Encyclopédie

Gouffres: l'impact humain -

Les gouffres sont apparus en bonne place dans les actualités en 2013, en partie à cause de la mort tragique de Jeff Bush, un homme de la banlieue de Tampa, en Floride, qui a été englouti lorsqu'un gouffre s'est formé directement sous sa chambre. Cet incident a été suivi de plusieurs autres en Pennsylvanie, dans l'Illinois, dans le Massachusetts et en Louisiane, où un gouffre découvert près de Bayou Corne en 2012 s'était ouvert à 10 ha (25 acres) à l'automne 2013. À la mi-août, un gouffre de 20 m ( Un gouffre de 66 pieds de large s'est formé sous une station balnéaire du centre de la Floride, près d'Orlando, forçant les clients à sortir de leur chambre alors qu'un bâtiment de trois étages s'effondrait.

Gouffres: l'impact humain

Même s'ils ont reçu une large couverture médiatique en 2013, les dolines ne sont pas un phénomène nouveau. La formation de gouffres s'est produite dans des régions telles que la Floride, le Nouveau-Mexique, le Kentucky et l'Illinois. Il est si courant en Floride que les propriétaires ont souscrit une assurance gouffre pour leur propriété. La perception que les gouffres se forment plus fréquemment est influencée par la croissance rapide de la population dans les zones sujettes aux gouffres, un facteur qui a conduit à l'observation et à la déclaration de plus de gouffres. Il est cependant prouvé que le taux de développement des gouffres a augmenté au cours du dernier demi-siècle en raison de l'augmentation des activités humaines qui ont induit la formation de gouffres, comme des prélèvements excessifs d'eaux souterraines ou des systèmes de drainage mal conçus autour des bâtiments.

Les gouffres, appelés «dolines» par les géoscientifiques européens, sont classés comme des éléments karstiques. Le karst est un type de relief qui se produit lorsque l'eau souterraine en circulation dissout le substrat rocheux soluble. Les scientifiques karstiques du 19ème siècle considéraient les dolines comme le relief karstique typique, mais le terrain karstique est également caractérisé par des grottes, des ruisseaux en voie de disparition, de grandes sources et un drainage souterrain. Dans certaines régions karstiques, comme la péninsule du Yucatan au Mexique, les cours d'eau de surface sont presque inexistants et pratiquement tout l'écoulement de l'eau passe par des conduits souterrains.

Les roches karstiques les plus courantes sont le calcaire - carbonate de calcium, CaCO 3 , sous forme de calcite ou d'argonite - et la dolomite - carbonate de calcium et de magnésium (CaMg (CO 3 ) 2 ). Ces minéraux sont solubles dans les acides faibles et sont donc vulnérables à la dissolution par les eaux souterraines, qui sont généralement chargées d'acide carbonique (H 2 CO 3 ) dérivé de la matière organique du sol. Dans les régions plus sèches comme le sud-ouest des États-Unis, cependant, les caractéristiques karstiques formées dans le substrat rocheux évaporitique sont plus fréquentes. Les roches sédimentaires produites par l'évaporation de l'eau saline, appelées évaporites, dans ces zones ont généralement inclus du gypse, qui est composé de sulfate de calcium (CaSO 4 ∙ 2H 2O) et de l'halite (sel gemme), qui est composé de chlorure de sodium (NaCl). Le gypse est beaucoup plus soluble que la calcite ou la dolomite, et les affleurements de gypse sont donc beaucoup moins fréquents dans les régions plus humides avec des précipitations plus élevées. Dans les régions semi-arides, les affleurements constitués de calcaire moins soluble sont plus susceptibles de former des falaises et les dolines formées dans le gypse sont plus répandues. Les caractéristiques karstiques de surface formées dans la halite sont rares parce que le sel gemme est très soluble, bien que des caractéristiques karstiques salines aient été trouvées dans des régions extrêmement arides telles que l'Iran, Israël et l'est de l'Espagne.

Les gouffres résultaient de divers mécanismes, mais ils ont été classés en trois grandes catégories: ceux formés par dissolution superficielle ou proche de la surface; ceux formés par l'effondrement du substrat rocheux sus-jacent; et ceux formés entièrement dans le mort-terrain du sol (c'est-à-dire le sol au-dessus du substrat rocheux). Des exemples spectaculaires de gouffres en solution se produisent dans le monde entier dans les régions tropicales telles que Java, Indon., Porto Rico et la région karstique du cockpit de la Jamaïque, mais ils se forment relativement lentement et ont peu d'impact humain. Les gouffres d'effondrement sont rares, se formant dans des paysages qui se sont développés sur plusieurs milliers ou millions d'années.

Des trois types, les dolines formées dans le mort-terrain du sol sont beaucoup plus courantes et ont présenté un grave danger géologique (un phénomène géologique avec un potentiel de dommages étendu) dans les régions karstiques. Les dolines de couverture-affaissement sont faites par suffusion, un processus dans lequel le sol non consolidé se lave dans des fissures ouvertes et des grottes dans le substrat rocheux sous-jacent et la surface terrestre au-dessus s'enfonce progressivement. L'effondrement de la couverture, ou décrochage, des gouffres se sont formés dans un sol consolidé plus riche en argile. Ils résultent généralement du développement d'une cavité dans l'horizon du sol et de la rupture subséquente de l'arche de sol sus-jacente. De telles cavités peuvent apparaître rapidement, en quelques jours ou quelques mois, et un effondrement catastrophique peut être très rapide ou instantané. En 1981, un gouffre effondré s'est formé à Winter Park, en Floride, et a avalé une maison privée, une piscine municipale,partie d'un atelier de réparation, et de grandes portions d'une rue adjacente dans un laps de temps relativement court.

Les dolines naturelles, qui sont courantes dans les terrains karstiques, peuvent être déclenchées par des événements météorologiques tels que de fortes pluies ou par une sécheresse suivie de fortes pluies. Cependant, un pourcentage important de gouffres est associé, directement ou indirectement, à l'activité humaine. Dans certains cas, des prélèvements excessifs d'eaux souterraines pour l'irrigation ont abaissé les niveaux d'eau et ont ainsi permis au sol saturé de s'écouler dans des grottes et des conduits dans le substrat rocheux sous-jacent, ce qui peut déclencher la formation de gouffres. De plus, des gouffres d'effondrement de la couverture se sont formés le long des routes ou d'autres zones où l'eau est rejetée à plusieurs reprises sur le sol, lavant le sol dans les cavités sous-jacentes du substratum rocheux et créant des cavernes qui peuvent s'effondrer.

L'exploitation du sel a également créé des gouffres. En 2008, deux grands gouffres se sont formés dans le sud-est du Nouveau-Mexique lorsque les cavités produites par les opérations de puits de saumure - un processus qui injecte de l'eau douce dans des lits de sel pour fabriquer de la saumure destinée à être utilisée comme fluide de forage dans les puits de pétrole - se sont brusquement effondrées. Les cavités artificielles créées par cette activité sont devenues instables et ont entraîné des effondrements catastrophiques. L'un des gouffres a finalement atteint un diamètre de plus de 100 m (328 pi), avec une profondeur d'environ 45 m (environ 150 pi).

Gouffres: l'impact humain

Bien que les dolines constituent un danger géothermique important dans de nombreuses régions karstiques, elles ont joué un rôle important dans les systèmes régionaux d'eaux souterraines en fournissant, entre autres fonctions, des points d'accès permettant aux eaux de surface d'entrer dans les aquifères karstiques. Dans la péninsule du Yucatan, des dolines à parois abruptes connues sous le nom de cénotes croisent la nappe phréatique, où elles servent d'approvisionnement en eau aux communautés voisines. Dans le sud-est du Nouveau-Mexique, les grands lacs de gypse à l'est de Roswell ont été créés par les remontées d'eaux souterraines, qui fournissent également de l'eau d'irrigation pour les activités agricoles dans le bassin artésien de Roswell.

Les puisards sont souvent des sources de contamination des eaux souterraines en raison de leur connexion avec les aquifères souterrains. Dans de nombreuses zones rurales, les gouffres sont traités comme des décharges naturelles et sont utilisés pour l'élimination des gros appareils et des vieilles automobiles. La grande taille des conduits dans les aquifères karstiques interdit le type de filtration naturelle qui se produit dans de nombreux aquifères non karstiques. Des contaminants introduits dans le système des eaux souterraines par des gouffres sont apparus dans les puits d'approvisionnement en eau en aval.

Des puits ont également été identifiés dans des environnements sous-marins. L'origine des gouffres dans le détroit de Floride a été controversée et est souvent attribuée aux processus d'érosion qui se sont produits lorsque les détroits ont été exposés au-dessus du niveau de la mer. Certains chercheurs ont suggéré que ces gouffres se sont formés en raison d'un type de corrosion de la zone de mélange, dans lequel l'eau douce des aquifères côtiers est rejetée dans le détroit de Floride. On pense que l'eau douce mélangée à de l'eau salée a produit une solution qui a dissous de manière plus agressive le substrat rocheux calcaire. Plusieurs de ces gouffres sous-marins se trouvent sur la terrasse Pourtales au large des Florida Keys à des profondeurs de plusieurs centaines de mètres. La plus grande de ces caractéristiques mesure près de 700 m (environ 2300 pi) de diamètre et environ 260 m (environ 850 pi) de profondeur.

Les scientifiques estiment qu'environ 25% de la population de la Terre vit sur un terrain karstique ou tire son eau des aquifères karstiques. Étant donné que les gouffres sont souvent des éléments importants des systèmes aquifères locaux et régionaux et en raison de leur rôle de géorisques actifs, ces caractéristiques continueront, pour le meilleur ou pour le pire, d'avoir un impact sociétal significatif.