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Attraction touristique de premier ordre, les grottes de Han ont aussi une face cachée : elles recèlent une mine de renseignements pour les scientifiques qui étudient les formations karstiques, la vie de l'eau sous terre ou le passé du climat.
Les grottes de Han : qui n'a pas déjà été y admirer les stalactites, les stalagmites, les draperies de calcaire, les salles grandioses ? Mais ces grottes accueillent aussi des chercheurs, qui y trouvent des informations très précieuses. Yves Quinif, professeur à la Faculté polytechnique de l'Université de Mons et spéléologue passionné, arpente les galeries des grottes de Han-sur-Lesse et de la grotte de Lorette à Rochefort depuis plus de trente ans. Son dernier coup de coeur : Proserpine. Une grosse stalagmite de deux mètres de haut, située dans la salle du Dôme de la grotte de Han. En compagnie de Sophie Verheyden, chercheur à la VUB, il y prélève des "carottes" qui fournissent de nombreuses informations sur le passé de notre environnement et de la grotte elle-même. Ce type de concrétion permet de recueillir des informations et des datations très précises. On peut ainsi étudier l'évolution du climat, année par année, et même saison par saison.
Remontons donc le temps avec Proserpine...
Une stalagmite "tam-tam"
Proserpine, qui trône dans la salle du Dôme à Han, est une stalagmite du type "tam-tam", soit un gros fût de deux mètres de haut. Elle est née environ 200 ans après la naissance de Jésus-Christ et n'a pas cessé de croître depuis. Sa partie inférieure est constituée de micro-bassins appelés gours. Par contre, les 50 centimètres supérieurs, dont la base remonte à l'époque de Christophe Colomb (fin du 15e siècle), sont composés d'un empilement de strates, des lamines. Cette lamination est régulière jusqu'à nos jours : en fonction des datations, on peut conclure que deux lamines se déposent chaque année, une claire et une sombre. En analysant chacune de ces lamines, on peut travailler avec précision dans le temps, quasiment saison par saison. Cette analyse est pratiquée à partir de carottes prélevées dans le sol ou dans les concrétions. Les chercheurs forent verticalement et prélèvent ainsi un long cylindre dont l'analyse détaillée va fournir des informations sur les différentes époques pendant lesquelles la concrétion s'est développée.
Le rôle du CO2
Les variations climatiques s'inscrivent dans les différentes lamines qui s'accumulent sur la stalagmite. Depuis deux millions d'années, notre planète a connu une succession de périodes froides (glaciations) et de périodes tempérées (comme aujourd'hui). En période interglaciaire, la végétation est abondante et favorise la formation d'une couche d'humus riche en gaz carbonique (CO2), qui rend acide l'eau de ruissellement. En s'infiltrant dans les terrains karstiques (ceux de la région de Han par exemple), l'eau acide dissout beaucoup de calcaire (composé majoritairement de carbonate de calcium) qu'elle entraîne avec elle. Quand une goutte de cette eau chargée en calcaire et en gaz carbonique arrive à la voûte d'une galerie, elle entre dans une atmosphère plus chaude et plus pauvre en CO2. Une partie du CO2 dissous dans l'eau s'échappe alors dans l'air, ce qui modifie l'équilibre chimique de la goutte. Du carbonate de calcium insoluble s'y reforme et va précipiter sous forme de concrétions (stalactites et stalagmites).
Lors d'une période plus froide, de glaciation, la végétation se réduit. L'érosion du sol est forte et les cours d'eau entraînent beaucoup de débris. Quand ils traversent les grottes, ils provoquent un dépôt abondant d'argile et de sable dans les galeries. En même temps, du fait de l'appauvrissement des sols, les eaux de ruissellement sont moins acides et la formation des concrétions est fortement ralentie.
Les eaux de ruissellement charrient des particules qui vont se trouver emprisonnées dans les concrétions ou dans les sédiments. Certaines d'entre elles sont de bons indicateurs du type de climat qui régnait au moment où elles ont été entraînées dans la grotte. Les pollens en sont un bon exemple. En analysant au microscope un fragment de la carotte, le chercheur va établir la proportion des pollens présents à une époque déterminée. Beaucoup de pollens de tilleul indiquent un climat chaud. Les bouleaux sont plutôt caractéristiques d'une période moins chaude. Quand dominent des pollens typiques des toundras, le climat est froid. D'autres marqueurs chimiques sont également de bons indicateurs du climat passé. Ainsi, dans les grottes de Han, Sophie Verheyden analyse, le long des carottes, les variations de la proportion d'isotopes d'oxygène et de carbone, qui correspondent à des climats différents.
Taux de fréquentation
La carotte prélevée sur Proserpine confirme ainsi que l'Europe a traversé une période plus froide du 16e siècle à la première moitié du 19e siècle, ce qu'on a appelé le "Petit âge glaciaire". A certains endroits, une calcite plus sombre correspond à des années aux hivers rudes ; par exemple vers 1600, époque à laquelle les glaciers européens ont connu leur extension maximale. Il en va de même pour les années 1709 et 1740, qui furent marquées par des hivers très froids, responsables d'un grand nombre de décès en Europe.
Pendant les cent dernières années de la stalagmite, la carotte est constituée de calcite plus grise, à cause de l'incorporation de noir de fumée. Celui-ci provient des torches que l'on utilisait jusqu'il y a peu pour éclairer la grotte. Mais cette calcite est plus blanche pendant les deux guerres mondiales, car les visiteurs y ont été beaucoup moins nombreux. Plus tôt, à partir de 1750, de la paille de torche est engluée dans la calcite, ce qui indique que la salle du Dôme a été fréquentée par des êtres humains bien avant la première description écrite de l'accès à la salle, en 1822.
Recherches futures
Les stalagmites peuvent fournir des informations sur les pollutions passées ou en cours. Les chercheurs vont tenter de retrouver les traces de l'accident nucléaire de Tchernobyl. De la calcite récente sera aussi récoltée cette année pour analyser un effet éventuel de la catastrophe de Fukushima. Ces informations sont utiles pour comprendre la diffusion des polluants dans le temps, entre la surface et les nappes aquifères.
Une nouvelle analyse climatique va porter sur la période allant de 800 à 1200, période connue comme l'Optimum climatique médiéval, sensiblement plus chaude que la période qui allait suivre. Les chercheurs compareront les données recueillies à celles du Petit âge glaciaire, ce qui permettra une meilleure compréhension de la manière dont les stalagmites enregistrent les informations climatiques.
L'eau suivie à la trace
D'autres équipes de chercheurs sont actives dans la grotte. Depuis 2004, des géologues des Facultés Notre-Dame de la paix à Namur, Isabelle Bonniver et Vincent Hallet, ont fait des grottes de Han un site pilote dans la compréhension des processus d'écoulement souterrain en milieu karstique. Le réseau des grottes de Han s'est développé au sein d'un massif calcaire vieux de 380 millions d'années, intensément plissé et faillé : le massif de Boine. Les études ont permis de montrer que ces plis et ces failles, ainsi que des intercalations argileuses, jouent un rôle prédominant dans l'organisation des écoulements souterrains et ont compartimenté le massif en quatre unités hydrogéologiques.
Les chercheurs ont aussi pu mesurer les temps mis par les eaux pour traverser la grotte entre le gouffre de Belvaux et sa résurgence : ils varient de 2 heures trois quarts en période de forte crue à 19 heures et demi en période d'étiage. Des traçages ont encore pu calculer les vitesses d'écoulement de l'eau entre la surface et une galerie profonde, 70 mètres plus bas. Cette vitesse est rapide (10 mètres par heure), ce qui montre que la nappe d'eau souterraine en milieu karstique est très vulnérable, notamment aux pollutions. Pour Yves Quinif, les grottes de Han offrent ainsi aux chercheurs un site d'étude des phénomènes souterrains relativement unique au monde.
Jean-Paul Vankeerberghen
Pas de doute... Après un tel article, vous ne visiterez plus le domain des grottes de Han de la même manière... Vous cherchez d'autres idées d'escapades, à faire en famille cet été? Le Ligueur a pensé à vous et vous propose plus des dizaines de bons plans.
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