Grotte Hermans

Dans la paroi de l'ancienne carrière de gravier Hermans, au nord-est d'As, des phénomènes géologiques importants sont clairement visibles. La carrière de gravier est très importante pour l'étude des dépôts et de la formation du Plateau de Campine (terrasse principale de la Meuse) durant le quaternaire (depuis 2,5 millions d'années). Géographie physique Situation La carrière désormais abandonnée se situe à une altitude de 85-90 mètres +TAW, à un bord abrupt naturel dans la bordure nord d'une vallée sèche de la Bosbeek. Sur le terrain derrière la carrière de gravier se trouve une plantation de pins, au nord-est et au nord-ouest plusieurs parcelles de forêt mixte. La gigantesque paroi de la carrière, avec une hauteur de 15-20 mètres et une longueur d'environ 700 mètres, expose un paquet épais de graviers rouges de provenance quaternaire, reposant sur des sables tertiaires (Membre de Genk). Géologie La paroi de la carrière, de direction verticale locale, ne forme pas un tout uniforme, mais est composée d'une succession de couches de gravier, de sable et d'argile. Ces couches sont limitées en taille et forment généralement des dépôts dans de petites fosses peu profondes. Latéralement, différentes couches s'alternent dans la paroi de la carrière. En revanche, verticalement, il y a toujours une succession claire. Par conséquent, le dépôt peut être divisé en différents paquets. Chaque paquet consiste en une couche de gros gravier à la base, qui devient plus fine vers le haut, se transformant en une couche de sable et dans certains cas même en une couche d'argile. Sur la couche d'argile commence un nouveau paquet, avec à nouveau une couche de gravier à la base. Cela permet de déduire que le paquet de gravier n'a pas été déposé comme un tout homogène. La sédimentation s'est produite dans de nombreuses petites configurations peu profondes, parfois de moins de 20 mètres de large, qui déposaient du gravier dans un même plan horizontal, tandis que dans une autre fosse, il y avait du sable et ailleurs de l'argile. Ce système d'écoulement était parfois interrompu par un important dépôt de matériaux grossiers. Ensuite, ce cycle recommençait. Le paquet de gravier a été formé par une soi-disant rivière sauvage avec de nombreuses bras qui, en fonction de l'endroit et du moment, déposaient différents types de matériaux. Ce dépôt fluvio-périglaciaire était possible parce que les mouvements de masse sur les pentes apportaient de grands paquets de sédiments vers les fonds de vallée, augmentaient considérablement les charges fluviales et éliminaient ensuite l'érosion verticale. À différents endroits dans le profil, de nombreux blocs de gravier volumineux apparaissent, parfois de plus d'un mètre cube. La seule explication possible de la présence de ces blocs est qu'ils ont été transportés sur des plaques de glace et déposés lorsque celles-ci devenaient trop petites pour supporter de tels poids lourds. Cela suppose que le dépôt s'est produit durant une période froide. En haut du paquet de gravier, la stratification horizontale du dépôt original a disparu. La surface du gravier est ondulée sur une hauteur d'environ 2 mètres et se compose d'une alternance régulière de poches et de bourrelets. Les bourrelets ont été formés par des graviers poussés vers le haut et dont l'axe de longueur présente une direction verticale, tandis que les poches ont été remplies de sables argileux amenés par le vent. Il est également frappant de constater que les parties inférieures des poches sont concaves à planes et apparaissent presque toujours à la même profondeur. Les poches de sable sont en-dessous délimitées par un plan horizontal qui traverse la carrière. Lors de l'excavation de la surface supérieure, il s'avère que les dômes de gravier visibles se rejoignent pour former des polygones. Ces polygones de gravier entourent un noyau central de matériau fin. L'ensemble forme un sol polygonal, qui se forme de nos jours uniquement dans des régions arctiques. Sur la manière dont les sols polygonaux se forment, les avis divergent. Ce processus est le mieux expliqué par une théorie des courants de convection. À la fin de l'été arctique, la couche supérieure du sol décongelée ou mollisol gèle à nouveau à partir de la surface et s'étend vers le bas. Le mollisol est caractérisé par un matériau à forte humidité, dans lequel des déformations plastiques peuvent se produire. Finalement, dans le mollisol – entre la couche superficielle gelée et le pergélisol ou les couches sous-jacentes permanentes – des courants de convection se forment par pression interne, poussant ainsi les couches inférieures de la partie encore non gelée vers le haut. Les graviers sont poussés vers le haut et forment progressivement des bourrelets. Les dépressions entre les bourrelets soulevés sont remplies de sables de couverture. La base des poches de sable correspond au dessus du pergélisol de l'époque. Ici, l'axe des galets est perpendiculaire (moins de résistance). Ce sol polygonal correspond à une période froide importante après le dépôt de gravier. Dans le paquet de gravier lui-même, à des profondeurs variables, des cryoturbations sont également présentes. Dans la partie occidentale de la carrière (environ 100 mètres de l'extrémité, environ 15 mètres du sommet), une couche d'argile, ainsi que les graviers environnants, est fortement déformée par le gel, tandis que les sédiments supérieurs se stratifient à nouveau horizontalement. Ces cryoturbations se sont produites durant les dépôts de gravier eux-mêmes (syngéniques) et prouvent donc que le dépôt s'est effectué durant une période froide. La terrasse principale de la Meuse Que la terrasse principale de la Campine, à laquelle cette carrière appartient, soit un dépôt de la Meuse est déjà évident à partir de l'élément morphologique qui est situé de part et d'autre de la vallée de la Meuse et qui peut également être suivi en aval de la Meuse. Les graviers dans la partie orientale de cette terrasse principale forment pétrographiquement une population homogène qui se prolonge au nord du bord abrupt de Bree-Grote Brogel. Le paquet de gravier forme le sous-sol de l'ensemble du Plateau de Campine, qui est constitué de dépôts fluviatiles de sable et de gravier continus. Vers le nord, l'épaisseur du paquet de gravier peut varier. Le paquet de gravier n'est recouvert localement que de sables de couverture ou de dunes dans lesquels s'est développée le sol podzol actuel. À différents endroits, ces soi-disant gros graviers apparaissent à la surface ou sont recouverts par une fine couche de sable. Les dépôts du Plateau de Campine proviennent principalement de la Meuse, mais dans le faciès sable, il y a également des dépôts du Rhin. La carrière Hermans est située dans le faciès de gravier, le dépôt le plus récent qui se trouve sur le Plateau de Campine. Le dépôt est facilement perméable à l'eau et ne contient pas d'éléments nutritifs. La nappe phréatique est située profondément contre le bord oriental du plateau. Plus à l'ouest, la nappe phréatique se trouve à une altitude plus élevée. Les graviers du plateau se caractérisent par une couleur rouge-brun dominante qui s'intensifie vers la surface. Localement, ce type de gravier est appelé « gravier forestier » pour le distinguer du pure, gris « gravier de la Meuse ». La couleur rouge-brune résultant de l'enrichissement en fer sous forme de petites pelotes amovibles autour de l'argile de gravier est une caractéristique secondaire, un phénomène qui s'est produit après le dépôt du paquet de gravier. Des enrichissements en manganèse noirs sont également présents localement. Les minéraux altérables ont disparu du dépôt. Parmi d'autres, la couleur rouge-brun des graviers, les enrichissements en manganèse noirs et l'absence de minéraux altérables indiquent une forte altération après les dépôts de gravier. Ce sol fossile a été formé par analogie avec les sols podzoliques existants dans un climat chaud et est décrit sous le nom de « sol d'As ». Celui-ci s'est formé après le dépôt de gravier, mais avant le dépôt des sables de couverture jaunes et la formation du sol polygonal. Ce sol fossile a très probablement été formé durant une ou plusieurs périodes chaudes du milieu du Pléistocène (850.000 à 130.000 ans pour le passé), y compris très probablement l'interglaciaire holsteinien (370.000 à 130.000 ans pour le passé). Tant l'étude minéralogique que pétrographique des dépôts montrent qu'ils proviennent en grande partie des Ardennes qui étaient alors encore en élévation. Les silex anguleux proviennent des falaises crétacées découvertes à Visé et Maastricht. Parfois, du granite altéré peut être retrouvé entre les graviers fins, provenant des Vosges et apporté le long de la Moselle (alors encore une rivière tributaire de la Meuse). Les graviers les plus courants sont : quartz, surtout du quartz de gangue ; de nombreux quartzites, notamment le quartzite revinien (grands blocs, caractérisés par des impressions de pyrite et souvent avec des veines secondaires de quartz) ; des grès, entre autres du grès dévonien rouge et du grès spirifer fin ; des conglomérats (avec de gros blocs de conglomérat rouge de Burnot), silex ou pierre à feu, généralement très anguleux. Les pierres à feu arrondies proviennent des graviers de base des couches tertiaires.

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