Un exemple de petit lapiaz : le lapiaz de Loulle (Jura)

Matthias Schultz

Professeur de SVT, Lycée H. de Chardonnet, Chalon sur Saône

Pierre Thomas

Laboratoire de Géologie de Lyon / ENS Lyon

Olivier Dequincey

ENS Lyon / DGESCO

16/11/2015

Résumé

Un lapiaz jeune et peu étendu, rigoles de dissolution, végétation et nostocs (crachat du diable ou crachat de Lune).


Figure 1. Le lapiaz de Loulle, Jura

Ce lapiaz se caractérise par roche nue parcourue de rigoles de largeur décimétrique à pluri-décimétrique et de profondeur très variable. Une végétation rase (herbacées, arbustes), ne parvient à s'implanter que dans les fentes de dissolution du calcaire, et laisse à nu des pans entiers de calcaire du Jurassique supérieur.


En pays calcaire, les morphologies superficielles les plus spectaculaires des karsts sont souvent des lapiaz (aussi appelés lapiés, lapiez, lapiès ou karren). Il s'agit de surfaces calcaires parcourues de "rigoles de dissolution" plus ou moins marquées. Ces rigoles apparaissent soit à partir des diaclases initialement présentes dans la roche, progressivement élargies par l'action des eaux de ruissellement chargées de CO2, soit le long de la ligne de plus grande pente par simple dissolution, sans qu'il y ait besoin de fissure initiale. Le dioxyde de carbone dissous dans ces eaux de ruissellement (eaux de pluie ou de la fonte des neiges) provient un peu du CO2 atmosphérique. Mais comme souvent les fractures sont tapissées de voiles bactériens, de concentrations de cyanobactéries et même remplies d'humus abritant végétaux et champignons, c'est surtout la respiration de ces êtres vivants (bactéries, champignons, racines des végétaux…) qui produit le CO2, CO2 que ces organismes ont eux-mêmes directement ou indirectement extrait de l'atmosphère par la photosynthèse.

Dans les fissures ainsi formées, quand un sol, important producteur de CO2 (et d'acides humiques), s'est installé, cela accélère encore la dissolution au niveau de ces fissures qui s'élargissent, s'approfondissent et vont prendre le dessus par rapport aux autres. On passe ainsi d'un karst peu évolué, comme à Loulle, à un karst beaucoup plus mature (comme par exemple celui du Bois de Païolive que l'on verra dans 3 semaines).

La dissolution des carbonates par les eaux chargée de CO2 peut s'écrire : CO2 + H2O + CaCO3 → 2 HCO3 - + Ca2+ .

C'est la réaction inverse de ce qui se passe dans les grottes riches en stalactites, stalagmites et autres concrétions (cf., entre autres, Les excentriques, des concrétions spéléologiques bien étranges ).

Le lapiaz de Loulle est très facilement accessible aux curieux des sciences de la nature. On peut facilement s'y garer, et il est indiqué par un panneau sur le bord de la D255 entre Pillemoine et Loulle.

D'après la carte géologique au 1/50 000 de Champagnole (1965) le lapiaz de Loulle affecte la couche de calcaire nommé J7 (Séquanien). Dans la terminologie actuelle, le Séquanien correspond à l'Oxfordien supérieur et au Kimméridgien basal, étages du Jurassique supérieur (≈145 Ma). Il s'agit de calcaires, parfois oolitiques ou péri-récifaux. Des faciès particuliers de ce même calcaire de Loulle font l'objet d'un article séparé (cf. Loulle (Jura) : sous le lapiaz, la plage et ses dinosaures ).

Ce lapiaz est recouvert de dépôts glaciaires, noté Gm sur la carte géologique de Champagnole. La notice de cette carte indique qu'il s'agit de moraines de fond. Lors des dernières glaciations, la région était donc recouverte de glaciers, agents érosifs puissants. Les éventuels lapiaz anté-glaciaires ont été érodés, et la morphologie actuelle est donc très récente (moins de 15 000 ans). Ce jeune âge explique la morphologie "immature" de ce lapiaz.

Figure 2. Vue d'ensemble sur le petit lapiaz de Loulle (Jura)

La roche à nu affleure sur environ 170 m de long (la moitié de ces 170 m est caché par les arbres du premier plan à gauche et à droite) sur 60 m de large. À l'arrière de la partie nue, on retrouve le même lapiaz, mais avec des arbres et arbustes plus grands. Le pré du premier plan pousse sur les dépôts glaciaires.


Figure 3. Zoom rapproché sur la dalle de calcaire du lapiaz de Loulle (Jura)

Les rigoles du lapiaz commencent à bien se voir sur la dalle de calcaire, qui a signification de surface structurale (pendage d'environ 10° vers l'Ouest).


Figure 4. Vue sur une rigole de dissolution rectiligne et très profonde

Il s'agit là très vraisemblablement d'une diaclase importante, élargie par la dissolution, traversant une grande épaisseur de calcaire et atteignant (peut-être) une cavité karstique ou une couche imperméable (type marne) sous-jacente.


Figure 5. Vue sur une rigole de dissolution moins rectiligne et très peu profonde

Il ne s'agit pas là d'une diaclase importante élargie par la dissolution, mais d'une simple rigole de dissolution. On ne voit aucune diaclase au fond de cette rigole. Le fond de la rigole, irrégulier, est imperméable et de l'eau stagne dans les points bas (preuve de l'absence de diaclase). On ne peut pas voir si la cavité à gauche de la rigole est profonde ou non.


Figure 6. Vue d'un vaste secteur du lapiaz de Loulle (Jura)

La majorité des rigoles est occupée par des arbustes bien verts et de l'herbe bien verte. Aucun végétal n'avait de problème hydrique pendant ce mois de juin 2015.


Figure 7. Vue d'un vaste secteur du lapiaz de Loulle (Jura)

La majorité des rigoles est occupée par des arbustes et/ou de l'herbe complètement desséchés, du moins au premier plan. Cette photo a été prise fin juillet 2015, pendant une canicule qui a affecté un grand tiers Sud-Est de la France. Herbes et arbustes avaient de forts problèmes de ressources hydriques pendant cet été 2015.


Figure 8. Vue d'un grand secteur du lapiaz de Loulle (Jura)

Suivant les endroits, les rigoles sont profondes (fond invisible) ou peu profondes, nues ou remplies de sol et d'herbe, voire occupées par des arbustes. Ces photos ont été prises en pleine canicule de l'été 2015 : l'herbe est sèche presque partout, la moitié des arbustes est en train de mourir alors que l'autre moitié semble bien vivante. Les rigoles dans lesquelles poussent les végétaux bien vivants sont sans doute profondes et sont en communication avec des niveaux imperméables ou des cavités karstiques. Les rigoles dans lesquelles poussent les végétaux secs sont sans doute très peu profondes, et sans communication avec des niveaux potentiellement riches en eau. La résistance de la végétation à la sécheresse sert alors de révélateur de la profondeur des rigoles et des diaclases


Figure 9. Vue d'un grand secteur du lapiaz de Loulle (Jura)

Suivant les endroits, les rigoles sont profondes (fond invisible) ou peu profondes, nues ou remplies de sol et d'herbe, voire occupées par des arbustes. Ces photos ont été prises en pleine canicule de l'été 2015 : l'herbe est sèche presque partout, la moitié des arbustes est en train de mourir alors que l'autre moitié semble bien vivante. Les rigoles dans lesquelles poussent les végétaux bien vivants sont sans doute profondes et sont en communication avec des niveaux imperméables ou des cavités karstiques. Les rigoles dans lesquelles poussent les végétaux secs sont sans doute très peu profondes, et sans communication avec des niveaux potentiellement riches en eau. La résistance de la végétation à la sécheresse sert alors de révélateur de la profondeur des rigoles et des diaclases


Figure 10. Gros plan sur des cavités et/ou des rigoles élargies semblant traverser le calcaire sur une grande épaisseur, lapiaz de Loulle (Jura) 1/5

Ces fissures profondes sont assez systématiquement occupées par des végétaux (mousses, herbes…), sources de CO2 participant à l'élargissement de la fissure par dissolution.


Figure 11. Gros plan sur des cavités et/ou des rigoles élargies semblant traverser le calcaire sur une grande épaisseur, lapiaz de Loulle (Jura) 2/5

Ces fissures profondes sont assez systématiquement occupées par des végétaux (mousses, herbes…), sources de CO2 participant à l'élargissement de la fissure par dissolution.


Figure 12. Gros plan sur des cavités et/ou des rigoles élargies semblant traverser le calcaire sur une grande épaisseur, lapiaz de Loulle (Jura) 3/5

Ces fissures profondes sont assez systématiquement occupées par des végétaux (mousses, herbes…), sources de CO2 participant à l'élargissement de la fissure par dissolution.


Figure 13. Gros plan sur des cavités et/ou des rigoles élargies semblant traverser le calcaire sur une grande épaisseur, lapiaz de Loulle (Jura) 4/5

Ces fissures profondes sont assez systématiquement occupées par des végétaux (mousses, herbes…), sources de CO2 participant à l'élargissement de la fissure par dissolution.


Figure 14. Gros plan sur des cavités et/ou des rigoles élargies semblant traverser le calcaire sur une grande épaisseur, lapiaz de Loulle (Jura) 5/5

Ces fissures profondes sont assez systématiquement occupées par des végétaux (mousses, herbes…), sources de CO2 participant à l'élargissement de la fissure par dissolution.


Figure 15. Rigole et trous imperméables remplis d'eau et de « crachats du diable », également appelés « crachats de Lune »

Photo prise un matin après un mini orage nocturne ayant éclaté la nuit précédente pendant la canicule de fin juillet 2015.

Les rigoles sont pleines d'herbes sèches. Les trois rigoles ou cavités du premier plan sont tapissées de ce qu'on appelle populairement des « crachats du diable » ou « crachats de Lune ». La veille, ces trois rigoles- / cavités devaient sembler "vides", avec la roche à nu ou tout au plus salie d'un fin voile sombre. Au petit matin, elles sont pleines de ces crachats du diable. Ces "crachats" sont en fait des colonies de nostocs, groupe de cyanobactéries. Ces nostocs, lorsqu'ils sont déshydratés, tapissent la roche de façon très discrète et sont quasi invisibles ; pour un œil non averti, les cavités du lapiaz paraissent alors vides. Les quelques gouttes de pluie nocturne collectées par la surface de calcaire et rassemblées dans ces cavités fermées ont réhydraté et fait "croître" et "turgescer" ces colonies de nostocs pendant la nuit. C'est à cause de leur apparition soudaine que leur vient leur surnom de crachat de Lune ou du diable. La respiration et la décomposition de ces nostocs produira du CO2 et des acides organiques, qui dissoudront / approfondiront la cavité dans lesquelles ils se développent occasionnellement.



Figure 17. Zoom sur cette cavité pleine de « crachat du diable », lapiaz de Loulle (Jura)

Le bord de la cavité est "dentelé", comme rongé et corrodé, ce qui suggère bien que ces nostocs sont en partie responsables en de la dissolution des calcaires à cause de leur CO2 respiratoire et des acides organiques qu'ils libèrent.


Figure 18. Vue aérienne sur le petit lapiaz de Loulle (Jura)

La route correspond à la D255 au SE de Loulle. Au premier plan, une ancienne carrière exploite une couche de calcaire oolitique (on peut y prélever des échantillons). La limite Ouest du lapiaz (devant) correspond à la limite formation glaciaire / calcaire J7.


Figure 19. Localisation du petit lapiaz de Loulle (Jura)


Figure 20. Localisation du lapiaz de Loulle sur la carte géologique

La punaise jaune localise la limite Ouest de ce petit lapiaz.


Figure 21. Localisation du lapiaz de Loulle sur carte IGN


Figure 22. Localisation de Loulle (Jura) en France