Localiser sur la carte interactive (Latitude : 17.0802, Longitude : 54.4313)

Sculptures et décors en travertin, et gisements d'Oman et d'Italie

Pierre Thomas

Laboratoire de Géologie de Lyon / ENS Lyon

Olivier Dequincey

ENS Lyon / DGESCO

16/03/2020

Résumé

Les travertins, des dépôts carbonatés “aériens” des régions calcaires et/ou volcaniques, utilisés pour la construction et la décoration.


Figure 1. Éléments décoratifs situés dans le grand hall d'un hôtel (le Salalah Rotana Resort) de la région de Salalah, ville côtière située au bord du Golfe d'Aden, au Sud du sultanat d'Oman (province du Dhofar)

Éléments décoratifs situés dans le grand hall d'un hôtel (le Salalah Rotana Resort) de la région de Salalah, ville côtière située au bord du Golfe d'Aden, au Sud du sultanat d'Oman (province du Dhofar)

Ces “colonnes” sont constituées de plaques fines, polies et semi-transparentes de travertin, disposées en parallélépipèdes rectangles et éclairées de l'intérieur. On voit très bien la structure du travertin, avec ses couches plus ou moins claires, chaque couche correspondant à un épisode de dépôt d'une couche de carbonate de calcium (calcite ou éventuellement aragonite) par précipitation à partir d'une eau chargée d'ions Ca2+ et HCO3.


Figure 2. Éléments décoratifs situés dans le grand hall d'un hôtel (le Salalah Rotana Resort) de la région de Salalah, sultanat d'Oman (province du Dhofar)

Éléments décoratifs situés dans le grand hall d'un hôtel (le Salalah Rotana Resort) de la région de Salalah, sultanat d'Oman (province du Dhofar)

Ces “colonnes” sont constituées de plaques fines, polies et semi-transparentes de travertin, disposées en parallélépipèdes rectangles et éclairées de l'intérieur. On voit très bien la structure du travertin, avec ses couches plus ou moins claires, chaque couche correspondant à un épisode de dépôt d'une couche de carbonate de calcium (calcite ou éventuellement aragonite) par précipitation à partir d'une eau chargée d'ions Ca2+ et HCO3.


Figure 3. Éléments décoratifs situés dans le grand hall d'un hôtel (le Salalah Rotana Resort) de la région de Salalah, sultanat d'Oman (province du Dhofar)

Éléments décoratifs situés dans le grand hall d'un hôtel (le Salalah Rotana Resort) de la région de Salalah, sultanat d'Oman (province du Dhofar)

Ces “colonnes” sont constituées de plaques fines, polies et semi-transparentes de travertin, disposées en parallélépipèdes rectangles et éclairées de l'intérieur. On voit très bien la structure du travertin, avec ses couches plus ou moins claires, chaque couche correspondant à un épisode de dépôt d'une couche de carbonate de calcium (calcite ou éventuellement aragonite) par précipitation à partir d'une eau chargée d'ions Ca2+ et HCO3.


Les travertins correspondent à des dépôts carbonatés “aériens” se produisant en surface par l'émergence d'eau chargée en ions Ca2+ et HCO3, selon la célébrissime équation Ca2+ + HCO3 → CaCO3 + H2O + CO2 (cf., par exemple, Les barrages de travertin, les gours (lacs) en escaliers et les coulées (escaliers) de "tuf" des ruisseaux du Jura ou Les falaises de travertins du Haut-Var : quand la géologie rencontre l'architecture). Cette précipitation est très climato-dépendante (alternance de périodes chaudes ou froides, sèches ou humide…), ce qui entraine une lamination des dépôts. On appelle souvent ces dépôts « tuf », mais ce terme devrait être abandonné par les géologues car ce mot désigne aussi des dépôts volcaniques, et est donc ambigu. Par extension, on appelle aussi travertin des roches déposées selon le même processus, mais dans le monde souterrain (grottes et rivières souterraines, larges fractures où circulent des eaux calcaires…).

Des roches “ornementales” polies, comme celle qu'on voit dans le Salalah Rotana Resort, pourraient en théorie être siliceuses. Ces roches siliceuses, zonées et translucides portent alors des noms d'usage variés, comme calcédoine, onyx (cf. Les vitraux d'agate et de tourmaline de la cathédrale de Zurich (Suisse)). L'autre possibilité, c'est que ce soient des travertins bien recristallisés, translucides car sans porosité, car constitués d'un dépôt initial entièrement cristallisé et sans porosité, ou avec une porosité originelle ayant disparu par recristallisation de carbonates due à une circulation d'eau interne aux sédiments. Ces travertins “décoratifs” sont alors parfois appelé albâtre, marbre-albâtre… Attention, le terme “albâtre” désigne une roche translucide assez tendre, pouvant être constituée soit de calcaire, soit de gypse (elle est dans ce cas rayable à l'ongle). La base d'une colonne présentait 1 cm2 dépoli à cause d'un ancien choc ayant fait partir un éclat. Cette micro-surface était rayable par la lame de mon couteau suisse. Les surfaces polies n'étaient pas rayables à l'ongle. Ces colonnes n'étaient donc pas en “onyx”, ni en “albâtre-gypse”, mais en travertin. D'où pouvaient venir ces plaques en travertin dans un hôtel au Sud du sultanat d'Oman ?

Le sultanat d'Oman est bien connu des géologues pour ses ophiolites, les plus belles du monde dit-on (cf. le dossier Les ophiolites en 180 photos). Dans le monde des géologues sédimentaires et pétroliers, l'Oman est connu pour ses plateformes carbonatées. Dans la région du Dhofar où est situé Salalah, il se dépose plus de 900 m de carbonates pendant le Paléocène supérieur et l'Éocène. Après une rapide émersion due au bombement précédant l'ouverture du Golfe d'Aden, une sédimentation syn-rift puis post-rift dépose encore une grande épaisseur de turbidites carbonatées jusqu'au Miocène moyen. À partir du Miocène supérieur, ce secteur de la marge du golfe d'Aden subit une surrection avec le jeu de grandes failles normales, et est la proie de l'érosion, avec des phénomènes classiques dans les régions de surrection récente, comme les vallées suspendues… Cette érosion de plusieurs centaines de mètres de calcaire est associée à de nombreux phénomènes karstiques, dont la précipitation de travertin. Une histoire complète de ce secteur d'Oman est disponible dans l'article, disponible en ligne, de Sylvie Leroy et al. (2011), From rifting to oceanic spreading in the Gulf of Aden, a synthesis.

Or il se trouve qu'à quelques kilomètres de l'hôtel affleurent d'énormes dépôts de travertin, les travertins du Wadi Darbat, principalement déposés pendant les périodes humides du Quaternaire. Mais leur dépôt continue encore quelques mois par an, lors des pluies de mousson qui ont lieu en juillet et août sur les montagnes du Sud de la péninsule arabique. Les colonnes de l'hôtel pourraient provenir de cet affleurement où d'un autre dépôt de ce type comme il en abonde sur toute la côte. Mais dans ces pays comme l'Oman où l'argent (du pétrole et du gaz) coule à flot, il est plus probable que ces travertins décoratifs aient été importés plutôt qu'exploités sur place. Rien que dans le domaine méditerranéen, deux pays sont célèbres pour leurs travertins ornementaux : la Turquie et l'Italie.

Dans la suite de cet article, nous vous montrerons trois autres vues de détail de ces colonnes de travertin, treize images des travertins du Wadi Darbat, cinq images concernant les plus célèbres travertins d'Italie (les travertins de Tivoli) et enfin deux objets sculptés dans du travertin de Turquie.

Figure 4. Gros plan sur une plaque de travertin translucide éclairées par dessous

Gros plan sur une plaque de travertin translucide éclairées par dessous

Les strates opaques (paraissant grises car éclairée par la lumière du hall de l'hôtel) sont sans doute constituées de travertin encore légèrement poreux. La cristallisation complète de calcite (cristallisation complète dès l'origine, ou cristallisation secondaire ayant “bouché” les pores fréquents dans les travertins) rend les couches translucides. Cette alternance de couches aux propriétés variables traduit sans doute une alternance de conditions de précipitation (alternance de la température, de la turbidité des eaux, de l'abondance de micro-organismes vivant à l'interface eau/calcaire…). Dans certaines sources pétrifiantes actuelles, il peut se déposer largement  mm/a de carbonate. Qu'en était-il quand et où se sont déposés ces carbonates utilisés à des fins décoratives ? La concavité des strates indique que le dépôt croissait de gauche à droite (dans sa position actuelle).


Figure 5. Détail de deux sections de travertin où l'on voit les cristaux de calcite, qui ont crû perpendiculairement aux couches

Détail de deux sections de travertin où l'on voit les cristaux de calcite, qui ont crû perpendiculairement aux couches

Cette croissance des cristaux perpendiculairement à la surface où ils poussent est classique dans les filons (cf., par exemple, Le gypse triasique de Bidart, Pyrénées Atlantiques ou encore Croissance cristalline atypique dans un filon de pegmatite, Plage de la Mine, Piriac-sur-Mer (Loire Atlantique)), et aussi sur des surfaces “à l'eau libre”.


Figure 6. Détail de deux sections de travertin où l'on voit les cristaux de calcite, qui ont crû perpendiculairement aux couches

Détail de deux sections de travertin où l'on voit les cristaux de calcite, qui ont crû perpendiculairement aux couches

Cette croissance des cristaux perpendiculairement à la surface où ils poussent est classique dans les filons (cf., par exemple, Le gypse triasique de Bidart, Pyrénées Atlantiques ou encore Croissance cristalline atypique dans un filon de pegmatite, Plage de la Mine, Piriac-sur-Mer (Loire Atlantique)), et aussi sur des surfaces “à l'eau libre”.


La Wadi Darbat (“wadi” signifie ruisseau en arabe d'Arabie ; c'est un mot voisin de “oued” en arabe d'Afrique du Nord) est un cours d'eau issu des montagnes du Sud de l'Oman et qui se jette dans le Golfe d'Aden à 30 km à l'Ouest de Salalah. Ce ruisseau franchit le faisceau de failles normales séparant les montagnes du Nord de la plaine côtière au Sud. Au voisinage de cet escarpement de faille, il s'est constitué un véritable barrage naturel de travertin, de plus de 70 m de haut. 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. C'est également le cas là où une rupture de pente entraine une augmentation locale de la vitesse du courant. 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 ou la rupture de pente 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 rehausse toutes les irrégularités et ruptures de pente initiales finit par faire une série de terrasses, trottoirs, voire de murs de travertin, qui barrent complètement le cours d'eau. À l'arrière il se forme un lac, lac appelé “gour” dans le cas de petite taille (cf. Concrétions calcaires dans le lit des rivières). Dans le cas d'un barrage en travers d'une grande vallée, il peut se former un vaste lac à l'arrière du barrage, lac pouvant se transformer en plaine si la précipitation de carbonate et le remplissage par des alluvions venues d'amont sont importants. Cette plaine peut “monter” en même temps que le barrage, et former des dépôts détritico-travertineux de plusieurs dizaines de mètres d'épaisseur. C'est ce qui est arrivé au Wadi Darbat quelques centaines de mètres à l'arrière de la principale faille normale bordière de la plaine côtière du Dhofar. Nous vous montrons cinq photographies prises pendant la saison sèche (octobre 2016) quand aucune eau ne coule sur le barrage. Nous vous montrons aussi cinq autres photographies (trouvées sur le web) prises pendant la saisons humide (juillet-août), avec de l'eau passant par-dessus le barrage.

Figure 7. Vue globale de la vallée du Wadi Darbat, en fait une vallée principale et une petite vallée annexe d'un affluent, barrées par deux barrages de travertin de plus de 70 m de haut

Vue globale de la vallée du Wadi Darbat, en fait une vallée principale et une petite vallée annexe d'un affluent, barrées par deux barrages de travertin de plus de 70 m de haut

Une plaine alluvio-travertineuse s'étend derrière ces barrages. Barrages de direction Ouest (gauche) - Est (droite).

Localisation par fichier kmz du Wadi Darbat (Oman).




Figure 10. Vue de détail de la partie orientale du barrage de travertin barrant le Wadi Darbat, Oman

Vue de détail de la partie orientale du barrage de travertin barrant le Wadi Darbat, Oman

La morphologie caractéristique des cascades (à sec) de travertin se voit très bien.


Figure 11. Vue de détail de la partie orientale du barrage de travertin barrant le Wadi Darbat, Oman

Vue de détail de la partie orientale du barrage de travertin barrant le Wadi Darbat, Oman

La morphologie caractéristique des cascades (à sec) de travertin se voit très bien.


Figure 12. Vue de la plaine alluvio-travertineuse située derrière les barrages de travertin (70 à 80 m de haut) sur le Wadi Darbat, Oman

Vue de la plaine alluvio-travertineuse située derrière les barrages de travertin (70 à 80 m de haut) sur le Wadi Darbat, Oman

Cette photo a été prise pendant la saison humide (juillet août). Les photos 13 et 14 montreront la cascade du premier plan vue depuis le côté Ouest. Les photos 15 et 16 montreront les “marches d'escalier” de la rivière juste en amont du rebord du barrage principal.


Figure 13. Vue de détail de la cascade du premier plan de la photo ci-dessus, Wadi Darbat, Oman

Vue de détail de la cascade du premier plan de la photo ci-dessus, Wadi Darbat, Oman

Cette cascade (en période de très hautes eaux) érode et entaille un promontoire qu'elle construit en période de débit moyen.


Figure 14. Vue de détail de la cascade du premier plan de la photo ci-dessus, Wadi Darbat, Oman

Vue de détail de la cascade du premier plan de la photo ci-dessus, Wadi Darbat, Oman

Cette cascade (en période de très hautes eaux) érode et entaille un promontoire qu'elle construit en période de débit moyen.




Figure 17. L'Oman est parfois frappé par des tempêtes tropicales, voire de véritables cyclones qui gonflent les cours d'eau

L'Oman est parfois frappé par des tempêtes tropicales, voire de véritables cyclones qui gonflent les cours d'eau

Le Wadi Darbat acquiert, lors des tempêtes tropicales, un débit considérable, et les chutes d'eau par dessus le barrage prennent des allures de Niagara.


Il est fort peu probable que les travertins décorant le hall du Salalah Rotana Resort viennent de travertins locaux. Ils ont très vraisemblablement été importés. D'où ? Il est impossible à un simple client de le savoir. Il est tout à fait possible que ces travertins proviennent de Turquie, d'Italie, et pourquoi pas d'un gisement “prestigieux” exploité depuis l'antiquité : les gisements de Tivoli, près de Rome. Si on est riche et un peu snob, il doit être de bon ton d'avoir chez soi une décoration de travertin de Tivoli. C'est peut-être ce qu'a pensé le pape Alexandre VII quand il demanda à Gian Lorenzo Bernini, dit Le Bernin (1598-1680) de réaliser la célèbre colonnade de la place Saint-Pierre au Vatican.

Figure 20. Les colonnes du Bernin autour de la Place Saint Pierre au Vatican sont faites de travertin

Les colonnes du Bernin autour de la Place Saint Pierre au Vatican sont faites de travertin

On voit bien les alternances claires et sombres caractéristiques. Quel dommage que ces colonnes ne soient pas creuses, polies et éclairées de l'intérieur ! Ce travertin vient de carrières de Tivoli, ville située à 28 km à l'Est de Rome.


Il y a beaucoup de travertins exploités en Italie. Cette abondance est due à la conjonction de deux causes : (1) l'Apennin est riche en terrains calcaires, (2) l'Italie, et la région de Rome en particulier, est une région volcanique, et les eaux souterraines sont riches en CO2, d'où leur grande capacité à dissoudre-altérer carbonates et silicates de calcium. Quand ces eaux issues partiellement de terrains calcaires et enrichie en CO2 arrivent en surface, il précipite d'abondants niveaux de travertins. À Tivoli, ce sont des travertins vieux de 20 000 à 30 000 ans qui sont exploités, les eaux pétrifiantes émergeant actuellement quelques kilomètres plus loin, là où se sont installés riches villas, thermes… depuis l'époque romaine. Ces eaux ont fait la réputation de la ville de Tivoli et ont été le “prétexte” d'un développement touristique depuis la fin du XVIIIe siècle. Il y a en contrebas de la ville romaine et Renaissance de Tivoli des cascades dont la morphologie n'est pas sans rappeler les cascades du Wadi Darbat. Il y a bien d'autres gisements de travertin exploités en Italie, en particulier en Campanie (région de Naples). La majorité de la masse de ces gisements italiens a été, et est, utilisée pour la construction, en particulier à cause de la porosité (et donc de la légèreté) de la roche. Par exemple, le Colisée de Rome est bâti en travertin de Tivoli. Les zones où le travertin est le plus fin, le moins poreux, le plus pur, voire le plus cristallisé sont très recherchées et très prisées pour son utilisation ornementale (dallage et parement intérieur, plateau de table, et… plaque translucide).



Figure 23. Les paysages des cascades pétrifiantes de Tivoli étaient une destination de choix pour les premiers touristes du XIXe siècle

Les paysages des cascades pétrifiantes de Tivoli étaient une destination de choix pour les premiers touristes du XIXe siècle

En atteste ce tableau peint en 1819 par Johann Martin von Rohden (1778-1868), et exposé à l'Alte Nationalgalerie de Berlin. Au-dessus des cascades, l'artiste a peint la ville de Tivoli dans son état de 1819. Le substratum rocheux de cascades du bas ressemble beaucoup à ce qu'on voit au Wadi Darbat. Martin von Rohden était un bon observateur.


Figure 24. Vue aérienne de la région de Rome, avec les grandes carrières de Tivoli visibles à droite sous la forme d'une grande tache blanche

Vue aérienne de la région de Rome, avec les grandes carrières de Tivoli visibles à droite sous la forme d'une grande tache blanche

Les cascades pétrifiantes et la vielle ville de Tivoli sont situées quelques km plus à droite des grandes carrières.

Dans le quart inférieur gauche de la photo, on voit une grande caldeira, recoupée par deux lacs circulaires remplissant des maars phréatomagmatiques. C'est près d'un de ces lacs que se trouve Castel Gandolfo, la résidence des papes. Les papes savent-ils qu'ils passent leur été sur un volcan ? D'autres lacs circulaires (volcaniques) sont visibles au fond de l'image. Cela nous rappelle que la région romaine est le siège d'un volcanisme quaternaire récent. Le CO2, abondant dans ces régions volcaniques se retrouve dans les eaux souterraines, d'où l'abondance de travertin.

Localisation par fichier kmz de la région des carrières de Tivoli (Italie).


Figure 25. Vue d'ensemble d'un service à liqueur en travertin poli (appelé localement albâtre) acheté en 1975 chez un artisan en l'Anatolie centrale (Turquie)

Vue d'ensemble d'un service à liqueur en travertin poli (appelé localement albâtre) acheté en 1975 chez un artisan en l'Anatolie centrale (Turquie)

On retrouve les même laminations que dans les colonnes de l'hôtel omanais, et ce travertin turc est aussi transparent que ceux du Salalah Rotana Resort. Boire (avec modération) un vieil armagnac dans de tels verres procure un plaisir gustativo-géologique certain.


Figure 26. Vue de détail d'un service à liqueur en travertin poli (appelé localement albâtre) acheté en 1975 chez un artisan en l'Anatolie centrale (Turquie)

Vue de détail d'un service à liqueur en travertin poli (appelé localement albâtre) acheté en 1975 chez un artisan en l'Anatolie centrale (Turquie)

On retrouve les même laminations que dans les colonnes de l'hôtel omanais, et ce travertin turc est aussi transparent que ceux du Salalah Rotana Resort. Boire (avec modération) un vieil armagnac dans de tels verres procure un plaisir gustativo-géologique certain.


Figure 27. Localisation du Wadi Darbat en Oman et de Tivioli en Italie

Localisation du Wadi Darbat en Oman et de Tivioli en Italie

Localisation par fichier kmz du Wadi Darbat (Oman) et de la région des carrières de Tivoli (Italie).


Alors, d'où viennent les travertins du Salalah Rotana Resort ? D'Oman, d'Italie, de Turquie, d'ailleurs ?

Toutes les photos “omanaises” (sauf celles trouvées sur le web) ont été prises en octobre-novembre 2016 lors d'une excursion organisée par le CBGA sous la direction scientifique d'Aymon Baud (Université de Lausanne).

Localiser sur la carte interactive (Latitude : 17.0802, Longitude : 54.4313)