Mots clés : discordance, calcaire des canyon, réseau karstique, karst

Discordance hercynienne dans la salle de la Verna, gouffre de la Pierre Saint Martin (Arette - Aramits - Sainte Engrâce, Pyrénées Atlantiques)

Vincent Lignier

ENS Lyon - Préparation Agrégation SVSTU

Olivier Dequincey

ENS Lyon / DGESCO

06/10/2008

Résumé

Une discordance spectaculaire mais d'accès restreint : Crétacé / Primaire dans la salle de la Verna.


Figure 1. La discordance hercynienne au fond de la salle de la Verna, Pyrénées Atlantiques

La discordance hercynienne au fond de la salle de la Verna, Pyrénées Atlantiques

Vue depuis la plateforme EDF, du Nord vers le Sud.

La salle mesure dans ses plus grandes dimensions : 245 m x 242 m pour 194 m de hauteur. Cherchez les deux personnages qui donnent l'échelle (solution sur l'interprétation, image suivante).



Nous avons vu, il y a quelques semaines, la discordance Éocène/Cambrien à Minerve dans la Montagne Noire. Plus au Sud, où le socle primaire et sa couverture sont exhumés par les Pyrénées, la discordance hercynienne est également visible au contact des terrains du Crétacé Supérieur (Cénomanien à Campanien) dits « calcaires des canyons » qui reposent directement sur socle hercynien plissé, anté-carbonifère terminal. Cette discordance n'est pas toujours aisée à voir dans les paysages de montagne, modelés pas les glaciers et tapissés d'éboulis. Elle est en revanche bien visible sous terre, dans les galeries karstiques creusées dans les calcaires du Crétacé Supérieur, au contact du socle : c'est le cas dans la gigantesque salle de la Verna du réseau souterrain de la Pierre Saint Martin. Cette salle découverte en 1953 est située à 734m de profondeur de l'entrée naturelle connue à l'époque (Gouffre de la Pierre St Martin, puits Lépigneux). Depuis, un tunnel, creusé par EDF dans le but de capter le torrent souterrain, permet d'y accéder plus facilement depuis la vallée.

Les figures 3 à 7 présentent quelques images prises par plusieurs spéléologues, illustrant la discordance et le gigantisme de cette salle souterraine.



La salle de la Verna est la plus grande salle souterraine de France et la dixième plus grande au monde. Ses dimensions de 245m x 242m x 194m ont même permis aux élèves de Polytechnique d'y réaliser un vol en ongolfière (de 25m de hauteur) !

La réalisation d'un MNT (modèle numérique de terrain) par lasergrammétrie3D a permis d'en modéliser le volume proche de 4 millions de m3 : la Verna pourrait contenir deux fois Notre Dame de Paris en hauteur ! La micro centrale hydroélectrique VERNA, inaugurée en 2008 à Sainte Engrâce, est alimentée grâce à un barrage présent dans la salle de la Verna qui permet de détourner une partie de l'eau de la rivière souterraine.


Le réseau souterrain de la Pierre Saint Martin se développe sur le massif de la Pierre Saint Martin, sur les communes d'Arette, Aramits et Sainte Engrâce dans les Pyrénées Atlantiques. Il possède plusieurs entrées naturelles.

Une grande partie de ces vides karstiques se développe au niveau de la discordance Crétacé supérieur– socle hercynien. Les eaux de surface s'infiltrent rapidement dans la dalle calcaire par des galeries verticales, puis s'écoulent au contact de la discordance sur les terrains hercyniens peu perméables en dissolvant les calcaires crétacés.

Figure 8. Position de la salle de la Verna et de l'entrée du gouffre de la Pierre Saint Martin, qui s'ouvre en contrebas du col du même nom

Position de la salle de la Verna et de l'entrée du gouffre de la Pierre Saint Martin, qui s'ouvre en contrebas du col du même nom

Entre la salle et l'entrée du gouffre, on distingue les falaises et strates des « calcaires des canyons » du Crétacé, inclinées vers le Nord-Ouest.


Figure 9. Position de la salle de la Verna et de l'entrée du gouffre de la Pierre Saint Martin, qui s'ouvre en contrebas du col du même nom

Position de la salle de la Verna et de l'entrée du gouffre de la Pierre Saint Martin, qui s'ouvre en contrebas du col du même nom

Sur fond de la carte topographique au 1/25 000.


Figure 10. Coupe simplifiée du réseau de la Pierre Saint Martin et de sa position géologique

Coupe simplifiée du réseau de la Pierre Saint Martin et de sa position géologique

Figure 11. Autre exemple de drainage karstique au niveau de la discordance hercynienne dans le massif de la Pierre Saint Martin, le réseau du BU 56

Autre exemple de drainage karstique au niveau de la discordance hercynienne dans le massif de la Pierre Saint Martin, le réseau du BU 56

In Maire, 1990. La haute montagne calcaire, Karstologia, Mémoire n°3.


Dans le cas de la salle de la Verna, le socle hercynien est localement composé de calcaires dévoniens. Grâce à la position et à la nature des remplissages de la galerie Aranzadi, perchée 100 m au-dessus de la salle de la Verna, on sait que la rivière s'écoulait il y a environ 200 000 ans dans cette galerie, ce qui n'est plus le cas aujourd'hui.

Comment s'est donc formée la salle de la Verna ? Les eaux de la rivière souterraine ont infiltré les calcaires dévoniens du socle en les dissolvant peu à peu. Les nombreux vides karstiques ainsi crées ont abouti à un effondrement important entre 194 000 et 211 000 ans, à l'origine du vide imposant actuel.

La salle de la Verna est donc liée à une capture hydrologique par l'intermédiaire d'une « doline d'effondrement souterraine » dans le socle. Les eaux de la rivière sont maintenant drainées dans les calcaires dévoniens du socle vers d'autres galeries souterraines, à ce jour non reconnues.

Figure 12. Coupe géologique et schéma hydrologique de la salle de la Verna

Coupe géologique et schéma hydrologique de la salle de la Verna

Cette discordance est également visible dans le paysage, certes de façon moins évidente mais plus accessible, comme le montrent les images suivantes.

Figure 13. Panorama sur le Pic de Countendé depuis le Pic du Soum Couy

Panorama sur le Pic de Countendé depuis le Pic du Soum Couy

On distingue le rebord oriental des « calcaires des canyons », à droite, en discordance sur le socle hercynien, à gauche dans le cirque glaciaire, vers la vallée d'Aspe.


Figure 14. Panorama sur le Pic de Countendé depuis le Pic du Soum Couy

Panorama sur le Pic de Countendé depuis le Pic du Soum Couy

Interprétation géologique.


Figure 15. Vue d'ensemble du massif de la Pierre Saint Martin

Vue d'ensemble du massif de la Pierre Saint Martin

Image Google Earth avec calque de la synthèse topographique de l'ARSIP, d'après A. Pont. Les traits noirs correspondent aux topographies des réseaux souterrains explorés, ici calqués sur le relief. Triangles : reliefs remarquables ; punaise et flèche rouges : entrée historique du gouffre de la Pierre St Martin et localisation de la salle de la Verna.


Figure 16. Vue d'ensemble du massif de la Pierre Saint Martin, avec le fond géologique

Vue d'ensemble du massif de la Pierre Saint Martin, avec le fond géologique

Image Google Earth avec calque de la synthèse topographique de l'ARSIP, d'après A. Pont et fond géologique au 1/50 000 du BRGM. En haut à droite, on distingue la discordance hercynienne au pied du Pic de Contendé.


Figure 17. Vue d'ensemble du massif de la Pierre St Martin depuis le Sud

Vue d'ensemble du massif de la Pierre St Martin depuis le Sud

Image Google Earth. Triangles : reliefs remarquables ; punaise et flèche rouges : entrée historique du gouffre de la Pierre St Martin et localisation de la salle de la Verna. Les falaises au pied des pics d'Anie, de Countendé et de Soum Couy, correspondent à la dalle des « Calcaires des Canyons ».


Figure 18. Vue d'ensemble du massif de la Pierre St Martin depuis le Sud, avec le fond géologique

Vue d'ensemble du massif de la Pierre St Martin depuis le Sud, avec le fond géologique

Avec la carte géologique au 1/50 000 du BRGM. La discordance entre les calcaires crétacés (vert) et le socle hercynien (orange, marron, bleu). La limite rectiligne entre le vert foncé et clair des calcaires crétacés au niveau Pic d'Anie-Soum Couy correspond à une limite de feuilles de deux cartes différentes au 1/50 000 (Feuille de Larrau et feuille de Larun-Somport).


Merci à Frédéric Verlaguet pour ses clichés de la Salle de la Verna, à Serge Caillaux ( Spéléo Magazine) pour les images de la mongolfière, à la société ATM3D pour l'image du MNT avec Notre Dame de Paris, à R.Maire pour la photographie panorama du Pic de Soum Couy et aux membres de l'ARSIP pour l'utilisation des données topographiques spéléologiques, et à Jean-François Godart du Centre Départemental de Spéléologie des Pyrénées Atlantiques pour des précisions toponymiques et hydroélectriques.

Bibliographie et Web :

Mots clés : discordance, calcaire des canyon, réseau karstique, karst