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La spéléologie (du grec 'σπηλαιοv'='spelaion' pour grotte et 'λόγος'='logos' pour raison, science) est l'activité qui consiste à repérer, explorer, étudier, cartographier et visiter les cavités souterraines, puis à partager ses connaissances. Celui qui pratique ainsi est appelé un spéléologue.
La spéléologie est donc une activité à multiples facettes : scientifique, sportive, technique, contemplative. Elle se pratique principalement dans les régions karstiques. Cependant les spéléologues s'intéressent aussi aux cavités tectoniques, volcaniques (tubes de lave), glaciaires et anthropiques (carrières souterraines, habitats troglodytes, souterrains...).
Contrairement à l'acception anglo-saxonne du mot « speleology » qui désigne des activités principalement scientifiques, la spéléologie au sens francophone recouvre aussi bien les activités sportives, de loisir, voire de tourisme que les activités scientifiques et d'exploration.
Cependant certains puristes préfèrent employer le terme de « spéléiste », voire celui de « touriste », pour désigner les seuls adeptes du sport (« caving » ou « spelunking » en anglais), ou du loisir.
Plus récemment, les visites à tendance sportive, de cavités pas ou peu aménagées, organisées à but lucratif, sont désignées par les mots anglais trekking ou safari, par analogie avec la randonnée ou la chasse.
La spéléologie se pratique également en milieu aquatique. Lorsqu'il est totalement immergé, le spéléologue est alors appelé 'spéléoplongeur' ou 'spéléonaute'.
Il n'est pas indispensable de pénétrer sous terre pour apporter une contribution utile à la spéléologie, dans ses aspects scientifiques, sportifs, techniques ou associatifs.
Ainsi, la descente de canyon relève de techniques et d'activités proches de la spéléologie. La Fédération française de spéléologie compte d'ailleurs de plus en plus d'adeptes de la descente de canyon.
Par contre, les adeptes de la grimpe d'arbres et les randonneurs en milieu karstique ne sont pas considérés comme spéléologues.
Pour des renseignements concernant la spéléologie en tant que sport, consulter techniques spéléologiques.
De tous temps, l'homme a fréquenté les cavernes pour trouver abri et protection puis pour se rapprocher de ses dieux et croyances.
La spéléologie moderne est issue des mythes comme de la curiosité mêlée de science du siècle des Lumières. Puis les romantiques en font une mode; plus tard encore, les aventuriers du XIXe siècle s'avisent du « conservatoire » privilégié que constitue la caverne.
Enfin, naissent sociétés savantes et associations dont Édouard-Alfred Martel, Robert de Joly et Norbert Casteret sont, chacun à leur époque, les fondateurs les plus connus en France (Voir la partie 'historique' de la Fédération française de spéléologie).
Le premier Institut de spéléologie au monde est créé en 1920 à Cluj (Roumanie) par le biologiste Emile Gustave Racovitza.
Voir Spéléologie en Belgique - Grandes expéditions/explorations
Voir Spéléologie en France - Grandes expéditions/explorations
Voir Spéléologie en Suisse - Grandes expéditions/explorations
Le record mondial de profondeur atteinte dans une cavité naturelle est resté longtemps en France, avec des cavités célèbres comme la Henne Morte, le gouffre Berger, la Pierre-Saint-Martin, le gouffre Jean-Bernard, le gouffre Mirolda...
Depuis octobre 2004 cependant, la plus grande profondeur atteinte par des spéléologues en cavités naturelles se situe dans le gouffre Krubera-Voronja, localisé en Abkhazie, province occidentale sécessionniste de la Géorgie.
Dans cette cavité remarquable du Caucase occidental, la profondeur mythique de -2000 mètres a été atteinte et même dépassée par des équipes de spéléologues internationaux, notamment des russes et des ukrainiens. Les explorations sont en cours, malgré les difficultés physiques et politiques rencontrées. La profondeur atteinte était de -2170 m en janvier 2007. En septembre 2008, un nouveau record a été établi dans cette faille d'Abkhazie, à 2 191 mètres. Parmi les 50 spéléologues de l'expédition, pour la plupart ukrainiens, les trois hommes qui ont atteint le dernier palier sont l'Ukrainien et chef de l'opération Yuri Kasyan, Gennadij Samokhin de Simferopol et Yuri Evdokimov de Moscou.
Aujourd'hui la spéléologie se pratique également comme un loisir de nature, démocratisé, où certaines cavités deviennent des « classiques », topographiées par les spéléologues mais visitées aussi bien par les spéléologues que par des centres de vacances, des familles ou des professionnels de l'industrie du loisir avec leurs clients.
À côté de cette pratique touristique et de loisir, le spéléologue est porteur d'une éthique, formulée notamment par la Fédération française de spéléologie (FFS) et par l'Union internationale de spéléologie (UIS). Il contribue ainsi à la connaissance et à la protection du patrimoine souterrain. Il devient alors un véritable acteur concret du développement durable.
En plus des valeurs éthiques qu'elle véhicule, la spéléologie tend à s'imposer de manière croissante dans le monde scientifique. Outre le complément indispensable qu'elle apporte à la géologie, la karstologie, l'hydrologie, l'archéologie, la paléontologie, la mécanique des roches... la spéléologie s'intéresse au monde souterrain dans des domaines scientifiques parfois originaux : on peut citer pour exemple les études d'acclimatation humaines "hors du temps" nécessaires à l'approche des vols spatiaux de longue durée; ou encore la paléodatation à l'aide des stalactites, plus précise et plus complète que la datation des carottes de glace. La spéléologie implique aussi une pratique de la topographie, de la biologie, de la météorologie... sous des formes adaptées au milieu souterrain.
Les contributions de la spéléologie aux disciplines scientifique précitées peuvent se résumer ainsi :
L'hydrogéologie est l'étude des eaux superficielles et souterraines, considérées soit dans leur action modelatrice soit dans leurs rapports avec les structures géologiques. En milieu karstique, la circulation des eaux est très différente de celle observée dans les autres milieux; elle mérite une étude particulière.
Le spéléologue qui observe directement des phénomènes généralement peu accessibles est le collaborateur indispensable de l'hydrogéologue. Même le 'spéléologue du dimanche', parfois qualifié de 'touriste', peut apporter une contribution importante par les observations inédites de circulation des eaux qu'il pourra rapporter. Il suffit pour cela de connaître quelques concepts de base, de s'intéresser au milieu et de s'armer de patience.
On n'insistera jamais assez sur la valeur d'une donnée géologique ou hydrogéologique, même approximative (pourvu qu'elle soit correctement relevée), recueillie lors d'une sortie spéléologique : il faut se souvenir que la même donnée, tirée d'un sondage mécanique à plusieurs centaines de mètres de profondeur, coûterait beaucoup plus cher.
Le spéléologue 'sportif' ou 'touriste' n'a pas besoin de se transformer en 'scientifique' de haut niveau. Il a simplement le devoir de transmettre ses observations aux scientifiques qui n'ont pas la possibilité d'entrer et de descendre sous terre.
Les eaux qui intéressent l'hydrogéologie en milieu calcaire peuvent avoir trois types de provenance distinctes, dont les conséquences sur le développement du karst sont bien différentes. Elles peuvent provenir : - de cours d'eau extérieurs à la zone karstique, - de précipitations météoriques - de condensation.
Le parcours des eaux souterraines est généralement tortueux et conditionné essentiellement par la fracturation du massif calcaire, par sa lithologie et par l'inclinaison des couches de terrain.
Compte tenu de leurs origines, les cours d'eau souterrains peuvent subir des crues soudaines et importantes, parfois différées par rapport aux précipitations initiatrices, tombées sur des versants parfois différents et éloignés de l'entrée des cavités.
De façon générale, la ligne de partage des eaux superficielles coïncide rarement avec celle des eaux souterraines. Il est donc important de préciser les limites souterraines de circulation des eaux.
Les sources karstiques sont caractérisées par une grande variabilité des débits, avec des crues impétueuses qui alternent avec des périodes d'étiage marqué voire de tarissement.
L'étude de l'hydrogramme de crue met en évidence la saturation progressive des fissures de la roche : c'est la phase de concentration. Dans un second temps, l'eau envahit les conduits : c'est la phase de paroxysme qui dure jusqu'à cessation de l'alimentation principale. Vient ensuite une lente décrue qui correspond à la vidange des conduits majeurs puis des fissures.
La karstologie est une discipline scientifique à part entière dont l'objet d'étude se concentre sur les phénomènes associés aux terrains calcaires.
Les spéléologues apportent des résultats d'observations faites à la surface et au cœur même des massifs karstiques.
La contribution de la spéléologie à la karstologie est très importante :
L'observation et les mesures faites sur les paramètres physicochimiques de la cavité encaissante, ainsi que de l'air et de l'eau qu'elle contient, permettent de préciser le fonctionnement actuel du karst.
L'examen des spéléothèmes et de la morphologie générale des conduits permet d'échafauder des hypothèses sur la genèse et les évolutions passées de la cavité.
Inversement, la karstologie appliquée à un massif et à un ensemble de cavités voisines permettra de mieux comprendre l'histoire et la logique spatiale d'une nouvelle cavité en cours d'exploration sur le même massif, ou au voisinage de cavités précédemment étudiées ou de même nature.
Une cavité n'existe réellement que lorsque ses caractéristiques sont décrites et lorsque ses formes et reliefs sont représentés par des plans. Sauf cas particuliers, l'ensemble de ces informations doit être publié pour assurer un partage constructif des connaissances, en vue de la poursuite des explorations de la cavité ou du massif.
Pour assurer une représentation graphique fidèle et utile aux explorations et études suivantes, il est nécessaire de réaliser une topographie de la cavité. Cette topographie est effectuée progressivement, en deux phases principales : 1 - Le levé : c'est le recueil de données caractérisant la position et la forme des différentes parties de la cavité. 2 - Le report : c'est le calcul et la restitution graphique des formes correspondantes sur un support adapté (papier, écran,..)
Les échelles de représentation utilisées sont variables (généralement de 1/100 pour les petites cavités au 1/000 voire plus faible pour les plus grandes cavités) selon l'extension de la cavité. Avec les méthodes modernes de calcul du report par ordinateur, ce facteur d'échelle peut être facilement ajusté. Dans le cas d'un report manuel, il faut bien choisir ce facteur a priori, sous peine de devoir recommencer une grande partie des calculs et du dessin en cours de travail.
Outre l'échelle utilisée, il faut également mentionner sur le dessin : - la position du Nord magnétique, - la date du levé (et non celle du report) nécessaire pour tenir compte de la déclinaison magnétique, - le nom de la commune et du lieu-dit où se trouve l'entrée de la cavité, - le nom des auteurs (levé et report) de la topographie, - les coordonnées et l'altitude de l'entrée, - une indication du niveau de précision du levé. D'autres informations pertinentes (géologiques, climatiques, biologiques, etc..) peuvent être ajoutées sur le dessin, si elles n'alourdissent pas trop la représentation. Dans le cas contraire, elles peuvent être mentionnées dans la description écrite de la cavité.
Dès que la cavité présente un certaine complexité (pentes et directions variables), il est nécessaire de produire au moins deux vues complémentaires (par exemple : une vue en plan développée ou projetée et une coupe verticale développée ou projetée), ainsi que quelques coupes transversales significatives des conduits.
Les coordonnées de l'entrée sont à mentionner dans un système de géolocalisation le plus universel possible (UTM,...) permettant une prise en compte facile dans les GPS.
Il existe de nombreux logiciels de topographie souterraine assistée par ordinateur. Les plus connus actuellement sont : TOPOROBOT, VISUAL TOPO, GH TOPO (projet HADES).
Les outils de levé souterrain doivent permettre de mesurer trois paramètres dimensionnels définissant le 'squelette' de la cavité : la direction dans un plan horizontal ('azimut'), l'inclinaison dans un plan vertical ('pente'), la distance entre deux points successifs de mesure ('distance'). Lorsque la cavité est sensiblement horizontale (grotte), on pourra se contenter d'estimer la pente. D'autres données morphologiques complémentaires, quantitatives ou qualitatives, permettent de dessiner un 'habillage' des conduits : largeur, hauteur, présence d'obstacles ou de reliefs spéciaux (spéléothèmes, blocs, arrivées d'eau, ...).
Les roches qui intéressent le spéléologue au premier chef sont d'origine sédimentaire; ce sont en particulier les roches carbonatées. Dans une grande majorité des cas, ces roches ont une origine organique : ce sont des détritus de coquilles et autres parties d'animaux ou végétaux marins, accumulées au fond d'anciennes mers, plus rarement d'anciens lacs, aujourd'hui disparus. Ces roches calcaires constituent des masses qui présentent une importance et une étendue très supérieures aux roches carbonatées d'origine chimique. Elles sont repérables, même pour le profane, par l'évidence et la régularité de leurs stratifications.
L'état de conservation des dépouilles des organismes qui ont contribué à leur formation est très variable. On appelle roches 'fossilifères' celles qui présentent des restes, nettement reconnaissables à l'œil nu, d'animaux ou de plantes fossiles. Très fréquemment, avec l'aide d'un microscope, on peut aussi repérer de très petits fossiles dans les calcaires où aucune structure organique ne se remarque à l'œil nu.
D'autres fois encore, des phénomènes chimiques ou mécaniques ont fait disparaître plus ou moins complètement les traces de la structure organique primitive ; On parle alors de processus de diagénèse, de dissolution et de recristallisation partielle, produits pendant ou peu après le dépôt du matériel sédimentaire. Cette transformation peut être très poussée et aboutir à une complète recristallisation, jusqu'à transformer toute la roche en une masse cristalline.
Pendant le parcours d'une galerie hypogée, il arrive souvent de trouver, enchâssés dans les parois, des restes de coquilles de gastéropodes, de bivalves ou autre fossiles marins ou lacustres.
La météorologie hypogée est l'étude du climat des grottes et de tous les phénomènes qui le déterminent.
Bien que l'environnement étudié soit limité en volume, l'étude du climat hypogée est difficile à cause des faibles intervalles de variation des paramètres à étudier. Par exemple, alors que la température extérieure d'un lieu varie de plusieurs degrés voire dizaines de degrés, celle d'une cavité ne fluctue souvent que de quelques dixièmes de degrés dans le même intervalle de temps. Les mesures doivent donc être effectuées avec une grande précision, en prenant garde aux influences parasites. Ces considérations restent valides pour d'autres paramètres tels que pression, humidité, mouvements d'air,...
Le but des recherches météorologiques hypogées est double : - approfondir la connaissance de l'environnement souterrain connu, - découvrir des parties encore inconnues ou impossibles à atteindre.
Les premières informations concernent surtout le biologiste qui s'intéresse aux conditions de la vie souterraine.
Les secondes informations intéressent le spéléologue, qui espère en savoir plus sur les parties inconnues de la grotte. En effet, les mouvements d'air permettent de déceler la présence de volumes importants non encore pénétrés. De même des variations de température en cours de progression permettent de déceler la présence d'embranchements.
La mesure de température se fait aujourd'hui à l'aide de thermomètres digitaux, affichant le dixième de degré, précis et peu encombrants.
Le spéléologue doit parfois se transformer en archéologue amateur. Les grottes sont en effet des lieux privilégiés pour recueillir des informations indispensables à la connaissance de l'homme ancien. Le spéléologue est alors investi de responsabilités précises et délicates.
Même en l'absence de présence stable et durable des anciens hommes dans les grottes, les cavités ont souvent fonctionné comme des pièges naturels et conservent ainsi de nombreux restes d'animaux ou d'humains, mais aussi d'autres êtres vivant dans le secteur (graines, ..).
La considérable importance des cavités naturelles pour l'étudie de l'homme ancien découle de quatre facteurs principaux : - elles concentrent les restes par effet d'attrait (piège, abri), - elles conservent les restes par effet d'ensevelissement, - elles conservent la chronologie des êtres et événements, par effet d'empilement - elles conservent les repères par effet de protection contre les intempéries.
Les cavités sont donc des sites de détermination aisée, exactement localisés et circonscrits dans l'espace. Par conséquent leurs dépôts sont favorables à la possibilité de découverte et d'étude.
L'homme ancien utilisa rarement les zones profondes des cavités, ou seulement pour des raisons rituelles. Il choisissait généralement comme implantation stable, la zone d'entrée ou vestibulaire, naturellement plus lumineuse et sèche. De telles zones pouvaient en outre être adaptées et réglées thermiquement au moyen de structures de peaux tendues sur des poteaux ou équivalent.
Donc la présence d'objets manufacturés dans les zones internes sera plutôt due au transport de ces objets par les eaux qui agirent sur des dépôts archéologiques extérieurs.
Dans quelques cas exceptionnels seulement, les cavités peuvent se révéler intéressantes pour ce qu'elles révèlent sur leurs parois. Le spéléologue archéologue doit donc s'habituer à considérer les cavités comme des dépôts de remplissage riches en vestiges. Ces dépôts dans les cavités doivent être explorés avec précaution, dans le domaine de programmes précis et durables. Cela est encore plus vrai si un potentiel archéologique est soupçonné.
Toute intervention dans un dépôt en cavité, doit suivre des modalités strictes de fouille scientifique. Car la caractéristique la plus originale de telles fouilles est qu'il s'agit d'une méthode hautement destructive. De telles fouilles doivent donc produire la plus grande quantité d'informations valides et donner lieu à une documentation rationnelle et permanente.
Il faut garder présent à l'esprit que toute destruction de gisement sera une perte irrémédiable, et sera également puni par la loi.
Pour des raisons de sécurité et de respect du milieu karstique, il est fortement recommandé d'être accompagné par un membre d'encadrement dûment formé.
En famille, il existe comme en montagne des professionnels (brevetés BE) qui peuvent vous faire découvrir les cavités d'une région, en fonction de vos attentes et de votre condition physique. Pour découvrir l'activité, la Fédération Française de Spéléologie tient à jour une liste des clubs proposant des sorties d'initiation[1].
Voir France - Classification fédérale du niveau de difficulté des cavités
Voir Techniques spéléologiques → Matériel
Matériel personnel indispensable pour toutes les galeries non touristiques, sans verticales :
Le matériel supplémentaire nécessaire si la galerie comporte des passages dangereux :
Le matériel supplémentaire nécessaire s'apparente à celui de l'escalade pour les passages verticaux :
Et selon les personnes et le besoin :
Selon le milieu de progression et ses objectifs, le spéléologue peut avoir besoin de matériel spécial adapté :
L'effort physique, sans être forcément intense, n'est pas à négliger car la spéléologie possède une dimension sportive. L'endurance et la connaissance de ses limites, associées à la maîtrise des techniques de progression, permettent d'éviter les accidents. Une hydratation et une alimentation régulière est importante pour conserver ses capacités physiques. L'entraide est indispensable pour la sécurité du groupe.
En cas de doute sur ses capacités physiques ou morales, il est conseillé de renoncer à l'excursion.
Les topographies (plans des cavités) peuvent être obtenues et commentées de préférence par le biais des clubs.
La météo doit systématiquement être consultée et prise en compte dans le choix de la sortie.
L'exploration de certaines cavités nécessite une logistique importante. L'équipement de la cavité peut nécessiter des centaines de mètres de cordes et d'échelles. Il peut être nécessaire de descendre du matériel de désobstruction (pelles, foreuses, bacs de transport, pioches, seaux, barres à mine,...). Il peut être nécessaire d'installer des camps souterrains (bivouacs) avec de l'équipement pour dormir, cuisiner, s'éclairer,... L'exploration de siphons en fond de trou nécessite également des portages conséquents. Lorsque la cavité se trouve en montagne ou, plus généralement en zone isolée, il faut également apporter tout cet équipement à l'entrée de la cavité.
La spéléologie, pratiquée dans les règles n'est pas un sport dangereux. Des accidents arrivent et certains sont très médiatisés. Ils nécessitent parfois l'engagement de gros moyens, ils peuvent être long et coûteux. Le milieu étant hostile, le lieu de l'accident parfois loin de la sortie et difficile d'accès, la survie des accidentés est mise à rude épreuve. D'où la création de structures propres comme les 'spéléo-secours' nationaux (voir plus loin). Les accidents peuvent être classés en plusieurs catégories :
Plusieurs pays se sont dotés de structures spécialisées dans les opérations de sauvetage souterrain.
Le savoir-faire développé au fil des années recouvre en particulier les activités suivantes :
Voici une liste (qui reste certainement à compléter):
Des manifestations spéléologiques de grande renommée sont organisées par les fédérations nationales ou internationales, voire par des associations ad hoc. En voici une liste non exhaustive :
Les manifestations importantes sont répertoriées dans les agendas spécialisés, et en particulier dans l'agenda FSUE et dans l'agenda UIS. On y trouvera en particulier :
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