Image de la semaine | 09/03/2020
Les sources pétrifiantes de l'Huveaune (Nans-les-Pins et Plan d'Aups - Sainte Baume, Var), des exemples de gours et travertins dans le massif de la Sainte Baume
09/03/2020
Résumé
Eaux carbonatées et précipitations calcaires dans les cours d'eau : travertins, gours et modelé karstique à proximité (lapiaz, poljé).
Source - © 2019 Alexandre Aubray
Figure 1. Les gours de sources de l'Huveaune, massif de la Sainte Baume (Var)
Les gours sont constitués de petits bassins limités par du calcaire formant de petits “barrages” retenant de petites “mares”.
Une balade dans le massif de la Sainte Baume, chainon provençal notamment célèbre pour sa hêtraie relique du Dernier Maximum Glaciaire est l'occasion d'observer des morphologies bien classiques des pays calcaires comme le Jura (Visite touristique des chutes et travertins du Hérisson (Jura), Cascades de tuf (travertin) dans le massif du Jura, Les barrages de travertin, les gours (lacs) en escaliers et les coulées (escaliers) de "tuf" des ruisseaux du Jura), ou les causses du Larzac, du Quercy (Stromatolithes actuels, travertins et cascade pétrifiante de Saint Pierre-Livron, Caylus (Tarn et Garonne)) ou encore dans d'autres endroits du Var (Les falaises de travertins du Haut-Var : quand la géologie rencontre l'architecture). Voir aussi : Dépôts de travertin à la sortie de sources karstiques, Dépôts de calcaire par des cascades pétrifiantes, Concrétions calcaires dans le lit des rivières).
Cet article propose quelques photographies de morphologies visibles au niveau des sources de l'Huveaune qui méritent d'être vues pour celles et ceux qui passeraient dans la région de Marseille.
Le chemin du vallon de la Castelette dans le massif de la Sainte Baume permet l'observation de morphologies constituées par des bassins calcaires appelés “gour”. Ce type de morphologie est typique de pays karstiques (Les barrages de travertin, les gours (lacs) en escaliers et les coulées (escaliers) de "tuf" des ruisseaux du Jura) mais peut aussi se retrouver dans des zones avec des roches volcaniques comme à Pamukkale en Turquie (Pétrifications de Pamukkale (Turquie)).
 Source - © 2019 Alexandre Aubray Figure 2. Les gours des sources de l'Huveaune, massif de la Sainte Baume Les gours sont constitués de petits bassins limités par du calcaire formant de petits “barrages” retenant de petites “mares”. |  Source - © 2019 Alexandre Aubray Figure 3. Les gours des sources de l'Huveaune, massif de la Sainte Baume Les gours sont constitués de petits bassins limités par du calcaire formant de petits “barrages” retenant de petites “mares”. |
 Source - © 2019 Alexandre Aubray Figure 4. Les gours de sources de l'Huveaune, massif de la Sainte Baume Les gours sont constitués de petits bassins limités par du calcaire formant de petits “barrages” retenant de petites “mares”. |  Source - © 2019 Alexandre Aubray Figure 5. Les gours de sources de l'Huveaune, massif de la Sainte Baume Les gours sont constitués de petits bassins limités par du calcaire formant de petits “barrages” retenant de petites “mares”. Les bordures des gours présentent des morphologies en “drapés” visibles sur cette photographie. |
 Source - © 2019 Alexandre Aubray Figure 6. Les gours de sources de l'Huveaune, massif de la Sainte Baume Les gours sont constitués de petits bassins limités par du calcaire formant de petits “barrages” retenant de petites “mares”. |  Source - © 2019 Alexandre Aubray Figure 7. Les gours de sources de l'Huveaune, massif de la Sainte Baume Les gours sont constitués de petits bassins limités par du calcaire formant de petits “barrages” retenant de petites “mares”. |
 Source - © 2019 Alexandre Aubray Figure 8. Détail du cours de l'Huveaune, massif de la Sainte Baume Les branches dans le lit de la rivière sont recouvertes d'une “croûte” blanche qui est de la calcite. Cette même calcite est observable sur les pierres du cours d'eau. | |
Les sources de l'Huveaune (résurgences du massif de la Sainte Baume) sont des eaux chargées en CO2 sous forme d'ions hydrogénocarbonates HCO3− et de Ca2+ au sortir du massif calcaire de la Sainte Baume. En passant en profondeur, l'eau est responsable de la dissolution des carbonates dans lesquels elle circule par la réaction suivante :
- CO2 + H2O + CaCO3 → Ca2+ + 2HCO3−(1).
La dissolution des carbonates est visible dans les calcaires entourant les sources de l'Huveaune où des morphologies appelées lapiaz témoignent de la réaction (1).
 Source - © 2019 Alexandre Aubray Figure 9. Lapiaz à proximité des sources de l'Huveaune, massif de la Sainte Baume (Var) Les rigoles de dissolution témoignent de la dissolution des carbonates par l'équation (1). De nombreux végétaux poussent dans ces zones creusées. L'activité respiratoire des racines libère du CO2 dans les zones creusées et favorise la dissolution des carbonates. De beaux lapiaz sont observables dans d'autres régions françaises comme, par exemple, les Pyrénées : Le lapiaz de la Pierre Saint Martin (Pyrénées Atlantiques), l'un des plus grands lapiaz de France). |  Source - © 2019 Alexandre Aubray Figure 10. Lapiaz à proximité des sources de l'Huveaune, massif de la Sainte Baume (Var) Les rigoles de dissolution témoignent de la dissolution des carbonates par l'équation (1). De nombreux végétaux poussent dans ces zones creusées. L'activité respiratoire des racines libère du CO2 dans les zones creusées et favorise la dissolution des carbonates. De beaux lapiaz sont observables dans d'autres régions françaises comme, par exemple, les Pyrénées : Le lapiaz de la Pierre Saint Martin (Pyrénées Atlantiques), l'un des plus grands lapiaz de France). |
En sortant de la barre calcaire la pression partielle en CO2 du milieu diminue drastiquement ce qui est à l'origine de la précipitation des carbonates par la réaction inverse (2) lors de l'exsolution du CO2 :
- Ca2+ + 2 HCO3− → CO2 + H2O + CaCO3(2).
La calcite formée se dépose sur les pierres et fragments de végétaux qui tombent ou poussent dans l'Huveaune. Cette calcite microcristalline qui flotte sur l'eau est à l'origine de la couleur vert-bleu des eaux, la calcite diffusant les faibles longueurs d'onde soit le bleu et le vert (cf. Eaux bleues d'origine karstique, Les eaux bleues et les "Sables d'Or" de Tavers (Loiret)).
 Source - © 2019 Alexandre Aubray Figure 11. Eaux karstiques de couleur bleu-vert La couleur bleu-vert est liée aux microprécipités de calcite en suspension dans l'eau qui diffuse les faibles longueurs d'onde. | |
 Source - © 2019 Alexandre Aubray Figure 12. Eaux karstiques de couleur bleu-vert La couleur bleu-vert est liée aux microprécipités de calcite en suspension dans l'eau qui diffuse les faibles longueurs d'onde. |  Source - © 2019 Alexandre Aubray Figure 13. Eaux karstiques de couleur bleu-vert La couleur bleu-vert est liée aux microprécipités de calcite en suspension dans l'eau qui diffuse les faibles longueurs d'onde. |
La roche formée par la précipitation de calcite est appelée travertin (parfois maladroitement « tuff calcaire », terme qu'il vaut mieux proscrire pour ce type de formation et réserver aux formations volcaniques issues de la consolidation de cendres volcaniques).
Comment expliquer la formation des gours ? Lors de l'écoulement de l'eau sur le terrain, la pente n'étant pas parfaitement plane, il existe des zones formant des monticules ou des bombements sur la pente. En s'écoulant sur ces zones, la tranche d'eau s'amincit, ce qui augmente la vitesse d'écoulement et favorise l'exsolution de CO2 et donc la réaction (2) à l'origine de la formation de calcite, le bombement se recouvre de calcite et devient plus haut et plus large. Ce processus se répète jusqu'à isoler des petits bassins : les gours. En même temps l'eau qui s'écoule sur les bordures calcaires du gour va plus vite que l'eau qui est dans les gours, or l'exsolution de CO2 est favorisée par une vitesse élevée. Ainsi, cela contribue à la précipitation de calcite et explique les “drapés” visibles sur les bordures des gours.
Source - © 2019 Alexandre Aubray
Figure 14. Détail sur les gours de sources de l'Huveaune, massif de la Sainte Beaume
Sur les bordures des gours, l'eau s'écoule rapidement. Cet écoulement est responsable de la formation de calcaire. Les bordures présentent ces morphologies en “drapés” typiques des gours.
Sur certains gours, des tapis de mousses et micro-organismes sont visibles.
 Source - © 2019 Alexandre Aubray Figure 15. Gours avec végétation et microorganismes sur les bordures De nombreuses mousses et organismes sont visibles sur les bordures des gours. |  Source - © 2019 Alexandre Aubray |
 Source - © 2019 Alexandre Aubray | |
La présence des végétaux et de microorganismes photosynthétiques (cyanobactéries) contribue à la précipitation de calcaires. L'équilibre (2) est déplacé par l'activité photosynthétique : le CO2 consommé par la photosynthèse (3) tire l'équilibre vers la précipitation de CaCO3 :
- 6 CO2 + 6H2O → C6H12O6 (glucose) + 6 O2(3).
Certaines zones ressemblent à des stromatolithes liées à l'activité photosynthétique de cyanobactéries comme il est classique de les observer dans certaines régions (cf. Stromatolithes vivant dans des ruisseaux du massif du Jura).
 Source - © 2019 Alexandre Aubray |  Source - © 2019 Alexandre Aubray |
Toutes ces structures sont fragiles et ne doivent pas être échantillonnées ni dégradées comme le rappellent les panneaux sur le sentier.
L'Huveaune qui se jette dans la Méditerranée à Marseille, prend sa source dans le massif calcaire de la Sainte Baume.
 Source - © 2020 Google Earth, modifié Figure 20. Vue aérienne vers le Sud-Est du massif de la Sainte Baume Les sources de l'Huveaune (vallon de la Castelette) se situent entre Nans-les-Pins et Plan d'Aups – Sainte Baume. Vers le Sud, en haut à droite de la vue, le poljé de Cuges-les-Pins. |  Source - © 2020 BRGM / Google Earth, modifié Figure 21. Localisation des sources de l'Huveaune sur la carte géologique de Cuers au 1/50 000 Les calcaires jurassiques et crétacés (calcaires urgoniens à rudistes de la Sainte-Baume, cf. Les rudistes du Castellet (Var)) sont les roches desquelles sortent les sources de l'Huveaune. Le poljé de Cuges-les-Pins est visible sur la carte géologique d'Aubagne-Marseille. |
 Source - © 2020 BRGM / Google Earth, modifié Les sources sont encaissées dans une vallée entaillant les calcaires de la Sainte Baume. Ce type de morphologie (peu spectaculaire ici) est appelée reculée (cf. Les reculées du Jura). |  Source - © 2020 IGN / InfoTerre Figure 23. Carte IGN montrant les chemins permettant de se rendre aux sources de l'Huveaune Les courbes de niveau montrent la topographie de la zone et la reculée formée par les sources de l'Huveaune où le cours d'eau entaille la barre calcaire. |
 Source - © 2020 BRGM / Google Earth, modifié | |
Ce type de morphologie et cours d'eau est classique des massifs calcaires et des régions karstiques. Parmi les autres spécificités de la région, il est possible d'observer le plus grand poljé de France à Cuges-les-Pins. Un poljé est un assemblage de dolines, zone de dissolution des carbonates concentrant les argiles de décarbonatation. Ces argiles assurent des zones imperméables permettant les cultures (notez la densité des champs autour de cette ville).
 Source - © 2020 IGN / InfoTerre Figure 25. Vue satellite du poljé de Cuges-les-Pins | |
 Source - © 2020 IGN / InfoTerre |  Source - © 2020 BRGM / InfoTerre |
Source - © 1999 M. Bakalowicz, SDAGE Rhône - Méditerranée - Corse
Figure 28. Schéma théorique récapitulant toutes les morphologies visibles en pays karstique
Sur ce schéma sont visibles : lapiaz, reculée, source karstique et poljé. À retrouver dans Karst et érosion karstique.
Cet affleurement ainsi que de nombreux autres de la région sont traités sur le site de la Lithothèque PACA à consulter et utiliser sans modération pour tous les enseignants et curieux de géologie de la région !
Remerciements
Merci à Céline Charrier (Aix-Marseille Université) pour ses relectures attentives.
