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Etude de la trajectoire des gouttes d’eau tombant du plafond des grottes pour déterminer la relation entre la largeur des stalagmites et la géométrie des cavités souterraines. © BRGM - Jean-Christophe Maréchal

Formation des stalagmites : nouvelles découvertes

18.12.2019
En analysant la trajectoire des gouttes d’eau tombant du plafond des grottes, des chercheurs ont déterminé une relation entre la largeur des stalagmites et la géométrie des cavités souterraines.

Une étude publiée par la Royal society proceedings, réunissant des chercheurs de l’université de Liège, de l’université de Bordeaux, du bureau d’études Géologie-Environnement-Conseil de Saint Girons, de l’université de Montpellier et du BRGM (Bureau de recherches géologiques et minières), a permis de préciser le mode de formation des stalagmites.

En analysant à très haute fréquence (5000 images par seconde), des centaines de vidéos de chutes de gouttes d’eau à l’origine de ces concrétions, ils ont découvert que la largeur des stalagmites dépendait de la hauteur sous plafond des cavités. Les gouttes d’eau qui tombent au sol et précipitent la calcite à l’origine des stalagmites ne suivent pas une trajectoire constante : leurs points de chute varient sans cesse, et cette dispersion explique la largeur de la stalagmite qui est ainsi formée.

Etude de la trajectoire des gouttes d’eau tombant du plafond des grottes pour déterminer la relation entre la largeur des stalagmites et la géométrie des cavités souterraines. © BRGM - Jean-Christophe Maréchal

Etude de la trajectoire des gouttes d’eau tombant du plafond des grottes pour déterminer la relation entre la largeur des stalagmites et la géométrie des cavités souterraines. © BRGM - Jean-Christophe Maréchal

Des modèles mathématiques et des applications possibles à l’étude des climats anciens

En effet, la chute des gouttes d’eau crée un micro vortex qui modifie en réaction la trajectoire de la goutte. Plus les gouttes tombent de haut, plus la dispersion est élevée. Le phénomène, qui a pu être expérimenté en laboratoire, a été modélisé mathématiquement. « Maintenant, on peut déduire la géométrie de la grotte à l’époque où la stalagmite s’est formée », explique Jean-Christophe Maréchal, responsable de l’unité Nouvelles ressources en eau et économie du BRGM et co-auteur de l’étude.

Les travaux du groupe de recherche pourraient ainsi aider à comprendre les formes très diverses observées dans les cavités. Les scientifiques cherchent aussi à utiliser ces nouveaux résultats dans l’étude des paléoclimats dont l’information est piégée au sein des concrétions.

Etude de la trajectoire des gouttes d’eau tombant du plafond des grottes pour déterminer la relation entre la largeur des stalagmites et la géométrie des cavités souterraines. © BRGM - Jean-Christophe Maréchal

Etude de la trajectoire des gouttes d’eau tombant du plafond des grottes pour déterminer la relation entre la largeur des stalagmites et la géométrie des cavités souterraines. © BRGM - Jean-Christophe Maréchal

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