Caves and subterranean deposits of the Charente karst groundwater (Touvre Basin, La Rochefoucauld). "Ghost-rock" speleogenesis, karst records of Pleistocene and Holocene, role of site effect

Cette thèse est consacrée aux grottes et aux dépôts souterrains du grand bassin karstique charentais de la Touvre, la deuxième source de France qui alimente Angoulême. Le premier objectif est de montrer que la série calcaire jurassique est affectée dans sa masse par le processus de fantômisation (altération isovolume) qui s'est produit pendant le Crétacé inférieur durant 45 millions d'années. Les preuves ont été apportées dans les carrières, les grottes et à partir des forages. La fantômisation de la roche explique la genèse des grottes labyrinthiques et permet d'expliquer que les grandes réserves aquifères sont contenues principalement dans la roche devenue poreuse (circulation très lente) et secondairement dans des conduits karstiques (circulation rapide). Cette conclusion est confirmée par l'analyse des courbes de tarissement de la résurgence qui suggère une mauvaise karstification. Le deuxième objectif est l'étude de deux grands remplissages détritiques situés dans les grottes de la Fuie et du Bois du Clos. L'étude géochimique, sédimentologique et minéralogique des dépôts a permis de caractériser les dynamiques hydro-sédimentaires et les conditions aléoenvironnementales, notamment entre les stades isotopiques marins 6 et 3, obtenus à partir des datations 14C et U/Th sur les stalagmites de la grotte du Bois du Clos. L'imagerie chimique par fluorescence X met en évidence des niveaux carbonatés, apportant une preuve supplémentaire de la spéléogenèse par fantômisation. Enfin l'étude comparée des séquences spéléologiques et archéologiques régionales rend compte du rôle des paramètres locaux et régionaux, mais aussi des facteurs globaux au niveau paléoclimatique.This PhD aims to study caves and subterranean karst infillings deposits from Charente (Touvre catchment) as a memory of past climate and environments. From the concept of site effect, the two studied caves (Bois du Clos and Fuie) show an original recording of the regional palaeoclimatic conditions of the Middle-Upper Pleistocene and of the Holocene. The prominent role of the ghost-rock processe during the long geological time of Lower Cretaceous (45 Ma) was demonstrated by the study of three quarries, drilling and the young cave of La Fuie. This alteration process explains the genesis of labyrinthic caves and also the complexity of the Touvre aquifer which supplies the city of Angoulême. Indeed the large water reserve is situated into the porous rock (slow drainage) while a small part is drained by the karst conduits (fast drainage coming from river losses). The geochemical, sedimentological and mineralogical studies of detrital infillings deposits into Bois du Clos and la Fuie allowed to characterize hydrosedimentary dynamics and palaeoenvironmental conditions between marine isotope stages 6 and 3, obtained by 14C et U/Th in speleothems of Bois du Clos cave. The microchemical imagery by X-ray fluorescence has highlighted the existence of some carbonated levels related to the process of speleogenesis by ghost rock and the major role of groundwater level fluctuations. The compared chronostratigraphic study of the regional speleological and archaeological sequences finally allowed reflecting the role of local and regional settings, as well as global parameters in palaeoclimate