The unique topography from Obanul Mare (Mangalia, SE Romania): remnant of a maze cave

The area around the town of Mangalia in Southern Dobrogea (Romania) hosts a unique karst landscape represented mostly by large collapse dolines. Around one of these collapse dolines, named Obanul Mare, there is a peculiar morphology of hillocks that resemble the tropical labyrinth-cone karst but on a much-reduced scale. This peculiar relief was hypothesized to be residual, resulting from the ceiling collapse of a two-dimensional maze cave. This type of maze caves form when the water table remains stable for long periods of time, allowing groundwater to dissolve the carbonate host rock along all available discontinuities. The Obanul Mare structure contains a 200 m long cave (Movile cave), whereas a few kilometers away we can find Limanu maze cave, whose passages sum up to more than 3,500 m. Because the existence of a former maze cave is difficult to demonstrate, in this study we took an indirect approach to this issue. We hypothesize that if there was a maze cave and its ceiling collapsed, then the inner walls would be left standing as pillars. Subsequent subaerial evolution of these pillars would create slopes that would incline towards the former cave passages. By quantifying the slope aspect from a high-resolution digital surface model, we would be able to identify the direction of the original passages, hence the main hypothetical fracture lines along which those passages formed. By comparing these orientations to those of local fractures (deduced from the nearby valley and doline axes), as well as with the orientations of the Movile Cave passages, we found that they are well correlated. This strengthens the hypothesis that the hillocky terrain is tectonically conditioned and that it might be the result of cave ceiling collapse, bringing more information on the existence of maze caves in the region. La zone autour de la ville de Mangalia dans le sud de la Dobrogea (Roumanie) abrite un paysage karstique unique représenté principalement par de grandes dolines effondrées. Autour de l'une de ces dolines d'effondrement, appelée Obanul Mare, il existe une morphologie particulière de buttes qui ressemble aux karsts à cône labyrinthiques tropicaux, mais à une échelle très réduite. Au sein de ce travail, nous proposons l'hypothèse que ce relief particulier était résiduel, résultant de l'effondrement du plafond d'une grotte labyrinthe bidimensionnelle. Ce type de grottes labyrinthiques se forme lorsque la nappe phréatique reste stable pendant de longues périodes, permettant aux eaux souterraines de dissoudre la roche carbonatée hôte le long de toutes les discontinuités disponibles. La structure Obanul Mare contient une grotte de 200 m de long (grotte Movile), tandis qu'à quelques kilomètres de là se trouve la grotte Limanu, dont les passages totalisent plus de 3 500 m. Parce qu'il est difficile de démontrer l'existence d’une ancienne grotte-labyrinthe, dans cette étude, nous avons adopté une approche indirecte de la question. Nous émettons l'hypothèse que s'il y avait une grotte-labyrinthe et que son plafond s'effondrait, alors les murs intérieurs resteraient debout tels des piliers. Les phases d’érosion subaérienne postérieures de ces piliers créeraient des pentes qui s'inclineraient vers les anciens passages de la grotte. En quantifiant l'aspect de la pente à partir d'un modèle de surface numérique à haute résolution, nous pourrions identifier la direction des passages d'origine, d'où les principales lignes de fracture hypothétiques le long desquelles ces passages se sont formés. En comparant ces orientations à celles des fractures locales (déduites des axes de vallées voisines et dolines), ainsi qu'avec les orientations des passages de Movile Cave, nous avons trouvé qu'elles sont bien corrélées. Cela renforce l'hypothèse selon laquelle le terrain vallonné est conditionné tectoniquement et qu'il pourrait être le résultat de l'effondrement du plafond de la grotte, apportant plus d'informations sur l'existence de grottes labyrinthiques dans la région.