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Dans les cavernes souterraines, on peut tomber nez à nez avec d'étrange "forêts" de piliers ou de formes bizarroïdes semblant "dégouliner" du plafond...
Aucun sculpteur fou n'a pourtant travaillé à composer ces étranges fioritures. Elles sont le travail d'une équipe 100% naturelle, mais très lente ! Voici son secret et les différentes oeuvres qui se forment patiemment dans les entrailles de la Terre.
 
Les stalactites ne se forment pas dans toutes les grottes...

Elles n'apparaissent que si de l'eau contenant du dioxyde de carbone (CO2) et du calcaire (autre nom du carbonate de calcium CaCO3) tombe goutte à goutte au travers des fissures dans la roche : quand l'eau s'évapore et que le dioxyde de carbone s'en échappe aussi (parce que la pression partielle de dioxyde de carbone est plus faible dans la galerie que dans la roche), les gouttelettes d'eau se transforment en résidus secs.

2017 01 stalactite cavern 554374 pixabay VPRésultat : le calcaire se dépose au plafond, puis juste en dessous du calcaire qui s'est déjà déposé. Petit à petit, sur des périodes de plusieurs centaines d'années, grandit - tête en bas - une stalactite !

Mais une goutte peut tomber au sol si elle ne s'assèche pas dans son parcours sur la voûte de la grotte ou pendant sa "glissade" le long d'une stalactite existante. Là, elle commence - ou continue - alors à former une structure calcaire qui, elle, va grandir de bas en haut : une stalagmite.

A ce jeu de construction en miroir, une stalactite et une stalagmite peuvent en arriver à se rejoindre : elles forment alors un pilier qui va ensuite s'épaissir au fur et à mesure que d'autres gouttes viennent s'y assécher.

 


Les stalactites ont-elles toutes la même forme ?

En 2004, Raymond Goldstein et ses collègues de l'Université de l'Arizona ont développé un modèle qui prédit la forme des stalagtites et ont confirmé leurs calculs lors d'observations dans les sols du Kartchner Caverns State Park.

Dans ce modèle, Goldstein et ses colllègues ont simulé par ordinateur la « croissance » d'une stalactite en se basant sur deux faits :

  • la vitesse à laquelle le calcaire quitte la solution est proportionnelle à l'épaisseur du film d'eau s'écoulant sur la surface de la stalactite
  • la vitesse à laquelle la surface grandit est aussi fonction du diamètre local et de la pente de la surface de la stalactite

Pour tester leur modèle, Goldstein et ses collaborateurs ont alors "fait grandir" des stalactites artificielles sur un ordinateur et ont trouvé que la forme finale d'une stalactite est indépendante de la forme initiale et que la forme obtenue par calcul est la même que celle que l'on observe pour des stalactites réelles. Pour cela, ils ont comparé leur résultats à la forme des stalactites de la Grande Salle du Kartchner Caverns State Park, à Benson, en Arizona.

   
Stalactites de la Grande Salle
du Kartchner Caverns State Park,

à Benson, en Arizona
© Noelle Wilson. Arizona State Parks
Comparaison entre les formes de stalactite observées et calculées. Trois exemples réels (a à c) et la forme calculée correspondante (a' à c'). Pour chaque image, la barre blanche représente 10 cm.
© Phys. Rev. Lett.

Mais certaines structures ont des formes plus originales

Dans les grottes, on observe aussi d'autres structures (mais toutes dérivées de stalactites ou stalagmites en formation).

2017 01 stalactite cave 358607 pixabay Les choux-fleurs sont des stalagmites qui se forment grâce aux gouttes d'eau qui tombent sur le sol et "éclaboussent" alentour. Mais en arrivant au sol, les gouttes se séparent en plusieurs petites gouttelettes qui déposent chacune un peu de calcaire. Après des années cela forme un chou-fleur.

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Les draperies se forment quand l'eau ruisselle le long du plafond ou de la paroi de la grotte. Puisque l'eau glisse le long d'une paroi et "étale" son calcaire sur son trajet avant de s'assécher complétement, une draperie n'est pas seulement verticale, mais plus étalée.

 

Auteur du site

id_vero_2008_50x59.jpgVéronique Parasote
Docteur en physique
Journaliste scientifique

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(réservé à l'auteur)

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