31.5 - Les spéléothèmes

Le courrier des lecteurs, très abondant me demande de continuer ma série d’histoires. Voici quelques témoignages pris au hasard : Sylvie G. de Vandoeuvre : « Oh Pascal, s’il te plaît, raconte-nous encore des histoires... » ; Daniel P. de Nancy : « Cher Docteur, vos interventions très pertinentes sont trop rares. » ; Martial M. de Vandoeuvre : « Avec Pascal, le hasard ne passera pas ! » ; Marc B. de Heillecourt : « Putain, j’comprends rien à ce qu’il raconte, tout ça c’est des trucs de PD ! » ; Christophe P. de Villers : « Ton papier c’est pour aujourd’hui ou pour demain ? » ; Patrick L. de Villers : « Hein ? » ; Etienne W. de Nancy : « Crois-tu qu’il y a des gambas au spéléodrome ? » ; Sabine V. de Heillecourt : « Cher Pascal, c’est vachement bien ce que tu racontes, continue... » ; Roman S. de St Petersbourg : « Браво, зто очень интересно ». J’arrête là, et je vais donc poursuivre mon cycle de conférences. Que préférez-vous, un exposé sur la formation des spéléothèmes (les concrétions !) ou un entretien sur les failles ? Les deux ? Ah bon... Je parlerai aujourd’hui des spéléothèmes !

Je ne reviendrai pas sur la définition des différents types de spéléothèmes : stalactites, stalagmites, draperies, fistuleuses, gours, piliers, excentriques, pisolites (perles des cavernes)...

L’eau de pluie en traversant l’atmosphère se charge plus ou moins de dioxyde de carbone (CO₂) pour donner de l’acide carbonique (H₂CO₃) : CO₂ + H₂O ↔ H₂CO₃ . Je ne parlerai pas ici d’autres acides que peut entraîner la pluie (pluies acides...). Au contact du sol cette eau peut encore se charger d’autres acides du fait, par exemple, de la décomposition de l’humus. En arrivant au contact des couches calcaires (carbonate de calcium : CaCO₃), cette eau « agressive » dissout une partie de la roche. Le volume dissout dépend du type de roche, de l’agressivité de l’eau, du climat, de la couverture végétale... La dissolution du calcaire va donner du bicarbonate de calcium : H₂CO₃ + CaCO₃ ↔ Ca(HCO₃)₂ . Cette réaction est réversible en fonction de la pression partielle de CO₂ (c’est-à-dire la quantité de CO₂ dans l’air ambiant). Ainsi, en surface, l’air contenant du CO₂, la réaction se fait de gauche à droite. Dans la cavité, le taux de CO₂ est plus faible, la réaction va se faire de la droite vers la gauche. Ainsi, le carbonate de calcium va se déposer avec un dégagement de CO₂ , et les concrétions vont se former. Ce raisonnement ne tient pas compte de l’évaporation de l’eau due à des courants d’airs plus ou moins importants. La vitesse de dépôt va dépendre de plusieurs facteurs : composition de la roche traversée, conditions physico-chimiques dans la grotte et bien sûr le climat en surface. Il apparaît ainsi que les stalactites très blanches (très poreuses) sont associées à des épisodes de hautes eaux, alors que les stalactites plus sombres (plus compactes) correspondent à des périodes de basses eaux (cf. CNRS-Info, n°389, janvier 2001).

Abordons maintenant quelques types de spéléothèmes :

• Les fistuleuses : l’eau arrivant du plafond (du toit pour les mines !) donne un dépôt annulaire de calcite qui en croissant construit un tube creux dans lequel l’eau circule.
• Les stalactites : si le canal intérieur d’une fistuleuse se colmate il peut se former une stalactite : le dépôt de calcite se fait par l’extérieur de la concrétion. Mais toute les stalactites ne proviennent pas d’une fistuleuse ; elles peuvent naître directement à partir d’une hétérogénéité du plafond.
• Les stalagmites : l’eau qui tombe du plafond dépose la calcite sur le sol. Il n’y a jamais dans ce cas de canal central.
• Les pisolites : il y a un mouvement circulaire de l’eau, le dépôt de calcite se fait autour d’un noyau (impureté, gravier...) et donne une perle plus ou moins sphérique.

J’entends une question venir jusqu’à mes oreilles : « mais alors, oncle Pascal, les concrétions sont toujours en calcite ? ». Je réponds aussi sec : « Non pas ! »... ce serait trop simple. Souvent effectivement on rencontre de la calcite, mais il peut y avoir de l’aragonite et du gypse. L’aragonite, c’est du carbonate de calcium, comme la calcite (CaCO₃) ! Ces deux minéraux se distinguent par leur système cristallin : la calcite est rhomboédrique alors que l’aragonite est orthorhombique. Mais j’en vois déjà qui s’endorment, je reviendrai donc (peut-être !) sur les systèmes cristallins une autre fois. Et le gypse ? me diront ceux qui sont restés ! C’est du sulfate de calcium : CaSO₄ 2H₂O, monoclinique. Le gypse peut parfois provenir de l’action d’une eau chargée en acide sulfurique sur du calcaire.

On pourrait encore parler de l’effet des séismes sur les spéléothèmes, mais ce sera un autre sujet ; pour mémoire, je vous rappelle une belle « trace » de séisme visible sur une stalagmite à la grotte du Crotot, près du miroir de faille.

Voilà, c’est tout pour aujourd’hui, si vous voulez encore me lire n’hésitez pas à écrire à la rédaction du journal (sinon, c’est pas la peine d’écrire bande d’ingrats).