ROYAUME DE BELGIQUE MINISTERE DES AFFAIRES ECONOMIQUES Administration des Mines· Service geologique de Belgique 13, Rue Jenner· 1040 Bruxelles CAVITES KARSTIQUES DE LA PROVINCE DE LIEGE lnventaire des phenomenes karstiques penetrables tels que: abime, abri, caverne, chantoir, faille, grotte, puits et trou. Premiere partie par Jacques DUBOIS PROFESSIONAL PAPER 1982/1 N°187 SERVICE GEOLOGIQUE DE BELGIQUE - PROFESSIONAL PAPER 1982/1 - N° 187. CAVITES KARSTIQUES DE LA PROVINCE DE LIEGE Inventaire des· phenomenes karstiques penetrables tels que abime,abri,caverne,chantoir,faille,grotte,puits et trou. PREMIERE PA11TIE Jacques Dubois Preface de Michel C. Dewez Introduction geologique de Guy Toussaint 1982 RE:MERCIElVlENTS Notr e vi ve gratitude va aux nombr euses personnes qui ont bien voulu nous aider au cour s de l ' el aboration de ce tr avai l et a, tout part i cul ierement Christiane Dubois, Moni que Goffin-Cabodi , Ma1]rice Dr ar1on, Loui s Compere, Thierry Dubois, Joseph Jasi ca, Raymond Dubois, Fernand Dupont , Marc Vanleyssem, Serge Ahn, Mar cel Paquot, Mi chel :'.'arenghien pour l eur parti cipat ion aux l eves topographi ques. Albert Br i fooz, Joseph Lecl ercq, Robert Leveque , Pol Xhaar d, Guy Toussaint , 1\l be:rt 1/eom, pour l 'autorisnti on de publ i er qu'ils nous ont accordee. Mar inette Dewez, Mi r eille Mardaga , Robert Iker, pour l eur aimabl e collaborati on. ~ichel De~~z, PREFACE C'est dans une grotte que j'ai rencontre J8cques Dubois. A en fevrier 1976, un groupe de speleologues creusRit l~rtinrive, avec enthousiasme le sol de la petite sAlle d'entree. Craignant que leur methode ne soit pas adaptee aux necessites imposees par le progres de la recherche, je leur suggerai d'int errompre leurs travaux et de venir me voir a l'Universite. Ce qui fut dit fut fait et le lendemain, je pouvais expliquer avec tous les exemples utiles, a Jacques Dubois, responsable du groupe , les conditions qu'il fallait reunir pour entreprendre une fouille prehistorique. Une excellente collaboration s'instaura des ce jour et elle s'est poursuivie jusqu'a present sans interruption. JBcques Dubois par ticips aux deux dernieres campagnes de fouilles de l' Universite a a de Liege la grotte du Coleoptere Bomal-sur-Ourthe. Il obtint a l'Universite le certificat du cours de Technique des Fouilles et les aleas de la vie firent qu'en I 979, il devient technicien au Service S 0 S Fouilles du Ministere de la Culture (Cellule Est de l'Universite de Liege). Dans le cadre de ce service , outre les nombreuses interventions sur des sites de plein-air, il travRille encore dans les gisements de grottes,comme ceux de Spy et du t rou Balleux (province de Namur). 2 Sa passion pour la topographie .souterraine est telle qu' il y consRcre tous ses loisirs, ete comrne hiver,uimanches et jours de vacances. 1e but qu' il s' etait fixe- e.tablir un inventaire, sorte de cadastre, du monde souterrain de la pr ovince de Liege - Il l'a atteint , et avec beaucoup de succes comme le lecteur pour ra s ' en r endr e compte en parcourant les pages de cet ouvrage. Nul doute que ce travail s'averera tres utile, tRnt aux non-specialistes qu'aux chercheurs, geologues, geogrRphes, arche ologues, et biol ogistes qui s'interessent aux grottes et cavernes pour lesquelles ils desormais d'une bibliographie dispo~eront assez complete pour ne pas dir e exhaustive . Les speleologues liegeois enfin auront la legitime fier t e d ' etre les premiers a posseder leur inventaire speleologique, bien repertorie et tres largement topographie.Formons le voeu que cet exemple soit suivi et que Jacques Dubois suscite des emules dans l es autres provinces wallonnes. 1e 30 decembre I980 Michel C. Dewez Archeologue au Service SOS Fouilles Suppleant du cours Prehistorique d '~rcheologie a l ' Universite de Liege 3 LES CAVITES KARSTIQUES DEVELOPPEES DANS LES ROCHES PALEOZOIQUES DE LA PROVINCE DE LIEGE. INTRODUCTION GEOLOGIQUE par Guy Toussaint Apres avoir rappelle succinternent le contexte geologique, l'accent est mis sur les caracteristiques propres des phenomenes karstiques de notre region. Deux paragraphes sont enfin consAcres au remplissage des cavites et a la protection des sites k~rstiques. I. CONTKCTE GEOLOGIQUE. I .A. "Histoire geologique". A la fin de 1' Eodevonien, le massif du Brabant, plisse suite a 1' orogenese caledonienne, puis fortement erode, forme le continent qui sera peu a peu envahi par les rners venant du sud au cours du Devonien et du,Carbonifere. Cette transgression. marine a permis le depot de sediments divers caracterises pour la plupart par une mise en place sous faible profondeur d'eau, avec meme ex hondations locales a certaines epoques. Au cours de la seconde partie du Carbonifere, au Westphalien, se situe la phase paroxys male de l'orogenese hercynienne ( I934 ) qui constitue FOUill~RIER, a la deformation tectonique la plus irnportante de la region. C'est elle qu'est due en effet la formation des grandes entites geologi quesde la Wallonie (fig.2), a savoir- le syclinorium de NAmur, et - le synclinorium de Dinant,separes par - la " bande silurienne du Condroz ", zone complexe affectee par une grande faille de charri age, la Faille Eifelienne ou Faille du Midi (fig.4)- mAssif de la Vesdre ; -Anticlinorium de l'Ardenne. A cette liste, il convient d'ajouter la fenetre de Theux, region ou l'erosion ulterieure a permis l'apparition de l'autochtone sous le massif charrie. 4 Apres une periode d'exhondation et d'erosion amenant la formation d'une peneplains post-hercynienne, une nouvelle invasion marine provenant du nord-ouest cette foit se produisit au Cretace superieur et envahit l'Ardenne jusqu'a la Baraque Inichel (BOURGUI GNON," I954) Une derniere transgression marine se developpe,toujours a partir du nord, au !ertiaire. Au cours de cette ere se situe la tectonique alpine. Celle-ci n'influence que tres peu notre region: seules quelques failles radiales lui sont generalement attribuees. c•est au cours de cette ere egalement que le reseau hy drologique tend a s'organiser ( LAURANT, I976 ) pour se developper principalement au Quaternaire, ere caracterisee par des variations climatiques tres importantes avec des depots continentaux (terras ses alluviales, loess et sables de couvertures, ••• ). I.B. Stratigraphie. L'examen du tableau stratigraphique resume (f.I) montre a que des roches carbonatees se sont deposees diverses epoques I. au Devonian moyen et au debut du Devonien superieur (fig.4), 2. au Carbonifere inferieur (fig~5), 3. au Permian, 4. au Cretace. La quasi totalite des cavites karstiques de la province de Liege sont situees dans des roches datant des deux premieres epoques, bien qu'il en existe quelques unes dans l'assise mediane du poudingue de Nalmedy (OZER, I97I), generalement considere comme etant d'age permien (DE r~GNEE et NAIRN, 1962). Les roches du Cre a tace, bien qu'etant karstifiees, ne semblent pas permettre suite leur faible cohesion le developpement de cavites penetrables. 2. LE KARST. Le karst de la Wallonie est un karst de plateAu et un karst barre. Son etude entreprise depuis de nombreuses annees (VAN DEN BROECK, MARTEL, RAHIR, I9IO), a fait l'objet de syntheses recentes ( EK, I969 et I976 ; QUii'HF, 1977). 5 Sa faible grandeur et sa situation a altitude assez constante ne permettent pas d'y distinguer plusieurs zones geogra phiquement distinctes. La province de Liege, entite purement admi nistrative,ne fait evidement pas exception a l'ensemble du bassin. Les facteurs structuraux sont de premiere importance a a (EK, 1976): ils conduisent limiter les roches carbonatees soit des synclinaux entoures de roche detritiques (vallon de Sprimont a a Chanxhe dans les calcaires carboniferes par exemple),soit bandes calcaires englobees dans des roches egalement non karstifi.ables (vallon des Chantoirs dans les calcaires devoniens par exemple). La structure geologique a done forme une serie de petits karsts barres, caracteristique importante du karst du bassin mosRn. Le meme auteur distingue les karsts developpes dans les calcaires devoniens,ou sont situes les plus grands reseaux (Remou champs,Han-sur-Lesse, ••• ) de ceux developpes dans les calcaires du carboniferes.Il attribue ce fait non pas a une difference de pure a te de ces roches karstifiables, mais un apport dans le bassin karstique d'eau douce pour les calcaires devoniens, alors que deja chargee en sels pour les calcaires carboniferes. Cette difference de durete des eaux resulte directement de la nature des roches voisines : Devonien inferieur constitue de roches detritiques aci des, Famennien comportant nombre de roches detritiques legerement carbona tees. Des etudes detaillees ont souligne l'influence de la composition chimique des banes et de la presence et de l'orienta tion des discontinuites sur le developpement des conduits (EK,I969 et I970). Ainsi au trou par exemple (POPESCU et rEL, 1979) I~nto " les phenomenes karstiques de quelque ampleur sont localises dans les calcaires calcinables du V)a et dans une moindre mesumdu V2a. En revanche, ils sont absents dans les calcaires siliceux et / ou dolomitiques du V2b et du VIb De plus' "la geometrie du reseA.U II 0 karstique y est directement fonction de la tectonique cassante re presentee par des joints ou des fractures parfois exagerees en failles". Dans un travail recent, QUINIF (I977) distingue les re seaux speleologiques developpes par des rivieres principales (Meu se, Ourthe, Ambleve, Vesdre) appellees rivieres de type I et qui constituent en fait le niveau de base, de ceux engendres par leurs effluents, appelles rivieres de type 2. Les premieres donnent lieu principalement a des recoupements de meandre (grotte de Bohon,abi me de Beaumont), alors que les secondes formant un reseau de.type "chantoir-ref?urgence". Apres que leurs eaux se soient perdues dans un "aven-chantoir11 (QUINIF, I975), elles s'enfouissent rapidement pour atteindre le nive~u de base o~ se developpe souvent une''grot te-resurgence"dont l'altitude a ete mise en relation avec cella du niveau de terrasse contemporain des rivieres de type I (EK,I96I). Si las examples d'avens-chantoirs (vallon des Chantoirs, trou Vic tor a Tilff, chantoir de Nomont a Esneux, etc ••• ) et de grottes resurgences (grotte de Remouchamps, grotte Sainte-Anne, grotte de Monceau etc .•• ) ne manquent pas dans la province, notons que jus 9 qu'a present aucune liaison penetrable a l'homme entre ces deux parties d'un meme reseau karstique n'a pu etre trouvee, pas plus d'ailleurs que dans le reste du bassin mosan. D'autres formes karstiques existent, en nombre plus restraint : citons notamment l'"aven de corrosion-eboulement" (QUINIF, I977) resultRnt de l'ac tion corrosive des infiltrations augmentees de cella des eboule ments et conduisant ala formation d'un puits par agrandissement d'une fracture (trou Ozer a Beverce, dans l'assise medians du pou dingue de Malmedy). Si l'age de la plupart des· reseaux penetrables est essentiellement Quaternaire comme en temoigne l'adaptation des niveaux de resurgences fossiles a ceux des terrasses fluvia1es (EK I96I), de nombreux paleokarsts de tous ages, generalement impene trables,ont ete decrits (CALEMBERT,I945; HARZE,I904; DAMIEN,I956). ). LES REMPLISSAGES. L'interet des remplissages .des cavites karstiques semble assez meconnu dans las milieux speleologiques at leur etude reste l'apanage des scientifiques (BASTIN,DUPUIS,QUINIF,I978 ; BAY,I968; DRICOT, I969; EK, I974; QUINIF et al.,I979; TOI'IffiALLE at DOR,I958). Ces etudes permettent de mieux comprendre la formation et l'histoi re des reseaux karstiques et souvent meme de dater le creusement et/ou les depots. Pour le speleologue, la bonne comprehension des 7 remplissages, de leur mode de mise en place permettra,en combinai son avec d'autres donnees geologiques et hydrologiques,de proceder plus judicieusement et plus efficacement a l'exploration du reseau ( SPI.NOY, I977) • Lea methodes d'etudes(QUINIF,I978) font appel ala plu part des disciplines utilisees en geologie du strati ~uaternaire: graphie (TOUSSAINT et TOUSSAINT, I98I), sedimentologie (EK, 1974), paleontologie (CORDY,I978),palynologie (BASTIN,I978) pour ne citer que lea principales. Outre lea sediments trouves dans les profon deurs des grottes, ceux deposes a l'entree et devant les cavites recelent un veritable interet pour la connaissance du Quaternaire. Des fouilles longues et minitieuses y sont effectuees,souvent dans des gisements archeologiques (DEWELl et al. I974; TOUSSAINT et al., 9 I979) par des equipes pluridiciplinaires specialisees. 4. LA PROTECTION DES GROTTES ET DES KARSTS. La necessite de la protection des grottes et des karsts est a present evidente dans plusieurs buts: conservation du patri moine wallon (cavites concretionnees), aspect economique (reserves d'eau potable), interets scientifiques multiples. Toutefois si beaucoup en semblent a present convaincus, dans les faits il en va souvent autrement (MAIRE,I979),suite a une serie "d'imperatifs economiques" (carrieres, lotissements, grands travaux, zones de loisir, ••• ).Depuis plusieurs annees deja, par un recenssement des phenomenes karstiques et la concertation avec les autorites competentes (DE BROYER,I979),des resultats encourageants ont ete obtenus en Wallonie par la Commission Nationale de Protec tion des Sites Speleologiques. Beaucoup reate a faire, au niveau des speleologues eux memes (de certains speleologues plutot) tout d'abord: que de chaux de carbure trainant 98 et la, meme dans des cavites recemment de couvertes,que de concretions enlaidies par un passage inconsidere!