Les katavóthres d’Argostóli (, de κατά, en bas et βόθρος, trou, fosse), sont, comme leur nom l'indique en grec, « des trous qui engloutissent ». Équivalents à des ponors, ils correspondent à l'entrée d'eau de mer dans des fissures de la roche et accompagnent cette absorption d'un bruit étrangeLes gouffres des Katavóthres sur cityzeum.com. Cette page montre quelques photos de katavóthres.. Ils sont également appelés « moulins marins d'Argostóli » depuis environ le milieu du Salt water encroachment in the low-altitude karst water horizons of the island of Kephallinia. V. Maurin, J. Zoetl. Symposium sur l'hydrologie des roches fracturées, organisé par les Nations unies, 1965. quand des moulins utilisant leur énergie ont été construits.
Ils se trouvent uniquement à Fanari (en grec ), l'extrême pointe nord de la petite péninsule d'Argostóli sur l'île Ionienne de Céphalonie, en Grèce.
Description L'eau de mer pénètre sous terre par des cavités appelées pertes en hydrologie pour les rivières dont, et c'est là l'aspect remarquable de ce phénomène, le point d'entrée est sous le niveau de la mer. Ceci est sans équivalent et les tentatives d'explications scientifiques ont donné lieu à de nombreuses hypothèses dans le passé.
Très longtemps on s'est demandé où allait cette eau de mer. Il était facile d'imaginer des cavernes souterraines qui recevraient cette eau, mais attendu que l'eau disparaissant était déjà sous le niveau de la mer, selon le principe des vases communicants ces cavernes auraient dû finir par se remplir et l'eau de mer, cesser d'être aspirée. Ceci d'autant que la Méditerranée n'est pas marquée par de grandes marées : on ne pouvait donc pas justifier la réalité des katavóthres par le phénomène des marées.
Géologie
Géologiquement et pour ce qui concerne le système des katavóthres, le corps principal de l'île de Céphalonie est essentiellement composé d'une part du mont Roudi et du mont Ainos, deux chaînes successives de montagnes karstiques (calcaires et dolomites datant du Crétacé () au Paléogène ()), orientées nord-ouest / sud-est, additionnées sur la côte est du mont Kokkini Rachi, lui aussi une montagne karstique mais tenant son origine du Trias () et du Jurassique () ; et d'autre part de sédiments du Tertiaire () au sud et au sud-est. On retrouve les calcaires du Crétacé et du Paléogène dans la péninsule d'Erisos, et dans le nord et l'ouest de la péninsule de Palikki ; et les sédiments du Tertiaire au sud et à l'est de cette dernière. Les puits naturels et dolines effondrées amenant la formation de nombreux avens, sont caractéristiques de l'île en général et de l'arrière-pays de Sami en particulier.
Les couches de calcaire du Crétacé sont ici inclinées vers l'est. Ceci implique que la majeure partie des précipitations sur le massif, drainée quasi entièrement par l'intermédiaire des puits et autres cavités souterraines du massif, est dirigée vers l'est ; la surface du massif reste, elle, très sèche. Le réseau hydrologique des péninsules de Palikki et d'Erisos est indépendant de celui du corps principal de l'île.
Recherches
De nombreuses théories ont été formulées au fil du temps, et des expériences ont été tentées avec des bouts de bois, de l'huile, des colorants, et diverses techniques pour trouver où l'eau refaisait surface. En 1957 y déverse de fluorescéine et de petits bouts de bois colorés, sans plus de succès.
Les hydrogéologues autrichiens Viktor Maurin et Joseph G. Zötl, financés par l’Austrian Research Council, ont mené une étude hydrogéologique sur l'ensemble de l'île de 1959 à 1963. et puits naturels sont alors cartographiés, mesurant la dureté, le Ph, la conductivité électrique et la température de l'eau. Ils déterminent ainsi des zones hydrogéologiques, y compris l'établissement de trois zones de location des eaux saumâtres.
Encartage et zonage des points d'eau
Les sources d'eau saumâtre de l'île sont des eaux de résurgence issues du sous-sol karstique. L'hypothèse de départ était que ces résurgences devaient être les points de sortie de l'eau de mer qui entrait sous terre aux katavóthres d'Argostóli. Les plus grosses sources d'eau saumâtre se trouvent dans la baie de Sami - Aghia Effimia (côte est de l'île), où sont répertoriées. La source de Karavomylos y débitait plus de pendant l'été de 1963, et avait longtemps été utilisée pour alimenter un moulin à eau classique. D'autres sources sont également bien connues localement, comme celle de Phrydi ou de Paléomylos. Toutes les sources de la baie, entre Sami et Aghia Effimia, sont saumâtres et se trouvent soit au niveau de la mer, soit en dessous pour un assez grand nombre d'entre elles. Sur les de cette zone, ont un débit estival (mesuré en 1963) de moins de ; trois sources dépassent les . La deuxième zone de sources saumâtres est dans la partie nord de la baie de Livadi (côte ouest de l'île, baie entre l'île et sa péninsule de Palikki), où se trouvent des sources saumâtres de débit modéré.
Les sources d'eau douce, issues de l'eau de pluie infiltrée dans la montagne, ne se trouvent qu'au pied des montagnes, dans les sédiments du Tertiaire qui, plus imperméables, font barrage à l'eau : sud et sud-est du mont Ainos, et au sud du mont Kokkini Rachi (qui est sur la côte est). Curieusement c'est aussi dans la baie de Livadi (ouest du mont Ainos) que l'on trouve les plus grosses sources d'eau fraîche, notamment dans la lagune de Koutavos (en grec , à de Farsa) où une source débite plus de ; elle est la principale ressource en eau d'Argostóli.
Pour ce qui est des katavóthres, les plus facilement repérables à l'époque de l'étude (et maintenant) sont la perte utilisée par le moulin de Stevenson, aménagée en 1831 et celle du moulin de Migliaressi, dit aussi « le moulin neuf », aménagé en 1859 à quelques centaines de mètres plus au sud du premier. Stevenson y a construit un petit chenal de pierre de de long sur environ de large, agrandi quelques voies d'entrée et bouché quelques autres. Le débit dans le chenal de l'eau entrante y varie selon les marées, dont l'amplitude moyenne à cet endroit est de . Les fluctuations subséquentes de débit sont régulées par des vannes. Des mesures prises en indiquent que la différence maximum du niveau de l'eau entre vanne fermée et vanne ouverte est de de hauteur (Wiebel en 1874 indique , ce qui correspond à la remontée de l'île entre les deux mesures lors du séisme de 1953). Quand les vannes sont fermées, on constate l'arrivée d'eau douce dans les katavóthres par des fissures de la roche. Le moulin de Migliaressi dispose de plus de de chenaux. À l'époque de l'étude, ils sont totalement à sec. En plus des katavóthres des moulins, il en existe de nombreux autres, plus petits, sur environ 1 km de la côte est de la péninsule. Parmi ceux-ci, V. Maurin et J. G. Zötl en repèrent autres dont le plus important reçoit .
Autres vérifications
Cet encartage hydrographique, fait en 1959, est nécessaire mais insuffisant pour comprendre le phénomène des katavóthres. Pendant l'été de 1961, Maurin et Zötl chargent V. Tisch et A. Reisinger (tous deux de Salzbourg), de vérifier l'existence de pénétration sous-marine d'eau de mer dans le sol dans la baie de Sami - Aghia Effimia, principale zone des sources d'eau saumâtre. Tisch et Seitinger n'en trouvent aucune, mais constatent au contraire l'existence des nombreuses décharges d'eau saumâtre. Maurin et Zoetl souhaitent également disposer si possible d'un suivi des sources les plus importantes. La source de Phridi, une des plus grosses sources dans la baie de Sami - Aghia Effimia, sera contrôlée régulièrement de à par N. Nikolakos, un agriculteur de Céphalonie.
Une différence de niveau permanente entre la mer et les points d'eau entre Fanari (pointe nord de la péninsule d'Argostóli) et Argostóli, était depuis longtemps reconnue - le niveau des points d'eau étant plus bas que celui de la mer. Cependant les mesures de cette différence restaient contradictoires et en désaccord les unes avec les autres. En 1961 Maurin et Zoetl font installer à 32 m de la côte au “moulin neuf”, une jauge qui vient compléter une autre déjà existante. Ils notent ainsi que le niveau de la mer a fluctué de 34 cm durant leur séjour, ceci dû principalement aux effets du vent ; les marées en soi n'ont quasiment pas d'effet. Ils notent aussi que les changements de niveau des eaux sur le terrain suivent ceux du niveau de la mer, avec un certain retard et un niveau d'eau pour les eaux de terrain compris entre 59 cm et 96 cm à l'époque de leur observation, où l'on retrouve à peu près les 34 cm de fluctuation du niveau de la mer. D'autres mesures semblables prises en août 1963 montrent une fluctuation des eaux de terrain de 1,2 m, ce qui est peut-être dû aux précipitations exceptionnelles qui ont précédé cette dernière mesure.
Préparation et exécution du traçage des eaux
Étant enfin prêts à expérimenter sur le traçage de l'écoulement des eaux, V. Maurin et J. Zötl optent pour la fluorescéine (un très fort colorant vert visible sous U.V.) et doivent en calculer la quantité nécessaire, tenant compte du débit total des sources du côté de Sami. Outre les 35 sources déjà répertoriées dont des autochtones leur signalent que le débit total moyen en hiver est d'environ , ils apprennent qu'il existe en plus cinq sources sous-marines plus grosses. Se basant sur un débit total estimé pour cette zone de (soit 8,6 millions de m³ en 10 jours, ou 17,2 millions de m³ en 20 jours), ils se décident pour 160 kg de fluorescéine - leur limite de financement - qui, selon eux, devrait assurer une concentration de 10−8. Le , les 160 kg d’uranine (fluorescéine) sont déversés sous le contrôle de A. Dounas et A. Morikis, deux géologues grecs, dans l'un des katavóthres de Fanari. L'analyse des échantillons d'eau (environ 580 au total) commence alors, prélevés en plusieurs endroits : sources du nord et de l'est de la baie de Livadi, de la baie de Sami - Aghia Effimia, et de la zone de Poros (abstraction faite des résurgences submergées en mer). Les prélèvements cesseront le .
Observations
Les premières traces de couleur apparaissent quinze jours plus tard, le , à une source à 3 km de Vlachata, soit à peu près à mi-distance entre Sami et Aghia Effimia. Les 13 et , la coloration apparaît à d'autres sources proches au sud de celle-ci, notamment aux sources de Phridi et de Karavomylos, ainsi que dans le lac de la grotte de Melissani. Un groupe de sources au nord de la source de Phridi, qui voit les premières traces de couleur le (16 jours de trajet sous terre), donne les mesures les plus fortes, avec un maximum de concentration de fluorescéine de 2.10-9 le (18 jours de trajet sous terre). Le lac de la grotte de Melissani est la seule résurgence à atteindre lui aussi un ordre de 10-9. Dans la baie de Sami - Aghia Effimia, l'ensemble des sources résurgentes colorées s'étend sur 3 km de long.
Aucune couleur n'est apparue dans les sources de la baie de Livadi, ni dans celles près de Poros.
V. Maurin et J. Zötl font remarquer que les précipitations d'octobre à décembre 1962, précédant leur expérience, ont été exceptionnellement lourdes et sans précédent depuis des dizaines d'années ; et que celles de janvier à mars, quoique moins intenses, ont elles aussi été très nettement plus élevées que la moyenne habituelle de ces mois. Le débit des sources étudiées en a été multiplié par 10. Certaines sources résurgentes sous-marines, ordinairement invisibles, ont durant cette période formé des effervescences à la surface de la mer.