Forme et rugosité des surfaces karstiques: conséquences pour une théorie spatiale et fractale de l'interface terrestre

• Autores: Philippe Martin
• Localización: Karstologia, ISSN 0751-7688, Nº. 36, 2000, págs. 1-16
• Idioma: francés
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• Resumen

  • Ce texte propose un schéma théorique, hypothétique et parfois spéculatif de la transformation des surfaces terrestres. Cette approche s'appuie sur la notion d'altérité et sur les deux oppositions suivantes : surface plane/sur/ace rugueuse et surface karstique/surface non karstique. La dimension des surfaces irrégulières est comprise entre 2 et 3. La dimension des surfaces planes est proche de 2. Les aplanissements sur les massifs karstiques flambeaux souvent) semblent mieux se conserver (immunité karstique) que dans les autres roches. Cela expliquerait une valeur faible de la dimension fractale des surfaces aériennes de karsts évaluée toujours avec le même protocole (relation S°=PA). Elles ont été comparées aux surfaces de reliefs de socle. Trois idées résument les résultats obtenus : [1] Les dimensions fractales moyennes des karsts sont inférieures à celles des reliefs de socle. [2] La dispersion des valeurs moyennes des karsts est inférieure à la dispersion des valeurs moyennes des socles. [3] L'écart entre les valeurs minimales et maximales pour les karsts est beaucoup plus grand que l'écart entre les valeurs minimales et maximales pour les socles. Pour expliquer la faible rugosité des karsts nous avons fait trois hypothèses : [a] Ces lambeaux correspondraient à des zones encore non affectées par l'érosion (problème de temps). [b] Dans un tel système, des changements sur un plan rendraient impossibles ou peu probables des changements sur un autre plan (problème spatial), [c] La forme initiale est remplacée par une forme semblable (aporie du Parménide de Platon). Dans la deuxième partie de l'article, nous nous intéresserons à l'endokarst. Celui-ci est décrit empiriquement et par analogie avec le modèle fractal de l'éponge de Sierpinski comme une surface unique infiniment repliée dans un volume limité. Aussi la croissance des espaces vides de roche dans l'endokarst augmente, presque jusqu'à l'infini, l'étendue de la surface interne du karst. Pour trouver une base théorique à la taille extrême de l'étendue de ces surfaces, nous avons, dans un premier temps, étudié le rapport entre la croissance d'un volume et la croissance de la surface qui limite ce volume. Trois modèles théoriques montrent que si les surfaces restent euclidiennes, le volume à éroder par unité de surface croît fortement. L'altération puis l'érosion étant dépendantes de la taille de la surface exposée, le temps pour araser un relief tendrait, théoriquement, vers l'infini. Or, ceci n'est pas acceptable puisqu'un massif peut être arasé en environ 200 Ma. Par analogie avec différentes morphogenèses (physique, biologique), nous faisons dans un deuxième temps l'hypothèse que le caractère fractal, rugueux des surfaces des massifs de l'interface terrestre correspond à la nécessité d'accroître, autant que possible, la taille de la surface soumise à l'érosion de façon à diminuer le temps de destruction du relief. Ceci est cohérent avec l'idée d'un système loin de l'équilibre qui tend à retourner à l'équilibre aussi vite que possible en développant des morphologies spécifiques, des structures dissipatives. L'éloignement du relief par rapport à la borne inférieure du potentiel d'érosion est ensuite introduit comme un facteur pouvant expliquer la faible rugosité de hautes surfaces continentales. La réduction du volume par érosion est envisagée comme la cause (et non la conséquence) de la diminution de la rugosité. La surface peut devenir moins rugueuse car le volume diminue. La surface d'aplanissement constitue la morphologie finale n'évoluant plus qu'asymptotiquement Dans cette perspective la dynamique ne fait que permettre l'accomplissement de nécessités spatiales. Dans le cas du karst, en raison de l'existence de la partie souterraine de la surface karstique et de sa rugosité, il apparaît d'autant moins nécessaire que la partie aérienne soit fort rugueuse. Les aplanissements seraient donc conservés par inutilité géométrique de les détruire. Ils ne correspondraient pas à des formes en sursis comme l'implique l'analyse temporelle (hypothèse [a]), mais à des formes relevant d'un équilibre particulier (hypothèse [b]) qui seraient même localement transformées