Hydrogéologie : le karst

en Vercors comme en Chartreuse et dans de nombreux massifs du sud-est

Le karst est un modelé spécifique des massifs calcaires concernant surtout les roches carbonatées dont la teneur en carbonates est supérieure à 80 %.

L’eau, facteur de la création de ces paysages surprenants, circule de façon spécifique à l’intérieur des calcaires karstifiés. Les réseaux karstiques sont généralement encore mal connus, mais ont des conséquences sur la qualité et la quantité d’eau disponible.

Les massifs du Vercors et de la Chartreuse ainsi que certains secteurs des massifs du sud-est, sont formés par une alternance de couches géologiques calcaires (falaises) et marneuses (replats). Leurs parties calcaires sont fortement sujettes au phénomène de karst : la couche datant de l’Urgonien, est la plus karstifiée (falaise de la Dent de Crolles en Chartreuse ou Mont Aiguille en Vercors par exemple), mais les couches du Sénonien (Crétacé supérieur) et du Valanginien (Crétacé inférieur) le sont également, bien que de façon plus discrète. Le Vercors est le plus vaste ensemble calcaire karstifié de France et des Alpes européennes.

Le fonctionnement

Les paysages karstiques sont crées sous l’action de l’eau sur la roche qui la modèle aussi bien en surface qu’en profondeur.

Les pré-requis du karst sont :
- une forte teneur en carbonates (solubles).
- de l’eau en quantité (agent de la dissolution), chargée en CO2.
- une roche faillée (pour permettre le contact avec l’eau. La roche calcaire est en elle-même presque totalement imperméable).

L’eau, chargée de gaz carbonique s’écoule dans les discontinuités géologiques (failles, fissures etc) qui s’agrandissent sous l’effet de l’érosion chimique (dissolution). La roche devient de plus en plus perméable aux eaux de pluie qui s’infiltrent en profondeur jusqu’à créer d’importants réseaux de cavités. De véritables torrents souterrains finissent par se créer, au sein desquels l’eau y circule très rapidement (jusqu’à 500m/h). Elle ressort à l’air libre au pied des escarpements calcaires et dans les fonds de vallées sous forme de sources ou de grottes émergences.

Info L’équation bilan des réactions chimiques responsables de la dissolution des carbonates est la suivante 
CO2 + H2O + CaCO3 ↔ Ca2+ + 2 HCO3-

A phénomène caractéristique, paysages uniques

L’eau en système karstique, sculpte les paysages à la manière des artistes. En surface, les structures qui en résultent sont :

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Les Lapiaz de Chartreuse - Charmant Som
Source : E. BLOT


- Les lapiazs :
Ce sont des étendues calcaires fragmentées par la dissolution. Ils peuvent prendre la forme de :

  • rigoles
  • fissures
  • crevasses
Sur le terrain Les longues voies d’escalades des griffes de l’Ours, au dessus de Sainte-Marie-du-Mont en Chartreuse, se font sur ce type de structures

- Les dolines :
Ce sont des dépressions fermées, soit rondes, soit linéaires. Lorsque plusieurs de ces « cratères d’infiltration » se rejoignent, on parle d’ouvalas.

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Les Dolines de Chartreuse - Hauts Plateaux
Source : E. Blot

- Les reliefs ruiniformes et les arches :

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L’arche de l’aulp du Seuil
Source : E. Blot

Le schéma suivant synthétise les formations et le fonctionnement d’un paysage karstique :

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Schéma de structure et fonctionnement d’un karst
Source : S.Fenech, A. Mangin et R. Rouch

Les conséquences sur la ressource en eau

En Vercors comme en Chartreuse, l’eau des karsts représente la principale ressource disponible pour le cœur du massif. Or le fonctionnement bien particulier des aquifères karstiques a des conséquences sur la ressource en eau :

- Les drains souterrains ont des capacités de stockage très faibles, les eaux y circulant à grande vitesse. Cela entraine de fortes variations temporelles des débits qui sont difficiles à contrôler : sur une année les débits maximum peuvent être 100 fois plus élevés que les débits minimaux.
- Les eaux karstiques sont fragiles vis-à-vis des pollutions car leur circulation rapide au sein de drains de fortes sections ne leur permet pas une filtration et une épuration naturelle. Cela remet en cause la pertinence des périmètres de protection des eaux captées qui se basent sur le mode de fonctionnement d’aquifères plus classiques (nappes).
- À cela s’ajoute une difficulté à délimiter les bassins versants, car, selon l’inclinaison des couches géologiques, les périmètres de surface ne correspondant pas nécessairement aux souterrains.

  • En Chartreuse, la source de Fontaine Noire en bordure du Guiers Vif draine une partie du bassin versant aérien de l’Hyères
  • En Vercors, une partie des eaux tombant sur le bassin versant superficiel de la Vernaison seraient drainées, après infiltration, vers la Bourne. Ces eaux seraient en effet rejetées au niveau des sources d’Arbois-Bournillon.

Les eaux karstiques ont une valeur patrimoniale forte. Elles sont cependant très vulnérables. Il convient donc de les protéger de façon adéquate.

En savoir + sur :
- le karst de Chartreuse
- les balades thématiques du Parc du Vercors (téléchargez les fiches "sites") et en particulier le sentier du karst