Phénomènes karstiques en roches silicatées non carbonatées. Cas des grès, des micaschistes, des gneiss et des granites en Afrique sahélienne et équatoriale

Cette recherche comprend six parties :

1. Un inventaire des karsts ou des phénomènes assimilés aux karsts en roches non carbonatées silicatées - grès, quartzites, granites, gneiss et schistes. Cet inventaire s’appuie sur plusieurs centaines de références bibliographiques. Pour chacune des lithologies, une synthèse des différents processus génétiques proposés par les différents auteurs est réalisée.

2. Un état de la connaissance sur la solubilité de la silice, de l’aluminium et du fer. Cette partie intègre notamment les avancées bio géochimiques réalisées depuis les années 80. Cette partie de la thèse reprend différentes études montrant :

• que la silice, l’aluminium et le fer peuvent se retrouver dans des domaines de solubilité identiques notamment en présence d’acides organiques ou inorganiques ;
• que ces acides augmentent de façon considérable la solubilité des éléments ;
• que ces acides peuvent être générés par des bactéries en milieu anaérobie ;
• que ces bactéries peuvent se trouver en grand nombre à grande profondeur dans les roches et dans des milieux anaérobies (les complexes organométalliques solubles peuvent donc voyager sur de grandes distances et non être rapidement détruits comme c’est le cas en surface).

L’hypothèse d’une dissolution généralisée de roches silicatées non carbonatées peut donc être envisagée au regard des modèles classiquement proposés pour expliquer la karstification des massifs.

3 & 4. Une étude de différentes formes de surface ou souterraines trouvées dans les formations gréseuses et les métagabbros du Niger occidental ainsi que dans les granites, les gneiss et les micaschistes du Cameroun méridional. Une analyse morphologique détaillée des grottes et autres conduits liée aux données hydrogéologiques, tectoniques et pétrographiques des différents sites est à la base des interprétations génétiques.

5. Une étude de concrétions et enduits siliceux trouvés dans des cavités du Niger et du Cameroun. L’analyse par microscope électronique à balayage, par diffractogramme des rayons X et par mapping compositionnel élémentaire, a été menée afin de préciser les conditions physico-chimiques dans lesquelles certaines cavités ont été générées. Ainsi, pour une des cavités ouvertes dans les granites, les analyses ont montré le rôle probable des bactéries dans la mise en place des karsts.

8. Une synthèse sur la problématique des karsts en roches non carbonatées et sur les conditions de leur développement. Les conclusions principales de la thèse sont :

• l’importance de l’érosion chimique dans la genèse des différentes formes souterraines étudiées avec des phénomènes d’érosion mécanique tardifs (tout comme ce qui se passe dans les calcaires) ;
• la mise en place d’une karstification initiale à grande profondeur, indépendamment des conditions de surface, peut être en relation avec la faune bactérienne découverte ces dernières décennies à grande profondeur. Si, à l’heure actuelle, de nombreux chercheurs envisagent la karstification à partir d’une altération progressant de la surface vers la profondeur, cette vision des choses peut être en partie erronée. La vitesse d’altération des processus de surface dans des lithologies carbonatées doit entraîner une modification également rapide des formes issues de la profondeur (élargissement des entrées supérieures,...) et masquer l’histoire ancienne de ces morphologies.
• la nécessité d’envisager certaines lithologies et leur potentialité en eau sous l’angle de massifs karstifiés. Les nombreux karsts trouvés au Niger occidental et oriental influencent incontestablement l’évolution géomorphologique des paysages tant dans le développement des réseaux hydrographiques que dans la dissection des plateaux. Les lithologies gréseuses sont fort abondantes dans tout le Sahel et ont une structuration similaire à celle de la région de Niamey. On peut donc envisager qu’une grande partie du Sahel est karstifiée.