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Stalactites et stalagmites : les décors calcites des grottes

Dossier - Grottes et cavernes, les secrets des profondeurs
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Les grottes fascinent par leur beauté et leur mystère. En calcaire, de grès ou sous-glaciaires, elles peuvent prendre différentes formes. Ces cavités abritent souvent la vie et ont même longtemps été l'abri privilégié de l'Homme. Plongez dans les profondeurs secrètes de la terre, à la découverte des grottes et cavernes.

  
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Différentes formations peuvent constituer une grotte. Elles sont appelées « décorations », sont le plus souvent composées de calcaire, et peuvent prendre la forme de stalactites, de stalagmites, d'aiguilles d'aragonite ou de perles des cavernes.

Les stalactites sont ainsi composées de calcaire et forment des colonnes dont le diamètre diminue pour former une pointe orientée vers le sol.

Les ornements de calcite ne sont pas rares dans une grotte. © DR

Les stalactites tombent

La formation des stalactites est l'œuvre de l'eau qui en érodant les roches se charge de calcaire qui s'agglomère lors d'un écoulement très lent. Et conjuguée à l'action chimique du dioxyde de carbone (CO2), qui est un gaz naturellement dissous dans l'eau et qui l'acidifie (pH = 6), suffit à désagréger continuellement les molécules de calcaire par sa lente action de décomposition chimique.

Stalactite © DR

L'eau forme un dépôt calcaire lorsque le filet d'eau tombant d'une voûte par une fissure est suffisamment fin, lent et constant au cours du temps. C'est-à-dire que lorsque l'action mécanique de l'eau est devenue négligeable par son faible débit (de l'ordre de quelques gouttes par minutes), le calcaire sédimente et s'agrège au contact d'autres particules de calcaire. L'eau s'écoule par un canal au centre de la stalactite.

Section d'une stalactite. © DR

Lorsque ce dernier se bouche, le calcaire filtre vers l'extérieur. Évidement, la formation d'une stalactite est un processus extrêmement long qui demande des milliers d'années. Selon le même principe, on trouve des stalactites très fines appelées spaghetti.

Stalactites en Australie. © DR

Les stalagmites montent

Les stalagmites se forment en sens inverse depuis le sol par l'accumulation d'eau calcaire tombant goutte à goutte d'une stalactite. Ainsi une stalagmite est toujours couplée à une stalactite.

Stalagmite de l'Aven d'Orgnac. © DR

Quand les structures se touchent on obtient une colonne de diamètre plus ou moins impressionnant. Si l'écoulement se fait par une fente « en long » on obtient des draperies plus ou moins fines et transparentes selon les cas et de couleurs différentes suivant les impuretés (l'ocre, le rose et le rouge sont souvent les couleurs du fer).

Draperies et colonnes. © DR

Le disque de calcite, autre forme de cristallisation chimique

Une autre formation un peu plus compliquée est le disque : c'est une forme originale de cristallisation dont la formation est liée à de l'eau sous pression sortant d'une fissure de la roche. Les disques de calcite se forment au plafond des grottes ; sous l'effet de la gravité leur poids les fait chuter et on les retrouve sur le sol.

Il existe d'autres formes mais toutes sont formées selon plus ou moins le même principe : le brusque changement dans l'équilibre chimique qui provoque la précipitation du calcaire. Nous avons ici à faire à un équilibre chimique dans lequel intervient un gaz à savoir :

(1) CO2 (aq) + H2O (liq) ----- H+ (aq) + HCO3- (aq)

(2) H+ (aq) + CaCO3 (s) ----- Ca++ (aq) + HCO3- (aq)

Au fur et à mesure que l'eau tombe goutte à goutte de la voûte, le gaz carbonique s'évapore donc l'équilibre (1) est déplacé vers la gauche. Ceci nécessite un « approvisionnement » plus important en ion H+ pour l'équation (1) , prélèvement qui se fait en déplaçant l'équilibre (2) vers la gauche aussi, donc augmentant la précipitation de calcite.

Perles des cavernes et aiguilles d'aragonite

Lors de pluies fortes et persistantes, l'eau s'écoule depuis un trou du plafond. Cette chute d'eau intermittente entraîne du sable et des graviers. Certains petits graviers restent prisonniers dans des cavités du bassin. Ils se recouvrent de calcite et sont polis par rotation sur eux-mêmes. On appelle ces formations des perles des cavernes...

Aiguilles d'aragonite. © DR

La cristallisation d'aiguilles d'aragonite est une autre « décoration » très belle des grottes karstiques.