5) La formation d’une grotte
Le terme de grotte désigne toute cavité présente sous terre. Elles apparaissent le plus souvent dans des sols calcaires, dont une des propriétés essentielles est d’être facilement attaqués et dissous par des solutions acides. Cette corrosion constitue la principale origine du creusement des cavités. La circulation souterraine de l’eau favorise cette corrosion et permet la formation des grottes. L’eau véhicule d'une part les solutions acides qui provoquent la dissolution de la roche et d'autre part entraîne à l'extérieur les débris et les résidus de ces processus chimiques. Des phénomènes mécaniques interviennent également dans la formation des vides souterrains. La corrosion ayant fragilisé les roches, des éboulements peuvent se produire à partir des voûtes ou des parois. Les blocs effondrés seront ensuite attaqués par la corrosion, ce qui permettra d’augmenter le volume de la grotte.
Dans les grottes, l’eau est aussi à l’origine de diverses concrétions : On connaît bien sûr les stalactites et stalagmites, mais les concrétions peuvent prendre bien d’autres formes : draperies, des structures tourmentées appelées aussi excentriques, des trottoirs (concrétions formants un élément plat). La forme de la concrétion dépend du débit du goutte à goutte de l’eau, mais aussi de la vitesse à laquelle celle-ci tombe au sol. Toutes ces concrétions sont issues d’une réaction chimique commune :
Eau + Bicarbonate de calcium = Eau + dioxyde de carbone+ Carbonate de Calcium(concrétion)
H20 + (C03)2H2Ca = H20 + CO2 + CaCO3
Le bicarbonate de calcium est présent dans le calcaire que l’eau infiltre. Le carbonate de calcium est l’élément constitutif des stalactites. On peut à partir d’une expérience simple reconstituer la formation d’une stalactite en seulement quelques jours (au lieu de plusieurs milliers d’années). A la place du calcium, on utilise du sodium. Au bout d’une semaine environ, une stalactite de quelques centimètres apparaît. En dessous de celle-ci, on aperçoit un dépôt de sel, correspondant à une future stalagmite dans la réalité des grottes. Lorsqu’une stalactite et sa stalagmite se rejoignent, il se forme une colonne.
Protocole expérimental : Dans deux pots verser de l’eau saturée en sel. Placer entre ces deux pots une ficelle maintenue au fond des récipients par deux écrous. Le sel monte le long de la ficelle, puis finit par former la concrétion. Après environ deux semaines, on obtient ce résultat :
Le goutte à goutte s’effectue le long de la stalactite en formation. Celle-ci chargée en sel s’immobilise au bout de la stalactite puis se solidifie. Le même processus a lieu dans les grottes. |
