>>  Formation d'un karst
Pour en savoir plus sur la formation des grottes en général et celles de Hotton en particulier :

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paysage karstique près de Minerve - Héraut (France)


Le processus de formation des grottes : la karstification

L’eau des ruisseaux et des rivières transportent des particules rocheuses, sables et gravillons, plus durs que le calcaire. En roulant sur celui-ci, cette eau use donc la roche par un phénomène mécanique de frottement que l’on appelle l’érosion, responsable pour 25% de la formation des grottes.
Avant d’aller nourrir torrents et ruisseaux, l’eau de pluie filtre à travers l’humus qui n’est autre que de la végétation en décomposition produisant du gaz carbonique. Au contact de ce gaz, l’eau le transforme en acide carbonique dont elle se charge. On a alors une eau acide qui ronge littéralement le calcaire par un phénomène chimique de dissolution que l’on appelle la corrosion, responsable pour 75% de la formation des grottes. Ce processus est en fait très faible, mais il se produit pendant une très longue durée, de quelques dizaines à quelques centaines de milliers d’années..


Comment l’eau pénètre-t-elle sous terre en pleine roche ?

En géologie, on dit du calcaire que c’est une roche perméable en grand. Cela signifie qu’en dehors de l’aspect compact et parfaitement imperméable de cette roche, il existe nombre de points de pénétration de la masse rocheuse par l’eau.

Le calcaire est constitué d’une série de couches, de strates, qui ont été plissées par les mouvements géologiques. Chaque joint de strate (ou interstrate) constitue une discontinuité de la compacité de la masse rocheuse. Une interstrate peut de plus contenir des impuretés, des cristaux, de la boue, et constituer ainsi un point de pénétration possible pour l’eau.

Les plissements ont provoqué une série de cassures de la masse rocheuse. Il existe des failles de toutes dimensions, plus ou moins ouvertes, avec ou sans déplacement de strates. En plus de ces fractures importantes, il existe une multitude de petites fissures, pas toujours visibles à l’oeil nu, qui elles aussi vont pouvoir être pénétrées par l’eau. En hiver, le gel pourra même faire éclater la roche en surface, créant à la longue des cailloux et des éboulis, et agrandissant aussi les micro-fissures, c’est le phénomène de la gélifraction.

Grâce à la corrosion l’eau va agrandir ces fissures et fractures y créant de véritables galeries, et progressivement tout un réseau hydrographique souterrain. Passé ce stade de creusement brut, et plus tard dans l’existence du réseau souterrain, trois processus différents vont se produire, pour constituer ce que l’on appelle le phénomène de remplissage, qui va encore modifier considérablement l’aspect des galeries et des salles créées par l’eau.

- Les éboulis : de par la présence de galeries et donc de vides, des strates du plafond en déséquilibre s’effondrent. Ces effondrements créent les éboulis que l’on rencontre dans les galeries, en amas plus ou moins importants. Parfois il ne reste rien de ces amas parce qu’ils ont été corrodés pendant des millénaires par les rivières coulant au sol des galeries. Ce qui crée alors quelquefois de grandes et hautes salles, ou d’énormes galeries.

- Les dépôts d’argile : le contact de l’air et de l’humidité peut dans certains types de roches calcaires provoquer leur altération. Les surfaces de roches exposées à l’air se dégradent lentement en une argile appelée argile de décalcification. Par ailleurs, les rivières transportent d’énormes masses d’argiles, de graviers, galets et cailloux. Au plus le flux est rapide et le débit important, au plus grosses seront les pierres transportées par l’eau. Plus le flux ralentit, plus le cours d’eau abandonne dans tout son lit des galets, des graviers de plus en plus fins pour finalement déposer sables et argiles. Lorsqu’une rivière souterraine abandonne progressivement une galerie, en quelques milliers d’années, pour passer dans un étage inférieur nouvellement creusé, il arrive que la galerie soit entièrement comblée de galets et d’argile. Elle devient alors une galerie dite fossile. Si l’on rencontre une circulation d’eau temporaire, on parle de galerie semi-fossile ou semi-active.

- Le concrétionnement : le troisième facteur de remplissage d’une grotte. Après avoir filtré à travers l’humus, l’eau de pluie devient corrosive. Au cours de son trajet souterrain, l’eau ronge et se charge du calcaire dissous qu’elle va alors transporter. Quand une goutte d’eau arrive à la voûte d’une galerie de grotte elle est donc sursaturée en calcaire. De part la présence d’air et parfois de courant d’air dans la grotte, un phénomène d’évaporation va brièvement se produire avant que la goutte ne tombe au sol, celle-ci va alors redéposer à la voûte une partie du calcaire qu’elle transportait sous forme de cristallisation, c’est ce phénomène qui crée à la longue les stalactites. Mais lorsqu’elle tombe au sol, la goutte contient toujours beaucoup de calcaire, elle va alors déposer cet excédent au sol, créant à la longue les stalagmites. Si l’eau coule le long des parois et d’un sol en pente, elle va déposer la calcite (c’est le nom du cristal de calcaire) sur tout son trajet, créant d’importantes coulées et amas de calcite.

Richard Grebeude