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Poupée du lœss : concrétion calcaire dans le lœss (localisation : Geispolsheim).

Une concrétion (du latin concrescere, « devenir solide ») est l'épaississement par accumulation de matière, souvent en couches successives, autour d'un noyau (concrétion globuleuse, nodules) ou sur une surface rocheuse (encroûtements, revêtements), ou à partir d'un point d'écoulement d'eau (concrétions en milieu karstique), d'origine biochimique (par exemple la concrétion algaire) ou chimique (par exemple la concrétion ferrugineuse ou la concrétion calcaire dans les grottes). Le concrétionnement est le processus aboutissant aux concrétions.

Concrétions en milieu karstiqueModifier

Les concrétions (stalactites, stalagmites, planchers stalagmitiques, draperies, etc.) au sein d'un massif calcaire se forment par le processus de concrétionnement. L'eau, chargée de dioxyde de carbone par les éléments issus du sol[1], dissout le calcaire des roches qu'elle traverse[2] et en arrivant au contact de l'air, plus chaud, des cavités elle dépose la calcite transportée. Celle-ci s'accumule pour former des concrétions regroupées sous le nom de spéléothème. Ce sont les mêmes réactions chimiques qui élaborent les galeries, les salles et ces spéléothèmes.

Le processus de la dissolution du calcaire peut s'exprimer de la façon suivante[3] :

CaCO3 → Ca2+ + CO32−

Le processus de la dissolution du dioxyde de carbone dans l'eau donne de l'acide carbonique qui se dissocie en ions bicarbonates et hydrogène :

H2O + CO2H2CO3 → H+ + HCO3

En pH acide, les ions hydrogène attaquent les ions carbonates

H+ + CO32− → HCO3

Le processus entier se résume ainsi :

CaCO3 + H2O + CO2 → Ca2+ + 2 HCO3

Lorsque l'eau chargée en ions calcium et bicarbonates atteint la grotte ou pénètre dans un vide karstique, se produit un dégazage de CO2 dû à une pression partielle en CO2 moindre (par rapport à celle du sol). Sous l'effet de ce changement de pression, et surtout de la baisse de température, la réaction inverse a lieu, à l'origine de la précipitation du carbonate de calcium selon la réaction suivante :

Ca2+ + 2 HCO3 → CaCO3 + H2O + CO2

C'est le naturaliste Buffon qui décrit le premier le rôle du gaz carbonique dans la formation des concrétions, en réalisant deux excursions aux grottes d'Arcy-sur-Cure mais sa théorie sur la formation des stalactites fait rapidement l'objet de controverses[4].

Les principales variables de ces réactions sont « la pression partielle en gaz carbonique, l'épaisseur du film d'eau, la température et la concentration en carbonates. Quant au moteur des processus physiques de la cristallisation (formation des cristaux), c'est essentiellement le gradient de gaz carbonique (taux de variation) qui est primordial : il fait intervenir différents mécanismes comme la sursaturation, l'évaporation et la nucléation (apparition de cristaux) avec souvent la présence d'impuretés[5] ».

Concrétions dans le solModifier

Il existe de nombreuses concrétions dans le sol : calcaire (poupée de lœss)[6], le plus souvent calcaire mais parfois ferrugineuse (pisolite (en), oolithe)[7].

GalerieModifier

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Notes et référencesModifier

  1. Plus la pression partielle en dioxyde de carbone contenu dans l'eau est élevée, plus l'agressivité de l'eau (acidité) est importante. Si le gaz carbonique est dans l'atmosphère à des concentrations de l'ordre de 0,03 % par volume, sa concentration dans les sols est bien supérieure (2 % et pouvant atteindre 10 %). Ces fortes concentrations résultent de la respiration des racines des plantes et des micro-organismes du sol, enfin et surtout à la minéralisation de matière. L'eau qui percole au travers du sol s'enrichit ainsi en CO2 (les eaux minérales naturelles gazeuses contiennent notamment ce gaz). Les karstologues parlent d' « agressivité » de l'eau, sa capacité à pouvoir dissoudre du carbonate de calcium étant liée à sa plus ou moins grande acidité.
  2. Cette dissolution peut s'observer en plaçant une roche calcaire dans une eau gazeuse.
  3. Jean-Noël Salomon, Précis de karstologie, Presses universitaires de Bordeaux, (lire en ligne), p. 34.
  4. Vincent Biot, « Les cavités naturelles - Du fond du gouffre à la reconnaissance patrimoniale », Géographie et cultures, no 66 « Le patrimoine naturel entre culture et ressource »,‎ (DOI 10.4000/gc.3698, lire en ligne, consulté le 15 avril 2018).
  5. Jean-François Hody, « Les plus belles concrétions de nos grottes et anciennes mines: un patrimoine minéral souvent méconnu », L'Érable, no 2,‎ , p. 14.
  6. Alain Foucault, Jean-François Raoult,, Dictionnaire de Géologie, Dunod, , p. 280.
  7. Alain Foucault, Jean-François Raoult,, Dictionnaire de Géologie, Dunod, , p. 245 et 269.

Voir aussiModifier

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BibliographieModifier

Articles connexesModifier