Quel minéral, de formule chimique CaCO₃, est responsable de la formation des stalactites et stalagmites dans les grottes ?

Les stalactites et les stalagmites sont des concrétions formées par l’accumulation progressive de carbonate de calcium dans les grottes. Le minéral qui constitue le plus souvent ces dépôts est la calcite, dont la formule chimique est CaCO₃. Leur croissance résulte du passage de l’eau dans les roches calcaires, puis de la précipitation de ce minéral lorsque l’eau atteint l’atmosphère souterraine.

La calcite, forme minérale du carbonate de calcium

La calcite est un minéral très courant dans les roches carbonatées, notamment dans le calcaire et le marbre. Elle appartient au système cristallin trigonal et représente la forme de CaCO₃ la plus fréquemment rencontrée dans les concrétions des grottes. Le carbonate de calcium peut aussi cristalliser sous d’autres formes, comme l’aragonite, mais les stalactites et les stalagmites sont généralement constituées de calcite, parfois associée à d’autres minéraux en faible quantité.

Le rôle de l’eau chargée en dioxyde de carbone

Le processus commence à la surface. En traversant l’atmosphère et surtout le sol, l’eau de pluie se charge en dioxyde de carbone. Elle devient alors légèrement acide et peut dissoudre une partie du calcaire rencontré dans les fissures de la roche. La réaction met en solution du calcium et des ions hydrogénocarbonate, souvent représentés par la formule Ca(HCO₃)₂ lorsqu’ils sont dissous dans l’eau. Cette solution circule ensuite dans les fractures et les conduits jusqu’à l’intérieur de la grotte.

La précipitation dans la grotte

Lorsque l’eau arrive au plafond de la cavité, elle s’étale ou forme une goutte. Le contact avec l’air de la grotte, ainsi que l’agitation de l’eau et parfois son évaporation, favorise la libération d’une partie du dioxyde de carbone dissous. L’équilibre chimique se déplace alors dans le sens inverse de la dissolution : du carbonate de calcium solide se forme et se dépose sur la paroi. La répétition de ce phénomène, goutte après goutte, ajoute de fines couches de calcite et fait progressivement croître la concrétion.

Deux formes issues du même processus

Une stalactite se développe vers le bas à partir du plafond, là où l’eau s’écoule régulièrement. Une stalagmite se forme au sol, à l’endroit où tombent les gouttes provenant du plafond. La forme et la vitesse de croissance dépendent notamment de la quantité d’eau, de sa composition, de la teneur en dioxyde de carbone et des conditions d’humidité et de ventilation de la grotte. Si une stalactite et une stalagmite finissent par se rejoindre, elles peuvent former une colonne. Ces dépôts croissent généralement très lentement, mais leur rythme varie fortement selon les conditions locales. Leurs couches successives peuvent aussi conserver des indications sur les conditions environnementales passées, ce qui en fait des objets d’étude pour les géologues.