185E0011.TXT

PL. HAN-SUR-LESSE 185E
M.Mourlon

11 (IX)

E.Van den Broeck, Martel et Rahir.- Les Cavernes et Rivières souterraines
de la Belgique. 1910.

Extrait, p.54.

Trou d'En Faule (cote 163); ancienne sortie de la grotte de Han abandonnée
depuis 1857: cette ouverture est parfois inondée et sert alors de déversoir
à la Lesse pendant les périodes pluvieuses.

Voir plan fin du dossier.

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PL. HAN-SUR-LESSE 185E
F.KAISIN et E. DE PIERPONT.

11-12-13 (suites)

F.KAISIN et E. DE PIERPONT.- L'hydrogéologie des calcaires de la Belgique:
Le dévonien. Revue des Questions scientifiques, juin 1939, Bruxelles.
Planche I.

Plan de la Grotte de Han.

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PL. HAN-SUR-LESSE 185E
C.SOROTCHINSKY

11-12-13 (suites)

C.SOROTCHINSKY.- Un accident tectonique éclairant la genèse de la salle du
dôme dans la grotte de Han. Annales de la Société scientifique de Bruxelles.
Série II, Sciences naturelles et médicales, t.LIX, 1939, p.97

La Grotte de Han s'est établie en majeure partie dans les calcaires
caractérisés par l'abondance des stromatopores et cyathophyllides et
déterminés comme Givétien supérieur sur la Carte géologique de la Belgique;
actuellement on considère ces calcaires comme la base du Frasnien, en fondant
cette détermination sur les découvertes paléontologiques. On a toujours
considéré ces calcaires comme appartenant à un grand anticlinal dont il
constitue le flanc Nord présentant une inclinaison uniforme de 30 à 40° Nord.
En réalité cette inclinaison est largement dominante dans la Grotte, mais pas
uniforme, elle varie brusquement du fait de l'accident qui nous occupe. Bien
que localisé, celui-ci prend un très vif intérêt du fait qu'il explique de
façon tout à fait satisfaisante la genèse de la grande salle du Dôme.

Le grand anticlinal calcaire, dont la charnière correspondrait au sommet de la
"Montagne de Han", ennoie son axe de 15° environ vers l'Ouest, ce qui permet
l'apparition du Givétien inférieur de la Carte géologique de la Belgique dans
la partie est de la Grotte; M. de Pierpont y a trouvé des Stringocephalus
Burtini Defr. et nous avons pu y voir une paroi sur laquelle se détachaient en
relief de nombreux moules internes, en calcite blanche, de Murchisonia.

L'accident tectonique apparaît clairement dans l'extrémité Sud Ouest de la
grotte et on observe dans les deux étages des salles curieusement superposées
en cet endroit.

Fig.1.

Fig.1: Plan de la partie Sud-Ouest de la grotte de Han montrant la direction
des couches et les failles: à la cote 175m pour la partie inférieure du dessin
et à la cote 155m pour la partie supérieure, plus petite. On se rendra compte
de la situation en trois dimensions en consultant les coupes I et II (fig. 2
et fig. 4). Les lettres de A à H désignent dans le plan et dans les coupes les
lambeaux de la zone failleuse.

Dans l'excavation inférieure, du Nord au Sud, on le voit successivement: dans
la galerie dite "Passage du Diable", dans la Salle des Draperies et, ensuite,
en passant la zone non déformée de "La Tamise", on retrouve le même accident
dans "La Brèche" (1), tunnel naturel reliant la Salle des Draperies à la Salle
de la Sentinelle et servant de déversoir en temps de crues.

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(1) Il s'agit ici de la dénomination utilisée par les guides.
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Dans la salle supérieure, on le voit sur toute la longueur du côté Ouest de
l'impressionnante salle du Dôme qui est une des plus grandes excavations
souterraines connues.

La zone de déformation tectonique, épaisse de 40m environ et plongeant à 45°
vers l'Est, est dirigée du Nord au Sud; elle est donc transversale au grand
anticlinal calcaire. C'est un accident de second ordre, nettement postérieur
au plissement général de la région. On l'expliquerait bien en supposant que
les bancs calcaires plongeant uniformément au Nord furent fortement comprimés
dans leur direction, c'est-à-dire de l'Est vers l'Ouest. Sous cette pression
les bancs ont été brusquement pliés à angle droit, et la partie Est du massif
s'est soulevée en chevauchant sur la partie Ouest. Finalement, la résistance
de la partie Ouest étant trop forte, le flanc vertical du pli fut rompu et la
lèvre Est pliée en crochet a été charriée sur la partie Ouest du massif en
l'écrasant et en le découpant en lambeaux souvent finement plissés (voir
fig.2).

L'ampleur du charriage doit être de plusieurs dizaines de mètres, car on peut
voir dan le tunnel naturel de "La Brèche" les bancs minces d'un calcaire schis
teux et fortement plissé mis en contact par une faille avec des bancs peu
plissés, épais et massifs (voir fig.4); toutefois, il ne s'agit que d'un acci-
dent secondaire, se localisant dans une seule assise.

On est étonné de constater l'allure tranquille et uniforme dans les deux
massifs séparés par cette zone écrasée; la déformation a dû être brusque,
"inattendue" et a dû se faire à une grande profondeur, car les bancs épais
d'un calcaire massif ne pourraient être pliés à angle droit, sans se casser,
que dans un état semi-plastique. Les lambeaux que l'on distingue dans la zone
failleuse montrent des synclinaux et anticlinaux minuscules, comparables à
ceux du flysch houiller.

Il est intéressant de remarquer que cet accident bien prononcé et expliquant
avec une clareté admirable l'architecture si bizarre de l'énorme salle du
Dôme, ait échappé jusqu'à présent aux nombreux savants qui ont visité la
Grotte; il est vrai que l'éclairage artificiel et les dentelles féériques du
revêtement stalactique rendent l'observation très difficile

On peut distinguer trois parties tectoniques dans l'ensemble déformé:

1) Le massif Est, composé de bancs régulièrement inclinés au Nord (30 à 35°)
et faisant un "crochet" à 90° contre la zone failleuse; ce "crochet" a été
recourbé jusqu'au renversement des bancs et biseauté contre la faille de
chevauchement;

2) La zone failleuse, composée de plusieurs lambeaux tordus et broyés, séparés
par des surfaces de failles; sa largeur atteignant 40m permet de l'appeler
ainsi;

3) Le massif Ouest, qui a résisté à la déformation et qui montre de nouveau
l'inclinaison Nord (35 à 40°), générale pour ce flanc de l'anticlinal.

Voici une description des déformations qu'on peut successivement observer en
longeant du Nord au Sud la zone failleuse dans l'étage inférieur des galeries
de la Grotte:

La Salle d'Embarquement nous montre les bancs puissants et tranquilles du
massif Est (D = N.80°E., i = 35°N. Voir fig.1.1, point 1).

25m du sentier, fait entre les énormes blocs décolés, nous amènent au bord de
la Tamise (fig.1, point 2) qui est un diverticule du lac de l'embarquement;
cette digitation étroite et longue de 200m suit sur la moitié de son parcours
la zone failleuse.

D'ici et jusqu'au "Passage du Diable" (fig.1, point 3) le plafond de la
galerie est formé par des bancs redressés, dirigés: N.20°W., légèrement
ondulés dans le plan et souvent se terminant en biseau; leur inclinaison est
de 80°W du côté Est de la galerie, vertical au milieu et, ensuite, passa par
renversement jusqu'à 30° Est vers la paroi Ouest. C'est le "crochet" du massif
Est, biseauté et recourbé contre la zone failleuse. Cette zone peu large en
cet endroit (fig.1, point 2) est recouverte de stalactites; elle forme la
muraille de l'autre rive. Tout au pied de cette paroi on distingue les bancs
fissurés et inclinés à 40° Nord du massif Ouest.

Tout en longeant la direction des bancs du "crochet" nous arrivons à la bifur-
cation de deux sentiers (fig.1, point 3): l'un remonte vers la Salle du Dôme;
l'autre descend vers la Salle des Draperies. A cet endroit appelé "le Passage
du Diable" on voit une coupe naturelle presque transversale à la zone
failleuse (voir fig.2): les bancs de plus en plus renversés du "crochet"
reposent sur une faille plongeant vers l'Est et marquée par une couche
d'argile, épaisse de 50 cm. En dessous de cette faille se trouve un lambeau en
bancs redressés, faiblement ondulés et dirigés: N.10°E.

Fig.2.

Fig.2.- Coupe passant par le "Passage du Diable" et le milieu de la Salle du
Dôme (coupe I du plan de la fig.1): la surface du lambeau A y est incorporée
telle qu'on la voit dans une coupe naturelle produite par l'écroulement en
1825 (lambeau A des fig.1 et 2). Du côté ouest ces bancs sont biseautés vers
le bas, car une autre faille, peu visible, passe en cet endroit; elle délimite
un nouveau lambeau débutant par un bel enticlinal pincé, déjeté vers l'Ouest
(lambeau B des fig.1 et 2. Photographie: fig.3). Malheureusement, la coupe
naturelle s'arrête là; mais l'observation du mur de l'autre rive permet
d'envisager encore au moins un lambeau écrasé à la limite Ouest de la zone
failleuse (lambeau C des fig.1 et 2).

En continuant notre route vers la Salle des Draperies nous descendons en
dessous du lambeau à bancs redressés (lambeau A) et nous aperçevons à notre
gauche un énorme bloc descendu du toit à la suite du tremblement de terre de
1825; c'est un fragment du banc biseauté et redressé du "crochet", qui a
glissé entre deux couches voisines, tout en gardant son orientation (voir
projection de ce fragment dans le Passage du Diable, fig. 2). Nous passons
quelque 20 m en suivant la direction des bancs redressés (lambeau A) après
quoi, notre sentier obliquant vers l'Ouest, nous franchissons la limite Ouest
de la zone failleuse et nous entrons dans le massif Ouest formé de bancs
inclinés à 40° Nord et dirigés: N 60° (fig.1, point 4). Un peu plus loin le
sentier fait un tournant en face duquel nous admirons un magnifique groupe de
stalactites "en draperie", se reflètant dans l'eau sous forme de pinacles
gothiques; on s'aperçoit qu'une forte fracture affecte le massif en cet
endroit, dangereusement rapproché de la zone failleuse (fig.1, point 5).

A 25m de là le sentier fait un tournant brusque pour longer la direction des
couches (fig.1, point 6). Nous marchons maintenant vers l'Est en nous
approchant de la zone failleuse, dont la proximité est marquée par un
important groupe stalagmitique dit "Le Trône" (fig.1, point 7), qui a été tout
récemment dérangé probablement par un effort tectonique.

La salle se termine brusquement à cet endroit, en même temps que la Tamise,
digitation du lac de l'embarquement. Un tunnel naturel appelé "La Brèche"
permet de continuer notre route à l'Est, vers la zone failleuse (fig.1,
point 8).

Fig.4.

Fig.4.- Coupe passant par le tunnel de "la Brèche" et par l'extrémité la plus
élevée de la Salle du Dôme (coupe II du plan de la fig.1). Les lambeaux D, E,
F, G et H sont relevés sur la paroi sud de la galerie.

10 m faits dans ce tunnel permettent de constater que la direction des bancs
est changée; elle est devenue N 10°E, tandis que l'inclinaison est de 80°W. On
se trouve donc dans un lambeau de la zone failleuse fort analogue au lambeau A
de la coupe précédente (lambeau D de la fig.4). Malheureusement on ne peut pas
découvrir l'endroit du passage de la faille qui séparerait ce lambeau (D) du
massif Ouest, car les bancs de ce massif commencent à se redresser à proximité
de la faille, tandis que la mesure de la direction devient impossible; les
bancs du calcaire sont fortement corrodés par les eaux d'infiltration qui
passant librement dans cette partie écrasée du massif; chaque hiver les eaux
de la Lesse souterraine se déversent par ce tunnel en contribuant à la
destruction par corrosion mécanique; il est impossible de prendre les mesures
sur ces bancs affreusement défigurés.

A 20m du début du tunnel le lambeau D est cisaillé par une faille plongeant
vers l'Est; et sur cette faille on voit un beau synclinal pincé et déjeté à
l'Ouest (lambeau E de la fig.4, photographie 5).

L'axe du synclinal marque un fort envoyage au Nord, ce qui se constate
aisément sur la paroi apposée du tunnel.

En comparant la nature du calcaire de part et d'autre de la faille on peut
se faire une idée de l'importance du rejet stratigraphique entre deux lambeaux
(D et E): le synclinal est formé de couches minces d'un calcaire schisteux,
tandis que le lambeau D est en bancs épais d'un calcaire massif.

Ce pli minuscule est cisaillé à son tour par une grande faille plongeant à 80°
à l'Est et donnant deux branches; l'une, plongeant à l'Ouest, délimité avec la
faille principale un lambeau broyé dont on ne voit que l'extrémité supérieure
(lambeau F de la fig.4); l'autre branche sous forme d'une faille plate sépare
vers l'Est deux lambeaux superposés (lambeaux G et H de la fig.4). Le lambeau
supérieur est en calcaire schisteux, en minces bancs de 20 à 30 cm de même
nature que le calcaire du synclinal (E); le lambeau inférieur est en calcaire
massif, en gros bancs dont la surface faiblement ondulée est inclinée au Sud-
Est, tandis que la surface ondulée des bancs du lambeau supérieur plonge à 30°
vers le Nord.

A 10m du synclinal une cassure tardive inclinée à 80° à l'Est affecte les deux
lambeaux superposés.

Encore 10m plus loin les bancs calcaires sont amenés par mylonitisation à
prendre une apparence schisteuse, où la stratification n'est plus discernable;
une faille importante doit terminer ici la zone failleuse, car immédiatement
après cette mylonite on retrouve les inclinaisons Nord du massif Est non
déformé. Une vaste salle remplace l'étroit tunnel dès qu'on entre dans ce
massif (fig.1, point 9).

On ne retrouve pas dans cette coupe naturelle le beau "crochet" du massif Est:
ce "crochet" passe au-dessus et on peut le voir dans l'extrémité Sud de la
salle du Dôme, qui est superposée à la Salle des Draperies (voir fig.4 et
point 11 de la fig.1).

Retournons maintenant à la bifurcation du "Passage du Diable" (fig.1, point 3)
et montons à l'étage supérieur ou l'énorme Salle du Dôme montre sur une
longueur de 100m la demi-voûte naturelle formée de bancs recourbés en
"crochet" du massif Est.

On monte dans la Salle du Dôme par un escalier qui passe en dessous des bancs
verticaux du "crochet" et on constate que sur une distance de 15m (points 3 et
10 de la fig.1) la même surface N-S à l'inclinaison: 30°N et à la direction
E-W; ainsi le même banc forme d'abord le mur Ouest de la Salle, son mur de
soutien, t ensuite, en faisant la courbe d'une demi-voûte, il forme son
plafond (voir fig.2)

Le mur opposé de la salle n'est qu'une surface de grande diaclase quasi-verti-
cale, coupant presque normalement à leur direction les bancs réguliers,
inclinés à 30°N. Cette diaclase se dirige de N-E à S-W, tandis que le
"crochet" longe la zone failleuse dirigée du Nord au Sud; ainsi se rétrécit la
salle vers le Sud en forme de triangle.

Le plancher de la Salle du Dôme est formé par des blocs fissurés et écrasés
lors de la formation du crochet, décolés de la voûte et reposant sur la
surface de chevauchement; le plafond qui remonte à 30° vers le Sud est rejoint
par le plancher remontant à 45° vers l'Ouest, dans le coin Sud de la Salle;
d'autre part, les parois, comme nous l'avons déjà remarqué, se rapprochent
aussi vers le Sud. Ainsi la salle se termine dans cette direction par un point
culminant qui se trouve à 45m seulement de la surface de la "Montagne de Han"
et qui porte le nom romantique de "Trone de Pluton" (voir fig.4 et point 11 de
la fig.1).

La Lesse qui traverse la partie Nord-Est de la salle (fig.1, point 12), a
évacué une grande partie de blocs écroulés à cet endroit, en formant un
précipice d'où on monte une pente raide pour arriver au milieu de la salle.

Ainsi l'architecture surprenante de cette cavité souterraine avec les plus
vastes salles construites par l'homme, a pour origine première la déformation
tchtonique; cette déformation a permis l'écroulement des bancs broyés et
décolés dans l'intérieur du "crochet" et, d'autre part, elle a créé cette
voûte naturelle au mur de soutien vertical qui empêche l'écroulement du
plafond. Or l'épaisseur de ce plafond est de 45 à 50m, et il est
vraisemblablement cisaillé du côté Est par la grande diaclase; et pourtant son
effondrement est mécaniquement impossible, car la clef de voûte et son mur de
soutien sont faits d'une même pièce formée par la nature.

En terminant cette description nous croyons possible d'affirmer que la zone
failleuse s'étend à travers la charnière de l'anticlinal calcaire et affecte
toute la largeur de ce vaste pli. On constate, en effet, que le grand
effondrement accompagné de deux aiguigeois de la "Fosse Sinsin", de l'autre
côté de la "Montagne de Han", se trouverait sur le prolongement de la zone
failleuse. Donc la cavité souterraine qui a permis cette effondrement a été
créé par la dissolution facile des bancs décolés et broyés dans l'accident
tectonique.

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PL. HAN-SUR-LESSE 185E
J.M.GRAULICH

10-11-12-13-14 (IX) (suite)

Voir en annexes les plans détaillés communiqués par la C.T.T.

1. du trou d'En-Faule ou le Stopcul au 1/100e levé par Coûteaux et Danheux
2. de la Grande Fontaine au 1/200e levé par Coûteaux.
3. de la Galerie Cocyte au 1/200e levé par Coûteaux
4. des galeries des petites Fontaines et du Potiron au 1/500e
5. du Gouffre de Belvaux au 1/100e levé par Coûteaux.
6. du Trou Picot au 1/100e levé par J.Noel et M.Coûteaux,
De plus les "trous" qui ne sont pas repérés sur la planchette: Trou des
Crevés, Trou du Gué et Trou des Zions de Fallay.