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Les différents types de cavités

Cavités souterraines

Les différents types de cavités

Notre sous-sol est traversé par un nombre considérable de cavités souterraines, naturelles ou liées aux activités humaines.

Cavités naturelles

La majorité des cavités naturelles sont créées par la dissolution des roches sédimentaires due à la circulation de l’eau formant des cavités de tailles très variables.

On distingue trois types de cavités naturelles :

  • les cavités de dissolution ;
  • les cavités de suffosion ;
  • les cavités volcaniques.
 
Les cavités de dissolution

Les cavités de dissolution, ou cavités karstiques, peuvent constituer un réseau plurikilométrique de boyaux et de salles dont la hauteur peut atteindre plusieurs dizaines de mètres, et la surface plusieurs dizaines de mètres carrés. Ces "karsts" peuvent être vides, noyés ou obstrués/comblés par des sédimentations secondaires. Ils résultent de la dissolution des roches alcalines souterraines par les eaux d'infiltration que leur charge en gaz carbonique rend légèrement acides.

La dissolution est un processus dont les effets diffèrent en fonction des milieux. Dans le calcaire, c'est un long processus évolutif à l’échelle de temps géologique. Au contraire, dans le gypse, la vitesse de dissolution est significative et une cavité est susceptible d’évoluer à l’échelle décennale, en particulier dans le cas de reprise de circulations d’eaux. Dans le sel, l’évolution peut être encore plus rapide.

 
Les cavités de suffosion

Les cavités de suffosion sont des cavités de plus petites dimensions, pouvant atteindre plusieurs m3. Formées par l'érosion due à la circulation de l'eau, les cavités de suffosion se développent particulièrement dans les formations sédimentaires meubles.

 
Les cavités volcaniques

Commes les cavités karstiques, les cavités volcaniques sont constituées de boyaux et de salles. En revanche, elles sont de dimensions plus modestes et ne présentent pas d’évolution dans le temps du volume du vide.

 

Réalisation de levés géologiques dans le cadre de l’étude de sécurisation du tunnel de lave de Citron Galet à La Réunion, en vue de son ouverture au public © BRGM - C. Mathon

Cavités anthropiques

Les cavités anthropiques, c’est-à-dire d’origine humaine, sont multiples : des carrières (essentiellement à faible profondeur, de 5 à 50 mètres), des mines, des troglodytes (à flanc de coteaux), des caves (en zones bâties), ainsi que des ouvrages civils ou militaires.

 

Les carrières

Développées pour l'exploitation des matières premières minérales (pour la construction, l’industrie ou l’agriculture), les carrières sont à l'origine de cavités souterraines d'une surface parfois importante (jusqu'à plusieurs dizaines d’hectares) ou centrées autour d’un puits (par exemple dans le cas des marnières).

Généralement situées entre 5 et 50 mètres (parfois moins de 5 mètres en Gironde) les cavités souterraines issues de carrières peuvent localement atteindre 60 à 70 mètres dans certaines exploitations de craie (aux environs de Meudon et en Normandie) et de gypse (dans le Bassin de Paris, la Provence ou le Jura) et exceptionnellement plus d’une centaine de mètres pour certaines exploitations de roches dures situées à flanc de montagne dans le Jura, les Pyrénées et les Alpes.

 

Carrière souterraine (Orléans, 2019) © BRGM - S. Yart

 
Les installations troglodytiques et les caves

Creusées pour des besoins de remisage, de stockage (caves vinicoles), d'activité industrielle (hors carrière) ou agricole, d'habitat, ou d'aménagement d’installations à usage collectif (églises, fours, pressoirs, etc.), les installations troglodytiques et les caves sont généralement proches de la surface et d'une superficie généralement limitée à 1 ou 2 pièces.

 

Habitations troglodytiques creusées dans le tuffeau de Touraine (Saumur-Champigny, Maine-et-Loire, 2007). © BRGM - F. Michel

 

Les ouvrages civils

On regroupe sous cette appellation les cavités à usage d’adduction et de transport (aqueducs, tunnels routiers, tunnels ferroviaires, souterrains pour les piétons…), ainsi que les souterrains et abris refuges qui bordent de nombreuses demeures historiques. Les dimensions de ces cavités diffèrent en fonction de leur usage et peuvent atteindre jusqu'à 100m2.

 

Galerie de reconnaissance du tunnel Lyon-Turin. (Modane, Savoie, 2006). © BRGM - F. Deverly

 

Les ouvrages militaires enterrés (sapes, tranchées et galeries)

Creusés pour des besoins militaires (abri des troupes, pénétration des lignes ennemies), ces ouvrages (tranchées, galeries d'accès, salles souterraines) se situent en général dans des zones à topographie relativement plate. Si l’histoire et les archives nous indiquent les régions potentiellement affectées et permettent de localiser une partie des ouvrages, leur emplacement précis n’est le plus souvent pas connu. Répartis en véritables réseaux, ils étaient reliés entre eux d’une façon difficilement repérables.