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Image de la semaine | 03/02/2025

Le Pain de sucre de Brenaz, commune d'Arvière-en-Valromey (Ain), une “gigastalagmite” à l'air libre

03/02/2025

Pierre Thomas

Laboratoire de Géologie de Lyon / ENS de Lyon

Olivier Dequincey

ENS de Lyon / DGESCO

Résumé

Stalagmite, stalactite, concrétions, gours, reculée… illustrations de la dissolution / précipitation des carbonates.


Le Pain de sucre de Brenaz dans sa mini-reculée, vu de face, commune d'Arvière-en-Valromey (Ain)

Figure 1. Le Pain de sucre de Brenaz dans sa mini-reculée, vu de face, commune d'Arvière-en-Valromey (Ain)

Il s'agit d'une espèce de stalagmite ayant “poussé” à la verticale d'une petite cascade engendrée par le petit ruisseau nommé la Bèze franchissant une petite falaise de calcaire urgonien (n4-5U, Crétacé inférieur) d'une dizaine de mètres de hauteur, falaise en surplomb qui forme une mini-reculée. Quand cette “stalagmite” a atteint la base du surplomb, sa croissance en hauteur s'est bien sûr arrêtée. L'eau coulant alors sur le devant de la stalagmite (il y avait très peu d’eau en juillet 2024), celui-ci s'est mis à croitre vers l'avant et a progressé vers l'avant. En arrivant au-dessus du trou d'eau (bien rempli en période humide, mais relativement bas en ce jour de juillet 2024), il n'a crû qu'en épaisseur sans pouvoir croitre vers le bas pour être en contact avec la pente du bord du trou d'eau. Il s'est ainsi constitué ce qui, à l'arrière est une stalagmite, et à l'avant une stalactite qui ne croît plus en longueur. La teinte verdâtre des parties les plus à la lumière de ce “pain de sucre” suggère l'intervention d'organismes photosynthétiques dans la construction de cette gigaconcrétion.

Localisation par fichier kmz du Pain de sucre de Brenaz, Arvière-en-Valromey (Ain).


Le Pain de sucre de Brenaz dans sa mini-reculée, vu du côté Ouest, commune d'Arvière-en-Valromey, Ain

Figure 2. Le Pain de sucre de Brenaz dans sa mini-reculée, vu du côté Ouest, commune d'Arvière-en-Valromey, Ain

Il s'agit d'une espèce de stalagmite ayant “poussé” à la verticale d'une petite cascade engendrée par le petit ruisseau nommé la Bèze franchissant une petite falaise de calcaire urgonien (n4-5U, Crétacé inférieur) d'une dizaine de mètres de hauteur, falaise en surplomb qui forme une mini-reculée. Quand cette “stalagmite” a atteint la base du surplomb, sa croissance en hauteur s'est bien sûr arrêtée. L'eau coulant alors sur le devant de la stalagmite (il y avait très peu d’eau en juillet 2024), celui-ci s'est mis à croitre vers l'avant et a progressé vers l'avant. En arrivant au-dessus du trou d'eau (bien rempli en période humide, mais relativement bas en ce jour de juillet 2024), il n'a crû qu'en épaisseur sans pouvoir croitre vers le bas pour être en contact avec la pente du bord du trou d'eau. Il s'est ainsi constitué ce qui, à l'arrière est une stalagmite, et à l'avant une stalactite qui ne croît plus en longueur. La teinte verdâtre des parties les plus à la lumière de ce “pain de sucre” suggère l'intervention d'organismes photosynthétiques dans la construction de cette gigaconcrétion.


Le Pain de sucre de Brenaz dans sa mini-reculée, vu du côté Est, commune d'Arvière-en-Valromey, Ain

Figure 3. Le Pain de sucre de Brenaz dans sa mini-reculée, vu du côté Est, commune d'Arvière-en-Valromey, Ain

Il s'agit d'une espèce de stalagmite ayant “poussé” à la verticale d'une petite cascade engendrée par le petit ruisseau nommé la Bèze franchissant une petite falaise de calcaire urgonien (n4-5U, Crétacé inférieur) d'une dizaine de mètres de hauteur, falaise en surplomb qui forme une mini-reculée. Quand cette “stalagmite” a atteint la base du surplomb, sa croissance en hauteur s'est bien sûr arrêtée. L'eau coulant alors sur le devant de la stalagmite (il y avait très peu d’eau en juillet 2024), celui-ci s'est mis à croitre vers l'avant et a progressé vers l'avant. En arrivant au-dessus du trou d'eau (bien rempli en période humide, mais relativement bas en ce jour de juillet 2024), il n'a crû qu'en épaisseur sans pouvoir croitre vers le bas pour être en contact avec la pente du bord du trou d'eau. Il s'est ainsi constitué ce qui, à l'arrière est une stalagmite, et à l'avant une stalactite qui ne croît plus en longueur. La teinte verdâtre des parties les plus à la lumière de ce “pain de sucre” suggère l'intervention d'organismes photosynthétiques dans la construction de cette gigaconcrétion.


Cet exemple illustre une fois de plus l'origine des dépôts de carbonates en pays karstique, illustration de la célèbrissime équation de précipitation des carbonates : Ca2+ + 2 HCO3 → CaCO3 + CO2 + H20, le départ du CO2 étant favorisé par (1) la rupture de pente, l'accélération de la vitesse de l'eau et sa dispersion en de multiples gouttes d'eau, et (2) la photosynthèse d'organismes comme des mousses, des algues, des cyanobactéries. De multiples articles de Planet-Terre ont déjà abondement traité de ce phénomène, cf., par exemple, Stromatolithes actuels, travertins et cascade pétrifiante de Saint Pierre-Livron, Caylus (Tarn et Garonne), Cascades de tuf (travertin) dans le massif du Jura, 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. Le but de cet article n'est que d'en apporter une illustration de plus avec d'autres images plus ou moins rapprochées du Pain de sucre de Brenaz (figures 4 à 12), d'un autre ensemble de concrétions calcaires (figures 19 à 26) ainsi que quelques photographies de larves de phryganes vivant dans le trou d'eau (figures 13 à 18). Une autre concrétion assez semblable et également nommée “Pain de sucre” existe dans l'Ain, le Pain de sucre de Pyrimont, à 12 km au Nord-Est (cf. Le Pain de Sucre de Pyrimont, une stalagmite à ciel ouvert), qui montre un état un peu moins avancé, le haut de la stalagmite n'ayant en effet pas encore rejoint le surplomb.

On peut noter que s'il y a dépôt de calcaire juste en aval du surplomb et du “départ” de la cascade avec dépôt sur le Pain de sucre, la Bèze a creusé le haut de la barre urgonienne et a créé une mini-vallée juste en amont du haut de la cascade. Cela montre qu'il y a érosion, érosion mécanique ou/ou érosion chimique par dissolution. L'eau de la Bèze chargée de CO2 peut réagir avec le calcaire et le dissoudre selon la réaction, elle aussi célèbre, CaCO3 + H2O + CO2 → Ca2+ + 2 HCO3. Si l'eau de la Bèze dépose du calcaire au niveau de la cascade, elle n'en dépose pas en amont, ou si elle en dépose, ce dépôt est inférieur à l'éventuelle érosion mécanique. Cela illustre l'absence (ou la faiblesse) du dépôt dans le lit du ruisseau, là où il n'y a pas (ou peu) de dégazage de CO2, et son importance au niveau de la cascade, là où le dégazage est important.


Détail du haut du Pain de sucre de Brenaz, commune d'Arvière-en-Valromey (Ain)

Figure 5. Détail du haut du Pain de sucre de Brenaz, commune d'Arvière-en-Valromey (Ain)

On voit bien l'abondance d'organismes chlorophylliens (mousses) surtout en bas du pain de sucre, mousses dont la photosynthèse doit participer à la précipitation du calcaire.


Partie basse du Pain de sucre de Brenaz, commune d'Arvière-en-Valromey (Ain)

Figure 6. Partie basse du Pain de sucre de Brenaz, commune d'Arvière-en-Valromey (Ain)

On voit bien l'abondance d'organismes chlorophylliens (mousses) surtout en bas du pain de sucre, mousses dont la photosynthèse doit participer à la précipitation du calcaire.


Détail du bas du Pain de sucre de Brenaz, commune d'Arvière-en-Valromey (Ain)

Figure 7. Détail du bas du Pain de sucre de Brenaz, commune d'Arvière-en-Valromey (Ain)

On voit bien l'abondance d'organismes chlorophylliens (mousses) surtout en bas du pain de sucre, mousses dont la photosynthèse doit participer à la précipitation du calcaire.


Vue par le Nord-Nord-Est (presque l'arrière) du Pain de sucre de Brenaz (Ain), zone à l'ombre et totalement sèche en juillet 2024

Figure 11. Vue par le Nord-Nord-Est (presque l'arrière) du Pain de sucre de Brenaz (Ain), zone à l'ombre et totalement sèche en juillet 2024

La convergence morphologique entre cette surface du pain de sucre et celle de stromatolites “standards” est assez évidente (cf., par exemple, Stromatolithes actuels en Patagonie du Sud).


Zoom sur la surface Nord-Nord-Est (presque l'arrière) du Pain de sucre de Brenaz (Ain), zone à l'ombre et totalement sèche en juillet 2024

Figure 12. Zoom sur la surface Nord-Nord-Est (presque l'arrière) du Pain de sucre de Brenaz (Ain), zone à l'ombre et totalement sèche en juillet 2024

La convergence morphologique entre cette surface du pain de sucre et celle de stromatolites “standards” est assez évidente (cf., par exemple, Stromatolithes actuels en Patagonie du Sud).


“Mini-lac” / “trou d'eau” situé à l'aplomb de l'arrivée de la cascade (quasiment à sec en juillet 2024) ruisselant sur le Pain de sucre de Brenaz (Ain)

Figure 13. “Mini-lac” / “trou d'eau” situé à l'aplomb de l'arrivée de la cascade (quasiment à sec en juillet 2024) ruisselant sur le Pain de sucre de Brenaz (Ain)

Juste au niveau du bord du trou d'eau, là où l'eau est peu profonde, et à plat sur le fond sableux vivent des larves de phryganes (insectes trichoptères), enfermées dans leur fourreau. Les deux photos suivantes sont des zooms sur ce fond sableux et ses fourreaux.




Un fourreau de larve de phrygane ramassé sur le fond sableux des figures précédentes

Figure 16. Un fourreau de larve de phrygane ramassé sur le fond sableux des figures précédentes

Des fourreaux de larves de phryganes (fossiles et non vivants comme ici) et la biologie de ces trichoptères ont déjà été vu sur Planet-Terre, par exemple dans Les calcaires à phryganes de l'Oligo-miocène de Limagne, Allier et Puy de Dôme (en particulier aux figures 2 à 4).


Vue globale de la partie Est de la mini-reculée

Figure 17. Vue globale de la partie Est de la mini-reculée

On y localise (1) le “trou à fourreaux” des figures 18 et 19 (flèche rouge) et (2) le bloc recouvert de concrétions des figures 20 à 26 (flèche jaune)


“Trou” d'une dizaine de centimètres de diamètre, situé quelques centimètres au-dessus du niveau de l'eau en juillet 2024

Figure 18. “Trou” d'une dizaine de centimètres de diamètre, situé quelques centimètres au-dessus du niveau de l'eau en juillet 2024

Ce creux, localisé par la flèche rouge sur la figure précédente, est rempli d'une trentaine de fourreaux de larves de phryganes.


Accumulation de fourreaux de larves de phryganes dans une petite cavité (hors d'eau en juillet 2024) creusé dans le bord du plan d'eau

Figure 19. Accumulation de fourreaux de larves de phryganes dans une petite cavité (hors d'eau en juillet 2024) creusé dans le bord du plan d'eau

Il est probable que ces fourreaux ont été accumulés là par des courants quelques mois auparavant quand le niveau d'eau était plus élevé. Il est possible que ces fourreaux se fassent “enrober” de calcaire déposé par la cascade avant d'être dispersés lors de la prochaine crue. Il se fabriquera alors un “calcaire à phryganes”, assez semblable à ce qui se déposait à l'Oligocène dans le lac de Limagne (cf. Les calcaires à phryganes de l'Oligo-miocène de Limagne, Allier et Puy de Dôme), bien que les contextes de formation soient bien différents (piégeage dans des concrétion sur les bords d'un ruisseau en pays karstique, ici, lac à stromatolites dans le rift de Limagne).


Bloc éboulé situé à l'aplomb d'une arrivée d'eau coulant pendant les périodes humides (mais ne coulant pas en juillet 2024), reculée du Pain de sucre de Brenaz (Ain)

Figure 20. Bloc éboulé situé à l'aplomb d'une arrivée d'eau coulant pendant les périodes humides (mais ne coulant pas en juillet 2024), reculée du Pain de sucre de Brenaz (Ain)

Ces écoulements temporaires d'eau ont déposé du calcaire sur le sommet et les côtés de ce bloc, concrétions que nous détaillons sur les figures 22 à 26.


Bloc éboulé de la figure précédente, mais photographié pendant une période humide

Figure 21. Bloc éboulé de la figure précédente, mais photographié pendant une période humide

De l'eau riche en Ca2+ et HCO3 tombe sur le bloc éboulé et y dépose des concrétions calcaires. Le débit de la cascade ayant engendré le pain de sucre, à droite de l'image, est particulièrement important.


Concrétions calcaires déposées sur le bloc éboulé des figures précédentes, montrant la structure caractéristique en marches d'escalier retenant (quand il y a de l'eau) des mini-lacs, appelés “mini-gours”

Vue rapprochée sur les concrétions calcaires déposées sur le bloc éboulé des figures précédentes, montrant la structure caractéristique en marches d'escalier formant des mini-lacs, appelés “mini-gours”

Zoom sur les concrétions calcaires déposées sur le bloc éboulé des figures précédentes, montrant la structure caractéristique en marches d'escalier formant des mini-lacs, appelés “mini-gours”

Figure 24. Zoom sur les concrétions calcaires déposées sur le bloc éboulé des figures précédentes, montrant la structure caractéristique en marches d'escalier formant des mini-lacs, appelés “mini-gours”

L'origine (bien comprise) de ces mini-gours et celle (moins bien comprise) de leur taille et espacement réguliers sont discutées dans La fontaine pétrifiante de Réotier, Hautes-Alpes aux figures 11 à 16.




Vue aérienne du site du Pain de sucre de Brenaz (Ain)

Figure 27. Vue aérienne du site du Pain de sucre de Brenaz (Ain)

La croix rouge localise le pain de sucre.


Carte géologique du site du Pain de sucre de Brenaz

Figure 28. Carte géologique du site du Pain de sucre de Brenaz

La croix rouge localise le pain de sucre. La série stratigraphique locale est constituée des marnes hauteriviennes (en vert), des calcaires urgoniens (en marron), de la molasse miocène (en jaune-orangé), le tout recouvert de dépôts morainiques würmiens (gris avec points bleus) venus des Alpes.