Chapitre III. Les réseaux souterrains (grottes et cenotes)
p. 59-92
Texte intégral
1L’un des biens les plus indispensables à l’homme est l’eau, sans laquelle la vie est impossible. La péninsule du Yucatan ressent le manque d’écoulements superficiels plus que tout autre Etat du Mexique. Mais les processus de karstification sont responsables de l’existence d’un grand nombre de cavités naturelles dans lesquelles les indiens ont pu trouver l’eau nécessaire à leurs besoins et qui ont ainsi rendu cette région yucatèque habitable.
2Les réseaux souterrains sont localisés dans l’ensemble du territoire, même si le nord de la péninsule en est particulièrement riche (fig. 27). On y trouve en effet une quantité impressionnante de grottes et de « cenotes », terme maya désignant des puits naturels noyés de taille et de forme très variées. Ainsi, les premiers hommes qui ont pénétré dans les réseaux souterrains du Yucatan sont les Mayas, qui, à la recherche de l’eau, ont exploré minutieusement chaque cavité qu’ils rencontraient d’un bout à l’autre de la péninsule. Aujourd’hui, les explorations se poursuivent avec des buts différents, qu’ils soient scientifiques, sportifs ou touristiques (grottes aménagées). Cependant la majorité des grottes et cenotes de la péninsule sont d’accès plutôt difficile, disséminés dans la forêt tropicale et un grand nombre reste inexploré.

Tableau 1 : Liste des principales cavités explorées dans la péninsule du Yucatan. (d’après les bulletins de l’AMCS, Austin Texas et compléments)
3Pour les Mayas, il semble que la différence entre cenote (issu du mot maya « dz’onot » : puits noyé) et grotte contenant de l’eau n’est pas très précise. Les cenotes s.s. correspondent à des puits d’effondrement noyés partiellement ou totalement et sont des regards sur la nappe phréatique. Cependant, la structure correspondant à une grotte avec accès direct à un plan d’eau est également appelé cenote. C’est pourquoi il faut différencier les cenotes sensu stricto (ou cenotes puits), les cenotes couverts (cenotes grottes) et les grottes à galeries sèches.
4D’un point de vue purement spéléologique, la péninsule du Yucatan renferme ainsi deux types de cavités remarquables et uniques à l’échelle mondiale par leur nombre et leur ampleur : d’une part, les cenotes, d’autres part, les grottes concrétionnées noyées aux eaux d’une limpidité exceptionnelle.
5La richesse spéléologique de cette région en réseaux noyés, est remarquable : plus de douze grottes noyées dépassent 1 km de développement, dont quatre ont plus de 10 km de galeries noyées topographiées (tableau 1). Dans l’Etat du Quintana Roo, Nohoch Nah Chich mesure quelque 40 km de développement : c’est actuellement et de loin le record mondial dans la catégorie des grottes noyées. En l’espace d’une dizaine d’années, son développement connu a été décuplé par la jonction de plusieurs réseaux. Dans l’Etat du Yucatan, le cenote Najaron atteint 18 km ! Plusieurs cenotes renferment des lacs qui atteignent ou dépassent 100 m de profondeur, mais de nombreux autres restent à plonger, le principal obstacle étant la profondeur importante qui nécessite des plongées aux mélanges.

Figure 27 : Carte de situation des grottes et cenotes étudiés dans la péninsule du Yucatan. La majorité de ces cavités se situe dans les plaines du nord, cependant il existe quelques formes disséminées dans les plateaux du centre.
I. LES GROTTES ET LEUR MORPHOLOGIE
6Le mot maya qui désigne la grotte est « Actun », tun signifiant roche et ac cavité. Le mot « Ch’en » peut également être utilisé pour désigner une cavité contenant de l’eau. Nous aborderons dans ce chapitre quatre types de grottes : les grottes sèches, les grottes donnant accès à la nappe, les grottes actives et les grottes noyées. C’est parfois fortuitement que ces cavités ont été découvertes, suite à des perforations du sous-sol dans le but de construire des puits par exemple.
A. Les grottes sèches
7Les cavités inactives du Yucatan sont très concrétionnées. Deux exemples sont choisis dans l’état du Yucatan : la grotte de Yaax-Nik et la grotte de Loltun.
8La grotte de Yaax-Nik (fig. 28) porte un nom maya qui signifie « Arbre vert », de l’hacienda dans laquelle elle se trouve. Elle se situe près du village de Yotolín, dans le Sierrita de Ticul. Il s’agit d’une cavité exceptionnelle par le nombre et la beauté de ses concrétionnements, elle se développe horizontalement à une profondeur de 53 m et a été découverte en 1952 lors du creusement d’un puits artificiel. Le niveau phréatique se trouve à 80 m de profondeur. En fait, ce puits constitue le seul accès à cette cavité de 450 m de long, qu’il recoupe approximativement en son milieu.

Figure 28 : La grotte de Yaax-Nik, (Ticul, Yucatan), d’après LAZCANO, 1988. Le puits artificiel recoupe cette cavité sèche horizontale qui se trouve perchée à une trentaine de mètres au-dessus du niveau phréatique. Après un creusement en condition noyée, la grotte a été asséchée complètement (abondant concrétionnement) suite à la surrection de la plate-forme.
9La grotte se présente sous une forme allongée orientée N-S, où se succèdent des salles qui ont entre 2,50 et 5 m de hauteur et des boyaux plus étroits. Si l’on en croit ceux qui l’ont visité, c’est un monde d’une beauté fantastique avec des centaines de spéléothèmes, des cristaux géants de calcite, des cascades d’aragonite, des excentriques couvrant la totalité des parois, murs, plancher et plafond (LAZCANO SAHAGUN, 1988). Malheureusement, comme le souligne GAMBOA VARGAS (1990), la grotte a été victime de vandalisme de la part de « personnes incultes et cupides » qui ont détruit sans scrupules une grande partie des concrétions.
10La grotte de Loltun (fig. 29) signifie « Rochers de fleurs », nom qui lui vient des anciens Mayas qui l'utilisaient déjà dans leur quête de l’eau. On y a retrouvé des signes évidents de présence humaine, un grand nombre de poteries, de nombreux dessins sur les parois, des traces de feux et des restes d’animaux (MERCER, 1895). Il existe plusieurs entrées naturelles, mais celle qui semble être l’entrée principale était équipée, comme elle l’est aujourd’hui, d’une échelle. Elle s’étend à quelques mètres de profondeur seulement, sur environ 2,7 km de long. Il s’agit d’une grotte bien éclairée, toujours fraîche et sèche, dont le plancher lisse est recouvert de sols rouges. Du toit, tombent une grande quantité de racines des arbres qui se développent en surface. De plus, des perforations dans le plafond de la grotte, des « claraboyas », laissent souvent passer la lumière du soleil, ce qui permet à la végétation de se développer à l’intérieur également, au milieu des stalactites et des stalagmites qui ornent les salles.

Figure 29 : La grotte de Loltun se situe près de Ticul dans l’Etat du Yucatan (d’après MERCER, 1975). Cette coupe d’une partie de la grotte montre un sol encombré de blocs et un plafond chargé de concrétions et de racines.
B. Les grottes donnant accès à la nappe
11Plusieurs cavités de ce type sont connues dans le nord de la péninsule comme la grotte de Balancanchen, le cenote San Ignacio et le cenote Chiuan. Il ne s’agit pas ici de cenotes au sens propre du terme sinon que l’accès au plan d’eau étant direct, les Mayas les ont appelés cenotes. Ces cavités présentent un concrétionnement variable sur des parois affectées de vagues et de cloches de corrosion.
12La grotte de Balancanchen (fig. 30), actuellement aménagée, est située à 3 km à l’est de la fameuse cité maya de Chichen Itza et profite de la venue de nombreux touristes. Elle est un des témoins de la présence des anciens Mayas qui venaient s’y approvisionner en eau douce. On retrouve à l’intérieur de nombreux objets et poteries utilisés pour recueillir cette eau si précieuse. D’un développement de l’ordre de 1 600 m, la cavité s’étend horizontalement à une profondeur de 20 m en moyenne. Elle est d’accès facile, son plancher est recouvert de sols argileux rouges et il s’y développe de nombreuses concrétions, notamment stalactites et stalagmites. Au plafond, on remarque la présence de coupoles de corrosion (cf. chap. IV). Il faut également signaler la présence de nombreuses racines d’arbres descendant jusqu’au plancher de la grotte. Le plan d’eau se trouve au fond de la branche nord à la cote - 23 m. La température à l’intérieur de la grotte est très élevée, de l’ordre de 30°C.
13Le cenote San Ignacio (fig. 31) se situe dans le village de Chochola, à environ 40 km au sud-ouest de Mérida. D’un développement bien moins important que les grottes précédemment citées, le cenote San Ignacio est une cavité de type semi-noyé. On y accède par un conduit aménagé d’à peine quelques mètres de longueur et le plan d’eau est à une profondeur de 5 à 6 m sous la surface. Aujourd’hui aménagé en piscine naturelle, le cenote accueille quelques touristes avec musique d’ambiance et spots d’éclairage. Malheureusement, lors de ces aménagements, de nombreux spéléothèmes qui « encombraient » la grotte ont été détruits.
14Le plan d’eau a un diamètre de 15 m environ pour une profondeur de quelques mètres. En saison des pluies, le niveau monte de 30 cm, indiquant que la cavité est en liaison avec le réseau hydrographique souterrain et subit les fluctuations de la nappe phréatique. Des blocs encombrent le fond et pourraient masquer une profondeur plus importante. La température de l’eau est de 29°C. On peut encore voir quelques stalagmites dans la grotte, à deux niveaux différents, l’un à 1 ou 2 m au-dessus du niveau de l’eau, l’autre sous l’eau, (cf. chap. IV pour les datations de stalagmites).

Figure 30 : La grotte de Balancanchen est située près de Chichen Itza dans l’Etat du Yucatan. Longue de 1 600 m, cette cavité est un exemple de grotte associant galeries sèches et galeries semi-noyées à noyées. Les anciens Mayas, qui venaient y recueillir l’eau douce, ont laissé de nombreux objets et traces de leur passage.

Figure 31 : Le cenote San Ignacio, près de Chochola (Yucatan), est une cavité de type semi-noyé à laquelle on accède par un conduit aménagé menant directement au plan d’eau, situé à 5 à 6 m sous la surface. Quelques concrétionnements ornent la grotte, certains se situent sous le niveau noyé. Le plan d’eau, large de 15 m environ, pour une profondeur de quelques mètres, subit les fluctuations saisonnières de la nappe phréatique.
15Le cenote Chiuan (fig. 32) est situé dans le village de Holca, à 80 km à l’est de Mérida, sur la route de Valladolid ; il est du même type que celui de San Ignacio. L’accès au plan d’eau est direct, après une courte descente de quelques mètres. La grotte abrite un lac peu profond (< 5 m), d’une longueur d’au moins 120 m et qui semble se prolonger en un conduit étroit. Le toit de la grotte est orné de coupoles de corrosion et de quelques stalactites tandis que les flancs renferment des poches de soutirage de sols rouges et des fragments de conglomérats. Au fond, on se trouve à une profondeur approximative de 8 m. La température de l’eau est de 28°C.

Figure 32 : Le cenote Chiuan, près de Holca (Yucatan), est situé à 80 km à Pest de Mérida. Cette cavité est semblable à celle de San Ignacio. Le lac a plus de 120 m de longueur pour une profondeur de 5 m environ.
C. Les grottes à écoulement libre
16Les cavités actives présentant un écoulement libre sont rarement accessibles. En effet, les systèmes de pertes et de résurgences, parfois visibles sur les cartes et les photos aériennes, intéressent des cavités apparemment impénétrables. Par exemple, le Río Escondido (« la rivière cachée ») est un cours d’eau en partie souterrain qui se développe dans le sud-est de la péninsule et qui vient se jeter dans le Río Hondo, frontière entre l’Etat de Quintana Roo et le Belize. Issu d’une vallée à écoulement temporaire, il prend place au sein d’un relief fluvio-karstique typique (chap. II) et présente des systèmes de pertes-résurgences. Son lit se développe définitivement en surface au nord du village de Nicolas Bravo, situé à 60 km à l’ouest de Chetumal.
D. Les grottes concrétionnées noyées
17Les cavités concrétionnées entièrement noyées sont une des richesses spéléologiques du Yucatan, d’ailleurs uniques au monde en raison de l’extraordinaire limpidité des eaux et de leur ampleur. Réparties essentiellement sur la côte caraïbe de la péninsule, ces cavités ont été explorées et topographiées depuis les années 80 par les spéléos plongeurs américains.
18L’exemple du cenote Sac Actun (fig. 33), situé à 6 km de l’océan près de Tulum (Quintana Roo), est l’un des plus remarquables. COKE (1988) et son équipe ont pu établir une topographie de la cavité noyée sur plus de 4 000 m et ont découvert un total de huit entrées de type cenote, toutes en connexion avec la grotte principale.

Figure 33 : Le cenote Sac Actun (Tulum, Quintana Roo) est un exemple remarquable de grotte noyée (d’après COKE, 1988). Le Sac Actun est une cavité de 5 km de longueur. Ses riches concrétionnements sont les témoins d’une phase d’assèchement de la cavité, qui aujourd’hui est remplie par une eau cristalline.
19Le porche d’entrée est une émergence vauclusienne, de 60 m de large, au plafond concrétionné ; la vasque d’entrée, de 60 m x 30 m, descend à - 6 m où elle rejoint une galerie de 10 m de large. Au bout de 300 m environ vers l’ouest, le réseau donne accès à un collecteur nord atteignant 10 à 30 m de large et à un collecteur sud pouvant atteindre plus de 20 à 30 m de large. Ces drains sont parcourus par un fort courant qui, selon COKE (1988) semble occuper une place prépondérante dans le système de drainage du secteur. Des dunes blanches de silt, d’où le nom maya de « grotte blanche », ont été élaborées par le courant et s’étendent en bordure des conduits, tandis que des perles des cavernes et des gours en occupent le centre. Une multitude de coulées, de stalactites et de stalagmites ornent planchers et plafonds.
20Le Nohoch Nah Chich, située également près de Tulum, est actuellement la plus longue cavité noyée connue dans le monde, avec un développement total noyé de l’ordre de 40 km (THOMAS, 1995). L’accès à la grotte est possible grâce à un large effondrement du toit. Il a été entièrement exploré en plongée à une profondeur généralement de l’ordre de 10 m, mais avec un point bas à - 80 m. Ce vaste collecteur souterrain atteint jusqu’à 100 m de large à 450 m en amont de l’entrée. Deux colonnes stalagmitiques, hautes de 9 m, ont été observées à ce niveau (« Hole in time »), mais il existe aussi un abondant concrétionnement dans l’ensemble de la cavité.
21Les photographies faites par les plongeurs montrent que ces cavités sont envahies par une eau d’une telle limpidité que les spéléothèmes apparaissent aussi clairement que dans une cavité sèche, même avec une épaisseur d’eau de plusieurs dizaines de mètres ! On ne connaît pas ce type de limpidité dans les réseaux noyés des régions tempérées. Dans Sac Actun et Nohoch, cette eau est renouvelée par le courant souterrain, mais elle est aussi le siège d’une vie aquatique telle que poissons aveugles, crustacés et isopodes (COKE, 1988). C’est l’absence totale de turbidité et probablement aussi l’absence d’algues vertes microscopiques qui expliquent la limpidité de ces eaux.
II. MORPHOLOGIE DES CENOTES
22De formes très variées, les cenotes ou puits noyés se présentent à ciel ouvert ou bien sont semi-couverts s’il existe encore une partie du toit de la grotte dans laquelle ils se sont formés. La plupart des cenotes, ou en tout cas les plus connus, sont situés dans les Etats du Yucatan et du Quintana Roo (fig. 46) où l’on en recense plusieurs centaines. On les trouve groupés ou isolés, trouant la plate-forme calcaire éocène et miocène.
A. Les cenotes littoraux
23A la différence des trous bleus, situés en mer, les cenotes littoraux sont des puits totalement noyés dont le plan d’eau est au niveau de la mer. Le cenote Azul (photo 5) est situé près de la ville de Chetumal sur la côte caraïbe. Il mesure près de 200 m de diamètre pour une profondeur de 90 m, mais on ignore s’il existe au fond un conduit qui le mettrait en relation directe avec le réseau hydrographique souterrain. Le rebord du puits présente, à 1 ou 2 m sous l’eau, un encorbellement au-dessous duquel se dessinent des parois verticales. En surface, la température de l’eau est de 32°C et l’eau n’est pas salée (59 mg/1 de chlorure).
B. Les cenotes de plaines
24Ces cenotes sont très nombreux, plusieurs centaines dans le nord de la péninsule, autour de Mérida et de Valladolid, dans une plaine basse comprise entre 5 et 30 m. En fonction de l’altitude et de la morphologie de l’orifice, on distingue deux grands types : les cenotes « à fleur de terre » et les cenotes dans une grotte.
25Les cenotes à « fleur de terre » se situent dans les plaines calcaires du nord de la péninsule et sur son littoral oriental. Leur particularité réside dans le fait que l’eau de la nappe phréatique affleure au ras du sol ou à peine à quelques mètres en dessous. Dans certains cas, si ce n’était grâce à la transparence de l’eau, on ne verrait pas les parois verticales du puits indiquant sa véritable nature.
26Le cenote Chen-Ha (fig. 34) se situe au nord-ouest de la péninsule, entre Maxcanú et Mérida, à quelques 50 km au sud-ouest de la capitale de l’Etat du Yucatan. Il s’agit d’un site aménagé comme le sont un grand nombre de cenotes dont l’accès ne présente aucune difficulté. Les touristes viennent s’y baigner. Le cenote Chen-Ha a une forme circulaire d’environ 60 m de diamètre pour une profondeur approximative de 20 m ; le fond est encombré de blocs calcaires. Le niveau de l’eau correspond au niveau de la mer, et se situe à 5 m environ sous le rebord du puits. L’eau présente une température de 31°C en surface.

Figure 34 : le cenote Chen Ha se trouve au sud de Mérida (Yucatan). Il présente une forme circulaire de 60 m de diamètre, pour une profondeur de 20 m environ. Le niveau du plan d’eau est à quelques mètres sous le rebord du puits et correspond au niveau de la mer.
27A environ 300 m à l’est, on observe un autre puits du même type, d’une cinquantaine de mètres de diamètre ; cependant celui-ci est totalement bouché par de gros blocs calcaires et un marécage s’y est installé.
28Le cenote Xkolac (fig. 35) est situé dans la municipalité de Tunkas, à environ 35 km au nord-ouest de Valladolid et à 15 km à l’est de Izamal. Ce cenote est l’un des plus profonds connus, atteignant plus de 130 m de profondeur. Il n’a pas été exploré par les plongeurs du fait des résultats d’analyses chimiques conduites sur des échantillons d’eau prélevés à diverses profondeurs. Vers - 50 m l’eau montre de fortes concentrations en hydrogène sulfuré interdisant toute plongée au delà de cette limite (LAZCANO SAHAGUN, 1985). La morphologie est simple : une ouverture circulaire de 70 m de diamètre, des rebords présentant un angle de 20° jusqu’au plan d’eau qui se trouve 10 m en dessous, puis des parois verticales limitant une étendue d’eau d’une profondeur d’au moins 125 m. Contrairement à beaucoup d’autres cenotes, la visibilité en profondeur est réduite à 2 m à peine.

Figure 35 : Le cenote Xkolac, (Tunkas, Yucatan), est l’un des cenotes les plus profonds que l’on connaisse dans le Yucatan (d’après LAZCANO, 1985). Il atteint plus de 130 m de profondeur. De fortes concentrations en H2S rencontrées vers-50 m rendent son exploration dangereuse et sa morphologie reste inconnue.
29Le cenote Sagrado de Chichen Itza (photo 6), situé dans la célèbre cité maya, est un puits d’une soixantaine de mètres de diamètre et de plus de 30 m de profondeur. Les parois sont verticales et montrent une alternance de bancs calcaires d’épaisseur et de nature variable : calcaire crayeux et calcaire plus compact. L’eau se trouve à 22 m en contre-bas et le lac, dont le fond est encombré de blocs, mesure 12 m de profondeur. Ce puits est célèbre pour les sacrifices qu’y pratiquaient les Mayas et pour les vestiges humains et les trésors archéologiques que l’on y a retrouvé.
30Toujours dans la cité maya, un autre cenote présente une forme en entonnoir ; le diamètre varie de 40 m en surface à 20 m au niveau de l’eau. Le niveau noyé se situe également à 20 m sous la surface du plateau, mais la profondeur du lac n’a pas été mesurée.
31Les cenotes dans une grotte sont également des puits d’effondrement ; cependant le toit de la grotte dans laquelle ils se sont formés n’est qu’en partie effondré ou ne présente parfois qu’un simple orifice, la « claraboya », permettant à la lumière du jour d’y pénétrer.
32Le cenote X’Keken (fig. 36) se trouve à quelques kilomètres seulement à l’ouest de Valladolid, près du village de Dzipnut. Il est aménagé en piscine pour les touristes. Le puits s’est développé à l’intérieur d’une grotte dont le toit, percé d’une claraboya de quelques mètres de diamètre, laisse entrer les rayons du soleil. L’accès au lac se fait par une galerie naturelle située sur un flanc de la grotte, longue d’une vingtaine de mètres et descendant à une profondeur de 30 m sous la surface. La cavité principale renfermant le lac est une salle de 80 m de diamètre et d’une hauteur moyenne de 20 m. Du plafond pendent de grosses formations de stalactites, des coulées ainsi que de nombreuses racines. Le plan d’eau a un diamètre approximatif de 50 m et une profondeur estimée d’au moins 20 m. Cette cavité principale se prolonge dans sa partie supérieure par un système de petites galeries sèches contenant des spéléothèmes de taille variable.

Figure 36 : Le cenote X’Keken (Dzipnut, Yucatan) se développe dans une grotte de près de 100 m de diamètre avec une claraboya au plafond laissant entrer la lumière du soleil. Des galeries sèches étagées s’ouvrent à différents niveaux. Le concrétionnement est abondant au-dessus du lac de 50 m de diamètre.
33Le cenote Ucil (fig. 37) est situé à 4 km au nord de Cenotillo (Yucatan). Sa morphologie est semblable à celle du cenote X’Keken ; nous avons affaire à un puits qui s’est développé à l’intérieur d’une grotte dont le toit est partiellement effondré en son centre et présente une ouverture d’un diamètre de 18 m (LAZCANO SAHAGUN, 1985). Une galerie d’une quarantaine de mètres de long, avec un angle de 30° environ, s’enfonce à 15 m sous terre pour atteindre un plan d’eau d’un diamètre de 13 m. Une plongée récente a permis d’atteindre 110 m de profondeur, ce qui en fait un des cenotes les plus profonds connus. Les parois du puits ont tendance à s’évaser vers le bas et présenteraient des galeries horizontales.

Figure 37 : Le cenote Ucil, (Cenotillo, Yucatan), se développe dans une grotte dont le toit présente une claraboya de 18 m de diamètre. Le lac, d’une douzaine de mètres de diamètre a été sondé sur 98 m (d’après LAZCANO, 1985). La plongée sur les 50 premiers mètres indique une forme en encorbellement et l’immensité du vide noyé.
34Le cenote Kay-Pech (fig. 38) se situe dans le ranch du même nom, dans les environs de Cenotillo. Sa morphologie est particulière car le toit de la grotte s’est entièrement effondré au-dessus du plan d’eau ; mais l’accès à ce plan d’eau, situé à une douzaine de mètres de profondeur, se fait par une galerie latérale, inclinée, de 25 m de longueur. Le cenote a un diamètre de 40 m environ et une profondeur de 52 m au moins. Il s’agirait d’un puits noyé en cloche comme celui du cenote Ucil (LAZCANO SAHAGUN, 1985).

Figure 38 : Le cenote Kay-Pech à ciel ouvert, (Cenotillo, Yucatan), possède aussi un accès par une galerie latérale de 25 m de long donnant sur un lac de 40 m de diamètre pour une profondeur de 50 m environ (d’après LAZCANO, 1985).
35Le cenote Zac’ci (fig. 39), situé dans la ville de Valladolid, possède une morphologie différente de celles précédemment décrites. Pollué, il n’est pas utilisé comme piscine comme le sont de nombreux autres cenotes, mais il n’en reste pas moins un lieu de visite attirant les touristes par son étrange beauté. Le toit de la grotte est à demi effondré tandis que de gros blocs gisent de l’autre côté du plan d’eau. Plusieurs galeries fossiles s’ouvrent latéralement à différents niveaux tandis que le demi-toit de la grotte est orné de nombreuses stalactites. Le lac, d’un bleu profond, a un diamètre de 60 m et une profondeur de 100 m ; il existe un dénivelé de 20 m environ entre le bord du cenote et l’eau. La température de l’eau est de 27°C en surface.

Figure 39 : Le cenote Zac’ci, (Valladolid, Yucatan), se singularise par son étrange aspect. Recouvert à demi par un toit d’où pendent stalactites et racines d’arbres, le niveau noyé se trouve à 20 m en contrebas. La cavité principale s’ouvre sur des galeries fossiles latérales.
36Le cenote Union (fig. 40), situé dans la municipalité de Cenotillo, prend place dans une dépression dont il occupe en partie le fond. Du toit de la grotte qui le recouvrait, il ne reste qu’un surplomb de quelques mètres. L’accès à l’eau est direct ; elle se trouve à 15 m environ en dessous. Le lac, de forme allongée, présente une longueur de 35 m pour une largeur qui varie de 20 à 30 m. N’ayant jamais été sondé, la profondeur n’est pas connue ; il est cependant classé parmi les cenotes profonds de la péninsule (LAZCANO SAHAGUN, 1985).

Figure 40 : Le cenote Union (Cenotillo, Yucatan), présente un surplomb comme seul témoin du toit de l’ancienne grotte (LAZCANO, 1985). Le lac, d’accès direct, se trouve à 15 m de profondeur.
C. Les cenotes des plateaux intérieurs
37Si les cenotes des plaines du nord du Yucatan remportent un vif succès auprès des touristes, il n’en est pas de même pour ceux, mal connus, du centre de la péninsule. Pas de grandes routes touristiques, pas de sites archéologiques prestigieux, pas de villes véritables, rien de particulier n’attire le tourisme. Les cenotes de cette région nous ont été révélés par les Mayas qui vivent dans de petits villages disséminés au milieu du Kuppenkarst. Trois exemples situés 25 km au nord d’Escárcega illustrent plusieurs types d’évolution.
38Le cenote Agua Azul (fig. 41, photo 7) s’ouvre au nord du village de Miguel Colorado, au milieu des buttes karstiques d’une quarantaine de mètres de hauteur et culminant vers 60-80 m. Il s’agit d’une doline d’effondrement circulaire, évasée vers le haut, dont le diamètre passe de 120 m au sommet à 80 m au niveau de l’eau. Sa morphologie est dissymétrique : d’un côté, une pente assez raide (40 à 45°), de l’autre, une falaise calcaire d’une soixantaine de mètres de hauteur qui montre des bancs d’épaisseur variable où alternent calcaires crayeux et calcaires fins compacts. Le lac se trouve à une altitude de + 10 m et la profondeur serait de 50 à 60 m. En surface, elle présente une température de 32°C. Une végétation abondante est présente tout autour du cenote et masque pratiquement la falaise.

Figure 41 : Le cenote Agua Azul (Miguel Colorado, Etat de Campeche), de forme évasée vers le naut, présente un diamètre de 80 m au niveau du plan d’eau, pour une profondeur d’une cinquantaine de mètres. La partie supérieure du cenote est denoyée, laissant apparaître une falaise calcaire de 60 m de hauteur.
39Le cenote n o 2 (fig. 42, photo 8), sans nom de baptême, est situé 200 m à l’est du cenote Agua Azul. Il est plus petit, de forme évasée, avec un diamètre passant de 60 m au sommet à 30 m au niveau du plan d’eau. Même si la dissymétrie existe, elle n’est pas aussi marquée que pour le cenote Agua Azul. L’eau se trouve à la même altitude de + 10 m au-dessus du niveau de la mer, mais la profondeur du bassin n’excède pas 10 m. L’eau a une température en surface de 33,5°C. Une forte odeur de marais s’en dégage indiquant une eau croupissante qui n’engage pas à la baignade contrairement à celle, claire, du cenote Agua Azul. Ce cenote ne contient de l’eau que depuis trois ans, indiquant un effondrement récent.

Figure 42 : Le cenote no 2 (M. Colorado, Campeche), est situé à 200 m du cenote Agua Azul ; il possède la même morphologie que celui-ci, bien que de taille plus modeste. Le plan d’eau a un diamètre de 30 m environ pour une profondeur n’excédant pas 10 m.
40Le cenote n o 3 (fig. 43) se situe tout près du cenote no 2. De forme allongée, ses dimensions au niveau de l’eau sont de 60 m de longueur pour 30 m de largeur. Les caractéristiques altitudinales sont les mêmes que pour les autres puits, le plan d’eau se présente également à une cote de + 10 m. La profondeur est de l’ordre de 30 m et contrairement au cenote no 2, on retrouve ici une eau claire bien qu’envahie largement par des lentilles d’eau. La température de surface est de 27,5°C. En eau depuis trois ans lui aussi, le cenote voit ses eaux monter de 2 m environ lors de la saison des pluies. D’autres cenotes, situés plus haut en altitude, ne contiennent pas d’eau.

Figure 43 : Le cenote no 3 (M. Colorado, Campeche), se situe à proximité du cenote no 2 ; il présente une forme allongée et une profondeur de 30 m environ.
D. Les dolines-lacs
41Il existe un certain nombre de dolines-lacs de grandes dimensions situées au sein du Kuppenkarst intérieur et que les indiens appellent « lagunas ». Actuellement on ne dispose pratiquement d’aucunes données sur leur morphologie, leur bathymétrie et leur hydrologie. Deux exemples remarquables sont connus dans l’Etat du Campeche : La Chuina et Mokú.
42La Chuina se situe à 40 km au nord d’Escárcega, à l’est de la route qui mène à Champoton. Le village de La Chuina s’est installé près d’un vaste plan d’eau, constitué par cinq lacs en communication les uns avec les autres, l’ensemble ayant un axe grossièrement estouest. Tout autour, des buttes karstiques occupent le paysage. Ces lacs ne présentent pas les caractéristiques classiques du cenote : ici les rebords sont en pente douce et non verticaux. Le plan d’eau, à fleur de terre, se trouve vers 10-15 m au-dessus du niveau de la mer, cote correspondant au niveau de la nappe phréatique régionale. Le lac principal a une profondeur de 30 à 40 m selon les habitants du village pour un diamètre de l’ordre de 400 m. L’ensemble des cinq plans d’eau présente une longueur de plus de 1 100 m.
43La laguna Moku se situe à une quinzaine de kilomètres à l’est du village de Miguel Colorado et présente un système équivalent à celui de la Chuina. Une « laguna » de près de 5 km de long occupe un vaste espace. Il y a quelques années, selon les indiens, il y avait plusieurs « lagunas » de taille plus modeste et lors d’une saison des pluies particulièrement forte, les « lagunas » se sont raccordées.
44Il est intéressant de noter que le fond de ces dolines-lacs se situe généralement sous le niveau 0, ce qui suggère un ennoiement de dépressions karstiques profondes (dolines, ouvalas) lors de la dernière transgression marine, par remontée de la nappe phréatique, comme pour les dolines-lacs du nord de l’Etat du Yucatan (chap. II).
III. GENÈSE DES CAVITÉS ET DES CENOTES
45Dans les milieux tropicaux, NICOD (1972) souligne que ce n’est pas seulement une activité intense des facteurs de la dissolution, mais aussi une longue évolution qui est responsable des formes karstiques que l’on peut observer aujourd’hui. Ainsi, au cours du temps et au sein d’une évolution complexe, la dissolution et l’érosion mécanique mettent-elles en place des cavités et des réseaux dont l’histoire n’est pas toujours facile à reconstituer. C’est particulièrement le cas pour le karst profond du Yucatan en raison d’une situation hydrogéologique originale puisque le karst est établi dans une péninsule entièrement carbonatée, faillée, dont l’hydrologie souterraine est en relation étroite avec la mer.
46En effet, l’évolution des cavités du Yucatan depuis le Tertiaire dépend étroitement et conjointement :
- du double creusement endokarstique, l’un au sein de la masse calcaire directement par les eaux de pluie, l’autre plus en profondeur au contact eau douce/eau salée ;
- de la variation du niveau marin, en particulier au Quaternaire, a modifié de façon cyclique le niveau de base général, et par conséquent les conditions altimétriques du creusement en profondeur ;
- des mouvements tectoniques de la plate-forme carbonatée au cours du Tertiaire et du Quaternaire qui ont pu interférer avec les variations du niveau marin.
47Ces différentes conditions expliquent la présence d’un important cavernement, en particulier dans la zone saturée, sous la forme de grottes concrétionnées immergées, longues de plusieurs kilomètres et de cenotes dont certains atteignent jusqu’à 120 m sous le niveau noyé. La dissolution responsable d’un tel cavernement sous le niveau noyé serait due à un mélange des eaux au contact eau douce/eau salée selon l’hypothèse de BACK (1967, 1992) qui est actuellement admise.
A. La Formation des grottes sèches et noyées
48Si l’on excepte les puits noyés de type cenotes, les grottes du Yucatan peuvent être regroupées en deux types principaux : les grottes sèches et les grottes noyées. Dans les deux cas, il s’agit de cavités subhorizontales, généralement très concrétionnées, et présentant une morphologie originelle de creusement en régime noyé telles que vagues d’érosion (souvent masquées par les spéléothèmes) et surtout cloches et coupoles de plafond comme dans la grotte de Balancanchen. La densité du concrétionnement peut être telle que toutes les parois sont recouvertes de cristaux et de spéléothèmes à l’image de la grotte de Yaax-Nik découverte grâce au creusement d’un puits artificiel. Ce type de cavité, sans relation directe avec la surface, montre qu’il existe un endokarst très développé et inaccessible à l’exploration.
49Les topographies (plans et coupes) réalisées par les spéléologues montrent qu’il existe des niveaux de galeries horizontales à des cotes d’altitude différentes, aussi bien en zone sèche qu’en zone noyée. Ce constat suggère un étagement génétique des réseaux et non un étagement lié à la lithologie en raison de la puissance et de l’homogénéité des calcaires. Il suggère aussi un double contrôle des variations eustatiques et de la tectonique sur la spéléogenèse des niveaux horizontaux. Ces deux contrôles sont suggérés par les observations morphologiques faites dans les cavités.
50— Les niveaux de galeries sèches comme celle de Yaax-Nik, perchée une trentaine de mètres au-dessus du niveau phréatique régional, indiquent plusieurs phases importantes dans l’évolution de la cavité :
- un creusement initial en condition noyée, soit dans la nappe karstique constituée uniquement d’eau douce, soit au contact eau douce/eau salée ;
- un assèchement de la cavité suivi de son concrétionnement par les eaux de percolation très chargées ;
- un abaissement relatif du niveau noyé par la surrection de la région.
51En effet, l’assèchement définitif de la cavité est le résultat de la surrection de la plate-forme puisque les plus hauts niveaux marins quaternaires (Eémien) n’ont jamais dépassé + 4 à + 6 m par rapport au niveau actuel. Une galerie subhorizontale suspendue aujourd’hui près de 30 m au-dessus du niveau noyé est donc un argument fort en faveur de mouvements verticaux positifs, mais qui ne sont pas datés.
52— Le niveau de galeries noyées le plus répandu est celui que l’on trouve à faible profondeur, entre - 6 et - 15 m par rapport à la surface, par exemple dans les grottes noyées de Sac Actun et de Nohoch. Comme ces cavités sont situées à quelques kilomètres du littoral caraïbe, elles se développent légèrement sous le niveau actuel de la mer. Leur morphologie indique les phases génétiques suivantes :
- un creusement originel probablement en milieu noyé, peut-être au contact de l’halocline (limite du biseau salé) et/ou par un cours d’eau souterrain alimenté par les précipitations atmosphériques ;
- un assèchement des cavités suivi de leur abondant concrétionnement (plusieurs phases possibles) dû aux fluctuations eustatiques du niveau marin au cours du Pléistocène ;
- un réennoiement des cavités lors de la dernière transgression marine depuis 10 000 - 15 000 ans.
53— Le rôle de la tectonique dans la situation actuelle du niveau de galeries noyées vers-10 m n’est pas prouvé compte tenu de la position topographique sous le niveau marin actuel. Ce qui est difficile à distinguer aujourd’hui, c’est le rôle respectif du creusement endokarstique normal et du creusement endokarstique au contact eau douce/ eau salée au cours du Quaternaire avec les fluctuations du niveau marin.
54Il est possible que les galeries actuellement noyées de Sac Actun et de Nohoch se sont formées au contact de l’halocline à une cote plus profonde que l’actuelle par rapport au haut niveau moyen des mers. Dans ce cas, on peut supposer que la plate-forme s’est soulevée, mais pas suffisamment pour que la cavité soit définitivement à sec comme dans l’exemple de Yaax-Nik (supra). On mesure donc déjà la complexité de la chronologie relative et l'utilité de datations U/Th sur les concrétions des différentes cavités, sèches et noyées.
B. La Formation des cenotes
55Ce type de morphologie karstique est localisé dans les régions littorales ou proches du littoral où se font sentir les variations du niveau marin ou bien à l’intérieur des plateaux. Les cenotes ne sont pas le propre de cette région du Mexique puisque l’on en trouve non seulement dans l’ensemble des Caraïbes (les Blue Holes aux Bahamas, les casimbas littoraux à Cuba, les cenotes du Honduras, etc.), mais également en Nouvelle Calédonie ou en Australie.
56— Les cenotes sont d’anciens gouffres d’effondrement comme le signalent la plupart des auteurs. Cette explication est confirmée par les observations faites sur le terrain et celles effectuées par les plongeurs spéléos. Une première indication est donnée par la présence sur la bordure ou sur le fond des cenotes de gros blocs de calcaire. L’hypothèse logique de l’origine de ces blocs est qu’ils proviennent de l’effondrement du toit d’une grotte qui aurait recouvert le cenote à un moment de son évolution.
57Si l’on se réfère à la morphologie du cenote de Valladolid, il est aisé de concevoir l’effondrement ; dans ce cas particulier, seule la moitié du toit de la grotte s’est effondrée et de gros blocs gisent sur les bords et au fond du cenote. Cette hypothèse est confirmée par la forme en cloche de ces puits noyés et par les différents types de morphologie observés. Il s’agit donc bien d’anciens vides souterrains, souvent de grande ampleur (salle, cheminée), dont le plafond s’est effondré. Plusieurs stades d’effondrement du toit sont visibles sur les différentes coupes (supra).
58Cependant, la présence de galeries latérales (exemple du cenote X’Keken), la grande profondeur de ces gouffres et leur vaste diamètre, montrent qu’il s’agit de formes anciennes. En outre la présence de concrétionnements noyés, comme dans les grottes précédemment décrites (Sac Actun, Nohoch Nah Chich), indique qu’une partie de l’évolution s’est effectuée lors de bas niveaux marins.
59— Le rôle des variations eustatiques au Quaternaire pose cependant un problème car le karst de la plate-forme yucatèque est émergé depuis la fin de l’Eocène au sud et au Miocène plus au nord. On ne voit donc pas pourquoi les formes karstiques et les cavités seraient uniquement quaternaires. Comme les variations glacio-eustatiques ont fait baisser le niveau de la mer jusqu’à - 120 m sous le niveau actuel, et de façon cyclique depuis 2 millions d’années, il est logique de trouver un abondant concrétionnement sous le niveau marin actuel comme dans les Blue Holes des Bahamas (infra).
60En période de bas niveau marin, les cavités continuent d’évoluer en condition « vadose », donc non noyée ; le phénomène d’effondrement est alors plus probable puisqu’il se produit une rupture d’équilibre des pressions (fragilisation du toit), l’eau à l’intérieur des cavités n’assurant plus l’équilibre. Mais il est extrêmement difficile de placer la phase initiale de creusement des cenotes et de leurs réseaux souterrains associés souvent très peu connus. L’hypothèse de cette évolution complexe peut s’illustrer par deux exemples, celui du cenote de Valladolid et celui du Cenote Agua Azul de Miguel Colorado.
61Dans le cas du cenote Zac’ci de Valladolid, situé en zone de plaine, on observe deux phénomènes intéressants : un puits noyé, sans doute en cloche, de 90 m de profondeur, surmonté par une doline d’effondrement dissymétrique de 30 m de haut. On peut imaginer une évolution complexe. Dans un premier temps, il y a la formation de deux vides souterrains superposés, une salle inférieure et une salle supérieure. Un premier effondrement relie les deux salles. Enfin, l’effondrement du toit, dont il reste une partie en encorbellement, relie la cavité avec la surface du plateau. La dernière transgression marine a envahi la salle inférieure en forme de puits noyé ; le niveau noyé actuel se situe quelques mètres au-dessus du niveau marin actuel.
62En ce qui concerne le cenote Agua Azul, situé au nord d’Escárcega, l’évolution pourrait être encore plus complexe, car plus ancienne. En effet, le puits montre une morphologie éventrée dans sa partie supérieure située à l’air libre. Ceci peut s’expliquer par l’effondrement du toit de la cavité supérieure, puis par l’érosion du plateau calcaire environnant en affectant les parois du cenote. Etant donné le degré d’évolution, ce cenote est probablement antéquaternaire (fig. 41) et a sans doute subi une surrection qui expliquerait l’importante partie dénoyée.
C. La formation des dolines-lacs
63Nous avons signalé l’existence de dolines-lacs dans le nord de la péninsule associées aux cenotes (chap. II). Il en existe d’autres au sud comme celle de la Chuina dont le fond se situe également et nettement sous le niveau de la mer. Ce type d’ennoiement de dépressions karstiques (dolines, ouvalas, voire poljés) est répandu dans les régions karstiques basses, îles ou péninsules, situées non loin du littoral. Il est lié directement à la remontée du niveau marin lors de la dernière transgression marine pléistocène. Le même phénomène a été décrit pour les lacs de Floride centrale par STRINGFIELD (1966, in DAVIES et LEGRAND, 1972). Le processus d’effondrement du sous-sol est d’ailleurs toujours actif puisqu’en Floride surtout, mais aussi dans le Yucatan, il peut encore se former des dolines-lacs : c’est le cas du cenote no 2 (photo 8), près de Miguel Colorado, qui est en réalité aussi bien un cenote en train de se former qu’une doline-lac. C’est aussi le cas des effondrements récents qui se produisent régulièrement en Floride en zone urbanisée, notamment près d’Orlando, à cause de l’intense cryptokarstification sous la couverture de sables siliceux (cf. chap. VII).
D. Spéléogenèse générale des cavités du Yucatan
64La formation des cavités du Yucatan, grottes concrétionnées noyées et cenotes, soulève plusieurs questions importantes : comment s’exerce la dissolution actuelle, notamment en zone noyée ? A quand remonte le creusement des cenotes et des trous bleus ? Quel est le rôle respectif des variations eustatiques et de la tectonique ?
1. La dissolution actuelle
65La dissolution actuelle dans la partie non noyée est classique d’une dissolution en zone tropicale semi-humide à saisons contrastées : précipitations de 1 000 à 1 400 mm, couverture pédologique et forestière plus ou moins dégradée par l’homme. On ne doit donc pas s’attendre à une dissolution très forte due aux précipitations atmosphériques. En l’absence d’écoulements souterrains accessibles et de sources (la plupart sont sous marines), les mesures effectuées se rapportent directement au chimisme de l’eau des cenotes et des plans d’eau souterrains au niveau de la cote noyée en fin de saison sèche (tableau 2).

Tableau 2 : Chimisme des eaux des cenotes puits et des plans d’eau rencontrés dans les grottes (avril-mai 1994).
66Le pH varie de 6,74 à San Ignacio à 8,22 à Agua Azul, mais dans la plupart des cas il est compris entre 7 et 8. La température des eaux est élevée, de 26,5°C à X’Keken à 33,5°C dans le cenote no 2 (influence directe du soleil sur le plan d’eau du cenote), mais la moyenne pour les eaux souterraines se situe entre 27 et 29°C, soit une température idéale pour la plongée souterraine ! On est toute de suite frappé par l’importante minéralisation des eaux aussi bien en carbonates qu’en chlorures, avec cependant des variations importantes selon la situation des cavités. Ainsi, on observe trois groupes de cavités :
67— Les cenotes dans le Kuppenkarst interne, au nord d’Escárcega (Agua Azul, cenotes no 2 et 3), ont un chimisme modéré puisque le CaCO3 dissous représente 155 à 177 mg/1 et les chlorures 37 à 50 mg/1, pour une dureté totale de 281 à 331 mg/1. La concentration en chlorures est typique d’un apport en aérosols marins puisque l’on se situe à une trentaine de kilomètres de la mer. La concentration en CaCO3 est normale pour une région tropicale.
68— Les cenotes et grottes de l’Etat du Yucatan, autour de Mérida (San Ignacio, Chen Ha, Chiuan) et de Valladolid (X’Keken, Zac’ci), ont un chimisme plus important pouvant atteindre le double en CaCO3 (351 mg/1 à Chen Ha) et en dureté totale (660 mg/1 à Chen Ha). Mais ce qui augmente le plus, c’est la concentration en chlorures qui va de 147 mg/1 à X’Keken à 575 mg/1 à Chen Ha, soit des taux 4 à 10 fois supérieurs.
69— Les cenotes littoraux, représentés ici par le cenote Azul, près de Chetumal sur la côte caraïbe, ont un chimisme encore plus original. La concentration en chlorures est limitée à 59 mg/1 en surface ; en revanche le taux de CaCO3 est supérieur à 1 g/l ! Ce cenote ne paraît pas avoir de liaison directe avec la lagune Bacalar située à proximité puisque celle-ci présente une concentration en chlorures de 233 mg/1, par contre les taux de CaCO3 (912 mg/1) et la dureté totale (> 1 500 mg/l) sont voisins.
70Cette première classification montre plusieurs familles de faciès chimiques. Ainsi l’importante minéralisation des eaux des cenotes et grottes du secteur nord (Mérida, Valladolid) est probablement due à un mélange d’eaux profondes encore plus minéralisées. Ce phénomène serait un indice de l’action de la dissolution profonde au contact du biseau salé qui, on le sait, pénètre à plus de 40 km à l’intérieur des terres dans cette région. L’influence du biseau salé semble absente dans la zone de Miguel Colorado au nord d’Escárcega. Le cas du cenote Azul, près de Chetumal, est encore plus symptomatique de l’influence du biseau salé sur la dissolution profonde bien que la concentration en chlorures reste modérée (mais l’eau a été prélevée en surface).
71Selon BACK et al. (1984), la saturation en calcite des eaux douces de l’intérieur de la péninsule, sans intervention de la corrosion par mélange, se situe vers 250 mg/1. Or la minéralisation moyenne des cenotes du Nord d’Escárcega semble indiquer que cette saturation en calcite n’est pas encore atteinte, notamment pour le cenote no 3 qui a un pH légèrement acide de 6,83 pour une concentration en calcite de 157 mg/1
72NB : Rappelons que l’épaisseur de la lentille d’eau douce (ou de Dupuit-Ghyben-Herzberg) est d’autant plus épaisse que l’île (ou la péninsule) est large (fig. 44). Une formule simple permet de calculer cette épaisseur (H) en connaissant la cote d’altitude de la zone noyée (h), par exemple celle que l’on trouve au fond des cenotes : H = 40 h (BOURROUILH, 1992). Ainsi pour une altitude h de 4 m, la tranche d’eau douce est de 160 m. Pour les grandes péninsules comme le Yucatan et la Floride, le problème est de savoir si la constante de 40 est directement applicable.

Figure 44 : La lentille d’eau douce de Dupuit-Ghyben-Herzberg est d’autant plus épaisse (H) que la cote d’altitude de l’horizon noyé (h) est élevée, soit H = 40 h.
2. La corrosion par mélange des eaux au contact eaux douce/eau salée, comparaison avec Nullarbor (Australie)
73Les quelques analyses de minéralisation des cenotes soulèvent la question d’une dissolution profonde au contact du coin salé. En effet, l’explication génétique de BACK pour la Floride et le Yucatan et d’autres auteurs pour les Bahamas (SMART, 1984 ; PALMER et WILLIAMS, 1984) sur le creusement de cavités au contact eau douce/eau salée, reprise notamment dans les traités de JENNINGS (1985) et de FORD et WILLIAMS (1989), rend compte d’une spéléogenèse originale jusqu’à plusieurs dizaines de kilomètres à l’intérieur des terres.
74En effet, on sait que le biseau salé s’enfonce au moins jusqu’à 40 km de la côte dans le nord du Yucatan (MARIN et al., 1989) et même 60 km à Cuba (SALOMON, 1995). Cette dissolution profonde, en condition noyée, est rendue possible par un mélange des eaux au contact de l’halocline. Cette spéléogenèse potentielle très particulière, dont les modèles d’étude sont justement le Yucatan et la Floride, constitue un élément d’explication fondamentale dans toute reconstruction de l’évolution karstique de la péninsule (fig. 45). Ce type d’explication a été développé également en détail par JAMES (1992) pour la genèse des vastes cavités de la plaine de Nullarbor en Australie.

Figure 45 : Coupe schématique W-E du nord du Yucatan montrant l’épaisseur probable de la lentille d’eau douce, la zone agressive de mélange des eaux et le biseau salé constitué d’eau de mer. Entre Mérida et Valladolid, la cote d’altitude de la zone noyée se situe à quelques mètres, ce qui suggère une épaisseur de 120 à 200 m pour la lentille d’eau douce. Cette épaisseur serait beaucoup plus importante au sud, près de la Chuina, où la cote de l’horizon noyé se situe vers 10-15 m.
75Reprenant la théorie de BÖGLI sur la corrosion par mélange des eaux, divers auteurs (WIGLEY et PLUMMER, 1976, in JAMES, 1992) montrent que le mélange de solutions carbonatées différentes engendre des phénomènes non linéaires, d’où une nouvelle agressivité de l’eau par une augmentation de la force ionique. Les travaux de PICKNETT (1972) ont montré également que la solubilité de la calcite augmente lorsque la concentration en ions Mg2+ est supérieure à 10 %. Les analyses de PLUMMER (1975, in FORD et WILLIAMS, 1989) indiquent que la solubilité de la calcite peut être portée à 1 000 mg/1 à 25°C lorsqu’il y a mélange avec l’eau de mer avec une pCO2 élevée.
76La comparaison entre le Nullarbor et le Yucatan est fort instructive puisque les concentrations en CaCO3 des eaux des grottes de Nullarbor (à 25-60 km de la mer), dans des conditions similaires aux cenotes du nord Yucatan, vont de 400 à 500 mg/1 à 1 000 à 1 500 mg/1. Ces valeurs sont identiques à celles que nous avons mesurées. Mais il y a encore un phénomène plus probant : dans le cas de Nullarbor, situé en zone aride depuis longtemps, cette corrosion par mélange des eaux est a,même d’expliquer, selon JAMES (1992), une activité endokarstique permanente depuis des millions d’annéès. Elle serait susceptible d’expliquer l’important cavernement qui est justement localisé sur la frange littorale (de 0 à 50-60 km), et non dans l’intérieur.
3. Un exemple de comparaison : les trous bleus des Bahamas
77Les trous bleus correspondraient, en première explication, à des dolines d’effondrement qui se seraient formées lors d’une période de bas niveau marin sur la plate-forme continentale alors exondée. Lors de la remontée des eaux, ces systèmes ont été ennoyés et se trouvent aujourd’hui en milieu marin. Comme l’ennoiement n’a pas été brutal, la faune et la flore de ces cavités, de milieu plus ou moins saumâtre, se sont peu à peu adaptées aux conditions marines. Ces trous bleus sont très fréquents sur les plate-formes carbonatées, en particulier dans la région des Bahamas.
78En milieu littoral, on trouve des trous bleus dont la formation semble similaire. Il s’agit de cavités d’origine à la fois mécanique et chimique que l’on rencontre dans les Caraïbes (Bahamas, Honduras, Belize, Yucatan). Ils sont le résultat d’un développement en régime phréatique en période de bas niveau marin et ont subi par la suite des modifications lors des fluctuations de ce niveau (FARR et PALMER, 1984). Ces cavités présentent très souvent des conduits, développés horizontalement et à différents niveaux, et contiennent des concrétionnements qui n’ont pu se développer qu’en régime dénoyé. Il semble que nous ayons affaire aux équivalents marins des cenotes. Des recherches ont été effectuées afin d’en préciser l’origine exacte.
79Les travaux de PALMER (1984) sur les Bahamas ont conduit à l’hypothèse suivante : la plupart des cavités ont un développement horizontal sur plusieurs niveaux. Ceci serait dû à des variations glacioeustatiques alternées avec des périodes de relative stabilité, les cavités se développant lors de ces périodes stables. Donc, tout comme pour les cenotes, il y aurait influence des variations du niveau marin. Les travaux de SMART (1984), toujours sur les trous bleus des Bahamas, ont apporté une précision supplémentaire : il note la présence d’une lentille d’eau douce le long de la masse d’eau salée. Le mélange à l’interface des deux eaux de densité différente, en dépit de l’état de saturation en CaCO3 de chacune d’elle, peut produire un troisième type d’eau très agressive sur le plan chimique et favorisant la dissolution des carbonates. La position de la lentille d’eau douce varie en fonction des variations eustatiques et la zone de mélange des eaux subit donc également des fluctuations. En fonction de cela, les zones de conditions les plus favorables à la formation de cavités fluctuent verticalement. Il se produit alors des phénomènes d’effondrement entre les différents niveaux, donnant ainsi naissance aux profonds trous bleus que l’on connaît dans la région.
80Dans le cas des cenotes, dont l’hypothèse de formation est similaire, il ne faut probablement pas négliger cet aspect d’agressivité intense des eaux à l’interface eau douce et eau salée.
4. L’hypothèse de l’astroblème de Chicxulub sur la localisation des cenotes du Nord Yucatan (fig. 46 et 47)
81POPE (1991) suggère une autre explication quant à la formation et surtout à la localisation particulière des cenotes du nord de la péninsule. Se basant sur les travaux de PENFIELD et CAMARGO (1981), il émet l’hypothèse que les anomalies de gravité du nord du Yucatan sont des témoins d’un vaste cratère d’impact extraterrestre. Les sondages ont également révélé la présence d’andésites du Crétacé au nord du Yucatan qui pourraient résulter d’un épanchement du magma lié à l’impact météoritique.
82Grâce à la télédétection satellitaire (LANDSAT), POPE met en évidence un anneau semi-circulaire de 170 km de diamètre, le long duquel se répartissent de très nombreux cenotes et qui coïnciderait également avec les anomalies magnétiques de PENFIELD. Il remarque que la limite ainsi formée sépare des calcaires hautement fracturés à l’extérieur et des calcaires moins fracturés à l’intérieur de l’anneau, ce qui empêcherait la migration latérale des eaux souterraines et serait responsable de la formation des cenotes.
83Cette structure circulaire correspondrait, toujours selon POPE, à la preuve de l’existence d’un cratère d’impact enfoui, d’âge anté-tertiaire, la fracturation extérieure étant due alors à un phénomène post-impact de subsidence. Il cite ce cratère comme étant peut-être le plus grand astroblème terrestre connu et qui serait compatible avec les événements de la limite Crétacé-Tertiaire et l’extinction des Dinosaures.
84Cette hypothèse semble confortée par les travaux récents de CARUSI (1995) qui confirme la présence tout autour du cratère de vastes gisements de tectites pouvant être engendrées par des impacts météoritiques.
85Il est vrai qu’un grand nombre de cenotes se localisent curieusement le long de ce demi-cercle, centré 17 km à l’est de Progreso ; mais il existe également des cenotes répartis plus arbitrairement dans le nord, mais aussi partout dans la péninsule (toutefois plus dispersés). Cette hypothèse séduisante est pour l’instant la seule qui propose une explication cohérente pour la localisation en arc de cercle de la plupart des cenotes du Nord Yucatan. Il est certain que la fracturation guide les eaux souterraines et le rôle de la corrosion par mélange au contact de l’halocline n’est pas incompatible avec l’hypothèse de POPE qui souligne à juste titre l’importance des études sur la fracturation.

Figure 46 : Carte de répartition des cenotes dans le nord de la péninsule du Yucatan. Nombre d’entre eux se situent dans un demi-cercle mis en évidence par POPE (1991), par télédétection satellitaire (LANDSAT).

Figure 47 : Carte de fracturation et situation probable de l’astroblème de Chicxulub au nord-ouest du Yucatan (d’après POPE, 1991). Les calcaires fracturés se situent à l’extérieur du demi-cercle centré au nord de Mérida, à quelques kilomètres de Progreso.
CONCLUSION
86La genèse des cavités de la péninsule yucatèque est particulièrement intéressante car elle pose l’ensemble des problèmes de spéléogenèse en liaison avec l’hydrologie marine : position du biseau salé et épaisseur de la lentille d’eau douce, corrosion par mélange au contact de l’halocline, fluctuations du niveau marin, voire l’influence indirecte d’une subsidence (fracturation guidant la dissolution) liée à un astroblème sous-jacent.
87Mais il existe aussi un paramètre fondamental qui complique le schéma général de la spéléogenèse. En effet, on observe au cours des temps géologiques une interférence inévitable entre la tectonique et les variations du niveau marin. Il est donc très difficile de donner un âge aux cavités du Yucatan. Mais pour les cenotes les plus évolués morphologiquement, comme celui d’Agua Azul près de Miguel Colorado (nord d’Escárcega), une genèse antéquaternaire est probable. Pour le Quaternaire, il serait possible de préciser le fonctionnement des cavités par une datation des spéléothèmes selon un protocole précis de position (chap. VI). On mesure donc dès à présent l’intérêt que revêt l’étude des remplissages souterrains.
88Quant à l’importance de la dissolution par mélange au contact eau douce/eau salée, il s’agit d’une question fondamentale dans l’évolution des régions carbonatées littorales, avec en outre le processus de dolomitisation (GUILCHER, 1992). Mais il faut rappeler que des cavités notables ont été rencontrées à grande profondeur au nord de la Floride, à - 200 et - 600 m sous le niveau de la mer, lors de forages (LEVE, 1984). De plus, des circulations à forte transmissivité ont même été rencontrées jusqu’à - 1 800 m toujours sous la Floride (SCOTT et al., 1989), mais l’on est peut-être plus ici dans la zone de mélange des eaux. Cette hydrologie et cette spéléogenèse originales, fonctionnant largement sous le niveau marin actuel, sortent du cadre traditionnel du creusement karstique en zone continentale ; dans ce dernier cas, le niveau de base joue le rôle de limite de la karstification en profondeur en transformant toute l’énergie hydraulique potentielle liée au gradient altitudinal.
89Enfin, FORD et WILLIAMS (1989) soulignent que le creusement par mélange des eaux douces et salées pourrait expliquer le développement de certains réservoirs pétroliers en éponges dans plusieurs paléokarsts. C’est le cas du Permien supérieur, dans le Texas occidental, qui présente un niveau de cavités de 45 m d’épaisseur riche en pétrole et attribué à un ancien niveau de dissolution par mélange d’eaux douces et salées (CRAIG, 1987). On comprend donc l’intérêt de l’étude comparative entre modèles fonctionnels et modèles anciens, en insistant particulièrement sur les critères de localisation et la géométrie des vides.
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Forêts d’hier et de demain
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