Dépôts de calcaire par des cascades pétrifiantes

Pierre Thomas

ENS de Lyon - Laboratoire de Sciences de la Terre

Florence Kalfoun

ENS Lyon / DGESCO

21/11/2005

Résumé

Cascades pétrifiantes (sèches pendant l'été) de la vallée de l'Eygues dans les Alpes du Sud.


Figure 1. Cascade pétrifiante asséchée, vallée de l'Eygues (Drôme)

Cascade pétrifiante asséchée, vallée de l'Eygues (Drôme)

Les semaines des 3, 10 et 17 octobre, nous avons vu des figures de dissolution dans les carbonates (morphologie karstique), puis nous sommes allés voir des figures de dissolution dans les évaporites. Revenons à nos calcaires.

Rappelons que la dissolution des carbonates par les eaux chargées de CO2 peut s'écrire :

CO2 + H2O + CaCO3 → 2 HCO3 - + Ca2+

Les eaux du sol sont beaucoup plus riches en CO2 dissous que les simples eaux de pluie, car elles captent le CO2 émis par la respiration des racines et autres organismes du sol. Ce sont ces eaux très riches en CO2 qui dissolvent les calcaires.

Cette dissolution des calcaires capte donc 1 CO2 atmosphérique (ou biologique, mais celui ci vient de l'atmosphère via la photosynthèse) et 1 CO2 "lithosphérique" pour les intégrer à l'hydrosphère sous forme de 2 ions HCO3 - hydrosphériques. La dissolution des calcaires entraîne donc une baisse du CO2 atmosphérique.

Cette semaine et la semaine suivante, nous allons voir ce que deviennent ces ions Ca 2+ et HCO3 - entraînés vers les ruisseaux puis les rivières par les eaux du sol. Comme souvent, ces eaux sont très chargées en HCO3 - ; elles sont en déséquilibre avec le CO2 atmosphérique. Alors la réaction d'équilibre des carbonates a lieu dans l'autre sens :

2 HCO3 - + Ca2+→CO2 + H2O + CaCO3

Le CO2 est relâché vers l'atmosphère, et il précipite du carbonate de calcium (travertin). Ce phénomène se produit en particulier au niveau de cascade, où l'agitation de l'eau et son mélange avec l'air la mettent en équilibre avec l'atmosphère. Alors, un travertin se dépose tout le long de la cascade, ce qui est particulièrement visible en période estivale, quand ces cascades sont sèches.

C'est un phénomène analogue qui se produit dans les grottes (stalactites, stalagmites …) et à la sortie des résurgences.

Mais tout le CaCO3 "potentiel" ne précipite pas au niveau de cascade. La semaine prochaine, nous verrons ce qu'il peut devenir dans le lit même du ruisseau.