Dynamique sédimentaire et effets de site en zone noyée du karst : l'exemple du siphon de Chevaline (Grottes de Choranche, Vercors, France)

Sedimentary dynamics and site effects in flooded karstic environment : the example of Chevaline sump. Downstream of the karst system of Coufin-Chevaline, part of Choranche Caves, the Chevaline sump is a flooded zone forming a sediment trap upstream of the lake of the Cathedral. To study the sediment dynamics and potential site effects of the phreatic endokarstic area, a 234m long gallery was investigated by cave diving. For the first time, a precise geomorphological and sedimentological mapping has been achieved ; sediments and speleothems have also been collected. This flooded part of the network has been equipped with "luirographe" sensors and a flow measurement monitoring system. A sedimentological study, combining mapping analysis, particle sizing, mineralogical and chemical analyse (major elements and radiogenic isotopes) has been conducted to characterize the underground sedimentation in this area. With a very sharp seasonality, alternating between floods and low water periods, the Chevaline sump combines transfers, deposits of detrital sediments and calcite precipitation, in a same place. Sediment sources are both ancient and allochthonous, from the watershed surface, but also recent and autochthonous, coming from the erosion, during floods, of endokarstic travertine precipitated during periods of low water. Distribution and texture of the deposits are strongly induced by gallery geometries and flow variations they imply throughout the flooded area. Although its volume is twice as large as the one of the Lake of the Cathedral, the Chevaline sump traps only part of the sediments. But it exerts a geometrical site effect that separates coarse and fine sequences during flow decline between upstream and downstream and depending on the geometry of the flooded gallery. The localised contribution of carbonates, then eroded in situ, seems to be the cause of a particular grain size signature on CM picture, corresponding to a mineralogical site effect. The nature and variable age of the detrital components of the sediment, a well as the endokarstic context do not seem favourable to the use of short life radionuclides, making it difficult for dating the recent Holocene. The configuration of stepped sediment traps, the successive remobilisation of sediments from upstream to downstream and sediment site effects must be considered and taken into account when studying sedimentary archives, located downstream of a karstic network, for paleoenvironmental studies.A l'aval du système karstique de Coufin-Chevaline dans les grottes de Choranche, le siphon de Chevaline est une zone noyée constituant un piège sédimentaire en amont du lac de la Cathédrale. Afin d'étudier la dynamique sédimentaire et d'éventuels effets de site de la zone noyée endokarstique, une galerie de plus de 200 m de long a été étudiée par plongée souterraine. Une cartographie géomorpho-sédimentologique précise et des prélèvements de sédiments et de concrétions ont été réalisés. Cette partie du réseau a également été équipée de luirographes et d'un système de mesure des débits. Une étude sédimentologique, combinant des analyses cartographiques, granulométriques, minéralogiques et chimiques (éléments majeurs et isotopes radiogéniques) a permis de caractériser la sédimentation souterraine de cette zone noyée. Avec une saisonnalité très marquée, alternant entre période de crues et période d'étiage, le siphon de Chevaline associe transferts, dépôts de sédiments détritiques et précipitations de concrétions phréatiques en un même lieu. Les sources sédimentaires sont à la fois anciennes et allochtones, provenant du bassin versant en surface, mais aussi récentes et autochtones, provenant de l'érosion, lors des crues, des dépôts de travertins endokarstiques précipités durant les périodes d'étiages. La répartition et la texture des dépôts sont fortement conditionnées par la géométrie des galeries et les variations de débits qu'elles entraînent tout au long de la zone noyée. Bien que d'un volume deux fois plus important que celui du lac de la Cathédrale, le siphon de Chevaline ne piège qu'une partie des sédiments, mais exerce un effet de site, un contrôle géométrique qui sépare les séquences grossières des séquences fines de décrue entre l'amont et l'aval et selon les géométries de la galerie noyée. L'apport localisé de carbonates précipités puis érodés in situ semble être à l'origine d'une signature granulométrique particulière en image CM, correspondant à un effet de site minéralogique. La nature et l'âge variable des composantes détritiques du sédiment, ainsi que l'environnement endokarstique ne semblent pas favorables à l'utilisation de radionuclides à courtes périodes, rendant difficile les datations holocènes récentes. La configuration en pièges décanteurs étagés, les remobilisations successives des sédiments de l'amont vers l'aval et les effets de sites sédimentaires localisés en aval d'un système karstique doivent être considérés et pris en compte dans l'étude d'archives sédimentaires à des fins paléoenvironnementales.Lignier Vincent, Jaillet Stéphane, Perroux Anne-Sophie, Thomas Matthieu, Malet Emmanuel, Deves Guillaume, Morel L., Delannoy Jean-Jacques. Dynamique sédimentaire et effets de site en zone noyée du karst : l'exemple du siphon de Chevaline (Grottes de Choranche, Vercors, France). In: Karstologia : revue de karstologie et de spéléologie physique, n°60, 2e semestre 2012. Dynamique sédimentaire dans le siphon de Chevaline. pp. 23-44