Comment se forment les stalactites et les stalagmites dans les grottes ?

Les stalactites et les stalagmites sont des concrétions calcaires qui se développent dans de nombreuses grottes, surtout lorsque celles-ci se trouvent dans des massifs de calcaire. Leur formation résulte d’un long parcours de l’eau : après s’être infiltrée dans le sol et les fissures de la roche, elle se charge en dioxyde de carbone, dissout une petite quantité de calcaire, puis dépose progressivement de la calcite lorsqu’elle arrive dans une cavité souterraine. Les deux formations proviennent donc du même phénomène, mais la stalactite se construit au plafond tandis que la stalagmite s’élève depuis le sol.

Une eau qui dissout le calcaire

L’eau de pluie absorbe du dioxyde de carbone présent dans l’atmosphère, mais surtout dans les sols, où la respiration des organismes et la décomposition de la matière organique en produisent. Elle devient alors légèrement acide. En circulant dans les fissures d’un massif calcaire, cette eau peut dissoudre une partie du carbonate de calcium qui constitue la roche. Elle se charge ainsi en éléments dissous, notamment en ions calcium et bicarbonate, et contribue à élargir les fissures et les conduits souterrains. Au fil du temps, ce processus participe à la formation des grottes et alimente les eaux qui y pénètrent.

La perte de dioxyde de carbone déclenche le dépôt

Lorsqu’elle atteint le plafond d’une grotte, l’eau s’écoule lentement ou se rassemble en gouttes. Au contact de l’air de la cavité, elle perd une partie du dioxyde de carbone qu’elle contenait. Cette modification de l’équilibre chimique rend le carbonate de calcium moins soluble : de la calcite se dépose alors autour du point d’écoulement. Goutte après goutte, ce dépôt forme une stalactite, généralement fixée au plafond. Certaines commencent par un mince conduit central, comparable à un tube, avant de s’épaissir avec l’accumulation de nouvelles couches de calcite. La forme et l’importance de la concrétion dépendent notamment de la quantité d’eau, de sa teneur en calcium et de la fréquence des écoulements.

Du plafond vers le sol

La goutte qui quitte le plafond poursuit sa chute et atteint le sol, où elle abandonne une partie du calcaire qu’elle transporte. De nouveaux dépôts de calcite s’accumulent alors autour du point de chute et forment une stalagmite. Celle-ci est souvent plus large et plus massive que la stalactite, mais sa forme varie selon la régularité des gouttes et les conditions locales. Stalactites et stalagmites grandissent très lentement, à une vitesse extrêmement variable : leur croissance est souvent de l’ordre de quelques millimètres à quelques centimètres par siècle. Si les deux concrétions se rejoignent, elles peuvent former une colonne reliant le plafond au sol, mais cette réunion n’est ni systématique ni rapide.

Des archives minérales fragiles

Ces formations continuent de se modifier tant que de l’eau chargée en éléments dissous parvient à la grotte. Leur croissance peut ralentir ou s’interrompre lorsque les conditions d’infiltration changent, par exemple avec l’évolution du climat ou de la couverture du sol. Les couches successives de calcite peuvent ainsi conserver des informations sur les conditions anciennes de leur environnement, même si leur interprétation demande des analyses précises. Les grottes présentent parfois des ensembles spectaculaires de concrétions : la grotte de Padirac, en France, en abrite notamment de nombreux exemples. Parce qu’elles se forment sur des durées très longues et peuvent être endommagées facilement, les stalactites et les stalagmites constituent un patrimoine géologique particulièrement fragile.