Concrétions calcaires dans le lit des rivières

Pierre Thomas

Laboratoire de sciences de la Terre / ENS Lyon

Florence Kalfoun

ENS Lyon / DGESCO

28/11/2005

Résumé

Concrétions calcaires formant des gours étagés dans le lit des rivières.


Figure 1. Concrétions calcaires dans le ruisseau de Baume les Messieurs (Jura)

Ces concrétions calcaires forment des terrasses et des mini-lacs (appelés gours).


Les semaines des 6, 12, 19 et 26 octobre 2005, nous avons vu des figures de dissolution dans les calcaires. Apres une parenthèse de 3 semaines consacrées à des figures de dissolution dans les évaporites, nous sommes revenus vers les carbonates la semaine dernière (24 novembre) avec une photo de dépôts carbonatés (travertin) déposés par des cascades.

On peur résumer le message concernant les carbonates de la façon suivante :

  1. La dissolution des carbonates "utilise" un CO2 atmosphérique et un CO2 "lithosphérique" pour donner deux HCO3 - "hydrosphériques" contenus dans les eaux de ruissellement et les eaux souterraines :

    CO2 + H2O + CaCO3 → 2 HCO3 - + Ca++

  2. La précipitation des carbonates à partir des eaux de ruissellement et des eaux souterraines utilise deux CO2 "hydrosphériques" pour donner un CO2 atmosphérique et un CO2 "lithosphérique"

    2 HCO3 - + Ca++→CO2 + H2O + CaCO3

Le bilan de la dissolution-précipitation des carbonates est donc parfaitement neutre vis à vis du CO2 atmosphérique.

Nous allons voir cette semaine et la semaine prochaine que la précipitation du CaCO3 n'a pas seulement lieu au niveau des sources ou des cascades, mais qu'elle peut avoir lieu tout au long des lits des ruisseaux et rivières . En général, cette précipitation ne donne qu'un encroûtement du fond et des galets bien peu spectaculaires. Mais dans certains cas exceptionnels, cette précipitation donne lieu à de magnifiques paysages.

Dans les lits de ces rivières, le CaCO3 va se déposer en construisant des espèces de trottoirs, terrasses et murs, limitant des "mini-lacs" appelés gours .

Les photographies 1, 2 et 3 montrent le lit du ruisseau de Baume les Messieurs dans le Jura (39).

Figure 2. Le ruisseau de Baume les Messieurs (Jura)

Noter les concrétions calcaires formant des terrasses étagées.


Figure 3. Localisation du ruisseau de Baume les Messieurs sur une image de Google Earth

La point de la flèche rouge localise le ruisseau de Baume les messieurs de la figure précédente.


Les figures 4, 5, 6 et 7 présentent des structures analogues en Croatie, dans les parcs nationaux de Plitvice et de Krka.

Figure 4. Rivière avec concrétions calcaires dans le parc national de Krka (Croatie)

Noter les concrétions calcaires formant des terrasses étagées.


Figure 5. Trottoir calcaire en formation dans le parc national de Krka (Croatie)


Figure 6. Vue plongeant sur une rivière du parc national de Plitvice (Croatie)

Noter les concrétions calcaires formant des terrasses étagées et délimitant de mini lacs (gours).


Figure 7. Image Google Earth de la rivière traversant le parc national de Plitvice

Noter les lacs étagés le long de cet rivière.


On trouve aussi ce genre de paysage dans des pays plus exotiques. Si on connaît les noms de tels sites, un voyage sur le web permet de trouver de magnifiques images. La rivière Aguas Azul dans le Yucatan mexicain est très célèbre pour cela (voir les figures 8, 9, 10, 11).

Figure 8. Vue vers l'aval de la rivière Aguas Azul dans le Yucatan mexicain

Noter les concrétions calcaires.



Figure 10. Rivière Aguas Azul dans le Yucatan mexicain

Noter les concrétions calcaires à l'origine de des cascades.


Figure 11. Rivière Aguas Azul dans le Yucatan mexicain


On retrouve particulièrement la couleur bleutée due à la suspension colloïdale de CaCO3 (voir par exemple la photographie de la semaine du 11 avril 2004)

C'est en Afghanistan que se trouvent sans doute les murs, terrasses et trottoirs de travertin les plus spectaculaires : ceux-ci barrent en effet toute une vallée, ce qui est à l'origine de lacs étagés, les lacs de Band-i-Amir (figures 13, 14, 15).

Figure 12. Un lac de Band-i-Amir (Province de Bamiyan, Afghanistan)

Diapositive prise en 1976.


Figure 13. Deux lacs de Band-i-Amir (Province de Bamiyan, Afghanistan)

Il y a six lacs dans cette région. Le lac au loin est celui de Band-i-Zulfiqar (au fond) , celui au premier plan à droite est celui de Band-i-Pudina.



Avec Google Earth, on peut bien sûr avoir une vue globale de ces lacs, avec seulement, hélas, une moyenne résolution. On devine quand même les barrages naturels de travertin à l'origine de ces lacs .

Figure 15. Vue globale des lacs de Band-i-Amir (Province de Bamiyan, Afghanistan)


Figure 16. Vue globale des lacs de Band-i-Amir (Province de Bamiyan, Afghanistan)


Quelle est l' origine de ces constructions formant des murs barrant la rivière ?

Là où une remontée du fond ou un obstacle rend le lit du cours d'eau un peu moins profond qu'ailleurs, l'eau coule plus vite et est plus agitée ; alors le CO2 se dégaze mieux à cet endroit que là où l'eau est plus calme. Le CaCO3 y précipite préférentiellement, ce qui surélève l'obstacle et amplifie le phénomène. Et c'est également là où la profondeur d'eau est la plus faible qu'il y a le plus de lumière et où prospèrent le mieux micro-algues et bactéries photosynthétiques fixées, qui favorisent aussi la précipitation de CaCO3. Cette précipitation de CaCO3 qui ré-hausse toutes les irrégularités initiales finit par faire une série de terrasses, trottoirs, voire de murs de travertin, qui barrent complètement le cours d'eau.

On trouve également fréquemment de tels murs et gours dans les rivières souterraines.

La semaine prochaine, nous verrons à quoi ressemble la roche dont sont faits ces barrages de travertin.