Un creux légendaire entouré de mystères…
De l’extérieur, le Creux de Soucy n’est qu’un trou au milieu d’une petite dépression, au cœur de la forêt… Connu de l’Homme depuis le XVIe siècle au moins, il a suscité de nombreuses interrogations sur son origine, d’autant plus que les naturalistes ne pouvaient descendre dans la cavité (un rappel de plus de 20 mètres est nécessaire !). Le 10 août 1892, le premier Homme met le pied au fond du Creux. Depuis, si quelques expéditions scientifiques guidés par des spéléologues ont permis de collecter énormément de données sur le creux et son environnement, tous les mystères sont loin d’être levés !
Morphologie du creux
Figure 1 : Schéma de la morphologie du Creux (source : Bakalowicz, Annales de Spéléologie, Vol.26, Fasc.1, 1971)
Passé un petit conduit cylindrique, les parois menant au fond ne sont pas verticales mais forment une sorte d’entonnoir inversé (voir figure 1 ci-dessus), ouvrant sur une cavité aux dimensions plus impressionnantes : d’une hauteur de 24 mètres sous terre, la cavité a une surface de près de 2350 m² (ellipse de 61m par 47m), pour un volume total est d’environ 23 000 mètres cubes ! Les parois et le toit sont formés de gros blocs de basalte issus du puy de Montchal, mais le Creux ne s’est pas formé au sein de cette coulée : au fond du creux, diverses couches antérieures sont visibles. Si l’étude approfondie de ces strates ont apporté de nombreuses réponses, elle n’a néanmoins pas pu répondre à la principale : comment le Creux s’est-il formé ?
Au fond du fond du Creux
L’autre élément mystérieux du Creux, c’est « le Lac ». Ce trou d’eau dont la température ne varie quasiment jamais (environ 2 °C) est à parois raides. On ne sait pas grand-chose non plus de ce lac, si ce n’est qu’il subit des variations saisonnières de niveau, avec des maxima en hiver et à la fonte des neiges et des minima en automne pour une amplitude de près de 10 mètres. Nul ne sait où partent ces 5000 mètres cubes environ d’eau (soit pourtant un débit moyen de 1000L par heure !), la légende voulant qu’elle rejoigne le Pavin ayant été réfutée… Des plongées ont été effectuées, mais personne n’a encore jamais atteint le fond ! En 1999, la plongée la plus profonde a été effectuée : moins 43 m par rapport à la surface du lac, mais toujours pas de fond en vue...
Pour en découvrir plus à ce sujet et voir quelques images de l’intérieur du Creux, visionnez cette vidéo.
Géologie du fond du Creux
Figure 2 : Coupe stratigraphique (source : Boivin et al., Revue des Sciences Naturelles d’Auvergne, 79, 69-98, 2015)
L’étude des différents affleurements présents dans le Creux de Soucy (voir figure 2 ci-dessus) a permis d’établir la suite d’évènements suivante :
- Episode 1 : il y a 9300 ans, une vallée profonde de 35 mètres est creusée par un glacier descendu du Sancy quelques milliers d’années auparavant. Après son retrait, la moraine se couvre d’un sol boisé (Strate paléosol sur la figure 2) dominé par le noisetier, chênes et tilleuls complétant le tableau.
- Episode 2 : quelques siècles plus tard, un épisode pluvieux très intense déclenche un écoulement hyperconcentré qui descend la vallée, casse et entraîne les arbres tout en déposant sables et argiles (Strate U1).
- Episode 3 : il y a 7000 ans, la région s’enflamme : le Montcineyre (2,7 km au sud) et le maar d’Estivadoux (1,5 km au nord-est) entrent en éruption. La forêt qui avait repris ses droits est fauchée et le sol est recouvert par les dépôts du maar (strate U2-U3).
- Episode 4 : peu de temps après, un nouvel épisode pluvieux intense mobilise sables et argiles, entraîne des blocs de roche (strate U4) et arrache les arbustes présents. En moins de 2500 ans, la vallée initiale s’est remplie de 7 m de dépôts et est jalonnée de zones humides, dont une à l’emplacement du futur Creux de Soucy.
- Episode 5 : 900m au nord, le Montchal entre en éruption, et l’une de ses coulées descend la vallée. Sa rencontre avec la zone humide vaporise l’eau et cuit la boue en brique rouge vermillon. Simultanément, la coulée génère de gros blocs qui entravent son déplacement, mais elle finit par passer par-dessus. Alors, la vallée est entièrement comblée, le dos de la coulée la surmontant même de quelques mètres.
- Episode 6 : un fontis (effondrement du sol en surface par la partie inférieure) se met en place : les scories et les premiers blocs tombent dans le trou. Ceci est probablement accéléré par les secousses engendrées par l’éruption très explosive du lac Pavin, il y a 6700 ans, à seulement 1,7 km au nord.
- Episode 7 : le fontis progresse, au gré des séismes qui secouent la région. La cavité s’élargit, la coulée du Montchal s’effondre couche par couche, les matériaux disparaissant dans les profondeurs.
- Episode 8 : à une date indéterminée, mais avant la fin du Moyen-Age, l’oculus s’ouvre en surface. Depuis, les matériaux placés au-dessus (coulée du Montchal, pyroclastites du lac Pavin, sol, végétaux, animaux) s’éboulent et tombent dans le trou, formant l’îlot central.
Les hypothèses de formation du Creux
L’étude des formations présentes au fond du Creux de Soucy renseigne sur son évolution, mais elle ne dit rien de sa formation. La forme de la voûte, l’inclinaison du passage sous le lac et l’accumulation des blocs démontrent qu’il s’agit d’un effondrement souterrain (fontis) où une cavité s’est peu à peu comblée par la chute de son plafond. Vu le volume effondré, le volume de la cavité initiale située quelque part en profondeur était au moins le double. Comment former une telle cavité ?
- Hypothèse 1 : une activité volcanique explosive. D’une part, aucune trace d’activité volcanique susceptible d’ouvrir une telle cavité n’est présente. D’autre part, dans les formations volcaniques plus anciennes d’âge Sancy ou Mont-Dore, des diatrèmes phréatomagmatiques sont connus, mais ce ne sont pas des cavités : les cheminées sont remplies de brèches compactes.
- Hypothèse 2 : l’existence d’un tunnel de lave dans une coulée ancienne située à une profondeur au-delà de la zone explorée. Cela nécessite une coulée de lave à composition chimique particulière, or dans la région seul le puy de Montredon correspond. Mais, aucun tunnel de lave ni gouffre ouvert en surface n’ont été retrouvés, ni là ni ailleurs dans le massif.
- Hypothèse 3 : un « pit crater », un cratère d’affaissement formé par l’écroulement de la surface se trouvant au-dessus d’un vide laissé par le reflux de magma en contrebas. Ces objets sont liés à des volcans boucliers à lave fluide comme Hawaii ou le Piton de la Fournaise. Or ces contextes sont très éloignés de ce que montre la géologie du versant sud du Sancy.
- Hypothèse 4 : la rencontre de laves avec des formations sédimentaires capables de se dissoudre (calcaire, gypse, sel). Mais ces formations sont inconnues dans la région… Les couches sédimentaires les plus proches (visibles au niveau de Saint-Victor-la-Rivière) sont des arkoses, grès et argiles, insolubles.
- Hypothèse 5 : une altération hydrothermale du socle granitique. Ces structures vont de pair avec une minéralisation en uranium, mais rien de tel n’a été détecté dans les environs, malgré la prospection intensive pour l’uranium dans tout le Massif central dans les années 60.
- Hypothèse 6 : une vallée d’origine structurale, dans le socle, creusée profondément lors d’une glaciation ancienne et qui aurait piégé des épanchements provenant du Sancy. L’état actuel des connaissances de la géologie profonde de la zone ne permet pas d’étayer cette supposition.
A ce jour donc, le mystère demeure… Seuls des moyens lourds et des forages profonds pourraient donner de nouveaux arguments.
Questions
Compréhension du descriptif :
1. Reclasser les événements suivants dans l’ordre chronologique : éruption du Montchal / éruption du Montcineyre et maar d’Estivadoux / ouverture du Creux à la surface / éruption explosive du Pavin / érosion d’une vallée par un glacier
2. Quelle est la profondeur du Lac (attention, il y a un piège :p), et quelle est la température de l’eau ?
Sur place :
3. Derrière la grille, vous pouvez apercevoir la petite ouverture du Creux, au fond d’une dépression (la hauteur entre vous et l’ouverture est H = 10 m). En faisant le tour tout en longeant la grille, déterminez le périmètre P de cette dépression. De cette valeur, déduisez le rayon R de la dépression (R = P/(2*pi)).
4. Assimilons cette dépression à un cône de hauteur H = 10 m, son volume en mètres cubes est donné par V = (R*P*H)/6. Calculer le volume de la dépression extérieure.
5. Le volume de la cavité souterraine est beaucoup plus important que celui que vous venez de calculer (voir descriptif). Combien de fois plus important ?
(Optionnel) : faites une petite photo de vous ou votre GPS avec le Creux en arrière-plan.
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A legendary Hollow full of mysteries
From outside, the ‘Creux de Soucy’ is just a small hole at the center of a discrete depression in the middle of the forest… Known since at least the 16th century, it aroused numerous interrogations about its origin, as naturalists could not reach the bottom (a more than 20 meters rappel is necessary!). The first man that put a foot on the bottom did it on august 10th 1892. Since then, if scientists and speleologists collected numerous data about it and its surroundings, all mysteries remain unexplained!
Hollow’s morphology
Scheme 1 : Creux de Soucy morphological drawing (source : Bakalowicz, Annales de Spéléologie, Vol.26, Fasc.1, 1971)
After a small cylindric opening, the walls are not vertical but open up such as inverted funnel (see scheme 1 above) leading to an impressively vast cavity. 24 meters high, the cavity has a 2350 square meters surface (61m by 47m elliptical room) for a total volume of around 23 000 cubic meters! Walls and roof are constituted with big basalt blocks coming from the Montchal, but the hollow was not formed inside this lava flow: at the bottom, varied anterior strata are visible. If the study of these gave a lot of answers, it did not answer to the main question: how did the Hollow form?
At the bottom of the bottom of the Hollow
The other intriguing hollow part is ‘the Lake’. This stretch of water which temperature never varies (around 2 °C) has steep walls. A lot of things remain unexplained about this lake, aside from the fact that its level varies according to seasons with maxima during winter and after thaw and minima during autumn for a 10 meters range. Nobody knows where these 5000 cubic meters of water go (it matches yet with a 1000 liters per hour flow!), the legend leading it the Pavin lake having been refuted with certainty… Diving was made many times but nobody reached the bottom! The deepest diving reached 43 meters below the surface, but still no bottom was reached…
To know more about it and see some images of the hollow’s interior, see this video.(in French)
Hollow’s bottom geology
Scheme 2 : Stratigraphic cross-section (source : Boivin et al., Revue des Sciences Naturelles d’Auvergne, 79, 69-98, 2015)
Studying visible strata at the Hollow’s bottom (see scheme 2 above) allowed to determine this series of events:
- Episode 1 : 9300 years ago, a 35 meters deep valley is dug by a glacier which went down from the Sancy a few thousands of years before. After it melted, the moraine it leaved was slowly covered by a wooded soil (‘paleosol ‘on scheme 2). Hazel trees dominated, oak trees and lime trees were also largely present.
- Episode 2 : a few centuries later, a very intense rain episode lead to a concentrated flow which goes down the valley, breaks and drags the trees while depositing alluvia materials (‘U1’ stratum).
- Episode 3 : 7000 years ago, the area bursts into flames: Montcineyre (2,7km to the south) and the Estivadoux maar (1,5 km to the northeast) erupt. The regenerated forest is razed and the soil is covered with maar materials (‘U2-U3’ stratum).
- Episode 4 : Not much time after that, a new intense rain episode mobilizes sand and clays, drags rocks and blocks (‘U4’ stratum) and pulls shrubs up. During less than 2500 years, the initial valley has been filled with 7 meters of sediments and presents many wetlands, one of them in place of the future ‘Creux de Soucy’.
- Episode 5 : 900m to the east, the Montchal erupts, and one of its lava flows goes down the valley. It encounters the wetland, vaporizes the water and bakes the mud as a bright red brick. Simultaneously, the lava flows generates big blocks that slow down the flow, which end up passing over. Then, the valley is fully filled, the top of the lava flow even overcoming it by some meters.
- Episode 6 : A cave-in (collapsing ground from below) sets up: scoria and blocks fall into the hole. This is probably speeded up by tremors produced by the very explosive eruption of lake Pavin, 6700 years ago, only 1,7 km to the north.
- Episode 7 : The cave-in progresses according to earthquakes that shake the region. The cavity widens, the Montchal lava flow collapses layer by layer, materials disappearing into the depths.
- Episode 8 : At an undetermined date (but before the end of Middles Ages), the oculus opens up in the surface. Since then, materials placed above (Montchal lava flow, Pavin lake pyroclasts, soil, vegetals, animals) collapse into the hollow, forming the central cluster.
Hollow formation hypothesises
Studying the Hollow’s bottom gave information about its evolution, but it does not explain its formation. The vault geometry and block accumulation prove that an underground collapsing took place, where a cavity was gradually filled with the fall of its ceiling. Giving collapsed volume, the volume of the initial cavity, somewhere in the depths must have been twice the actual cavity’s volume. How could such a big cavity form?
- Hypothesis 1 : explosive volcanic activity. First, no trace of such activity was found. Furthermore, phreatomagmatic diatremes in ancient volcanic formations (Sancy, Mont-Dore) are known, but these are not cavities but chimneys filled with compact breccia.
- Hypothesis 2 : existence of a lava tunnel in a former lava flow, at a depth below explored zone. This requires a lava flow with a particular chemical composition, and in the region only the Montredon matches. But opened lava tunnels or pits never found, neither there or somewhere else in the region.
- Hypothesis 3 : a pit crater - a surface above a void leaved by refluxing magma collapses. These objects are related to shield volcanos with fluid lava such as Hawaii or Piton de la Fournaise. These contexts are very far from the south part of Sancy geology.
- Hypothesis 4 : lava flow encounters sedimentary layers which can be dissolved (limestone, gypsum, salt). But this type of formations is not found in the region… The nearest sedimentary layers are arkose, sandstone and clays, all insoluble.
- Hypothesis 5 : hydrothermal alteration of granitic basement. These structures come generally with uranium mineralization, but nothing like it was detected in the area, despite the intensive prospecting for uranium in all Central Massif in the 60’s.
- Hypothesis : a structural valley dug in the granitic basement during an ancient glaciation which could have trapped effusions coming from the Sancy. Actual knowledge about deep geology in this area does not allow to support this conjecture.
So today, the mystery remains… Only heavy investigations and deep drillings could bring some new arguments.
Questions
Listing understanding :
1. Put these events in a chronological order: Montchal eruption / Montcineyre eruption and Estivadoux maar / opening of the Hollow in the surface / explosive eruption of Pavin lake / valley erosion by glacier
2. What is the depth of the Lake (beware of the trap :p), and what is its water temperature?
On site :
3. Behind the fence, you can see the small opening of the Hollow, at the bottom of a depression. The difference of level (height) between you and the hole is H = 10m. By walking around along the fence, determine the depression perimeter. This value is P. From this, deduce the depression radius R (R = P/(2*pi)).
4. Let’s assimilate the depression to a H = 10 m height cone. Its volume is given by V = (R*P*H)/6. Calculate the volume of this external depression.
5. The underground cavity is far bigger than the volume you just calculated (see listing). How many times bigger?
(Optional): take a picture of you or your device with the Hollow behind.
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