En entrant dans une grotte, vous pourrez apercevoir des formations pointues suspendues au plafond et des structures similaires s'élevant du sol. À première vue, elles peuvent sembler identiques.
Ils sont étroitement liés, mais ils ne sont pas identiques.
Les formations qui se développent vers le bas à partir du plafond de la grotte sont appelées stalactites.
Les formations qui se développent vers le haut à partir du sol de la grotte sont appelées stalagmites.
En termes simples :
Stalactite = pousse vers le bas depuis le plafond.
Stalagmite = pousse vers le haut à partir du sol.
Mais ce qui rend ces formations intéressantes, ce n'est pas seulement la direction dans laquelle elles se développent.
Toutes deux se forment par un long processus au cours duquel l'eau dissout la roche, transporte des minéraux dans une grotte, puis les redépose sur des milliers d'années.
D'une certaine manière, les grottes sont des endroits où l'eau qui s'écoule forme lentement de nouvelles roches.
Comment l'eau peut-elle former de la pierre ? Pourquoi les jeunes stalactites sont-elles creuses ? Que se passe-t-il lorsqu'une stalactite et une stalagmite se rejoignent ? Et comment ces formations rocheuses peuvent-elles préserver des informations sur le climat ancien ?
Qu'est-ce qu'une stalactite ?
Une stalactite est une formation minérale qui se développe vers le bas depuis le plafond d'une grotte.
Dans la plupart des grottes calcaires, les stalactites sont principalement composées de calcite , une forme de carbonate de calcium.
L'eau de pluie qui s'infiltre dans le sol absorbe le dioxyde de carbone de l'atmosphère et surtout celui issu de l'activité biologique du sol.
Cela rend l'eau légèrement acide.
Lorsque l'eau traverse le calcaire, elle peut dissoudre de petites quantités de carbonate de calcium provenant de la roche.
L'eau riche en minéraux finit par atteindre le plafond de la grotte.
Lorsqu'une goutte pénètre dans l'atmosphère ouverte de la grotte, les conditions changent.
Une partie du dioxyde de carbone dissous s'échappe de l'eau dans l'air de la grotte.
Ce changement de chimie peut entraîner la précipitation à nouveau du carbonate de calcium sous forme de calcite.
Après la chute de la goutte, une infime quantité de calcite peut rester au plafond.
La quantité déposée par une seule goutte est presque invisible.
Mais lorsque des milliers, des centaines de milliers, voire des millions de gouttes passent par le même point, des matières minérales s'accumulent progressivement.
Une stalactite commence à pousser vers le bas.
Qu'est-ce qu'une stalagmite ?
Une stalagmite est une formation minérale qui se développe vers le haut à partir du sol de la grotte.
Elle est souvent produite par les mêmes gouttes d'eau qui contribuent à la formation d'une stalactite au-dessus d'elle.
Lorsqu'une goutte tombe du plafond et atteint le sol de la grotte, elle peut encore contenir du carbonate de calcium dissous.
À mesure que l'eau se répand sur le sol, du dioxyde de carbone supplémentaire peut s'échapper et davantage de calcite peut précipiter.
Si ce processus se répète au même endroit, un petit monticule commence à se former.
Avec le temps, ce monticule peut se transformer en stalagmite.
C’est pourquoi de nombreuses grottes présentent une stalactite au plafond et une stalagmite qui se développe directement en dessous.
Ils peuvent faire partie du même système d'égouttement.
L'une pousse vers le bas.
L'autre pousse vers le haut.
Stalactites et stalagmites : principales différences
| Fonctionnalité | Stalactites | Stalagmites |
|---|---|---|
| Lieu | plafond de grotte | sol de la grotte |
| Orientation de croissance | Vers le bas | Ascendant |
| Processus de formation principal | Dépôts minéraux provenant de l'eau qui goutte | Dépôt minéral après l'impact des gouttes sur le sol |
| minéral commun | Calcite | Calcite |
| Forme initiale | Souvent minces et tubulaires | Généralement en forme de monticule ou de cône |
| Peut-il être creux ? | Les jeunes pailles à soda peuvent être creuses | Généralement solide |
| Que se passe-t-il s'ils se rencontrent ? | Peut former une colonne | Peut former une colonne |
Le moyen le plus simple de les distinguer est tout simplement leur emplacement.
Leur forme peut également fournir des indices.
Les stalactites sont souvent fines, pointues ou allongées vers le bas.
Les stalagmites sont généralement plus épaisses, plus arrondies ou en forme de cône car l'eau s'étale après avoir touché le sol de la grotte.
Comment se forment les stalactites et les stalagmites ?
Le procédé de base utilise du calcaire, de l'eau et du dioxyde de carbone.
L'eau de pluie elle-même n'est pas fortement acide.
Cependant, en traversant le sol, il absorbe le dioxyde de carbone.
L'eau et le dioxyde de carbone se combinent pour former de l'acide carbonique faible.
Voici une version simplifiée du processus :
Eau de pluie + CO₂ → acide carbonique faible
Cette eau légèrement acide traverse le calcaire et dissout une partie de son carbonate de calcium.
Les matières dissoutes sont transportées à travers les fractures et les pores de la roche.
Lorsque l'eau atteint une grotte ouverte, le dioxyde de carbone commence à s'échapper.
L'équilibre chimique se modifie.
La calcite peut alors précipiter à partir de l'eau.
Donc au-dessus de la grotte, l'eau :
dissout la roche
et à l'intérieur de la grotte, il :
reconstruit du rocheux.
Le processus est extrêmement lent, mais sur des échelles de temps géologiques, il peut produire d'énormes structures minérales.
Pourquoi les stalactites pendent-elles du plafond ?
Les stalactites se développent à partir du plafond car le dépôt de minéraux commence là où l'eau pénètre pour la première fois dans la grotte ouverte.
Une goutte s'échappe d'une minuscule fissure, d'un pore ou d'une ouverture dans le toit.
Il se peut que de la calcite commence à s'accumuler sur le bord de cette goutte.
Lorsque de nouvelles gouttes suivent le même chemin, davantage de matière minérale se dépose.
La gravité attire l'eau vers le bas, tandis que la calcite reste fixée au plafond.
La formation se développe donc vers le bas.
Aux premiers stades, elle peut être extrêmement mince.
Ces formations délicates sont connues sous le nom de pailles à soda.
Qu'est-ce qu'une stalactite en paille de soda ?
De nombreuses stalactites ne commencent pas sous forme de cônes de pierre épais.
Leur forme la plus ancienne peut être un tube très fin et creux connu sous le nom de stalactite en paille de soude.
Son nom provient de sa ressemblance avec une paille.
L'eau circule dans le tube creux central et s'écoule goutte à goutte de son extrémité.
Chaque goutte peut laisser derrière elle un minuscule anneau de calcite.
Au fur et à mesure que le processus se poursuit, le tube s'allonge.
Certaines pailles à soda peuvent devenir étonnamment longues tout en restant très étroites.
Avec le temps, cependant, le tracé de la voie navigable peut changer.
Au lieu de s'écouler uniquement par le centre creux, l'eau peut commencer à se déplacer à l'extérieur du tube.
La calcite s'accumule ensuite sur la surface extérieure.
La fine paille de soda s'épaissit progressivement et peut se transformer en une stalactite conique plus typique.
C’est pourquoi certaines grandes stalactites peuvent encore contenir les vestiges d’un ancien tube central.
Pourquoi les stalagmites sont-elles généralement plus épaisses ?
Les stalagmites sont souvent plus épaisses que les stalactites.
La raison est ce qui se passe lorsqu'une goutte d'eau touche le sol de la grotte.
La goutte tombe en un point puis se propage vers l'extérieur.
La calcite peut donc se déposer sur une surface plus étendue.
Une stalagmite peut commencer par une petite bosse plutôt que par un fin tube.
En grandissant, il peut aussi s'élargir.
Sa forme finale dépend de plusieurs facteurs, notamment :
- débit d'égouttement,
- hauteur du plafond,
- quantité d'eau,
- flux d'air dans la grotte,
- concentration minérale.
Certaines stalagmites se transforment en cônes pointus.
D'autres développent des formes larges, arrondies ou en forme de dôme.
À quelle vitesse poussent les stalactites et les stalagmites ?
Il n'existe pas de taux de croissance universel.
La vitesse de formation des stalactites et des stalagmites peut varier considérablement d'une grotte à l'autre.
La croissance dépend de facteurs tels que :
- débit d'égouttement,
- quantité de calcium dissous,
- Température,
- concentration de dioxyde de carbone,
- pluie,
- sol et végétation au-dessus de la grotte,
- ventilation de la grotte.
Certaines formations peuvent présenter une croissance mesurable en quelques décennies.
D'autres peuvent mettre des centaines, voire des milliers d'années, à ne grandir que d'un centimètre.
C’est pourquoi l’âge d’une grande stalagmite ne peut être déterminé simplement à partir de sa taille.
Il serait incorrect de supposer que son taux de croissance est toujours resté constant.
Les changements climatiques peuvent accélérer, ralentir ou stopper complètement la croissance.
Que se passe-t-il lorsqu'une stalactite et une stalagmite se rencontrent ?
Si une stalactite continue de croître vers le bas tandis que la stalagmite située en dessous croît vers le haut, elles peuvent finir par se rejoindre.
La structure ainsi obtenue est généralement appelée colonne ou pilier.
La croissance ne s'arrête pas nécessairement après la rencontre des deux formations.
L'eau riche en minéraux peut continuer à ruisseler à la surface et déposer de nouvelles couches de calcite.
La colonne peut donc s'épaissir avec le temps.
Dans certaines grottes, des colonnes géantes relient complètement le sol et le plafond.
Elles peuvent ressembler à des structures soutenant la voûte de la grotte.
Mais elles n'ont pas été conçues à des fins structurelles.
Elles résultent tout simplement d'un dépôt minéral qui se poursuit pendant de très longues périodes.
Les stalactites et les stalagmites sont-elles des spéléothèmes ?
Oui.
Les stalactites et les stalagmites appartiennent à une famille beaucoup plus vaste de dépôts minéraux de grottes appelés spéléothèmes.
Alors:
stalactite = spéléothème
stalagmite = spéléothème
Mais toutes les spéléothèmes ne sont pas des stalactites ou des stalagmites.
Les grottes peuvent contenir de nombreuses autres formes, notamment :
- Colonnes,
- coulées de calcite,
- rideaux,
- barrages de grès,
- perles de grotte,
- hélictites.
La plupart se forment selon le même processus de base :
L'eau riche en minéraux pénètre dans la grotte et les minéraux dissous s'y déposent.
Sa forme dépend en grande partie de la façon dont l'eau se déplace.
Que sont les coulées de calcite ?
Toutes les formations de grottes ne sont pas créées par des gouttes d'eau individuelles.
Dans certaines zones, l'eau s'écoule sous forme d'une fine nappe sur les parois, les pentes ou les sols des grottes.
Lorsque la calcite précipite à partir de ce film d'eau en mouvement, de larges revêtements minéraux peuvent se former.
On les appelle des coulées de calcite.
Les coulées de calcite peuvent ressembler à une cascade gelée.
Elle peut présenter des surfaces lisses, ondulées, stratifiées ou étagées.
Les personnes qui ne connaissent que les stalactites et les stalagmites ont parfois tendance à classer tous les dépôts de grottes dans l'une de ces deux catégories.
En réalité, les formations minérales des grottes sont beaucoup plus diversifiées.
Les stalactites se forment-elles uniquement dans les grottes calcaires ?
Les stalactites classiques que l'on trouve dans les grottes naturelles sont le plus souvent associées à des dépôts de calcite dans les systèmes karstiques calcaires.
Mais les gisements minéraux à croissance verticale ne se limitent pas aux grottes calcaires.
Des structures semblables à des stalactites peuvent se former à partir d'autres minéraux dans différents environnements.
Ils peuvent se produire dans :
- tunnels de lave,
- mines,
- cavités hydrothermales,
- structures artificielles.
Même les bâtiments en béton peuvent développer de petits dépôts ressemblant à des stalactites lorsque l'eau dissout les composés calciques du ciment et les redépose.
Cependant, lorsque l’on parle de stalactites et de stalagmites naturelles classiques, on fait généralement référence aux formations riches en calcite des grottes calcaires.
Pourquoi certaines stalactites sont-elles blanches, brunes, rouges ou oranges ?
La calcite pure est souvent blanche ou incolore.
Mais les formations rocheuses peuvent présenter de nombreuses couleurs différentes.
L'eau qui circule à travers le sol et la roche au-dessus de la grotte peut transporter d'autres minéraux et composés chimiques.
Les oxydes de fer peuvent produire :
- rouge,
- Orange,
- marron
couleurs.
Les minéraux contenant du manganèse peuvent créer des tons plus foncés.
La matière organique peut également influencer la couleur.
De ce fait, différentes parties d'une même grotte peuvent contenir des spéléothèmes d'aspect très différent.
Leurs couleurs peuvent parfois fournir des indices sur la composition chimique de l'eau et des roches qu'elle a traversées.
Pourquoi ne faut-il jamais toucher les stalactites et les stalagmites ?
Il est souvent demandé aux visiteurs de ne pas toucher les formations rocheuses des grottes.
La raison n'est pas seulement qu'ils peuvent se casser.
La peau humaine contient :
- huiles,
- transpirer,
- saleté.
Le contact avec un spéléothème peut laisser une fine couche de ces substances à sa surface.
Cette contamination peut modifier la façon dont l'eau se déplace à la surface du minéral ou interférer avec la précipitation continue de la calcite.
Une surface qui a mis des milliers d'années à se former peut être contaminée en quelques secondes.
Les pailles à soda fines sont également extrêmement fragiles.
Même un léger contact peut les briser.
C’est pourquoi les formations de grottes sont des structures géologiques qu’il convient généralement d’observer plutôt que de toucher.
Une stalactite cassée peut-elle repousser ?
Si l'eau continue de s'écouler sur la zone endommagée, le dépôt de minéraux peut recommencer.
Mais la « repousse » n’est pas un processus rapide.
Une structure qui a mis des milliers d'années à se former ne retrouvera pas sa forme originale au cours d'une vie humaine.
De la nouvelle calcite peut commencer à s'accumuler sur la surface cassée, mais recréer la forme originale pourrait prendre beaucoup de temps.
Si le cours d'eau a changé, la croissance risque de ne pas reprendre du tout.
La destruction des formations rocheuses des grottes peut donc causer des dommages pratiquement permanents à l'échelle humaine.
Les stalactites et les stalagmites peuvent-elles cesser de croître ?
Oui.
Une spéléothème ne se développe que si les conditions hydriques et chimiques appropriées persistent.
Si le cours d'eau au-dessus de la grotte change, les gouttes pourraient cesser.
Si le climat devient plus sec, moins d'eau risque de pénétrer dans la grotte.
Les variations des concentrations de dioxyde de carbone peuvent également modifier le dépôt de calcite.
La croissance peut donc ralentir considérablement ou s'arrêter complètement.
Ces formations sont parfois décrites comme des spéléothèmes inactifs ou « morts ».
Si les conditions redeviennent favorables par la suite, une nouvelle croissance minérale peut reprendre sur certaines surfaces.
Comment les stalagmites peuvent-elles révéler le climat passé ?
Les stalagmites ne sont pas seulement de belles formations rocheuses dans les grottes.
Ils peuvent également servir d'archives naturelles des conditions environnementales passées.
Au fur et à mesure de la croissance d'une stalagmite, de nouvelles couches minérales se superposent aux anciennes.
Ces couches peuvent conserver des informations chimiques sur l'eau qui pénétrait dans la grotte au moment de leur formation.
Les scientifiques peuvent étudier des caractéristiques telles que :
- isotopes de l'oxygène,
- isotopes du carbone,
- oligo-éléments,
- couches de croissance.
Ces archives peuvent fournir des informations sur le passé :
- pluie,
- intensité de la mousson,
- conditions de température,
- changements de végétation,
- périodes de sécheresse.
Certaines stalagmites conservent des archives environnementales remontant à des centaines de milliers d'années.
C’est pourquoi les grottes sont importantes non seulement pour la géomorphologie, mais aussi pour la recherche paléoclimatique.
Comment les scientifiques déterminent-ils l'âge d'une stalagmite ?
Les scientifiques ne peuvent pas déterminer avec certitude l'âge d'une stalagmite en mesurant uniquement sa hauteur.
Les taux de croissance peuvent varier considérablement au fil du temps.
L'une des méthodes les plus importantes utilisées pour dater les spéléothèmes de calcite est la datation uranium-thorium.
Lors de la formation de nouvelle calcite, de minuscules quantités d'uranium peuvent s'incorporer au minéral.
La quantité de thorium initialement incluse est très faible.
Au fil du temps, l'uranium radioactif se désintègre et produit du thorium.
En mesurant le rapport entre l'uranium et le thorium dans différentes couches, les scientifiques peuvent estimer quand ces couches se sont formées.
C’est l’une des raisons pour lesquelles les spéléothèmes sont si précieux pour la recherche paléoclimatique.
Si les scientifiques peuvent déterminer l'âge d'une couche, ils peuvent également déterminer quand les informations environnementales enregistrées dans cette couche ont été produites.
Les stalactites et les stalagmites peuvent-elles prédire le climat futur ?
Pas directement.
Une stalagmite ne peut pas nous dire quel temps il fera l'année prochaine.
Elle montre plutôt comment le climat a évolué par le passé.
Les archives spéléothémiques peuvent révéler :
- lors de longues sécheresses,
- lorsque les moussons devenaient plus fortes ou plus faibles,
- la rapidité avec laquelle les régimes de précipitations ont changé,
- comment le climat régional a réagi aux changements environnementaux de plus grande ampleur.
Ces informations aident les scientifiques à comprendre la variabilité climatique naturelle et fournissent un contexte précieux pour évaluer les changements climatiques futurs.
Les stalagmites ne sont donc pas des machines à prédire le climat.
Ce sont des enregistrements du comportement du système climatique avant l'existence des observations modernes.
Comment se souvenir de la différence entre une stalactite et une stalagmite ?
Ces deux mots sont faciles à confondre.
Une astuce mnémotechnique anglaise courante consiste à :
La stalactite a un « C » pour plafond.
Stalagmite a un « G » pour sol.
Alors:
Stalactite → Plafond
Stalagmite → Sol
Une autre expression courante est :
Les stalactites sont solidement accrochées au plafond.
Les stalagmites pourraient un jour atteindre le plafond.
Ce ne sont pas des définitions scientifiques, mais ce sont des moyens utiles pour se souvenir quelle formation est laquelle.
Questions fréquemment posées
Les stalactites poussent-elles vers le haut ou vers le bas ?
Les stalactites se forment vers le bas depuis les plafonds des grottes grâce aux minéraux qui se déposent par l'écoulement de l'eau.
Les stalagmites poussent-elles vers le haut ou vers le bas ?
Les stalagmites se forment vers le haut à partir du sol de la grotte lorsque des gouttes riches en minéraux tombent d'en haut et y déposent de la calcite.
Que se passe-t-il lorsqu'une stalactite et une stalagmite se rejoignent ?
Lorsqu'ils finissent par se rejoindre, ils peuvent former une structure continue appelée colonne ou pilier.
Les stalactites sont-elles creuses ?
Les jeunes stalactites, aussi appelées stalactites en paille, peuvent être creuses, l'eau circulant alors par un tube central. Les stalactites plus âgées s'épaississent souvent par dépôt de minéraux sur leur surface extérieure.
Combien de temps faut-il pour qu'une stalactite se forme ?
Il n'existe pas de taux de croissance universel. Selon la composition chimique de l'eau et les conditions environnementales, une croissance notable peut prendre des décennies, des siècles, voire beaucoup plus longtemps.
Les stalactites et les stalagmites sont-elles vivantes ?
Non. Ce sont des dépôts minéraux, pas des organismes vivants, même s'ils peuvent continuer à croître lorsque de l'eau riche en minéraux continue de s'écouler sur eux.
Les stalactites peuvent-elles se former à l'extérieur des grottes ?
Oui. Des dépôts minéraux ressemblant à des stalactites peuvent se former dans les mines, les tunnels de lave et même les structures en béton, bien que les stalactites classiques des grottes soient le plus souvent associées aux grottes calcaires.
Peut-on déterminer l'âge d'une stalagmite à partir de sa taille ?
Ce n'est pas toujours fiable. Les taux de croissance peuvent varier considérablement au fil du temps. Les scientifiques utilisent généralement des techniques radiométriques, comme la datation uranium-thorium, pour obtenir des âges plus précis.
Pourquoi ne faut-il pas toucher les formations rocheuses des grottes ?
Le sébum et les impuretés peuvent contaminer leur surface et potentiellement entraver la poursuite du dépôt minéral. Les formations minces peuvent également être extrêmement fragiles.
Les stalactites et les stalagmites sont-elles faites de calcaire ?
Elles se forment généralement à partir de calcite, le même minéral de carbonate de calcium qui constitue la majeure partie du calcaire. Cependant, il s'agit de dépôts minéraux secondaires et non de fragments du calcaire d'origine simplement suspendus à la paroi de la grotte.
Réflexions finales
Les stalactites et les stalagmites sont deux des formations les plus reconnaissables que l'on trouve à l'intérieur des grottes.
La différence fondamentale est simple :
Les stalactites poussent vers le bas depuis le plafond.
Les stalagmites poussent vers le haut depuis le sol.
Mais derrière ces formes simples se cache une histoire géologique bien plus longue.
L'eau de pluie absorbe le dioxyde de carbone, devient légèrement acide, traverse le calcaire et dissout de petites quantités de carbonate de calcium.
Lorsque cette eau atteint une grotte ouverte, le dioxyde de carbone s'échappe et la calcite peut précipiter à nouveau.
Goutte à goutte, couche après couche, la matière minérale s'accumule.
Un fin tube creux peut finir par se transformer en une stalactite massive.
Un petit dépôt sur le sol de la grotte peut se transformer en une grande stalagmite.
Avec le temps, les deux pourraient même se rejoindre et former une colonne reliant le sol de la grotte au plafond.
Certaines formations continuent de croître pendant des dizaines, voire des centaines de milliers d'années.
Pendant cette période, elles peuvent conserver des traces chimiques des précipitations et des conditions environnementales au-dessus de la grotte.
Une stalagmite n'est donc pas simplement une roche qui pousse vers le haut depuis le sol de la grotte.
Il peut aussi s'agir d'une archive stratifiée du monde extérieur à la grotte, construite goutte à goutte.
