Karstologie
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Pour avoir des grottes et des gouffres : 4 conditions
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Comment se forme la roche calcaire
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Les cassures de la roche
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L’eau dissout le calcaire
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L’eau creuse. L’eau transporte
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L’eau construit
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Comment un petit ruisseau peut-il créer une très grande galerie ?
Pour avoir des grottes et des gouffres
4 conditions :
1) un massif calcaire
Le calcaire (carbonate de calcium : CaCO³) a la particularité de se dissoudre dans l’eau, surtout si elle est additionnée de gaz carbonique.
2) des cassures
Ce sont les joints de strates, les failles et les diaclases. Sans cassures et fissures, le calcaire fond en surface et ne se creuse pas à l’intérieur du massif. Il faut un chemin à l’eau.
3) de l’eau
Chargée de gaz carbonique (CO²) pris dans l’air et dans le sol où les racines des plantes en libèrent.
4) du temps
Beaucoup, beaucoup de temps.
Comment se forme la roche calcaire
Le carbonate de calcium, dissout dans l’eau, précipite au fond de la mer ou d’un lac en formant une boue calcaire. Avec le temps et la pression des sédiments qui se déposent au-dessus, celle-ci se transforme en une roche calcaire qui peut contenir, parfois en quantité importante, des coquilles et squelettes d’animaux marins tombés au fond et transformés en fossiles.
| Le fond de l’ancienne mer est devenu un empilement de couches sédimentaires. Elles peuvent être formées de sable devenu du grès, d’argile, de marnes (argile contenant du calcaire), de calcaires argileux, de calcaire, de dolomie. Ces couches s’appellent des strates, les discontinuités (plans de séparation des strates) sont des joints de strates. |  |
Lorsque l’Afrique vient cogner l’Europe, des chaînes de montagnes se créent : les Pyrénées, puis les Alpes. Les mers disparaissent et les couches sédimentaires se plissent ou se cassent.
On trouve deux sortes de fractures :
les diaclases : cassures sans déplacement
les failles : là, les blocs coulissent les uns par rapport aux autres.
Ceci prend beaucoup de temps. Certaines failles « jouent » encore.
Grâce au gaz carbonique pris (un petit peu. Taux de CO² de l’air : 0.03%) dans l’air puis (beaucoup. De l’ordre de 10%. Dans les sols asphyxiants : 25%) dans le sol où la respiration des plantes et la décomposition organique en produit. Et l’eau, devenue légèrement acide peut agrandir les fissures du calcaire. C’est la corrosion.
L’eau creuse. L’eau transporte
Dès que le passage est assez grand et que les filets d’eau sont réunis, ils forment des ruisseaux, puis des rivières. Si l’eau est rapide, elle entraîne des éléments, suivant son débit, sa force et sa vitesse : depuis les particules jusqu’à d’énormes blocs. Ainsi elle use la roche, la rabote, la creuse. C’est l’érosion. Lorsqu’un des paramètres se modifie, elle dépose, ce qu’elle transporte, soit en vrac si l’arrêt est brutal, soit bien trié si l’arrêt est progressif.
Elle remplit les galeries d’argiles, de sables, de galets.
Elle dépose le calcaire qu’elle a dissout sous forme de concrétions, délicates ou massives.
Aucune de ces actions n’est indépendante des autres. Elles agissent souvent simultanément et évoluent au cours du temps.
C’est pourquoi chaque grotte est une énigme que nous tentons de résoudre.
Comment un petit ruisseau peut-il créer une très grande galerie ?
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1) L’eau pénètre dans une fissure, par exemple un joint de strate, et commence à le dissoudre et donc à l’agrandir |
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2) Si l’eau coule doucement, à moins de 10 cm par seconde, les impuretés du calcaire (argile) ne peuvent être entraînées par l’eau. Elles tombent sur le sol, et rendent celui ci imperméable. |
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3) L’eau ne peut donc dissoudre que le toit de la galerie. Et celle-ci s’agrandit vers le haut tout en se remplissant. |
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4) Si le régime de la circulation d’eau change, et que celle-ci se met à couler plus vite, elle va creuser l’argile et dégager la grande galerie. |
Ce système de creusement a créé une galerie paragénétique. Nous pouvons l’observer après que l’eau ait changé de régime et se soit mise à couler vite et fort. Ainsi elle a creusé le remplissage et nous a permis d’accéder à la galerie.
Dans l’exemple (dessin 4) elle a même continué à creuser plus profond dans la roche en place, où, lors de crues elle a déposé des galets. Une galerie qui a connu plusieurs systèmes de creusements/remplissages est dite polygénique.