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> LE CONCRETIONNEMENT - Formation des concrétions
Le concrétionnement, régit la formation des concrétions, il est lié à l'eau et à sa circulation. Sans eau, il ne peut y avoir de concrétions.
L'eau intervient non seulement dans le processus de dissolution, mais également comme véhicule des produits dissous qu'elle entraîne en profondeur dans les vides souterrains.
Le concrétionnement résulte donc du fonctionnement du karst . Comme le creusement il constitue donc une des phases de l'histoire des karsts. Il correspond à l'évolution de la zone d'infiltration.
Localisation des concrétions.
Dans la zone d'infiltration sont présents trois types de vides : les grottes, le réseau macrofissural et le réseau microfissural.
C'est à leur rencontre que les eaux qui circulent de la surface vers les zones profondes du système karstique vont créer, dans des conditions très précises, les concrétions qui forment les décors des paysages souterrains, véritables merveilles naturelles.
Les circulations liées à la zone d'infiltration.
Dans la zone d'infiltration d'un karst circulent de l'eau et de l'air plus ou moins riches en gaz carbonique. Ce gaz carbonique se trouve soit dans l'air sous forme libre, soit dans l'eau sous forme libre (dissout) ou combinée (acide carbonique).
Circulation de l'eau.
L'eau circule naturellement par gravité, toutefois localement des phénomènes de tension superficielle vont créer une "force de succion" qui va contrarier cette circulation.
Dans les fissures élargies et les galeries (réseau macrofissural) l'effet de la succion est négligeable et l'eau s'écoule librement par ruissellement. Le régime des écoulements est directement lié aux apports extérieurs des précipitations (pluie ou neige)
Dans les fissures étroites correspondant au réseau microfissural, l'action des forces de succion prédomine. Il se produit un phénomène de rétention régulateur et l'eau circule préférentiellement du côté des fissures fines créant des suintements continus sur les voûtes et les parois.
Circulation de l'air.
À l'intérieur du système karstique, l'air se déplace sous deux formes :
- L'air libre qui circule dans les grandes fissures et les cavités.
Il circule aussi bien de l'extérieur vers l'intérieur et inversement suivant le jeu de deux moteurs : la pression atmosphérique et les différences de température entre l'extérieur et l'intérieur.
On parle d'écoulement monophasique.
- L'air entraîné par l'eau (écoulement diphasique), cet air chargé en gaz carbonique circule, combiné à l'eau, dans le réseau microfissural. Lorsque ce réseau est recoupé par un vide (cavité ou macrofissure) l'air et le gaz sont en partie libérés.
C'est ainsi que les parois des cavités sont le siège quasi continu d'échanges gazeux très important.
Les mécanismes du concrétionnement.
Le mécanisme, le plus généralement admis actuellement, est le résultat d'une réaction chimique simple : |
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Cette réaction traduit la transformation du bicarbonate de calcium dissous dans l'eau en carbonate de calcium rocheux : la concrétion.
Ce mécanisme peut être considéré comme l'inverse du mécanisme de dissolution du calcaire qui est cause du creusement des grottes.
Il s'agit du même équilibre chimique. Il peut être modifié dans un sens ou dans l'autre, quand un de ces termes vient à diminuer ou à disparaître.
Par conséquent, si la solution perd une partie de son gaz carbonique dissous (dégazage) ou si une partie de l'eau s'évapore, une compensation sera nécessaire : elle se fera au détriment du bicarbonate dissous qui perdant à son tour de l'eau ou du CO2 se transformera en carbonate pour former une concrétion.
Pour qu'une concrétion se forme, il faut donc qu'il y ait :
1) Dissolution de la roche calcaire et formation de bicarbonate soluble.
C'est-à-dire production de CO2 dans les sols, combinaison à l'eau de pluie, puis mise en contact avec le calcaire grâce à la perméabilité et à la fissuration de la roche.
2) Transport du bicarbonate dissous par l'eau dans les réseaux de fissures ou les galeries.
3) Départ du gaz ou de l'eau, pour entraîner la précipitation du carbonate insoluble.
C'est le cas ,quand les eaux chargées de bicarbonate rencontrent une zone aérée et ventilée, permettant au gaz carbonique de s'échapper ou à l'eau de s'évaporer.
Ces conditions sont réunies dans la zone d'infiltration lorsque les eaux, qui se sont chargées de calcaire en circulant dans les fissures de la zone épikarstique, vont rencontrer des vides importants (galeries et grottes), exondés par un abaissement du niveau de base. |
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