La calanque de Port Miou est la porte d'accès littorale au massif des Calanques qui s'étend jusqu'à la ville de Marseille. La morphologie particulière des calanques, qui en fait la beauté et l'attrait, résulte en partie du contexte géologique (voir par exemple J. Collina-Girard et B. Arfib, 2010 Le karst polyphasé des calanques et la grotte Cosquer). La calanque de Port Miou est formée par les calcaires du crétacé inférieur au faciès urgonien. Les carrières abandonnées (Figure 1, Figure 2), situées sur 2 étages altimétriques, permettent une visualisation en quasi-3D (3 dimensions) à l'affleurement des roches et des processus qui les affectent (fracturation, karstification).

Le site de Port Miou offre également un panorama fantastique sur les falaises Soubeyranes de l'autre côté de la baie de Cassis. Les stratifications entre-croisées du crétacé supérieur sont nettement visibles, permettant de reconstituer la paléogéographie lorsqu'un continent méridional existait au sud.

    L'eau souterraine dans les massifs calcaires s'écoule principalement à la faveur des vides karstiques, pluricentimétrique à décamétriques. En zone côtière, l'eau douce se décharge en mer, et l'eau de mer entre dans les terres par les fissures de la roche ; c'est le phénomène d'intrusion saline (voir par exemple B. Arfib et E. Gilli, 2010 Karst côtier et sources sous marines, fonctionnement et exploitation). Il en résulte des sources sous-marines, localisées au droit de conduits karstiques ou de fractures. L'eau est généralement saumâtre plutôt que douce. Plusieurs sources sous-marines sont visibles dans la calanque de Port Miou ainsi que dans la calanque de Bestouan. Les sources principales de Port Miou et du Bestouan émergent de conduits karstiques de plusieurs mètres de diamètre. Elles sont explorées par les spéléoplongeurs (attention, compétences requises : visiter le site  plongeesout.fr). Cette eau souterraine est alimentée par un bassin versant de plusieurs centaines de km², drainant une partie de l'unité du Beausset (voir par exemple la thèse de Thomas Cavalera, 2007, ou T. Cavalera, B. Arfib, E. Gilli, 2010, Port Miou et le Bestouan, les plus longs fleuves souterrains d’Europe).

A 500 mètre de la mer, un barrage souterrain a été aménagé dans la galerie karstique de la rivière souterraine de Port Miou dans les années 70 (Potié et Ricour, 1973, 1974). Ce barrage permet aujourd'hui de suivre en continu les variations physico-chimiques de l'eau saumâtre de Port Miou (Figure 3). L'eau passe à travers les 4 buses du barrage obturant la galerie, et peut lors de crues exceptionnelles déborder par le seuil souterrain (Figure 4).

La calanque de Port Miou (Cassis) est un fabuleux laboratoire expérimental naturel d'études, situé à l'interface entre la terre et la mer. D'une part, l'eau de mer entrant à grande profondeur dans l'aquifère  rend saumâtre l'eau souterraine. D'autre part, cette eau saumâtre réduit sensiblement la salinité de l'eau de toute la calanque. Les domaines de recherche scientifique sur ce site naturel sont nombreux : hydrogéologie, géophysique et pétrophysique, biodiversité…

    Le projet KarstEAU s'intéresse actuellement plus particulièrement à l'hydrogéologie. Le site de Port Miou est un site unique au monde, avec son barrage souterrain. Il permet d'étudier le fonctionnement hydrodynamique des karsts côtiers, et le phénomène d'intrusion saline en aquifère hétérogène. Les observations sont mises en relation avec les phénomènes géologiques ayant affectés le karst en Provence (Bombement Durancien au crétacé moyen, régressions et transgressions à l'oligocène et au miocène (avec l'événement du Messinien), quaternaire). Port Miou est également un site d'observation des variations eustatiques à l'échelle du pourtour méditerranéen à différentes échelles de temps : au messinien, ou en prévision du changement climatique actuellement subodoré.

  Pour une présentation détaillée des sites de Port Miou et de Bestouan, consultez la page dédiée à l'Observatoire des sources sous-marines.

   

  Des mesures ponctuelles sont également réalisées avec l'Association Rivières Mystérieuses : débit, salinité des galeries karstiques explorées par les spéléoplongeur (ou spéléonautes).

   

    La mise en œuvre d'une mesure de débit dans la galerie de Port Miou est une opération lourde en moyens humains et matériels. Les mesures ponctuelles sont réalisées suivant la méthode de dilution d'un traceur chimique fluorescent. Le rapport présentant la mesure de débit du 30 mai 2010 est disponible en téléchargement : Arfib B., Lismonde B., Douchet M. 2010 Mesure du débit par dilution d’un traceur chimique à la rivière souterraine de Port Miou. Le débit était alors de 7,3 m3/s.

La thèse d'Arnaud Fournillon, Partie 5 pages 294-308, donne une image des venues d'eau souterraine en mer (SGD : submarine groundwater discharge) dans les calanques de Port-Miou et Bestouan, comparées avec les SGD dans la baie de La Ciotat.