SPÉLÉOLOGIE

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La spéléologie physique

Sous la rubrique spéléologie physique se rangent tous les phénomènes qui ne relèvent ni du monde vivant ni de l'histoire humaine. Ce très vaste domaine peut être subdivisé à son tour en deux chapitres majeurs, celui des mesures physiques et celui de l'observation naturaliste.

Traditionnellement, la spéléologie physique est associée à l'étude du relief karstique (cf. relief karstique). De fait, les cavernes des régions calcaires se classent parmi les plus grandes et les plus nombreuses, mais il ne faut pas négliger l'existence de cavités naturelles dont la genèse n'est pas liée au caractère soluble de la roche encaissante. Citons les grottes de certains massifs volcaniques ou les cavernes littorales.

Enfin, depuis déjà un certain temps, la spéléologie physique étend ses investigations aux cavités naturelles inaccessibles à l'homme : le réseau de fentes et de canalicules qui traversent la masse rocheuse.

La spéléologie physique pose des problèmes très particuliers aux chercheurs. Un massif de roches sableuses, perméable en petit, est inaccessible en profondeur sans moyens artificiels (puits), mais ses propriétés varient de façon continue et permettent un traitement général par intégration de données partielles. Au contraire, le massif karstifié se caractérise par son hétérogénéité et exige une investigation point par point des cavernes, en fonction des possibilités d'accès, avec prise en considération d'éléments inaccessibles (fentes ou galeries inexplorées). L'interprétation soulève de nombreux problèmes méthodologiques concernant la répartition zonale des caractères observés partiellement, les rapports entre échelle du phénomène et échelle d'observation, etc.

Mesures physiques

L'étude d'une cavité naturelle considère successivement : la masse rocheuse encaissante, l'atmosphère de la caverne, les eaux souterraines qui la traversent ou y séjournent.

La roche encaissante

Il est nécessaire de connaître la nature pétrographique de la roche encaissante, sa solubilité et les caractères associés (nature des insolubles, porosité, etc.).

Au voisinage des cavités souterraines et des versants de vallées, les massifs rocheux présentent un état mécanique donné (régime de compression pouvant aller jusqu'à la fracturation ou détente entraînant l'ouverture des fissures). Les problèmes de cette mécanique des roches sont bien connus des techniciens de l'exploitation minière, mais sont à peine esquissés pour les cavités naturelles. Cette mécanique des parois de grottes conditionne cependant le développement du réseau de fentes voisin de la galerie, les éboulements, etc. À ce propos, nombre d'études sont en cours : orientation des diaclases en rapport avec l'orientation des cavités, mesure de la déformation des cavités (ce qui exige un appareillage extrêmement sensible), mesures géophysiques, électriques ou séismiques.

L'atmosphère souterraine

D'importantes masses d'air circulent dans les cavités souterraines, tout d'abord à cause des différences de température entre les atmosphères interne et externe. L'air chaud étant plus léger que l'air froid, en hiver, l'air souterrain, plus chaud donc plus léger, aura tendance à s'élever avec courants d'air, parfois très violents dans les rétrécissements des conduits souterrains. Les variations de pression barométrique auront une action complémentaire ; une dépression provoque une expansion de la masse d'air souterraine dont le mouvement s'ajoute ou se retranche, suivant les points, aux mouvements d'origine thermique. En pays de faible relief, les mouvements barométriques prédominent. La pression du vent sur un versant, une cascade dans un grand puits déterminent des courants d'air locaux.

La température de l'air des cavernes peut être considérée comme constante, malgré de petites variations très vites amorties en raison du volant thermique constitué par la masse rocheuse encaissante. L'état hygrométrique de l'air est presque toujours très élevé et voisin de la saturation.

La composition chimique de l'air souterrain diffère souvent de la composition de l'air externe. Les réactions biochimiques liées au développement de la végétation produisent du gaz carbonique qui diffuse vers le bas à la faveur des fentes. L'atmosphère souterraine s'enrichit en CO2, au détriment des autres éléments, et des atmosphères titrant 4,5 p. 100 de CO2 au lieu de 0,03 ; 14,5 p. 100 de O2 au lieu de 20,9 ; 80 p. 100 de N2 au lieu de 78,1 se rencontrent couramment.

Enfin, il existe en caverne une radioactivité nat [...]

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Écrit par :

  • : docteur ès sciences, chargé de recherche au C.N.R.S.
  • : maître de recherches du Fonds national Belge de la recherche scientifique.
  • : professeur honoraire à l'université de Louvain, membre de l'Académie royale des sciences et de l'Académie royale de langue et de littérature française de Belgique, membre correspondant du Muséum national d'histoire naturelle de Paris

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Autres références

«  SPÉLÉOLOGIE  » est également traité dans :

BRUNIQUEL GROTTE DE, Tarn-et-Garonne

  • Écrit par 
  • Jacques JAUBERT, 
  • Sophie VERHEYDEN
  •  • 1 843 mots
  •  • 3 médias

Dans le chapitre « Découverte et description de la grotte de Bruniquel »  : […] Dominant le cours encaissé de l’Aveyron qui entaille les plateaux les plus méridionaux du Quercy, la grotte de Bruniquel a été découverte en février 1990 par un jeune spéléologue, Bruno Kowalscewski, de la société spéléo-archéologique de Caussade. Deux campagnes de terrain, effectuées en 1992 et 1993 par Michel Soulier et François Rouzaud, ont permis de relever d’étonnantes structures annulaires, […] Lire la suite

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Pour citer l’article

Philippe RENAULT, Raymond TERCAFS, Georges THINÈS, « SPÉLÉOLOGIE », Encyclopædia Universalis [en ligne], consulté le 16 août 2022. URL : https://www.universalis.fr/encyclopedie/speleologie/