Les cavités du Cerro Benitez (Patagonie, Chili) Hypothèses génétiques glacio-karstiques

Abstract

El estudio de Cerro Benitez en la Patagonia Chilena (Última Esperanza) permite documentar una génesis kárstica específica en los márgenes andinos, entre áreas hiper-húmedas al Oeste y regiones secas al Este de los Andes. Esta génesis kárstica se relaciona con la evolución de la cubierta de hielo Patagónico durante el Último Máximo Glacial (ca 40-17.5 ka cal BP) con avances glaciales y fluctuaciones del lóbulo de piedemonte de Última Esperanza. La evolución glacial impactó fuertemente Cerro Benitez, dando lugar al desarrollo de un lago proglacial indicado por hielo que acompañó la retirada de los hielos a fines del Pleistoceno. Esta evolución glacio-lacustre no parece haber sido lo suficientemente morfogénica y duradera como para inducir la formación de las cavidades observadas. Una génesis glaciokárstica anterior a la evolución glaciolacustre del Pleistoceno Tardío parece más probable, como lo sugieren las morfologías endokársticas (monogalerías en línea recta, con poca pendiente) al igual que exoformas plásticamente moldeadas/ esculpidas. Las cavidades estudiadas carecen de una conexión directa con la superficie o de firmas morfológicas que puedan relacionarse con flujos freáticos o de aguas subsuperficiales conectados con un gradiente hidráulico alto. La ausencia de cualquier organización del flujo de drenaje y de sistemas introductorios/restitutivos hace posible considerar las cavidades de Cerro Benitez no como reales colectores kársticos, sino como formas erosivas relacionadas con procesos exógenos. Durante la recesión y deshielo glaciales, los flujos subglaciales pudieron jugar un papel significativo tanto para el proceso de apertura como para la evolución morfológica de las cavidades. El agua de deshielo subglacial turbulenta, fluyendo a alta presión y alta velocidad, pudo haber sido un agente particularmente efectivo en la erosion de la Formación Cerro Toro, un lecho rocoso heterogéneo, deformado, fracturado y en general no carbonatado. Una vez que se abrieron las primeras formas erosivas, el agua de deshielo subglacial, cargada o no con materiales (till, residuos conglomeráticos), habría tallado los lechos de la Formación Cerro Toro. Entre los procesos sugeridos, la formación de cavidades habría sido particularmente eficiente, acompañada por la disolución preferencial (corrosión) de las facies más carbonatadas (areniscas). La última, la más sensible a la apertura, habría inducido la creación de zonas preferenciales de erosión en sistemas saturados y /o de aguas subsuperficiales.

L’étude du Cerro Benitez en Patagonie chilienne (Última Esperanza) offre l’opportunité de documenter une modalité de karstogenèse spécifique sur les marges andines, entre les secteurs hyperhumides à l’ouest et secs à l’est des Andes. Cette karstogenèse est liée à la dynamique de la calotte patagonienne durant le dernier maximum glaciaire (ca 40-17,5 ka cal. BP) avec les avancées glaciaires et lesfluctuations du lobe de piedmont Última Esperanza. Cette dynamique glaciaire a fortement impacté le Cerro Benitez donnant lieu à une évolution régionale en ontexte lacustre proglaciaire à la fin du Pléistocène. L’évolution glacio-lacustre ne semble pasavoir été suffisamment morphogène et durable pour induire la formation des cavités observées. Une genèse glaciokarstique antérieure à l’évolution glaciolacustre régionale fini-pléistocène semble être plus probable, ce que suggèrent les morphologies souterraines (mono-galeries rectilignes à faible déclivité) et les formes de surface sculptées observées. Les cavités étudiées ne présentent ni de connexion directe avec la surface, ni de signatures morphologiques pouvant être assimilées à des écoulements en système phréatique ou vadose suivant un gradient hydraulique marqué. L’absence d’organisation hydrodynamique d’écoulement par drain, de tout système introductif et de formes de restitution hydrique, vers un paléo-niveau de base extérieur, permet de considérer les cavités du Cerro Benitez non comme de réels collecteurs souterrains, mais plutôt comme des formes de dégagement inter-bancs par des processus érosifs exogènes. Dans un contexte de récession glaciaire et de fonte, les écoulements sous-glaciaires ont pu jouer un rôle notable à la fois dans le processus d’ouverture et dans l’évolution morphologique des cavités. Les eaux de fonte sous-glaciaires, turbulentes et circulant à grande vitesse sous de fortes pressions, ont pu être un agent morphogène particulièrement efficace dans l’érosion d’un encaissant hétérogène, déformé et peu carbonaté. Une fois les primo-formes ouvertes, l’eau de fusion sous-glaciaire, chargée ou non de matériaux (till, résidus conglomératiques) aurait exploité les plans et joints de stratification de la formation Cerro Toro. Parmi les processus suggérés, la cavitation aurait été particulièrement morphogène, accompagnée de la dissolution préférentielle (corrosion) des faciès les plus carbonatés (gréseux). Ces derniers, les plus sensibles à l’ouverture, auraient conditionné la création de zones préférentielles d’érosion, en système noyé et/ou vadose.

The study of the Cerro Benitez in Chilean Patagonia (Última Esperanza) allows documenting a specific karst genesis in the Andean margins, between the hyper-humid areas to the west and the dry regions east to the Andes. This karst genesis is related to the Patagonian ice sheet evolution during the last glacial maximum (ca 40-17.5 ka cal. BP) with glacial advances and fluctuations of the Última Esperanza piedmont lobe. The glacial evolution strongly impacted the Cerro Benitez giving rise to the development of an ice-dammed proglacial lake accompanying ice recession at the end of the Pleistocene. This glacio-lacustrine evolution does not seem to have been sufficiently morphogenic and lasting to induce the formation of observed caves. A glacio-karstic genesis prior to the Late Pleistocene glacio-lacustrine evolution appears to be more likely, as suggested by underground morphologies (straightline, low-slope mono-galleries) as well as plastically moulded/sculpted surface forms. The studied caves have neither a direct connection to the surface nor morphological signatures that can be related to phreatic or vadose flows connected to a high hydraulic gradient. The absence of any hydrodynamic drainage flow organization and introduction/restitution systems makes it possible to consider the caves of the Cerro Benitez not like real karst master drains, but rather as erosional forms linked to exogenous processes. During glacial recession and melting, subglacial flows may have play a significant role in both the opening process and the morphological evolution/widening of the caves. Subglacial turbulent meltwater, flowing under high pressure at high speed, may have been an effective agent in the erosion of the Cerro Toro formation, a heterogeneous, deformed, fractured and generally non-carbonate bedrock. Once the incipient erosional forms were opened, the subglacial melting water, whether or not carrying materials (till, conglomeratic residues), would have carved the beds of the Cerro Toro formation. Among the suggested processes, cavitation by subglacial melting water would have been particularly efficient. This process, accompanied by the preferential dissolution (corrosion) of sandstone, the most carbonated and sensitive facies, would have induced the development of preferential zones of erosion, in saturated or vadose zones.