Apport de l'endokarst dans la reconstitution des paléogéographies et des environnements passés du Mont-Liban: Application aux vallées de Nahr Antelias et de Nahr el-Kalb - Environnement, Dynamiques et Territoires de la Montagne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2013

Contribution of Mount Lebanon' Karst in the reconstittion of the environment and the Valley incision of Nahr Antelias and Nahr el-Kalb.

Apport de l'endokarst dans la reconstitution des paléogéographies et des environnements passés du Mont-Liban: Application aux vallées de Nahr Antelias et de Nahr el-Kalb

Résumé

The lebanese landscape is characterized by two mountain chains (Mount Lebanon and Anti-Lebanon), separated by the Bekaa plain with a variety of surface karstic forms as well as endokarstic network systems. Karst landforms cover up to 60% of the Lebanese territory. Several questions related to the morphogenesis and evolution of landscapes, especially coastal valleys, remain unsolved. Whereas geomorphic indicators are rare on the surface due to urban pressure and topographic constraints, we used subsurface geomorphologic indicators revealed from the speleogenesis study of caves. Subsurface karst network systems are an alternative mean to address these constraints and reconstitute the morphogenesis stages of the coastal valley's landscape. Morphogenetic and environmental reconstitution are based both on geomorphic indicators of underground networks and sediments (clastic and speleothems) in caves. This PhD research focuses on "the contribution of endokarst networks in reconstituting past environments and morphogenetic phases of coastal valleys of Mount Lebanon". Two valleys located in the central part of Mount Lebanon are chosen for this study: i) the valley of Nahr el Kalb: the main focus of the study is on Jeita network system with more than 10 km of underground galleries. ii) the Antelias valley: two cave were selected in this sector, Kanaan cave (162m long) and Kassarat Nabay cave network system (4.6 km long). In this study, our objectives are to: * Set the reconstitution stages of the karst system related with the downcutting of the Mediterranean hydrographic network (Antelias and Kalb rivers). The palaeogeographical framework is based on the geomorphological approach applied in the caves of Kanaan, Kassarat-Nabay and Jeita. It implements the mapping process applied on the underground systems and analyses of the stages of cave evolution. * Understand the environmental changes in this region related to climatic variations and human settlement. The study is based on a detailed analysis (morphoscopic, morphometric, mineralogical, magnetic and colorimetric) of (detrital) sediments in cave systems. In this research, we developed a morphogenetic model of the evolution of karst valleys and the downcutting of the hydrographic network of both Antelias and Kalb Rivers. This model is based on a crossover analysis between speleogenesis stages, geology of the sector and relict landforms. It demonstrates the relationship between the talweg of the valley and the karst drainage structuration. The study highlights on: i) the paragenesis process in Jeita and Kassarat upper galleries, and Kanaan cave along with both Kalb and Antelias river aggradation in response to Pliocene transgression, ii) the incision of Jeita and Kassarat canyons due to the reorganization of the drainage (fluvial and karstic) system during Quaternary, iii) the implications of the Mount Lebanon tectonic uplift and the transgression/regression of the Mediterranean sea during these episodes. As for the study conducted on sediments in Kassarat and Jeita caves, the results showed the site effect on the reorganization of the flow dynamics within the karst system. Environmental changes were detected using methods that identify a modification in the geological sources of the cave sediments. A modification from local to an allogenic source was detected in Kassarat and Jeita caves. This modification reflects changes in hydrological regimes that can be related to climatic and/or modification of human uses, during Pleistocene.
Le Liban se caractérise au sein de la Méditerranée orientale par sa diversité climatique, son organisation orographique (littoral/montagne/bassin) et la prépondérance des terrains carbonatés (60 % de son territoire). Ces caractéristiques font que le Liban connaît sur un espace relativement réduit une grande diversité de phénomènes karstiques. Il constitue alors un espace-clé pour développer des référentiels pour les événements autant paléogéographiques qu'environnementaux qui puissent être appliqués au Proche-Orient. Plusieurs questionnements relatifs à la genèse des paysages et à leur évolution restent encore non résolus face à la rareté des témoins morphogéniques de surface. Cette rareté est de plus en plus favorisée par la pression anthropique avec l'étalement urbain qui masque les données morphogéniques. L'endokarst constitue alors une nouvelle archive naturelle et environnementale pour pallier ces contraintes. Ces archives se situent, à la fois, dans les formes des réseaux souterrains et dans les enregistrements sédimentaires (dépôts détritiques et chimiques : spéléothèmes). La distribution géographique des cavités libanaises permet de disposer d'un continuum exceptionnel d'informations environnementales, depuis le littoral jusqu'au domaine montagnard. La recherche doctorale se concentre sur "l'apport des enseignements de l'endokarst dans la reconstitution des environnements passés et de la morphogénèse des vallées karstiques''. Les sites d'études retenus dans cette recherche sont situés dans le Mont Liban central : i) la vallée du Nahr el Kalb (réseau de Jeita) et ii) la vallée d'Antélias (grotte Kanaan et réseau d'el Kassarat-Nabay). Dans cette étude, nos objectifs sont de deux ordres : - poser le cadre paléogéographique des principaux systèmes karstiques dépendant de la Méditerranée (systèmes de Jeita et d'Antélias) à partir de l'approche géomorphologique appliquée dans les grottes Kanaan, d'el Kassarat-Nabay et de Jeita. Celle-ci met en œuvre la démarche cartographique des systèmes souterrains étudiés pour replacer les différents objets d'étude dans leur contexte spatial, morphogénique et chronologique. - appréhender les changements environnementaux de cette région liés aux variations climatiques et aux occupations humaines. L'étude des sédiments détritiques repose sur une analyse fine (morphoscopique, morphométrique, minéralogique, colorimétrique et magnétique) des dépôts endokarstiques. Pour mener à bien ce double objectif, la démarche adoptée repose sur l'acquisition et le calage chronologique des informations contenues dans les réseaux souterrains, pour interroger ensuite les moteurs morphogéniques responsables de la structuration et de l'évolution des systèmes karstiques, ainsi que de la physionomie des reliefs actuels du Mont Liban (retombée méditerranéenne). La recherche doctorale propose deux modèles morphogéniques de l'évolution des vallées karstiques et de l'enfoncement du réseau hydrographique externe. Ces modèles s'appuient sur la relation entre talweg et structure du drainage karstique. Insérés dans le cadre géologique régional, ces schémas hypothétiques de l'évolution des vallées montrent que la réponse du karst aux moteurs de creusement est conditionnée par le comblement des vallées par aggradation continentale, liée à la transgression de la Méditerranée au cours du Pliocène, et par l'érosion régressive des talwegs des fleuves au cours du Quaternaire. Quant aux enseignements tirés de l'étude sédimentaire effectuée dans les cavités d'el Kassarat et de Jeita, ceux-ci ont, tout d'abord, démontré l'effet de site du karst sur la réorganisation de la dynamique des écoulements au sein de l'endokarst. Suite à l'interprétation de ces dépôts confrontée aux enseignements spéléogéniques, les analyses sédimentologiques fines ont permis de caractériser plus précisément les niveaux sédimentaires et d'avancer des hypothèses liées à des modifications environnementales. Des mélanges de sources locales et de sources allochtones ont été identifiés et traduisent certaines modifications des conditions d'alimentation, liées à des crises climatiques et/ou à des modifications des usages anthropiques, au cours du Pléistocène.
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tel-00859395 , version 1 (07-09-2013)
tel-00859395 , version 2 (24-04-2014)

Identifiants

  • HAL Id : tel-00859395 , version 1

Citer

Carole Nehme. Apport de l'endokarst dans la reconstitution des paléogéographies et des environnements passés du Mont-Liban: Application aux vallées de Nahr Antelias et de Nahr el-Kalb. Géographie. Université de Grenoble; Université de Savoie, 2013. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-00859395v1⟩

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