Pour compléter votre information sur les cavités de la région et leurs risques, n’hésitez pas à faire la Earthcache de kensen (Marnière en Pays de Caux – GC8QCVT).
Introduction
Avec cette Earthcache, nous allons nous intéresser aux différents types de cavités sous-terraines du pays de Caux. Sur place, vous aurez l’occasion de visiter l’une d’entre elles.
Géologie de la région
L’ensemble des plateaux haut-normands est constitué d’un soubassement de craies d’âge crétacé, généralement blanches, fréquemment riches en silex. L’âge de ces dépôts crayeux s’échelonne depuis le Cénomanien à l’ouest jusqu’au Campanien à l’est. Les caractéristiques des craies de l’ouest du Bassin de Paris dépendent essentiellement de l’étage stratigraphique considéré :
- les premiers niveaux crayeux du Cénomanien sont encore gris-vert du fait de leur richesse en glauconie et sont plus ou moins enrichis en éléments détritiques (argiles, quartz) ;
- les craies du Turonien présentent généralement un facies crayeux argileux, grisâtres à blanchâtres. Pour le Turonien inferieur et moyen, les bancs noduleux (hard-grounds) sont fréquents et les silex sont absents. Le Turonien supérieur se présente quant à lui sous forme d’une craie moins argileuse avec quelques silex. D’une puissance relativement faible, le Turonien s’épaissit vers le Nord et vers la Somme ;
- les niveaux du Coniacien se présentent sous forme d’une craie blanche riche en silex. Ils renferment fréquemment des couches plus jaunes, plus résistantes car dolomitiques ;
- les craies blanches du Santonine sont relativement riches en silex ;
- les craies du Campanien apparaissent blanches parfois jaunâtres et relativement pauvres en silex.
On retiendra que la craie, notamment en Seine-Maritime, est fortement karstifiée, avec de nombreuses zones à « puits » karstiques profonds, remplis de formations superficielles.
La craie
La craie est une roche calcaire blanche à grain très fin, friable et poreuse. Elle est composée à plus de 90% de CaCO3. La fraction non-carbonatée faible contient du quartz, du feldspath, du mica, de la glauconite et de l'argile.
Le reste est fourni par des débris d'organismes :
- éléments de Coccolithophoridés, algues microscopiques, unicellulaires, munies de flagelles et vivant dans le plancton. Ces nanofossiles de forme discoïdale sont appelés des coccolithes et représentent jusqu'à 50% de la craie.
La trame est constituée par ces débris faiblement cimentés par de la calcite. Il subsiste des vides. Le taux de sédimentation moyen pouvait atteindre 15 cm / 1000 ans. La très faible teneur en éléments détritiques est une caractéristique de la craie de Normandie. Cette caractéristique indique un climat aride non saisonnier. Les silex sont des accidents siliceux formés à l'intérieur de la craie.
Les cavités d’origine humaines ou naturelles
Les cavités souterraines sont des vides qui affectent le sous-sol, et dont l’origine dans notre département peut être soit humaine (anthropique), soit naturelle. En Haute-Normandie, ces deux grands types de cavités souterraines coexistent.
1/ Les cavités souterraines anthropiques
Elles ont des caractéristiques variables en fonction des matériaux extraits du sol. On distingue ainsi :
Les marnières :
La craie y était exploitée sur l’ensemble du département, essentiellement au cours des 18ème et 19ème siècles. La profondeur du puits d’extraction variait le plus couramment de 20 à 40 m, avec un volume de galerie de l’ordre de 200 à 400 m3. Les marnières se trouvent disséminées sur tout le plateau cauchois, pour une densité approchant les 13 au km².
Les carrières de pierre à bâtir :
La craie était destinée à la construction. La hauteur des chambres d’exploitation y atteignait 5 à 6 mètres et l’extraction pouvait être conduite sur plusieurs hectares. Pour des facilités d’exploitation et de production de gros blocs, celles-ci se trouvent généralement à flanc de coteau.
Les extractions de matériaux divers :
Dans les carrières de sable, d’argile, de silex et de grès, l’exploitation se faisait à faible profondeur. Ces carrières pouvaient s’effondrer rapidement. Il est possible de trouver d’anciennes argilières sur tout le département, bien qu’on puisse noter leur prépondérance dans le Pays de Bray.
Les puits ou puisards :
Certains puits non ouvragés peuvent avoir été oubliés avec le temps, laissant apparaître des effondrements circulaires similaires à ceux des puits de marnière. Il peut s’agir de puits d’eau, généralement profond et atteignant la nappe, ou bien de puisard où l’on infiltrait l’eau de pluie. En haute Normandie, ces puisards sont parfois appelés « boitout ». Peu profonds, ils ne sont pas dotés de galerie, bien que quelques extensions soient parfois réalisées afin d’en augmenter leur capacité.
2/ les cavités d'origine naturelle
Elles résultent de la dissolution de la craie par les eaux d’infiltration. En effet, l’eau de pluie traversant l’atmosphère se charge de gaz carbonique, devenant légèrement acide. Les fonds de vallée, où l’eau s’écoule et s’infiltre, sont les plus affectés par ce type de cavités. Bien que mal connus, ces vides sont fréquents et leur nombre probablement sous-estimé.
Plusieurs processus sont à l’origine de la genèse de ces cavités :
- la karstification de la craie (dissolution naturelle de la roche par les eaux d’infiltration). Les petites fissures ainsi créées s’agrandissent, forment des vides ou se remplissent de particules fines. Les mouvements de nappe et les phénomènes pluvieux intenses accélèrent ce processus de dégradation des roches. Cet ensemble de fissures et de boyaux forme le karst. Dans ces roches, la dissolution et l’écoulement souterrain créent des conduits qui vont de l’amont (les points d’infiltration d’eau dans la roche) vers l’aval (la source). Sans forme ni dimension bien définie, le karst crée des circulations d’eau qui communiquent parfois de façon inattendue.
- la présence de véritables pertes hydrogéologiques au sein de la craie. Ces pertes, appelées « bétoires » en Normandie, sont des dépressions de terrain où s’engouffrent les eaux de ruissellement sur un axe de talweg (vallée sèche). Il est d’ailleurs possible de trouver des bétoires associées « en chapelet ». Les bétoires peuvent aussi être issues d’effondrement de boyaux karstiques devenus trop instables.
- les circulations karstiques profondes pouvant générer des cheminées de dissolution qui percent parfois jusqu’au sommet de la craie. Les formations superficielles s’effondrent alors. Par la suite, le remplissage de ces cheminées reprend de manière sporadique jusqu’à ce que les eaux de circulation lessivent en profondeur la base de ces « trémies » et déstabilisent à nouveau les formations superficielles.
Tout le département, reposant sur un plateau crayeux, est susceptible de connaître des anomalies de surface liées au karst.
Les sources bibliographiques
- https://www.seine-maritime.gouv.fr/Politiques-publiques/Environnement-et-prevention-des-risques/Risques-technologiques-et-naturels/Cavites-souterraines/Qu-est-ce-qu-une-cavite-souterraine
- https://infoterre.brgm.fr/rapports/RP-54790-FR.pdf
- https://www.cnek.org/spip.php?article25&var_recherche=karst
- https://www.cnek.org/spip.php?article30&var_recherche=karst
- https://www.futura-sciences.com/planete/dossiers/geographie-voyage-haute-normandie-728/page/2/
- https://planet-terre.ens-lyon.fr/article/erosion-karstique.xml
- https://www.cfh-aih.fr/images/DOCS/2-Colloques/Colloque_2018_le_havre/Livret%20guide%20excursion.pdf
- https://fr.wikipedia.org/wiki/Silex
Pour valider la Earthcache
ATTENTION, la cache se trouve en bord de route dans un virage avec une faible visibilité. Je vous conseille d’aller vous garer au WP1. Dans la cavité, les équipements de spéléologie ne sont pas nécessaires à part une lampe. Des chaussures et des vêtements adaptés sont conseillées.
Pour pouvoir valider cette EarthCache, vous devrez répondre correctement aux questions suivantes et ajouter à votre log une photo de vous, de votre GPS ou de votre pseudo vers l’entrée de la cache. Cette photo permettra de valider le « trouvé » en cas de mauvaise réponse aux questions. Les photos donnant les réponses aux questions seront supprimées.
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Rappel concernant les Earthcaches : Il n'y a pas de conteneur à rechercher ni de logbook à renseigner. Il suffit de se rendre sur les lieux, de répondre aux questions et de me renvoyer les réponses.
Question 1 : quel type de cavité allez-vous explorer ?
Question 2 : en entrant dans la cavité (empruntez l’entrée 1 de la Earthcache signalée plus haut; celle de droite), devant vous, légèrement sur la droite, pouvez-vous me dire quel type de roche est présente au 5ème barreau de l'échelle ? Épaisseur de la couche ?
Question 3 : Nature de la roche principale présente dans cette cavité ? Pouvez-vous estimer son origine géologique en vous aidant de la description de la earthcache ?
Question 4 : Lorsque vous empruntez la galerie en face de l’entrée de la Earthcache, au fond de l’allée, quelle particularité se trouve au plafond ? Pouvez-vous estimer les dimensions ? Est-ce naturel ou anthropique ?
Introduction
With this Earthcache, we will be interested in the different types of underground cavities in the Caux area. On site you will have the opportunity to visit one of them.
Geology of the region
The whole of the Upper Normandy plateaux is made up of a base of chalk of Cretaceous age, generally white, frequently rich in flint. The age of these chalk deposits ranges from the Cenomanian in the west to the Campanian in the east. The characteristics of the chalk of the western Paris Basin depend essentially on the stratigraphic stage considered:
- the first chalky levels of the Cenomanian are still grey-green because of their richness in glauconia and are more or less enriched in detrital elements (clays, quartz);
- the chalk of the Turonian generally presents a chalky clayey, grayish to whitish facies. For the Lower and Middle Turonian, hard-grounds are common and flints are absent. The upper Turonian is less clayey chalk with some flint. Of a relatively weak power, the Turonian thickens towards the North and towards the Somme;
- the levels of the Coniacian are in the form of a white chalk rich in flint. They frequently contain yellower layers, more resistant because dolomitic;
- the white chalks of the Santonine are relatively rich in flint;
- the chalks of the Campanian appear white sometimes yellowish and relatively poor in flint.
It should be noted that chalk, especially in Seine-Maritime, is highly karstified, with many zones with deep karstic "wells", filled with superficial formations.
The chalk
Chalk is a very fine-grained white limestone, friable and porous. It is composed of more than 90% CaCO3. The weak non-carbonate fraction contains quartz, feldspar, mica, glauconite and clay.
The remainder is provided by organism debris:
- elements of Coccolithophoridae, microscopic, unicellular algae with flagella and living in the plankton. These nanofossils of discoidal shape are called coccolithes and represent up to 50% of the chalk.
The screen is made up of this debris weakly cemented by calcite. Voids remain. The average sedimentation rate could reach 15 cm / 1000 years. The very low content of detrital elements is a characteristic of Normandy chalk. This characteristic indicates an arid non-seasonal climate. Flints are siliceous accidents formed inside the chalk.
Cavities of human or natural origin
Underground cavities are voids that affect the subsoil and whose origin in our department can be either human (anthropic) or natural. In Haute-Normandie, these two main types of underground cavities coexist.
1/ Anthropogenic underground cavities
They have variable characteristics depending on the materials extracted from the soil. A distinction can be made as follows:
The marnieres:
Chalk was exploited there throughout the department, mainly during the 18th and 19th centuries. The depth of the extraction shaft most commonly varied from 20 to 40 m, with a gallery volume of around 200 to 400 m3. The marlings are scattered all over the Cauchois plateau, with a density approaching 13 per km².
The building stone quarries :
The chalk was intended for construction. The height of the exploitation chambers reached 5 to 6 meters and the extraction could be carried out over several hectares. For facilities for the exploitation and production of large blocks, these were generally located on the hillside.
Extraction of various materials :
In sand, clay, flint and sandstone quarries, exploitation was done at shallow depths. These quarries could collapse quickly. It is possible to find old argilières on all the department, although one can note their preponderance in the Country of Bray.
Wells or sumps :
Some unworked shafts may have been forgotten over time, revealing circular collapses similar to those of marl pits. These may be water wells, usually deep and reaching the water table, or sump wells where rainwater was infiltrated. In Upper Normandy, these sumps are sometimes called "boitout". Shallow, they are not equipped with a gallery, although some extensions are sometimes made to increase their capacity.
2/ cavities of natural origin
They result from the dissolution of the chalk by the infiltration water. Indeed, rainwater passing through the atmosphere is charged with carbon dioxide, becoming slightly acidic. Valley bottoms, where water flows and infiltrates, are the most affected by this type of cavities. Although poorly known, these voids are frequent and their number probably underestimated.
Several processes are at the origin of the genesis of these cavities:
- chalk karstification (natural dissolution of the rock by infiltration water). The small cracks thus created grow larger, form voids or fill with fine particles. Groundwater movements and intense rainfall phenomena accelerate this process of rock degradation. This set of cracks and casings forms the karst. In these rocks, dissolution and underground flow create conduits that go from upstream (the points where water infiltrates the rock) to downstream (the source). With no well-defined shape or size, karst creates water flows that sometimes communicate unexpectedly.
- the presence of real hydrogeological losses within the chalk. These losses, called "bétoires" in Normandy, are depressions in the ground where runoff water rushes down a talweg axis (dry valley). It is moreover possible to find associated beories "in rosary". The beories can also be the result of the collapse of karstic casings that have become too unstable.
- the deep karstic circulations that can generate dissolution chimneys that sometimes pierce to the top of the chalk. The surface formations then collapse. Thereafter, the filling of these chimneys starts again in a sporadic way until the circulating waters leach in depth the base of these "hoppers" and destabilize again the surface formations.
The whole department, resting on a chalky plateau, is susceptible to surface anomalies related to karst.
Bibliographical sources
- https://www.seine-maritime.gouv.fr/Politiques-publiques/Environnement-et-prevention-des-risques/Risques-technologiques-et-naturels/Cavites-souterraines/Qu-est-ce-qu-une-cavite-souterraine
- https://infoterre.brgm.fr/rapports/RP-54790-FR.pdf
- https://www.cnek.org/spip.php?article25&var_recherche=karst
- https://www.cnek.org/spip.php?article30&var_recherche=karst
- https://www.futura-sciences.com/planete/dossiers/geographie-voyage-haute-normandie-728/page/2/
- https://planet-terre.ens-lyon.fr/article/erosion-karstique.xml
- https://www.cfh-aih.fr/images/DOCS/2-Colloques/Colloque_2018_le_havre/Livret%20guide%20excursion.pdf
- https://fr.wikipedia.org/wiki/Silex
To validate the Earthcache
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Question 1 : What type of cavity will you explore?
Question 2 : When entering the cavity (take the Earthcache entrance 1 indicated above; those on your right), in front of you, slightly to the right, can you tell me what type of rock is present at the 5th ladder bar? Thickness of the layer?
Question 3 : Nature of the main rock present in this cavity? Can you estimate its geological origin with the help of the earthcache description?
Question 4 : When you go through the gallery in front of the entrance of the Earthcache, at the end of the driveway, what is the special feature on the ceiling? Can you estimate the dimensions? Is it natural or man-made?