Disposition et plan des cavernes d'Arcy-sur-Cure

quée des galeries à suivre la direction des grandes fentes, sans s'écarter sensiblement de l'horizontale (fig. 3). Dès lors, la formation des grottes apparaît bien comme devant être attribuée à des érosions souterraines exercées par des eaux courantes dont le travail surtout mécanique a été singulièrement facilité par l'état fissuré des roches. C'est, en effet, non par creusement direct, mais par affouillement et écroulement progressif des parois fracturées que s'est fait l'élargissement des grandes cavernes. C'est au moment où se produit une grande crue, quand ces rivières souterraines, gonflées par des pluies abondantes, peuvent non seulement remplir ces cavités jusqu'au plafond, mais monter à une grande hauteur dans les gouffres de la surface, que tous ces effets peuvent se produire avec une réelle intensité ; elles ont alors acquis une pression suffisante pour amener la rupture des cloisons qui les encaissent et des barrages qui s'opposent à leur écoule-

ment ; en même temps chacune de ces débâcles a pour résultat de déblayer les blocs éboulés, et Ton sait que, dans ce transport, la puissance de Teau torrentielle s'augmente de toute la masse des matériaux solides qu'elle charrie. Dans de pareilles conditions, ces rivières peuvent devenir de puissants agents d'érosion, aussi quand on se reporte, par la pensée, à cette époque voisine de la nôtre et désigaée sous le nom de quaternaire, où, par suite d'un changement momentané de climat, les pluies étaient incomparablement plus abondantes qu'aujourd'hui, on comprendra sans peine que de pareilles actions s' exerçant dans des conditions de rapidité plus grandes aient pu donner naissance à des grottes qui, comme celles célèbres de Mammouth (Mammouth's-cave) du Kentucky, avec un développement total de 250 kil., présentent des salles immenses atteignant en moyenne 40 m. de haut. Quant aux actions chimiques qui peuvent contribuer par voie de dissolution à entraîner certaines parties moins compactes des massifs calcaires, leur rôle est toujours faible et la formation des grottes doit être en définitive rapportée à des actions torrentielles dont le début vient se placer à une époque antérieure où les mêmes forces étaient en jeu mais avec une activité plus grande.

Dans nos régions, c'^st dans les grands plateaux calcaires des Causses de la France méridionale que ce phénomène des grottes est le plus développé. La perte des eaux de surface et leur réapparition vauclusienne, dans îe fond des vallées, au pied des falaises qui les bordent, constitue un des traits les plus saillants de l'hydrographie des causses, et dans ce parcours souterrain ces eaux, profitant des nombreuses cassures qui entament ces puissants massifs calcaires, accomplissent rapidement leur travail d'érosion, en creusant des grottes larges et profondes. Telle est la célèbre grotte de Dargilan qui débouche dans la vallée de la Jonte près de Meyrueis (Lozère) ; M. Martel, dans une exploration récente (C. rendus de VAcad. des sciences^ 3 déc. 1888) a montré qu'elle comprenait vingt salles distribuées en trois branches dont toutes les ramifications atteignent 150 m. de profondeur et 2,800 m. de développement ; des stalagmites et des stalactites splendides les décorent; l'une d'elles, le clocher, s'élançant à plus de 20 m. de haut, dans une salle qui n'a pas moins de 70 m, d'élévation avec 190 m. de large, peut compter comme la plus grande connue. C'est ensuite dans les Alpes calcaires de la Carniole et de l'istrie qu'il

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puissantes, à de rares exceptions près, pour les remplir en venant baigner complètement les murs et les plafonds des salles. Dans toutes les grottes où cette circonstance se trouve pleinement réalisée, les eaux d'infiltration suintant goutte à goutte le long des fissures, abandonnent par éraporation lente le calcaire dont elles se sont chargées, dans leur traversée du massif calcaire, à la faveur de l'acide carbonique qu'elles contiennent ; elles accomplissent alors un nouveau travail qu'on peut qualifier de compensation, ce dépôt concrétionné ayant ^our effet de consolider les parois. Les eaux pluviales pouvant renfermer jusqu'à 2,50 o/o d'acide carbonique, soit une proportion qui leur permet de dissoudre, à l'état de bicarbonate, 1 gr. de calcaire par litre, elles peuvent s'en charger, dans leur circulation souterraine, d'une quantité notable ; en filtrant, goutte à goutte, le long des voûtes et des parois, l'acide carbonique en excès s'évapore et le calcaire se dépose sous la forme d'un enduit concrétionné, formé de

Fig. 4. — Coupe transversale de la grotte de Lueg(Istric), d'après Schmidtt et Vuiiiemin.

faut chercher les plus remarquables exemples de ces grottes souterraines encore parcourues par des rivières très actives, qui continuent, avec leurs eaux mugissantes et leurs cascades tumultueuses, leur travail d'érosion et de transport. Ici encore, la cause principale de l'alimentation de ces rivières cachées doit être cherchée dans les gouffres qui nombreux traversent la surface de ces plateaux arides et secs ; l'eau de pluie, rapidement absorbée par ce sol crevassé, disparaît comme dans les trous d'un crible. Quant au résultat définitif de ce travail d'érosion souterraine, on pourra en juger par la figure ci-dessus qui représente une des principales grottes de l'istrie et vient montrer la tendance de ce creusement à s'écarter très peu de l'horizontale (fig. 4).

Revêtement des cavernes ; grottes à stalactites. Les rivières qui circulent encore aujourd'hui dans la plupart de ces grottes ne sont plus qu'un écho bien affaibli des courants puissants qui, à une époque antérieure, ont présidé à leur principal creusement ; aussi demeurent-elles im-

Fig. 5. — Coupe montrant la structure zonée des stalactites (grossie 15 fois),

couches concentriques, d'où pendent des stalactites dans tous les points où s'effectuent les suintements. En tombant sur le sol, ces gouttelettes d'eau calcaire viennent ensuite constituer, sur le fond, sous la forme d'un plan-^ cher stalagmitique^ un revêtement épais, se modelant sur toutes les inégalités du sol et présentant une surface mamelonnée d'où s'élèvent des stalagmites. Quand ces protubérances qui marquent les points de chute des eaux d'infiltration parviennent à rejoindre les pendentifs du plafond, il en résulte de véritables colonnes qui semblent soutenir la voûte. En même temps, sur le trajet des fentes, ces incrustations, chaque jour accrues par de nouveaux suintements, prennent l'apparence de draperies largement plissées, reproduisant toutes les sinuosités des fissures. Ainsi naissent, par le lent et progressif travail des eaux venues de la surface, toutes ces formes concrétionnées bizarres, variées à l'infini et figurant les apparences les plus diverses, qui donnent aux grottes calcaires leur célébrité.

Dans ces concrétions coniques ou cylindriques qui pendent aux voûtes des cavernes comme des glaçons à un toit, la calcite forme des couches annulaires autour d'un tube central (fig. 5) qui représente la trace vide du point où s'est produit le suintement des premières gouttelettes. Sans cesse imbibés par les eaux calcaires, ces petits cristaux de calcite se nourrissent, si bien que les zones concentriques finissent par cristalliser en grandes lames. Devenues blanches, ces stalactites perdent alors leur apparence originelle d'albâtre rubannée et quand on les casse elles se brisent en larges facettes, suivant les plans de clivages de la calcite. On sait aussi que leur extrémité libre se termine, assez souvent, par un cristal très net et que leur surface se montre hérissée d'innombrables petits rhomboèdres de calcites à éclat vitreux. Dans certaines grottes,

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comme celles d'Antiparos (Grèce), c'est l'arragonite, soit une variété plus dense du carbonate de chaux et de forme cristalline différente, qui se présente dans ces conditions (iropfstein) ; dans ce cas, la forme prismatique de l'arragonite communique à ces incrustations un aspect fibreux. Formation des cavernes dans les dolomies, le gypse et les grès. Les calcaires compacts, en raison de la multiplicité et de la régularité des fentes qui les traversent, deviennent, sans doute, le siège favori des cavernes et sont prédestinés à la formation de grandes cavités souterraines se poursuivant sur des étendues considérables ; mais de pareilles grottes, avec tous ces accidents, canaux, puisards, gouffres superficiels qui les accompagnent, peuvent se produire dans les régions où il existe, en profondeur, des roches solubles, telles que le gypse. Depuis longtemps Palias ( Voyages en Russie, t. il, 435 à 464, et t. Yl, 203) a signalé, dans la Sibérie et la Russie orientale, l'existence de vastes cavernes labyrinthiformes, avec canaux, ramifications nombreuses, puits verticaux où viennent s'engoufïrer des torrents, creusées dans de puissants amas gypseux (id.. Il, 481) ; telles sont les grottes de Koungour, sillonnées par des rivières souterraines et remplies par des graviers de transport ossifères, puis, surtout, les remarquables cavernes d'inderski et d'Orembourg qui, pendant longtemps, sont devenues pour les Kirguis un objet de terreur et de superstitions. En Saxe, à Krostritz, au voisinage des grands gîtes exploités d'argiles salifères et gypseuses du permien et de même dans le Hartz, aux environs d'Ostende on en remarque qui, nombreuses et très étendues, offrent, à l'exception des revêtements stalagmitiques, toutes les particularités des grottes calcaires. C'est ensuite en Thuringe, près d'Eisleben, où les gypses salifères du Zechstein prennent une grande extension, que ces cavités, creusées en forme de cirques et le plus souvent transformées par effondrement en entonnoirs à contours déchiquetés prenant l'aspect de cratères volcaniques, se présentent nombreuses et très étendues. 460 parties d'eau suffisant pour en dissoudre une de sulfate de chaux, on comprend que l'action dissolvante des eaux d'infiltration s'exerçant pendant des siècles, puisse faire naître d'importantes cavités dans les massifs gypseux ; cavités dont les dimensions vont sans cesse en augmentant, sous l'influence d'un agent dont le travail ne peut être entravé par un revêtement d'incrustations calcaires. Aussi ces cavernes sont-elles destinées à s'effondrer par rupture de la clef de voiite devenue trop faible pour le poids qu'elle supporte. Ces effondrements fréquents dans les régions gypseuses et salifères se traduisent par des ébranlements du sol, par des secousses locales qui déterminent à la surface la formation de fentes ou dépressions profondes quand le plafond d'une de ces cavités vient tout entier à céder. Les tremblements de terre de faible amplitude, fréquemment ressentis en Suisse, dans les environs de Neufchâtel (4876) et surtout dans la vallée de Visp, en Valais, n'ont pas d'autre origine. Etant donné que dans cette vallée une vingtaine de sources séléniteuses enlèvent annuellement chacune au sol près de 200 m. c. de gypse, on conçoit aisément qu'on puisse attribuer à ce gigantesque travail de dissolution la cause principale des effondrements et des tremblements de terre qui s'ensuivent.

La fréquence et surtout l'étendue de pareilles cavités dans les massifs dolomitiques, celte fois plus stables et en tous points comparables à celles creusées dans les roches calcaires, doivent être attribuées aussi à ce fait que l'action chimique des eaux peut intervenir avec efîicacité dans leur mode de formation en venant s'ajouter au travail d'érosion. Le carbonate de chaux, beaucoup plus soluble que celui de magnésie, est seul entraîné par les eaux chargées d'acide carbonique et, quand il est complètement éliminé, la roche, devenue caverneuse, se montre creusée de parties cloisonnées, faciles à désagréger. Ici encore, par conséquent, cette action, toujours à

l'œuvre, peut, par sa continuité, produire des effets sensibles.

Cavernes par éboulement . Le travail des eaux d'infiltration ne se limite pas aux actions érosives et chimiques que nous venons de définir; bien souvent la

Cambalou

Fig.6. — Coupe de la montagne de Cambalou (Aveyron), montrant comment le glissement superficiel de couches calcaires a pu déterminer la formation de cavernes qui sont devenues maintenant les caves célèbres de Roquefort (d'après M. Parran). — Jj J^, calcaires jurassiques; N, niveau d'eau établi sur une couche argileuse V, servant de surface de glissement ; S, source très active.— h, orifice d'entrée du courant d*air qui traverse les caves à fromages et ressort ensuite par les points a et c.

pénétration lente des eaux de pluies dans le sous-sol, entraîne, sur le flanc des vallées, des éboulements et glissements de terrains qui peuvent encore donner naissance à des cavités souterraines d'une certaine étendue. Les caves à fromages célèbres de Roquefort, situées dans les interstices de quartiers de rochers, éboulés au pied de la montagne de Cambalou, en offrent un remarquable exemple. Cette montagne est formée par une succession de couches .calcaires compactes, très fissurées, supportées par une nappe argileuse (fig. 6). A la suite d'une saison très pluvieuse, ces eaux s'infiUrant dans toutes les fissures des bancs calcaires, peu à peu les parties supérieures de la couche argileuse, délayées, en arrivèrent à no plus former qu'une nappe boueuse, incapable de résister à la pression du massif calcaire qu'elle supportait. Dès lors une partie de la montagne, où déjà de nombreuses fissures s'étaient déclarées, glissa sur cette base à demi liquide et les matériaux de ce gigantesque éboulement, en s'accumulant dans la plaine, ont donné naissance aux cavités en question.

Remplissage des cavernes ; grottes a ossements. Les cavernes calcaires étant l'œuvre exclusive d'eaux torrentielles et se montrant encore souvent parcourues par des rivières, il est naturel que des phénomènes d'alluvionnements s'y soient fait sentir. Aussi le plancher stalagmitique se montre superposé à des sables, graviers et limons, déposés par ces courants intérieurs et dans lesquels on rencontre les ossements des animaux, ou même des homines qui ont habité ces cavités. La disposition de ces alluvions anciennes est alors la même que celle qu'on observe dans les dépôts de cette nature formés au dehors et permet ainsi de constater, suivant l'importance prise par les graviers de fond, les sables plus fins ou les limons, les variatioiîs qui ont pu se produire dans le débit de l'ancienne rivière. On a pu constater aussi que ces phénomènes d'érosion et de transport avaient été parfois intermittents; ces alluvions et ces limons, dans certaines cavernes, alternant plusieurs fois avec des planchers sta-

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lagmitiques qui représentent chacun une période d^assèchement pendant laquelle l'infiltration a pu librement exercer sou action sur les parois et le fond ; d'autres fois la stratification confuse du dépôt, limité à de gros graviers mélangés de limons et accumulés dans les dépressions, atteste que ce remplissage a été le résultat d'un phénomène unique ; enfin son action soutenue et prolongée dans certains cas, a pu amener le comblement total de grandes chambres qui se trouvent entièrement remplies par ces dépôts de transport ; il en est ainsi dans les remarquables grottes de Banwell, dans le Somersetshire

et surtout dans celle, non moms célèbre, de Gaylenreuth, en Franconie (fig. 7).

Ces dépôts sont surtout bien développés et bien caractérisés dans ces cavernes qui s'échelonnent à diverses hauteurs sur le flanc de certaines vallées calcaires et se montrent comme ayant été creusées successivement à mesure que la vallée s'approfondissait ; ces cavités, limitées le plus souvent à une chambre unique s'ouvrant à l'extérieur et bien éclairée, deviennent les grottes à os~ sements par excellence. Ce sont en même temps celles qui ont été le plus particulièrement recherchées par l'homme,

Fig. 7. — Caverne de Gaylenreuth, en Franconie,

à cette époque dite Magdalénienne, où l'établissement d'un régime froid et sec a entraîné la retraite des grands herbivores, tels que VElephas primigenius et le Rhinocéros tichorhynus qui, jusque-là, avaient peuplé l'Europe, pendant toute la durée des phases chelUenne et moustérienne au début de la période quaternaire. C'est alors qu'avec des ossements humains on rencontre toutes les variétés de silex nécessaires pour couper, racler et percer (lames ou couteaux, grattoirs, pointes fines...), associées à de nombreux instruments en os finement sculptés et gravés, dans une terre rouge qui devient, par places, une véritable brèche ossifère. Parmi les ossements d'animaux figurent alors des espèces émigrées dans la. zone glaciale arctique, le Renne {Cervus tarandus) et le Glouton (Geoluscus), ou bien retirées dans les sommets des Alpes et des Pyrénées, telles que le Chamois (Antilope rupicapra), la Marmotte (Ardomys marmota), qui vivaient alors dans nos régions, et que l'homme chassait pour sa nourriture. Ce limon rouge des cavernes, identique à celui complètement dépourvu de calcaire qui forme ces terres rubéfiées (terre à briques, terre à betteraves du Nord), largement répandues sur les plateaux, les pentes et les fonds des vallées, tapisse également d'une couche uniforme, parfois épaisse, le plancher stalagmitique d'un grand nombre de cavernes et de grottes ou abris sous roche. L'ère des dépôts, sables, grayiers et incrustations stalagmitiques dans ces cavités, avait alors cessé. Par suite de l'établissement d'un régime climatérique très froid et très sec, les infiltrations ne pouvant se produire, le phénomène des incrustations cal-

caires devait forcément être suspendu; et c'est alors, vraisemblablement au moment du dégel, pendant la saison chaude, que la terre rouge des plateaux, transformée en bouillie limoneuse, a pu pénétrer par les fentes et gouffres du terrain dans l'intérieur des grottes, empâtant dans sa masse, avec les ossements, tous les objets épars sur le sol. Ainsi s'est constituée la terre des cavernes, à une époque où le renne dominait dans nos régions. Ch. Vélàin.

11. Anthropologie. — Les cavernes ne furent certainement pas la première habitation de l'homme. L'homme, enfant des pays chauds et hôte habituel des forêts, s'est d'abord abrité dans des huttes de branchages. C'est dans des huttes semblables que s'abritent encore aujourd'hui la plupart des sauvages de tout pays. Les Fuégiens euxmêmes, sans parler des Esquimaux, n'ont pour toute demeure que des tentes de branchages ouvertes au sommet, en dépit de la rigueur de leur climat. Les Aléoutes, pour faire leur demeure, recouvraient de terre des perches dressées dans un trou circulaire, en forme de tente. Ce que nous apprennent les découvertes préhistoriques, en dépit d'erreurs vulgaires, n'est nullement en désaccord avec le spectacle des mœurs actuelles de nos sauvages. Nous ne connaissons pas un seul exemple de caverne habitée par l'homme primitif proprement dit, celui de l'aurore des temps quaternaires. Pendant cette première période, caractérisée par la présence sur notre sol de VElephas antiquus, et l'usage par l'homme de la hache massive dite de Saint-Acheul ou de Chelles, il n'y a pas encore de caverne habitée. Le climat est en France