GROTTES DE VALLORBE

[résumé]

Grotte karstique active parcourue par l'Orbe, une rivière qui emprunte un parcours d'abord subaérien (vallée de Joux), puis souterrain (près de 3 km) avant de rejaillir dans le vallon de Vallorbe, quelques 300 m plus bas.
Âge du creusement de la grotte : env. 7 Ma (début du Pliocène) ; synchrone à la mise en place du bassin fermé de la vallée de Joux.
Cavité correspondant à la plus grosse émergence karstique de Suisse (en débit moyen).

[situation]

Situées au SW de Vallorbe dans le Jura vaudois (près de la frontière française), les grottes de la résurgence de l'Orbe sont formées dans des parois calcaires qui constituent un raccord entre les anticlinaux du Risoux au NW et de la Dent de Vaulion au SE.

[tectonique]

La vallée de Joux (la Vallée) est une zone synclinale complexe comprise entre les chaînes anticlinales du Risoux et du Mt-Tendre. A l'E de ses deux lacs son contenu est écrasé par le rapprochement des anticlinaux qui l'encadrent, puis partiellement recouvert par le chevauchement de Bucley-Dent de Vaulion. Ces accidents sont liés à l'activité d'une grande cassure, le décrochement de Pontarlier, qui rompt l'arc interne jurassien de Montricher à Pontarlier, en traversant la région de la source de l'Orbe, entre le lac de Joux et Vallorbe.
La source et la grotte de l'Orbe sont situées dans un repli synclinal du Risoux. Elles sont creusées dans les calcaires d'âge séquanien(153 Ma), légèrement au-dessus des marno -calcaires imperméables de l'Argovien.
La direction S légèrement E de la partie aménagée de la grotte est déterminée par le réseau de fissuration.
Le tracé de l'Orbe souterraine suit le synclinal du lac Brenet jusqu'à la combe d'Orzeires où il prend une direction N.

[formation & géomorphologie]

Evolution du relief (D'après D. Aubert)
L'évolution du relief jurassien a commencé lors de la régression du Crétacé supérieur, s'est poursuivie pendant l'Eocène et a repris après le retrait de la mer miocène jusqu'à nos jours. Il ne reste aujourd'hui quasiment pas de traces de ces événements (si ce n'est pour les plus récents).

On sait pourtant qu'à l'Oligocène une rivière jurassienne, une sorte d'Orbe primitive, se jetait dans les lagunes du pied du Jura, entre Pompaples et Orbe. Une ride tectonique existait à la vallée de Joux, comprenant le synclinal du lac Brenet et l'anticlinal de la Côte ; elle constituait déjà à l'époque un drain karstique qui reste encore aujourd'hui le principal exutoire des aquifères de la Vallée.

Les grands traits du relief actuel sont vieux de 7 Ma, époque à laquelle le bassin fermé de la vallée de Joux s'est mis en place. On assiste d'abord à la mise en place parallèle des chaînes du Mt-Tendre et du Risoux plus à l'ouest. Après cet événement intervient un autre phénomène géologique qui sera déterminant pour la suite : il s'agit d'une gigantesque faille (le décrochement de Pontarlier) de direction N-S qui entraîne le déplacement complet d'une montagne, la Dent de Vaulion, et ainsi crée un véritable barrage naturel qui va isoler la vallée de Joux. Alors les eaux météoriques profitent des couches calcaires pour s'infiltrer dans le sol et ainsi s'échapper de la vallée fermée. Le "plateau" qui sépare désormais la vallée de la région de Vallorbe est ensuite façonné par l'érosion karstique qui petit à petit approfondit et organise un double réseau karstique souterrain. En effet, les eaux souterraines contournent un petit anticlinal (de la Roche des Arcs) pour presque reconverger et réapparaître à l'air libre près de Vallorbe, dans une profonde vallée d'érosion de près de 800 m de long : la reculée de la Dernier.

L'évolution du relief s'est faite en fonction de la tectonique et des conditions climatiques : durant les glaciations, le processus érosif karstique est suspendu pour reprendre dès la fonte des glaces.
Avant la dernière glaciation les lacs de Joux n'existent pas (tout au mieux ils doivent être minuscules) ; l'exutoire de la haute vallée est déjà hypogé tandis qu'au niveau des résurgences, la reculée a quasiment adopté sa morphologie actuelle. Lors du retrait würmien le niveau du lac atteint 1050m.
L'écoulement souterrain correspond à l'ancien cours ; en effet il suit le synclinal du lac Brenet puis la direction des fissures d'accompagnement des décrochements. Il débute au sommet dans les calcaires du Malm et aboutit à leur base.

Le "plateau"
Existence d'un réseau de vallons d'érosion dont le collecteur débouche dans le couloir du cirque des grottes. La morphologie de ce "plateau" jurassien et calcaire a été façonnée après le plissement de la chaîne, pendant le Pliocène et le Quaternaire. Les incisions d'origine torrentielles datent de la période de déglaciation.

La reculée de La Dernier
l'Orbe inférieure prend sa source dans le fonds d'une profonde vallée d'érosion, une reculée, creusée dans une zone structuralement déprimée de l'anticlinal du Risoux, avant de déboucher dans la cuvette de Vallorbe.

La reculée comporte trois cirques qui bout à bout forment vaguement un demi-cercle. Un processus d'érosion régressive (fissuration / suintements / gélifraction) y entame les parois. Le fond de la reculée est occupé par de la moraine jurassienne riche en blocs éboulés qui eux affleurent en surface. la présence de cette moraine sont la preuve de l'antériorité de la reculée par rapport à la dernière occcpation glaciaire.

Les grottes

La grotte de la source de l'Orbe
La partie aménagée de la grotte est caractérisée par des formes classiques de dissolution (belles concrétions fraîches et variées, en particulier fistuleuses et cristallisations formées sous l'eau) calquées sur les systèmes de fissuration ainsi que des roches rabotées par l'érosion torrentielle.
Les grottes aux Fées
La grotte inférieure, jonchée de matériel éboulé ainsi que de dépôts de toutes dimensions, constitue en fait l'ancien lit d'un ruisseau souterrain ; d'ailleurs elle est encore active en période de crues. La grotte supérieure, parée des mêmes attributs que son homologue, ne fonctionne que très rarement comme résurgence.

[hydrogéologie]

L'Orbe souterraine
La "source" de l'Orbe représente la plus grosse émergence karstique de Suisse (en débit moyen). Son bassin d'alimentation est estimé à plus de 200 km2. L'Orbe prend naissance au lac des Rousses (France) et, après quelques 20 km de parcours à méandres (orb = courbe), se jette dans le lac de Joux. En aval de ce dernier, elle alimente encore le lac Brenet ; dès lors son cours devient souterrain jusqu'à sa résurgence dans la reculée de la Dernier, près de 3 km plus loin. Une partie de l'eau de la résurgence vient des pertes de la Vallée, une autre d'apports souterrains alimentés par des infiltrations dans les terrains entre Vallée et résurgence, ainsi que dans le Risoux. Les pertes de l'Orbe sont localisées le long du bord N-W des lacs de Joux et Brenet (depuis très longtemps le débit des pertes est contrôlé par des vannes).

Les émergences de la reculée de La Dernier
La reculée est le lieu de nombreuses sources. En période de crues, les parois rocheuses n'y sont que cascades et ruisseaux, l'eau jaillit de partout et les sources grossissent beaucoup. Plusieurs réseaux karstiques voient leur eaux converger dans cette vallée (cf. figure).