dépôts se trouvant à la surface du karst. Cela a pu se produire en début de glaciation, les premières débacles (absorption des torrents sous-glaciaires) entraînant sols et fragments de roches.

58La morphoscopie et la minéralogie de la matrice sablo-argileuse (quartz pédogénétisés, grains de schistes, grains de vieilles cuirasses...) confirme que l'on a eu un décapage des dépôts et sols externes (échant. 7 Ar/10). D'ailleurs le premier niveau sableux (échant. 7 Ar/13) qui inaugure la séquence de galets est constitué essentiellement d'éléments exogènes : fragments de flyschs et de calcschistes (sables grossiers), nombreux quartz pédogénétisés (sables fins et limons grossiers) et quelques éléments ligneux.

59Dans les lits sableux comme dans la matrice des couches de galets, on a une légère contamination volcanique avec des minéraux automorphes bien conservés.

60La présence de spéléothèmes (coulées) sur la surface ravinée de l'ensemble inférieur prouve l'existence d'une amélioration climatique entre la mise en place de l'ensemble inférieur et celle de l'ensemble principal.

B. MISE EN PLACE DE L'ENSEMBLE PRINCIPAL

61En raison de la puissance de cette séquence varvé, il importe d'étudier successivement la base (sommet coupe 7), le corps principal (coupes 1 et 6) et le sommet (coupes 2 et 3).

1. Sédimentologie de la base de l'ensemble principal (coupe 7)

62La base de l'ensemble principal est bien visible au niveau de la lucarne d'accès de la coupe 7/3 et au milieu du porche (coupe 7/2) (fig. 330).

a. Granulométrie et taux de CaCO3 des niveaux très fins

63 Échantillon 7Ar/7 (coupe 7/2) :

64Il a été prélevé dans un niveau gris-jaune (3 cm), plastique et finement rythmé, au centre du porche à proximité du treuil (fig. 330). Il est constitué par :

  • sables fins : 3,2 % ;

  • limons et argiles : 96, 8 % ;

  • CaCO3 (≤ 100 µm) : 72,3 %.

65 Échantillon 7Ar/3 (coupe 7/1) :

66Celui-ci a été prélevé dans un niveau d'argile brune, épais de 2 cm, localisé vers le sommet de la coupe 7/1, à 25 cm de la voûte surbaissée de la galerie. Il est constitué par :

  • sables fins : 0,2 % ;

  • limons et surtout argiles : 99,8 % ;

  • CaCO3 (≤ 100 µm) : 38,3 %.

Figure 339 : Coupe 1 montrant l’étagement typique des terrasses fluviatiles dont l'ensemble est emboîté dans les varves de l’ensemble principal, (dessin QUINIF-MAIRE).

b. Granulométrie et taux de CaCO3 des niveaux sablo-limoneux

67Plusieurs niveaux sablo-limoneux ou limono-sableux s'intercalent entre les limons et argiles finement rythmés. Prenons deux exemples au sommet de la coupe 7/1 (fig. 330).

68Échantillon 7Ar/4 :

69Celui-ci a été prélevé dans une passée, épaisse de 3 cm, située à 18 cm de la voûte. Elle est formée par :

  • ballast : 0,4 % ;

  • sables grossiers (0,5-2 mm) : 0,6 % ;

  • sables moyens (0,2-0,5 mm) : 3,9 % ;

  • sables fins (0,05-0,2 mm) : 49,8 % ;

  • limons et argiles : 45, 4 % ;

70– CaCO3 (≤ 100 µm) : 70,9 %.

71Échantillon 7Ar/6 :

72Le prélèvement a été effectué dans la couche brune placée au contact du plafond. Il est constituée par :

  • ballast (non comptabilisé) : écailles de roche tombées de la voûte ;

  • sables grossiers : 9,1 % ;

  • sables moyens : 5,0 % ;

  • sables fins : 21,1 % ;

  • limons et argiles : 64,8 % ;

  • CaCO3 (≤ 100 µm) : 66,7 %.

c. Morphoscopie et minéralogie

73Dans les quatre échantillons exposés ci-dessus, l'observation microscopique montre un mélange de grains de quartz (40 à > 50 %), de roche (calcite, microgrès, schistes), quelques grands micas blancs, des grains de cuirasses. Contrairement aux quartz pédogénétisés contenus dans les niveaux sableux et dans la matrice de l'ensemble inférieur, les quartz sont émoussés avec de rares incrustations de fer.

74Il existe aussi des quartz frais, esquilleux, d'autres vacuolaires (quartz rhyolitiques probables), et quelques quartz bipyramidés et augites indiquant une légère contamination volcanique. Quelques rares pseudo-sables ont été notés.

75La minéralogie des argiles pour un échantillon prélevé à la base de l'E.P. dans la coupe 1 (1Ar/11) est la suivante :

  • vermiculite : 5 % ;

  • chlorite : 25 % ;

  • argiles micacées : 70 %.

76Il existe aussi du quartz, du feldspath et de la goethite dans la fraction < 2 µm. (analyses : lab. de géomorphologie du CNRS, Caen).

2. Sédimentologie du corps de l'ensemble principal

77Le corps de l'ensemble principal est étudié à partir des coupes 1 et 6.

a. L'ensemble principal au niveau de la coupe 1

78Cette coupe se situe en rive gauche, à mi-chemin de l'affluent "Maria Dolorès" et du "Méandre Martine". L'E.P. est entaillé en gradins garnis de terrasses (fig. 339). Deux échantillons ont été prélevés plusieurs mètres au-dessus de la base de la séquence, l'un dans la masse finement varvé (1AR/3), l'autre dans un niveau sableux et à petits gravillons (1Ar/4).

79Granulométrie de l'échantillon 1AR/3 :

80Celui-ci est représentatif du corps de l'Ε.Ρ. : varves fines jaunâtres et plastiques. C'est un niveau limono-argileux dont la médiane est de 13 pm (les limons fins sont compris entre 2 et 20 µm) et le premier fractile de 38 pm (limons grossiers). La granulométrie, très fine, est unimodale (analyses : Y. QUINIF). Le taux de CaCO3 (<100 pm) est de 56,4 % dans un échantillon pris à la base de la séquence.

81Granulométrie de l'échantillon 1Ar/4 :

82Celui-ci est particulier car il provient d'un niveau plus grossier, épais de 5 à 10 cm, très localisé dans la séquence (à la hauteur de la base de la terrasse B) (fig. 339). La granulométrie est dominée par des sables grossiers. La médiane est de 683 pm et le premier fractile de 6,1 mm (gravillons). La distribution est plurimodale à cause du mélange hétérogène de différentes fractions ; on discerne :

  • un mode à 5 mm (gravillons) ;

  • un mode à 500 pm (sables moyens-grossiers) ;

  • un mode à 50 pm (limons grossiers-sables fins) ;

  • un mode à 12,6 pm (limons fins).

83(analyses : Y. QUINIF).

b. L'ensemble principal au niveau de la coupe 6

84La coupe 6 (fig. 335 et 335 bis) est la plus remarquable pour l'étude du corps de l'ensemble principal. Douze séries d'analyses ont été effectuées à partir d'échantillons prélevés tout au long de la coupe, soit dans des niveaux plastiques typiques, soit dans des couches et chenaux sableux interrompant la monotonie de la séquence (analyses : A. DELGIOVINE, lab. de géogr. phys. d'Aix-en-Provence).

85◊ Les bandes jaunes plastiques :

86Tout au long de la séquence, on observe des bandes jaunes argilo-limoneuses très plastiques de 1 à 5 cm d'épaisseur ; elles sont en alternance avec des bandes plastiques grises ou bien séparent des sous-ensembles finement rythmés jaunes et gris.

87Échantillon 6Ar/31 :

  • situation : fig. 335 bis,-1,78 à-1,73 m ;

  • limons et argiles : 100 % ;

  • CaCO3 (≤ 100 pm) : 71,1 %.

88Échantillon 6Ar/1 :

  • situation : fig. 335 bis, 0,20 à 0,23 m ;

  • limons et argiles : 100 % ;

  • CaCO3 (≤ 100 pm) : 68,1 %.

89Échantillon 6Ar/9 :

  • situation : fig. 335, 3,40 à 3,47 m ;

  • sables : 0,05 % ;

  • limons et argiles : 99,95 % ;

  • CaCO3 (≤ 100 pm) : 97,8 % (taux remarquable).

90◊ Les bandes plastiques grises :

91Échantillon 6Ar/4 :

  • situation : fig. 335 bis, 1,07 à 1,10 m ;

  • sables : 0,10 % ;

  • limons et argiles : 99,90 % ;

  • CaCO3 (≤ 100 pm) : 70,6 %.

92Échantillon 6Ar/16 :

  • situation : fig. 335, 3,99 à 4,02 m ;

  • il s'agit d'une bande grise durcie dont la granulométrie est faussée par l'induration ;

  • CaCO3 (≤ 100 pm) : 80,85 %.

93Les varves jaunes et grises :

94Les sous-ensembles de varves jaunes et grises présentent les mêmes caractéristiques.

95Échantillon 6Ar/6 :

  • situation : fig. 335 bis, 1,50 m ; il s'agit d'un ensemble de 70 bandes jaunes de 5 à 15 mm de large, chacune étant séparée par une fine bande grise de 0,5 à 2 mm. L'échantillon regroupe plusieurs bandes jaunes/grises.

  • sables : 0,03 % ;

  • limons et argiles : 99,97 % ;

  • CaCO3 (≤ 100 pm) : 68,1 %.

96Les chenaux et niveaux sableux :

97Malgré son homogénéité apparente, l'ensemble principal présente quelques chenaux sableux caractéristiques et des niveaux sableux devenant plus abondants vers le sommet de la coupe.

98Le chenal de la base de la coupe (situation : fig. 335 bis, - 0,65 à - 0,05 m) mesure 1,50 m de large sur 0,60 m de haut. Le contact ravinant est encadré par deux petites failles panaméennes. Deux échantillons sont analysés, l'un dans le fond du chenal (6Ar/29), l'autre au-dessus dans les sables stratifiés (6Ar/28).

  • 6Ar/29 : gravillons (2,1 %), sables grossiers (11,54 %), sables moyens (22,85 %), sables fins (43,80 %), limons et argiles (19,71 %).

  • 6Ar/28 : sables grossiers (0,12 %), sables moyens (0,11 %), sables fins (30,04 %), limons et argiles (69,73 %), CaCO3 pour la fraction ≤ 100 pm (54,9 %).

99Le chenal sableux du milieu de la coupe supérieure (situation : fig. 335, 3,55 à 3,80 m) mesure 80 cm de long sur 35 cm de haut. Des galets mous de l'E.P. sont remaniés dans le chenal. Deux échantillons sont analysés, l'un dans le creux (lamination inclinée) (6Ar/11), l'autre au-dessus (6Ar/12).

  • 6Ar/11 : sables grossiers (0,42 %), sables moyens (14,56 %), sables fins (69,63 %), limons (13,59 %), argiles (1,8 %). CaCO3 (≤ 100 pm) : 80,9 %.

  • 6Ar/12 : sables grossiers (0,09 %), sables moyens (1,81 %), sables fins (72,19 %), limons (23,11 %), argiles (2,8 %). CaCO3 (≤ 100 pm) : 78 %.

100Les niveaux sableux du sommet de la coupe 6 : deux niveaux sont analysés (fig. 335), l'un à la même hauteur que le chenal précédent (6Ar/10) : 3,72 à 3,80 m), l'autre vers le haut (6Ar/20, 5,75 à 5,85 m).

  • 6Ar/10 : sables grossiers (0,33 %), sables moyens (0,52 %), sables fins (49,68 %), limons et argiles (50,5 %). CaCO3 (≤ 100 pm) : 77,2 %.

  • 6Ar/20 : sables grossiers (1,90 %), sables moyens (12,58 %), sables fins (48,22 %), limons et argiles (37,3 %). CaCO3 (≤ 100 pm) : 74,5 %.

Figure 340 : Vue synthétique des coupes 2 et 3 situées à la hauteur de l'affluent "Maria Dolores". Pour le détail de la coupe 3 sommital, voir figure 10 (supra), (dessin Y. QUINIF).

c. Morphoscopie et minéralogie du corps de l'Ε.Ρ.

101L'observation microscopique des bandes jaunes plastiques et des varves jaunes et grises, à granulométrie très fine, montre une majorité de micrograins gris-blanc (calcite) aux contours irréguliers correspondant à la farine carbonatée glaciaire. Il existe quelques grains orangés et de rares grains noirs (éléments de cuirasses).

102Les chenaux et niveaux sableux renferment (fraction sableuse) de nombreux grains de roche plus ou moins émoussés (calcaire, flysch, calcschiste), quelques billes correspondant à des oolithes de calcite et de rares fibres de calcite (concrétions). On note de rares quartz usés, quelques quartz frais et pseudo-sables. Les grains jaune-orange et incrustés de fer représentent moins de 5 % du total. La fraction ≤ 50 μm révèle un cortège de minéraux volcaniques : beaux quartz bipyramidés, quartz frais en esquilles, augites brunes, olivines (probables),...

3. Sédimentologie du sommet de l'ensemble principal

103Le sommet de la coupe 2 et la coupe 3 permettent de visualiser l'organisation terminale de l'ensemble principal. On est en présence d'une séquence rythmée à larges passées sableuses dont la signification est capitale dans le fonctionnement du système (infra). Treize échantillons des coupes 2 et 3 ont été analysés à partir de prélèvements effectués dans les couches finement varvées et dans les passées sableuses.

a. Sommet de la coupe 2

104 Les couches plastiques varvées : sur cinq échantillons (2Ar/l, 2Ar/2, 2Ar/4, 2Ar/6, 2Ar/8), on constate que la granulométrie est dominée par les limons fins :

  • médiane : 5 à 18 µm (moyenne : 10 μm) ;

  • premier fractile : 47 à 130 μm (moyenne : 80 μm) ;

  • la distribution est bimodale à trimodale : un mode dans les limons grossiers (entre 28 et 56 μm), un à deux modes dans les limons fins (3,5 à 14 μm). (analyses : Y. QUINIF).

105Les couches sableuses : sur quatre échantillons (2Ar/3, 2Ar/5, 2Ar/7, 2Ar/9) prélevés dans les premières bandes sableuses (à partir du bas), la granulométrie est dominée par les sables très fins :

  • médiane : 60 à 73 μm (une exception à 32 μm pour 2Ar/7) ;

  • premier fractile : 153 à 428 µm (moyenne : 302 μm), dans les sables moyens ;

  • la distribution est trimodale : un mode dans les sables fins (71 à 112 μm), dans les limons grossiers (30 à 35 μm) et dans les limons fins (14 μm. (analyses : Y. QUINIF).

106Un autre échantillon (2Ar/0) a été prélevé plus haut dans la séquence, au sommet de la coupe 2, ce qui correspond géométriquement aux couches de sables de la base de la coupe 3. La granulométrie est un peu plus grossière (médiane entre 139 et 215 pm sur deux analyses) :

  • sables grossiers : 9,31 % (premier fractile : 1043 pm) ;

  • sables moyens : 43,21 % ;

  • sables fins : 29,28 % ;

  • limons grossiers : 8,2 % ;

  • limons fins : 8,4 % ;

  • argiles : 1,6 %.

  • la distribution est plurimodale comme pour les échantillons précédents.

Figure 341 : Situation d'une série d'échantillons de l'E.I. (coupe 7), de l'E.P. (coupe 6) et de terrasses (coupe 6) dans un diagramme de PASSEGA (in RIVIERE, 1977). Diagramme bilogarithmique du premier centile (élément le plus grossier) en fonction de la médiane. SR : dépôts de suspension uniforme (vitesse faible, aucun classement). RQ : dépôt de suspension gradée (charge dépassant la capacité de transport). QP : dépôt de sédiments transportés par roulement et suspension. PO : dépôt comportant de plus en plus de grains roulés. ON : dépôt de grains roulés uniquement. PP, T, TC : dépôt de décantation totale.
1. Argile jaune plastique de l'ensemble principal. 2. Limon bruit discordant sur l'ensemble principal. 3. Argile grise de l’ensemble principal. 4. Sable de l'ensemble principal. 5. Terrasse fluviatile. 6. Remplissage de chenal (terrasse). 7. Dépôts de l'ensemble inférieur, (d'après Y.QUINIF).

Figure 342 : Diagramme de PASSEGA pour les coupes 2 et 3 du sommet de l'ensemble principal. On observe nettement la différence des conditions de sédimentation pour les niveaux sableux (à droite) et les niveaux varvés (en bas à gauche), (d'après Y. QUINIF).

107Le taux de CaCO3 est seulement de 8,5 % (fraction ≤ 100 pm). (analyses 2Ar/0 : A. DELGIOVINE, lab. de géogr. phys., Aix-en-Provence).

b. Coupe 3

108Trois échantillons représentatifs ont été prélevés : l'un dans une couche plastique finement varvée (3Ar/l), le second dans un niveau sableux (3Ar/2), le troisième dans une passée sableuse à gravillons (3Ar/3). (analyses Y. QUINIF).

109 Échantillon 3Ar/1 : les sédiments varvés (jaune-gris) ont une granulométrie limono-argileuse, avec une médiane à 6 μm (limons fins) et un premier fractile à 49 µm (limons grossiers). La distribution est bimodale au sein des limons fins : un mode à 7 pm (56 %), un autre à 3,5 pm (39 %).

110 Échantillon 3Ar/2 : ce niveau sableux typique présente une médiane à 105 pm (sables fins) et un premier fractile à 603 pm (sables grossiers). La distribution est trimodale : un mode à 140 pm (84 %, sables fins), un second à 35 pm (9 %, limons grossiers) et un troisième à 14 pm (7 %, limons fins).

111 Échantillon 3Ar/3 : ce niveau plus grossier est responsable d'une petite phase ravinante ; il présente une médiane à 436 pm (sables moyens) et un premier fractile à 6 mm (gravillons). La distribution est plurimodale : un mode à 5 mm (24 %), à 794 pm (26 %), à 202 pm (35 %) et à 8 pm (16 %).

c. Morphoscopie et minéralogie du sommet de l'E.P.

112Minéralogie des argiles du niveau sableux 2Ar/0 :.

  • vermiculite : 5 % ;

  • chlorite : 20 % ;

  • argiles micacées : 65 % ;

  • interstratifiés 10-14v : 10 %.

113Du quartz et de la goethite sont présents dans la fraction <2 µm.

114(analyses : lab. de géomorphologie du CNRS, Caen).

115Observation microscopique des fins niveaux varvés :

116Sur lame mince (lame EPS/1, cf. chap. XII : III.C.2.b.), la structure rythmée montre que chaque varve (1 à 2 mm) est constituée :

  • d'une lamine claire plus épaisse débutant par une surface légèrement ravinante (granulométrie décroissante vers le haut) ;

  • d'une lamine sombre plus fine avec passage progressif sans interruption de la sédimentation.

117Les micrograins sont essentiellement formés par de la calcite et secondairement par des quartz et des éléments planaires, ces derniers provenant des schistes paléozoïques et/ou des flyschs et calcschistes situés en surface.

4. Signification de l'ensemble principal

118La nature fluvioglaciaire de la séquence rythmée de l'ensemble principal est prouvée par :

  • la nature varvée du sédiment ;

  • le fort taux de CaCO3 détritique (70 à 98 %) correspondant à de la farine glaciaire de calcite (abrasion des surfaces karstiques externes), confirmée par l'observation microscopique de la fraction fine (≤ 50 pm).

119Les résultats granulométriques, regroupés sur un diagramme de PASSEGA (fig. 341), montrent que les argiles et limons jaunes et gris de l'ensemble principal se placent dans l'unité T correspondant aux "suspensions pélagiques". De tels sédiments se sont déposés en régime noyé et écoulement très lent, la galerie étant totalement remplie d'eau. Il s'agit donc de dépôts de suspension totale ou de suspension uniforme comme le montre le diagramme de PASSEGA pour une coupe partielle du sommet de l'E.P. (sommet coupe 2) (d'après Y. QUINIF, in MAIRE et QUINIF, 1988).

120En revanche, les niveaux et chenaux sableux indiquent un courant plus fort avec des conditions de suspension uniforme et parfois de suspension gradée (ravinement des argiles) (fig. 341). Ceci indique que la galerie Aranzadi a connu quelques courtes phases de dénoyage avec un faible creusement des argiles varvées (quelques chenaux sans doute anastomosés).

Photo 253 : Épais dépôt de galets des terrasses situés entre les affluents "Maria Dolores" et "Martine". Ces bourrages localisés de galets (jusqu'à 10 m d'épaisseur, proviennent des contraintes géométriques de la galerie, (cliché Y. QUINIF).

Photo 254 : Les terrasses étagées de la coupe 1 vues de face, (cliché Y. QUINIF).

121Le sommet de l'ensemble principal avec ses strates sableuses répétitives sur 5 m de haut (coupe 3) (fig. 340 et 342) souligne un changement des conditions hydrologiques, et sans doute climatiques, qui marque la fin de la séquence et de la phase glaciaire (infra).

C. MISE EN PLACE DES TERRASSES FLUVIATILES ETAGEES

122Ces terrasses sont des témoins remarquables des phases d'enfoncement de la rivière à l'intérieur de l'ensemble principal. Nous prenons pour référence la coupe 1 (fig. 339) et des échantillons de comparaison dans les coupes 2, 4 et 6.

1. Sédimentologie des terrasses de la coupe 1

123Une série de sept échantillons est analysée à partir des quatre terrasses. Chaque terrasse présente une séquence de sédimentation avec des couches différenciées :

  • les terrasses supérieures (D, C, B) (fig. 339) sont toujours constituées au minimum par une couche basale de galets suivie par un niveau sableux ou sablo-limoneux plus ou moins rythmé ;

  • la terrasse inférieure dédoublée (A' et A) est essentiellement formée par des galets et de la matrice sableuse, l'ensemble étant consolidé.

Photo 255 : Terrasse supérieure de la coupe 1 avec niveau de gravillons et petits galets, sables intermédiaires rythmés et couche de gravillons sommital. En bas, l'ensemble principal varvé.

a. Caractères des couches sableuses des terrasses supérieures

124Terrasse sommitale D (échantillon 1Ar/8) : contrairement aux autres couches, celle-ci est constituée par un sédiment limono-sableux mal rythmé. La médiane de 7,7 μm est dans les limons fins tandis que le premier fractile de 249 μm se place dans les sables fins. La distribution est bimodale : un mode à 126 μm dans les sables fins (25 %) et un mode à 5 μm dans les limons (75 %), (analyses : Y. QUINIF).

125Terrasses C et B : les trois échantillons analysés dans les couches sableuses rythmées (1Ar/6 dans C ; 1Ar/5 et PSM1/D dans B) présentent une médiane comprise entre 16 et 50 μm et un premier fractile entre 272 μm et plus de 1 mm. La distribution est bimodale ou trimodale : un mode à 79 μm dans les sables fins (25 à 41 %), un mode à 32 μm dans les limons grossiers (20 à 59 %) et dans un cas un mode à 13 μm dans les limons fins (55 %), (analyses : Y. QUINIF).

126L'échantillon PSM1/D prélevé au-dessus de 1Ar/5 (terrasse B), dans un autre niveau sableux, présente une granulométrie nettement sablo-limoneuse avec :

  • 2,1 % de sables grossiers ;

  • 4,8 % de sables moyens ;

  • 45 % de sables fins ;

  • 11,4 % de limons grossiers ;

  • 24,8 % de limons fins ;

  • 12 % d'argiles ;

  • le taux de CaCO3 est de 71 % pour la fraction <100 µm. Par rapport à une terrasse fonctionnelle comme celle du fond de la salle de la Verna ("plage de galets"), le taux de CaCO3 (<100 μm) est seulement de 31,9 % (échantillon Vr/3).

127(analyses : lab. de géomorphologie du CNRS, Caen).

b. Caractères de la terrasse inférieure consolidée

128Deux échantillons ont été prélevés dans les secteurs où la matrice sablo-graveleuse n'est pas indurée (1Ar/9 dans la terrasse A' et 1Ar/10 dans la terrasse A). La médiane de 381 et 702 μm se situe dans les sables moyens à grossiers. Le premier fractile (6,13 et 6,04 mm) est dans les gravillons.

129La distribution est nettement plurimodale, avec un mauvais classement. On discerne un mode à 5 mm (30 et 21 %), à 1,26 mm (25 et 36 %), à 315 μm (20 %, uniquement pour 1Ar/9), à 79 μm (17 et 22 %) et à 13 et 20 μm (7,8 et 21 %), (analyses : Y. QUINIF).

c. Morphoscopie et minéralogie

130Minéralogie des argiles (PSM1/D) :

  • Illite : 65 % ;

  • chlorite : 20 % ;

  • interstratifiés gonflants : 10 % ;

  • interstratifiés 10-14c : 5 %.

131A titre de comparaison, la minéralogie des argiles pour la terrasse supérieure de la coupe 2 (échantillon 2Ar/10) est la suivante :

  • argiles micacées : 70 % (voisin du pic de l'illite) ; -chlorite : 20 % ;

  • vermiculite : 10 % (dégradation probable des illites ou des micas) ;

  • smectite : 5 % ;

  • pour la fraction <2 µm, on relève aussi du quartz, de la goethite et de la lépidocrocite.

132Pour la terrasse fonctionnelle du fond de la salle de la Verna, qui est remaniée régulièrement par les crues, le cortège des argiles est assez comparable (échantillon Vr/3) :

  • argiles micacées : 70 % ;

  • chlorite : 15 % ;

  • smectite : 15 % ;

  • présence également de quartz, de goethite et de lépidocrocite dans la fraction <2 μm. La lépidocrocite est un hydroxyde de fer plus hydraté que la goethite et représente un stade précoce vers la formation de limonite. Elle s'est sans doute néoformée sur place dans le cas de PSM1/D (comm. orale S. POMEL).

133(analyses : lab. de géomorphologie du CNRS, Caen : M.-N. LE COUSTUMER et D. RIVAILLE).

134 Morphoscopie de PSM1/D (fraction 0,2-0,5 mm) :

135Au microscope, on observe de nombreux grains de roches plus ou moins usés : en majorité des éléments de schistes micacés, de microgrès, de calcite, des quartz anfractueux et des fragments noirs de cuirasses. On discerne aussi des micas blancs, quelques quartz bipyramidés, de l'opale orange ( ?) et d'autres minéraux en provenance du socle paléozoïque. Certains quartz sont pédogénétisés (incrustations de fer).

136 Micromorphologie de deux échantillons de conglomérats (terrasse inférieure (coupe 1 et 4) :

137à partir de deux lames minces (Ar/97 et Ar/103), on observe que les gros éléments du squelette (gravillons) sont formés par du "calcaire des canyons", des roches du socle primaire, voire par des fragments de spéléothèmes. Le ciment microbréchique est constitué par des sables (quartz corrodés, feldspaths, calcite, grains de sols...) et un plasma microcristallin. Dans des pores résultant d'une phase postérieure de corrosion, on observe une légère contamination volcanique (hornblende basaltique et grains amorphes de basalte jaune...) (chap. XII).

d. Signification des terrasses

138Celles-ci se sont installées dans des conditions hydrologiques totalement différentes de celles qui sont responsables de l'ensemble principal. Le creusement de l'E.P. suppose une circulation libre de type torrentiel comme celle qui existe aujourd'hui dans le collecteur actif de la Pierre Saint-Martin (crues de fusion ou d'orage atteignant plus de 10 m3/s). Les différentes terrasses étagés marquent les étapes successives et saccadées du creusement.

139Les terrasses les plus hautes, avec de petits galets, des gravillons et des sables supposent un écoulement moins torrentiel que celui qui a déposé la basse terrasse et les puissantes accumulations de 5 à 10 m situées entre les deux affluents.

140La mise en place semble dater d'une phase interglaciaire à cause de :

  • la position stratigraphique : les terrasses sont postérieures à l'ensemble principal d'origine fluvio-glaciaire ;

  • la nature de l'écoulement : torrentiel avec absence d'ennoiement de la galerie (pas de débacle due à la fusion glaciaire).

141Ceci est confirmé par les datations isotopiques (infra).

Figure 343 : Coupe de synthèse des unités détritiques d'Aranzadi intégrant une partie des datations U/Th sur spéléothèmes en fonction de leur position stratigraphique.

III - DATATIONS ISOTOPIQUES ET CHRONOLOGIE

14240 datations U/Th sur spéléothèmes (32 dans Aranzadi et 8 dans la Verna) ont été effectuées afin de préciser l'âge des dépôts (analyses : C.E.R.A.K., Y. QUINIF, Faculté Polytechnique de Mons, Belgique). Dans le chapitre X, nous avons souligné la richesse en uranium des stalagmites de la galerie Aranzadi (jusqu'à 135 ppm) (fig. 272, chap. X), avec des concentrations de l'ordre de 1000 ppm dans des anneaux de calcite blanche microcristalline (stalagmite 8Arst/3). Ces teneurs inhabituelles n'ont pas encore été expliquées, mais elles favorisent la qualité des résultats dans la mesure où la plupart des échantillons prélevés sont d'excellente qualité (calcite pure et compacte, système géochimique fermé).

143Toutefois, malgré l'abondance des datations disponibles, il est encore difficile de caler avec précision la base de l'ensemble inférieur et de l'ensemble principal. Cette difficulté oblige à envisager plusieurs hypothèses chronologiques ; sur le plan méthodologique, elle a le mérite de montrer la nécessité de disposer d'un faisceau de méthodes d'investigation sans négliger les plus simples à savoir la stratigraphie et la morphologie (à toute échelle) des remplissages détritiques et chimiques.

Photo 256 : Le massif stalagmitique ArSt/20 se situe entre les blocs de base et les galets de l’ensemble inférieur. L’âge U/Th obtenu n’est pas significatif à cause de l'altération de la calcite.

A. AGE DES DIFFERENTS ENSEMBLES SEDIMENTAIRES

1. Age de l'ensemble inférieur

144L'âge de l'ensemble inférieur est encore difficile à déterminer. Une grosse coulée stalagmitique a été découverte entre les blocs et la couche de galets de l'Ε.Ι. (échant. ArSt/20) (fig. 333 et photo 256). Toutefois, cette concrétion est altérée et donne un âge aberrant de 54 ka. La seule possibilité actuelle de dater TE.I. est de le situer par rapport à l'ensemble principal (dans le cadre du fonctionnement de la séquence) et d'étudier avec plus de précision la contamination en minéraux volcaniques.

Photo 257 : La "terrasse radioactive" de la coupe 2, à la hauteur de l'affluent “Maria Dolores", présente un concrétionnement riche en uranium, (cliché Y. QUINIF).

2. Age de l'ensemble principal

145On dispose de meilleurs éléments pour tenter de caler l'ensemble principal. Une étude préliminaire en paléomagnétisme indique que l'E.P. est postérieur à 730 ka et appartient à la période Brunhes. Les quelques concrétionnements scellés par l'E.P. se situent en paroi au niveau de la coupe 3, en gros vers la base de l'ensemble principal supérieur. Les âges obtenues sont les suivants :

1463ArSt/X : > 395 ka ;

1473ArSt/Y (1) : 304,7 ka (+ infini, - 44,6) (photo 251) ;

1483ArSt/Y (2) : > 350 ka.

149Les spéléothèmes les plus anciens qui calent l'ensemble principal raviné donnent des âges supérieurs à 200 ka :

1502ArSt/l : 211 ka (+ 38, - 26) (scelle le sommet de la coupe 2) ;

151ArSt/79 (A) : 222,2 ka (+ 33,4, - 24,9) ;

152ArSt/79 (B) : 211,2 (+ 31,2, - 23,5) ;

153L'E.P. est donc au minimum antérieur à 220 ka et sans doute postérieur à 350-400 ka. Deux hypothèses sont actuellement possibles pour l'âge de la mise en place de cette grosse unité fluvioglaciaire :

154 L'E.P. se situe entre 400 et 300 ka et correspond à la glaciation du stade isotopique 10 : dans ces conditions, on peut se demander pourquoi il ne se serait rien passer pendant la glaciation du stade 8 (entre 300 et 220) dans la mesure où les terrasses sont scellées par de nombreuses stalagmites dont l'âge ne dépasse pas 193,8 ka (ArSt/12, arrivée du "Maria Dolorès").

Photo 258 : Détail d'un concrétionnement de la coupe 2 scellant simultanément l'E.P. et la terrasse inférieure radioactive.

Figure 344 : Coupe de la Verna et situation de plusieurs spéléothèmes datés. Les concrétions du fond de la salle se sont formées après l'écroulement majeur actuellement daté entre 225 et 194 ka. La concrétion supérieure, située dans une niche de l'ancienne salle, est datée à 225 ka ; elle présente une surface fortement usée qui témoigne du passage de la rivière avant l'écroulement et la perte de la rivière, (le dessin de la coupe est de E. GILLI, 1984).

155 L'E.P. se situe entre 300 et 220 et correspond à la glaciaition du stade isotopique 8 : cette hypothèse serait plus satisfaisante. Pourtant, un nouveau plancher stalagmitique scellant un recreusement de l'Ε.Ρ. au niveau de la coupe 8 (fig. 336) donnent deux âges plus anciens : 8ArP1/1 (A) :> 333 ka ;

1568ArP1/1 (B) : 288,5 ka (+ 76,1, - 44,6).

157Sur le plan géochimique, 8ArP1/1 (B) paraît plus sûr compte tenu d'un faible taux de thorium détritique.

3. Age des terrasses étagées

158Les différentes terrasses fluviatiles étagées sont scellés par des spéléothèmes dont l'âge est très variable (38,8 à 193,8 ka), quelle que soit leur position. Si l'on excepte 8ArP1/1 (supra) qui scelle un recreusement basal de l'E.P. et des dépôts fins assimilables à une basse terrasse, la stalagmite la plus ancienne (ArSt/12 : 193,8 ka, + 17,7,-15,2) fait partie de la "forêt" de concrétions du "Maria Dolorès" et scelle un des derniers recreusement de l'E.P.

159Compte tenu du nombre important de concrétions (les piliers et stalagmites en place n'ont pas été prélevés par respect pour l'environnement), il est probable que d'autres sont plus anciennes. Actuellement deux hypothèses sont possibles :

160 Les terrasses se sont installées entre 220 et 190 ka au cours de l'interglaciaire du stade isotopique 7 : cette hypothèse est vraisemblable si l'on admet que l'E.P. se situe entre 300 et 220 ka. Elle se fonde sur le fait que l'âge le plus ancien (sans tenir compte de 8ArPl/l) est environ de 194 ka sur les terrasses et de 222 ka sur la surface ravinée de l'E.P.

161 Les terrasses se sont installées entre 330 et 280 ka au cours de l'interglaciaire du stade isotopique 9 : cette hypothèse est défendable si l'on admet les âges calculés pour la coulée 8ArP1/1 qui scelle le recreusement basal de l'E.P. au niveau de la coupe 8 (fig. 336). Dans ces conditions, l'ensemble se situerait entre 400 et 300 ka. Pour confirmer cette hypothèse, il faudrait disposer de datations supplémentaires sur les terrasses car cela suppose qu'il ne s'est rien passé pendant la glaciation du stade 8 et à fortiori après. Par conséquent il faudrait repousser l'âge de l'écroulement de le Verna entre 280 et 220 ka.

4. Premières hypothèses sur l'âge de la Verna

162La formation de la salle de la Verna est un exemple de phénomène endokarstique majeur et cataclysmal qu'il est possible de dater approximativement grâce aux remplissages de la galerie Aranzadi qui sont recoupés brutalement au niveau du porche.

163Comme les terrasses fluviatiles d'Aranzadi n'ont pu être mis en place que par la rivière principale, cela suppose que l'écroulement de la Verna et la capture des eaux dans les calcaires dévoniens du socle leur sont postérieurs. Deux fourchettes d'âges sont possibles si l'on admet les deux hypothèse précédentes :

164 La Verna date de 190-140 ka et se place dans la glaciation du Riss récent (stade isotopique 6) : cette hypothèse se fonde sur le fait que la plus ancienne concrétion prélevée dans la Verna (sous la cote d'altitude du porche d'Aranzadi) indique un âge del42,5 ka (+ 26,6, - 20,6) : coulée pariétale à proximité de l'escalade menant à Aranzadi (photo 259). Dans ces conditions, les terrasses se sont formées entre 220 et 190 ka.

165 La Verna est plus ancienne (280-220 ka) et se place dans la glaciation du stade isotopique 8 : cette hypothèse est recevable si l'on prouve que les terrasses datent de l'interglaciaire du stade isotopique 9. Nous allons voir que cette explication n'est pas possible.

Figure 345 : Plan de la salle de la Verna (d'après les topographies du BCRA-ULSA, 1976 ; de l'ARSIP, 1984 ; complété par GILLI, 1984).

5. Age des terrasses et de la salle de la Verna : données fournies par l'analyse morphologique des spéléothèmes

166Une méthode complémentaire simple consiste à étudier l'état de surface des concrétions pour voir si elles ont subi ou non une usure fluviatile. Toute phase d'érosion torrentielle affectant la surface des spéléothèmes ne pose pas de problème d'interprétation (chap. X).

a. Les spéléothèmes d'Aranzadi

167Tous les spéléothèmes d'Aranzadi qui scellent les terrasses ou l'ensemble principal raviné ne présentent aucune trace d'usure superficielle, que les concrétions soit en position basse ou en position perchée par rapport au fond de la galerie. C'est le cas, par exemple, de cette stalagmite de la forêt du "Maria Dolorès" (ArSt/12 :193,8 ka) qui se situe dans le recreusement le plus bas et qui ne manifeste aucune trace d'usure fluviatile. Ceci prouve que la galerie Aranzadi n'a plus été empruntée par le torrent principal après 194 ka. Par conséquent, l'écroulement de la Verna se situe avant 194 ka.

b. L'écroulement de la Verna est compris entre 225 et 194 ka : conséquences pour la datation des terrasses et de lΈ.Ρ.

168Une stalagmite de la Verna (VrSt/7), en position perchée (porche suspendu situé à la même hauteur que celui d'Aranzadi), donne un âge de 225,4 ka (+ 14,7, - 12,8). Cet âge, excellent sur le plan géochimique, est capital pour les raisons suivantes :

  • la situation topographique : ancien recoin de la précédente salle de la Verna située à la même altitude que la galerie Aranzadi ;

  • la concrétion a subi une usure superficielle typique d'une circulation torrentielle.

169Par conséquent, cette concrétion datée à 225 ka s'est formée à une époque où la rivière souterraine coulait à proximité. Comme la galerie Aranzadi n'a plus été empruntée par la rivière après 194 ka, cela signifie que l'écroulement de la Verna et la capture des eaux dans le Dévonien calcaire sous-jacent se sont produits entre 225 et 194 ka. Cette conclusion est capitale car elle confirme la première hypothèse, à savoir que les terrasses se sont formées pendant l'interglaciaire du stade isotopique 7 vers 230-200 ka.

170Dans ces conditions, il est probable que l'ensemble principal s'est déposé pendant la glaciation du stade isotopique 8, c'est-à-dire entre 300 et 230 ka environ. Plusieurs âges U/Th confirment cette hypothèse :

  • 3ArSt/Y : 304,7 ka (+ infini, - 71,8) (coulée scellée par le sommet de L'E.P., coupe 3) ;

  • 8ArP1/1 (B) : 288,5 (+ 76,1, - 44,6) (coulée à la base de TE.P., peut-être scellant un premier et léger recreusement en début de séquence).

Photo 259 : Coulée stalagmitique sur la paroi de Dévonien calcaire de la salle de la Verna (âge U/Th : 142 ka). L'écroulement de la salle qui a déconnecté la galerie Aranzadi du réseau est daté entre 225 et 194 ka.

Photo 260 : La ‘‘plage de galets" au fond de la salle de la Verna. En crue, les eaux de la rivière viennent jusqu'au pied de la paroi de Dévonien où elles se perdent, (cliché Y. QUINIF).

Figure 346 : Chronostratigraphie des remplissages d'Aranzadi (d'après MAIRE et QUINIF, 1988). A. Variations isotopiques de l’oxygène de Globigerinoides sacculifera du sondage océanique V28-238 (SHACKLETON et OPDYKE, 1973). B. Variations paléoclimatiques d'après le modèle de BERGER (1980). C. Datations U/Th. D. Situation des remplissages. E. Phases de concrétionnement à Niaux en Ariège (d'après SORRIAUX, 1982). F. Datations U/Th dans les hauts karsts des Alpes (résultats CERAK). G. Interprétation paléoclimatique.

B. SYNTHESE CHRONOLOGIQUE

171Dans l'état actuel des connaissances, on peut proposer un schéma chronologique. L'étude litho-stratigraphique et sédimentologique des dépôts a montré leur signification hydrologique qui témoigne de conditions paléo-environnementales spécifiques.

1. Signification paléo-environnementale des dépôts

  • L'ensemble inférieur à grosses décharges de laves torrentielles semble indiquer un début de glaciation avec décapage des sols et dépôts externes. Toutefois, il est séparé de l’ensemble principal par une surface ravinée et des concrétionnements importants dont l’altération (système chimique ouvert) ne permet pas de calculer la date LJ/Th.

  • L'ensemble principal de limons et argiles varvés très carbonatés (> 75-80 %) est typique d'une sédimentation périodique, en régime noyé, pendant une phase pléniglaciaire (compte tenu du nombre de varves, cette période a pu durer 20 000 ans au moins). Comme il s'agit d'un glacier de type tempéré, chaque fusion estivale se traduit par une lamine plus épaisse et plus grossière.

  • l'ensemble principal supérieur, avec ses décharges sableuses régulières (une trentaine), serait typique d'une fin de glaciation. Comme chaque décharge sableuse est séparé par une période de temps assez comparable (70 à 100 ans, par comptage des varves), on est en présence d'une périodicité remarquable qui a une signification climatique et peut-être astronomique. Certains auteurs évoquent la périodicité du fonctionnement des taches solaires (in SERRUYA, 1969, p. 189 : pour les varves du lac léman).

  • Les terrasses fluviatiles étagées marquent les étapes du creusement de lΈ.Ρ. par la rivière principale pendant une période interglaciaire, et cela en régime torrentiel.

  • La formation de la salle de la Verna par écroulement et perte de la rivière provoque la déconnection de la galerie Aranzadi du système actif. A partir de ce moment croissent des concrétions qui ont la particularité de ne connaître aucune érosion. Le seul creusement postérieur connu est celui des deux petits ruisseaux, "Maria Dolorès" et "Martine", qui ont incisé les remplissages de galets.

2. Rétrospective chronologique

172En l'état actuel des connaissance, il est possible de proposer une chronologie, sachant que :

  • le creusement initial de la galerie a un âge inconnu ;

  • les accumations de blocs à la base de l'ensemble inférieur suppose une longue évolution, de plusieurs centaines de millénaires au moins, dans l'obtention d'une voûte d'équilibre ; cela reporte l'âge minimum au Pléistocène inférieur ou au début du Pléistocène moyen.

173Compte tenu de la signification paléo-environnementale des unités détritiques d'Aranzadi, on peut les placer dans la perspective du fonctionnement d'un cycle climatique complet du Pléistocène moyen. En cela, les datations U/Th sur spéléothèmes de calcite sont d'un puissant secours, surtout quand elles s'appuient sur des arguments morphologiques complémentaires comme l'état de surface des concrétions et l'examen micromorphologique.

  • L'ensemble inférieur à laves torrentielles n'est pas datée avec précision, mais il pourrait se placer au début du stade isotopique 8 ou à la fin du 9.

  • L'ensemble principal débute après 305-285 ka et se termine avant 225 ka (glaciation du stade isotopique 8). Il s'agirait du Riss ancien dans le cadre d'une chronologie alpine admettant un Riss long (Riss récent et Riss ancien), ou du Mindel dans le cadre d'une chronologie avec un Riss court à une seule glaciation.

  • Les terrasses (et certaines concrétions qui les scellent) datent de la période 225-194 ka (ou un peu avant en raison de la formation de la Verna pendant cet intervalle), donc de l'interglaciaire du stade isotopique 7.

  • Les phases de concrétionnement postérieures aux terrasses sont assez nettes (fig. 346) :

  • interglaciaire du stade 7 ;

  • interglaciaire du stade 5 ou Eemien ;

  • interstade Würm ancien-Würm récent (vers 40-30 ka).

CONCLUSION GENERALE

174Pour situer cette évolution localisée de l'endokarst de la Pierre Saint-Martin, il est nécessaire de se reporter au chapitre XVI. L'intérêt de la galerie Aranzadi, par rapport à la formation de la salle de la Verna, est de présenter en milieu souterrain de montagne une coupe exceptionnelle par ses dimensions et par le cycle climatique complet du Pléistocène moyen qu'elle renferme à l'abri de l'érosion externe et interne. Malgré tout, on constate qu'il est nécessaire d'apporter beaucoup d'attention au choix des prélèvements et à l'étude litho-stratigraphique tant les difficultés d'interpétation sont nombreuses. C'est pour cette raison que nous avons exposé plusieurs hypothèses chronologiques possibles, avant d'en choisir une compte tenu des faits nouveaux intervenant dans la démonstration.

175Ce qui ne pose pas de problème, c'est la signification paléo-environnementale des différentes unités détritiques et des spéléothèmes. Ce constat est fondamental car il confirme les conclusions présentées dans les chapitres X et XI. Plusieurs autres coupes étudiées dans les Alpes de Haute-Savoie (réseaux Jean-Bernard et Karen) permettent aussi de tirer des conclusions identiques (résultats inédits).

176Toutefois, des incertitudes demeurent et il est important désormais d'étudier avec soin le fonctionnement de ce cycle climatique, notamment par la micromorphologie des remplissages, la palynologie des spéléothèmes et par des moyens de datations croisées comme la téphrochronologie (des contaminations volcaniques ont été observées à différentes reprises) (travaux en cours : QUINIF, MAIRE, POMEL, ARSIP...).

Tableau 75 : Résultats isotopiques et âges des spéléothèmes de calcite de la galerie Aranzadi, de la salle de la Verna et de quelques autres parties du système, (analyses : C.E.R.A.K., Y. QUINIF, Faculté Polytechnique de Mons, Belgique).

Table des illustrations

Légende Figure 328 : Situation de la galerie Aranzadi et de la salle de la Verna dans le réseau de la Pierre Saint-Martin (Pyr.-Atl., Fr.).
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Légende Figure 329 : Plan et coupe de la galerie Aranzadi (dessin de Y. QUINIF).
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Légende Photo 243 : L'ensemble inférieur au niveau de la coupe 7 (donnant sur la salle de la Verna). La lucarne d'accès à la galerie Aranzadi se situe 2 m au-dessus du spéléo. Au premier plan, couches de galets de l'ensemble inférieur du type laves torrentielles.
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Légende Figure 330 : La coupe 7, au niveau du porche de la Verna, donne une vue synthétique de l'ensemble inférieur (E.I.) : blocs de base et couches de galets à matrice sablo-limoneuse abondante (structure de laves torrentielles).
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Légende Figure 331 : Litho-stratigraphie de la coupe 713 (fig. 3) montrant l'ensemble inférieur (couches de galets à matrice sablo-limoneuse) et le contact avec l'ensemble principal.
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Légende Photo 244 : Contact des argiles et limons varvés de l'ensemble principal avec les blocs de base de l'ensemble inférieur à proximité de la coupe 1. Au premier plan, le ruisseau “Maria Dolorès".
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Légende Photo 245 : Contact ravinant entre les galets de l'ensemble inférieur (induration partielle et compaction) et l'ensemble principal varvé au niveau de la coupe S (en rive droite).
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Légende Figure.132 : Les blocs situés sous l'ensemble inférieur de galets mesurent une dizaine de mètres d'épaisseur dans le secteur de la perte du ruisseau "Maria Dolores". Le plancher stalagmitique en place, au sein des blocs, s'est formé postérieurement au déblaiement de l’ensemble principal (ArSt :21 : 212,9 ka, + 187, -58,8).
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Légende Figure 333 : Coupe générale des remplissages d'Aranzadi un peu avant le “Méandre Martine". On observe les accumulations de blocs de base recouvert par une mince couche de galets de l'ensemble inférieur (à matrice sablo-limoneuse), suivi par la séquence varvée de l’ensemble principal. Le massif stalagmitique situé entre les blocs et les galets de l’E.I. a une position intéressante, mais la datation U/Th (54 ka) est faussée à cause de l’altération.
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Légende Figure 334 : Vue synthétique de la coupe 6 depuis l'arrivée du ruisseau "Martine". Pour le détail de l'ensemble principal, voir les figures 333 et 333 bis.
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Légende Photo 246 : Le sommet de la coupe 6 dans l'ensemble principal varvé (présence de quelques niveaux et chenaux sableux).
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Légende Photo 247 : Détail des varves de l'ensemble principal (coupe 6) avec une alternance de bandes jaunes plastiques finement rythmés et de bandes jaunes et grises également varvées. (cliché Y.QUINIF).
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Légende Photo 248 : Idem photo 247, avec niveau sableux se terminant en biseau. (cliché Y. QUINIF).
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Légende Figure 335 : L'ensemble principal varvé. Détail de la coupe 6 (fig. 334) eu partant depuis le sommet. Alternance de bandes jaunes plastiques et de varves jaunes et grises également très plastiques. Cette partie moyenne et supérieure de l'E.P. est caractérisée par quelques niveaux et chenaux sableux.
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Légende Figure 335 bis : Suite de la coupe 6 (fig. 335) : partie inférieure visible sur la figure 334. Un chenal sableux remarquable interrompt la séquence à 2 m de la base.
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Légende Figure 336 : Vue synthétique de la coupe 8 située à proximité du porche donnant sur la salle de la Venin. On observe nettement l'ensemble inférieur de galets raviné suivi par l'ensemble principal varvé. Ce dernier a été entaillé par l’ancienne rivière qui a constitué des gradins étagés garnis de terrasses fluviatiles. A noter le pendage des varves qui épousent le contact ravinant.
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Légende Figure 337 : La coupe 3 permet d’avoir une idée du sommet de l'ensemble principal car celui-ci a été en grande partie érodé au moment de la formation des terrasses (situation fig. 340). Cette séquence terminale est caractérisée par une trentaine de couches sableuses séparées par des niveaux finement varvé s ; elle indiquerait la fin de la glaciation responsable de la sédimentation de l'ensemble principal. La périodicité des décharges sableuses, environ séculaire, a sans doute une explication climatique et peut-être astronomique.
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Légende Photo 249 : Chenal sableux avec sédimentation entrecroisée au sein de l'ensemble principal (en rive gauche, entre les coupes 1 et 6). Le fond du chenal avec des gravillons est bien visible en bas à gauche, (cliché QUINIF-MAIRE).
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Légende Photo 250 : Dans la coupe 8, les varves de l'ensemble principal épousent le contact ravinant de l'ensemble inférieur de galets et présentent un pendage synsédimentaire de 15 à 80°selon les endroits.
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Légende Photo 251 : Le sommet de l’ensemble principal au niveau de la coupe 3. Sur 5 m de haut, on observe une séquence ou alternent régulièrement niveaux sableux et bandes de limons et argiles finement varvés. Cette périodicité des décharges sableuses a sans doute une signification climatique. La coulée stalagmitique 3ArSt/Y datée à 305 ka se situe en bas à droite : elle est antérieure au dépôt de l'ensemble principal.
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Légende Photo 252 : Les terrasses fluviatiles étagées de la coupe 4 (en rive gauche) garnissent des gradins de creusement dans l'ensemble principal varvé. (cliché QUINIF-MAIRE).
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Légende Figure 338 : Vue détaillée de la terrasse intermédiaire de la coupe 4 située en rive gauche (photo 252). (dessin de Y. QUINIF).
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Légende Figure 339 : Coupe 1 montrant l’étagement typique des terrasses fluviatiles dont l'ensemble est emboîté dans les varves de l’ensemble principal, (dessin QUINIF-MAIRE).
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Légende Figure 340 : Vue synthétique des coupes 2 et 3 situées à la hauteur de l'affluent "Maria Dolores". Pour le détail de la coupe 3 sommital, voir figure 10 (supra), (dessin Y. QUINIF).
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Légende Figure 341 : Situation d'une série d'échantillons de l'E.I. (coupe 7), de l'E.P. (coupe 6) et de terrasses (coupe 6) dans un diagramme de PASSEGA (in RIVIERE, 1977). Diagramme bilogarithmique du premier centile (élément le plus grossier) en fonction de la médiane. SR : dépôts de suspension uniforme (vitesse faible, aucun classement). RQ : dépôt de suspension gradée (charge dépassant la capacité de transport). QP : dépôt de sédiments transportés par roulement et suspension. PO : dépôt comportant de plus en plus de grains roulés. ON : dépôt de grains roulés uniquement. PP, T, TC : dépôt de décantation totale.1. Argile jaune plastique de l'ensemble principal. 2. Limon bruit discordant sur l'ensemble principal. 3. Argile grise de l’ensemble principal. 4. Sable de l'ensemble principal. 5. Terrasse fluviatile. 6. Remplissage de chenal (terrasse). 7. Dépôts de l'ensemble inférieur, (d'après Y.QUINIF).
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Légende Figure 342 : Diagramme de PASSEGA pour les coupes 2 et 3 du sommet de l'ensemble principal. On observe nettement la différence des conditions de sédimentation pour les niveaux sableux (à droite) et les niveaux varvés (en bas à gauche), (d'après Y. QUINIF).
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Légende Photo 253 : Épais dépôt de galets des terrasses situés entre les affluents "Maria Dolores" et "Martine". Ces bourrages localisés de galets (jusqu'à 10 m d'épaisseur, proviennent des contraintes géométriques de la galerie, (cliché Y. QUINIF).
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Légende Photo 254 : Les terrasses étagées de la coupe 1 vues de face, (cliché Y. QUINIF).
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Légende Photo 255 : Terrasse supérieure de la coupe 1 avec niveau de gravillons et petits galets, sables intermédiaires rythmés et couche de gravillons sommital. En bas, l'ensemble principal varvé.
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Légende Figure 343 : Coupe de synthèse des unités détritiques d'Aranzadi intégrant une partie des datations U/Th sur spéléothèmes en fonction de leur position stratigraphique.
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Légende Photo 256 : Le massif stalagmitique ArSt/20 se situe entre les blocs de base et les galets de l’ensemble inférieur. L’âge U/Th obtenu n’est pas significatif à cause de l'altération de la calcite.
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Légende Photo 257 : La "terrasse radioactive" de la coupe 2, à la hauteur de l'affluent “Maria Dolores", présente un concrétionnement riche en uranium, (cliché Y. QUINIF).
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Légende Photo 258 : Détail d'un concrétionnement de la coupe 2 scellant simultanément l'E.P. et la terrasse inférieure radioactive.
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Légende Figure 344 : Coupe de la Verna et situation de plusieurs spéléothèmes datés. Les concrétions du fond de la salle se sont formées après l'écroulement majeur actuellement daté entre 225 et 194 ka. La concrétion supérieure, située dans une niche de l'ancienne salle, est datée à 225 ka ; elle présente une surface fortement usée qui témoigne du passage de la rivière avant l'écroulement et la perte de la rivière, (le dessin de la coupe est de E. GILLI, 1984).
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Légende Figure 345 : Plan de la salle de la Verna (d'après les topographies du BCRA-ULSA, 1976 ; de l'ARSIP, 1984 ; complété par GILLI, 1984).
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Légende Photo 259 : Coulée stalagmitique sur la paroi de Dévonien calcaire de la salle de la Verna (âge U/Th : 142 ka). L'écroulement de la salle qui a déconnecté la galerie Aranzadi du réseau est daté entre 225 et 194 ka.
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Légende Photo 260 : La ‘‘plage de galets" au fond de la salle de la Verna. En crue, les eaux de la rivière viennent jusqu'au pied de la paroi de Dévonien où elles se perdent, (cliché Y. QUINIF).
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Légende Figure 346 : Chronostratigraphie des remplissages d'Aranzadi (d'après MAIRE et QUINIF, 1988). A. Variations isotopiques de l’oxygène de Globigerinoides sacculifera du sondage océanique V28-238 (SHACKLETON et OPDYKE, 1973). B. Variations paléoclimatiques d'après le modèle de BERGER (1980). C. Datations U/Th. D. Situation des remplissages. E. Phases de concrétionnement à Niaux en Ariège (d'après SORRIAUX, 1982). F. Datations U/Th dans les hauts karsts des Alpes (résultats CERAK). G. Interprétation paléoclimatique.
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Légende Tableau 75 : Résultats isotopiques et âges des spéléothèmes de calcite de la galerie Aranzadi, de la salle de la Verna et de quelques autres parties du système, (analyses : C.E.R.A.K., Y. QUINIF, Faculté Polytechnique de Mons, Belgique).
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© Presses Universitaires de Bordeaux, 1990

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