Spéléothème

Définition

Un spéléothème est le nom générique de toutes les formations rocheuses (concrétions) qui se créent à l'intérieur des grottes à la suite des sédimentation et cristallisation des minéraux dissous dans l'eau. Les spéléothèmes les plus connus sont les stalactites et les stalagmites.

Les spéléothèmes sont des dépôts de minéraux secondaires (comme la calcite) qui se forment sur les plafonds, les murs et les sols des grottes.

Un spéléothème (grotte) :

Une grotte avec de nombreux spéléothèmes, de plusieurs types. Les spéléothèmes suscitent la plus grande curiosité chez la plupart des visiteurs des grottes.

Explications

Le terme spéléothème fait référence au mode d'occurrence d'un minéral, avec sa morphologie ou son apparence, dans une grotte, et non sa composition. Par exemple, la calcite, le minéral de grotte le plus courant, n'est pas un spéléothème, mais une stalactite de calcite est un spéléothème. Une stalactite peut être constituée d'autres minéraux, comme l'halite ou le gypse.

Bien que la formation de grottes ait généralement lieu sous la nappe phréatique dans la zone de saturation, le dépôt de spéléothèmes n'est pas possible tant que les grottes ne sont pas au-dessus de la nappe phréatique dans la zone d'aération. Dès que la chambre est remplie d'air, le décor est planté pour que la phase de décoration de la construction de la grotte commence.

Les spéléothèmes se trouvent également dans les tubes de lave.

Classification des spéléothèmes

La classification des spéléothèmes est délicate car il n'y a pas deux spéléothèmes identiques. Néanmoins, la spéléologie a adopté trois approches fondamentales : la classification par morphologie, la classification par origine et la classification par cristallographie. Ces trois approches ont leurs problèmes, donc les spéléologues adoptent souvent une approche plus pratique qui utilise principalement la morphologie (par exemple, les perles des cavernes) mais inclut tout ce que l'on sait sur l'origine (par exemple, les geysermites) et la cristallographie (par exemple, le spath) si nécessaire.

Schéma descriptif des principaux spéléothèmes :

Les spéléothèmes sont de natures très différentes et prennent des noms spécifiques selon leur forme (hélictite par exemple), composition (fistuleuse par exemple) ou lieu.

Cave Minerals of the World (Hill, 1997) fait référence à 38 types différents de spéléothèmes et à de nombreux sous-types et variétés.

Composition minérale

Les spéléothèmes sont des dépôts minéraux secondaires formés dans les grottes par l'eau qui coule, s'égoutte, s'accumule ou s'infiltre. Les minéraux les plus courants sont la calcite, l'aragonite et le gypse, bien que de nombreux autres minéraux aient été trouvés dans les concrétions en quantités mineures. Les formes des concrétions sont déterminées par une compétition entre la dynamique de l'eau et les habitudes de croissance cristalline des minéraux constitutifs.

Les stalactites, stalagmites, coulées et autres spéléothèmes déposés par l'égouttement de l'eau courante prennent des formes dictées par les détails du comportement de l'écoulement. Les hélictites, les anthodites, les fleurs de gypse formées par l'eau qui s'infiltre et divers dépôts de mare prennent des formes dictées par l'habitude de la croissance des cristaux.

Les couleurs beige, orange et marron communes aux spéléothèmes de calcite ainsi que leur luminescence sous la lumière ultraviolette sont dues à l'inclusion d'acide humique et fulvique provenant des sols sus-jacents.

Bien que les spéléothèmes puissent être composés de nombreux minéraux, en fait la grande majorité des spéléothèmes est composée d'un (ou d'un mélange) de seulement trois minéraux : calcite, CaCO₃; aragonite, également CaCO₃; et gypse, CaSO₄·2 H₂O. Parmi celles-ci, la calcite est de loin la plus courante. Chacun de ces minéraux a une structure cristalline différente et également des habitudes de croissance cristalline différentes.

Paléomagnétisme

Comme pour les sédiments clastiques, les spéléothèmes peuvent conserver un enregistrement du champ magnétique depuis le moment de leur formation (paléomagnétisme). Dans ce cas, cependant, le magnétisme est un magnétisme rémanent chimique (CRM) plutôt qu'un DRM, et l'échantillonnage et le traitement sont légèrement différents.

Les spéléothèmes étant durs, un forage est nécessaire pour prélever l'échantillon orienté. Cela se fait à l'aide d'une perceuse à essence avec un foret creux à pointe de diamant. L'eau est pompée sur le trépan pour le refroidir et enlever les déblais rocheux. C'est une procédure plutôt onéreuse à mener dans le cadre difficile d'une grotte, et c'est peut-être l'une des raisons pour lesquelles il y a eu relativement peu d'études de ce type. Cependant, de petites carottes ont été prélevées et un projet mené par B. Ellwood a collecté de très longues carottes de grands spéléothèmes dans les cavernes de Carlsbad, au Nouveau-Mexique, aux États-Unis. Plusieurs études vastes et complètes impliquant un magnétisme clastique et spéléothème mixte ont été menées en Slovénie par Zupan Hajna et ses collègues. Cela a permis de créer une image régionale du remplissage des sédiments et des processus karstiques pour la région.

Contrairement aux spéléothèmes d'aragonite et de gypse, les spéléothèmes de calcite ont reçu une grande attention pour la reconstruction paléoclimatique.

Les spéléothèmes (dépôts troglodytiques, typiquement calcaires) sont largement utilisés comme archives paléoclimatiques, mais les proxies qu'ils contiennent sont plus largement des indicateurs de changements environnementaux, dont certains peuvent être rationalisés en termes de climat. Ces proxys comprennent une grande variété d'oligo-éléments, de rapports isotopiques et de biomarqueurs.

En rapport avec "spéléothème"

• bioconcrétion

  

  Une bioconcrétion est la structure fortement calcifiée résultant de l'activité biologique de certains organismes.

• concrétion

  

  Une concrétion est une masse ou un agrégat dur et compact de matière minérale, normalement subsphérique mais régulièrement aplati, en forme de disque...

• grotte

  

  Une grotte désigne une cavité souterraine dont l'accès est horizontal (sinon, la cavité est un puits ou un aven) et dont le développement est peu important.

• hélictite

  

  Une hélictite (excentrique) est un spéléothème déformé qui se tord dans n'importe quelle direction, apparemment au mépris de la gravité.