Surprenantes hélictites… 291

L'aventure et l'évasion

Surprenantes hélictites… 291

24 mars 2020 Grottes Spéléologie 0

Surprenantes hélictites… 291  

Les hélictites, dites aussi « excentriques », sont des concrétions extra-ordinaires, voire fascinantes, en ce qu’elles croissent en tous sens possibles ou presque, avec, de ce fait, une variété de formes et de dimensions a priori sans limite ! Souvent de couleurs pures, translucides, graciles, surprenantes !
Pour illustrer cet article de magistrale façon, nous avons choisi la superbe galerie de Philippe Crochet, éminent photographe spéléologue, dont lien du site voulu en conclusion de cet article. Merci à lui.
Alors, de ces hélictites, que savons-nous ?
Eh bien…Pas tout ! Elles gardent une part de leurs mystères, même après des décennies d’observations, d’études, de discussions, et c’est peut-être bien ainsi.
Ce sont des concrétions qui se développent indépendamment de la seule pesanteur, même si elle joue un rôle, forcément. Mais leur croissance est liée à d’autres facteurs influents que sont la tension superficielle, la capillarité, les forces régulant la cristallisation, et parfois, les forces aérodynamiques.

Elles sont presque toutes monocristallines, souvent filiformes, et peuvent arborer des formes géométriques de toute nature, former des angles, et croître en toutes directions. On peut les trouver sur les parois, les voûtes, sur d’autres concrétions plus classiques, et même au sol pourvu que ce dernier soit voilé ou couvert de calcite poreuse.
Leur naissance et leur développement supposent que la grotte ne soit pas ventilée, faute de quoi, elles se dessèchent ce qui inhibe toute croissance. De ce point de vue, une ancienne thèse qui soutenait que ces formes étranges étaient le résultat de turbulences ou de courants d’air orientés qui déformaient les structures en développement a été abandonnée.
Pour autant, l’éventuelle action des mouvements d’air n’est pas à rejeter en bloc, car si les cavités ne sont pas toutes macro-ventilées, elles connaissent presque toutes une micro-ventilation le long de leurs parois, de type convectionnel.
De l’air se déplace en remontant contre les parois du fait de gradients thermiques (1 à 2°C d’écart), plus froid au sol et moins à la voûte.


Il peut aussi y avoir des mouvements d’air liés à une variation plus ou moins rapide de pression atmosphérique
Si une macro-ventilation s’installe ultérieurement, les hélictites deviennent fossiles.
Les hélictites, comme les concrétions tubulaires ordinaires, sont parcourues par un canalicule très fin. Ce dernier est quasi-constant au sein d’une même concrétion, mais le diamètre est variable d’une concrétion à l’autre, dans un écart allant de 0,5 à 4 dixièmes de millimètre.
Chose curieuse, le diamètre du canalicule n’est pas en rapport avec le diamètre général de la concrétion. Son observation microscopique montre que ses parois sont formées de micro-facettes orientées…et non pas « lisse » et uniforme.
La surface des hélictites actives est en permanence humide, dans leur totalité, elles sont porteuses d’un film aqueux très mince, que de minuscules poussières ou des variations thermiques sensibles peuvent déchirer. La seule chaleur externe humaine suffit à créer un déséquilibre superficiel capable de dégrader ce film.
Or, son existence est capitale.
Dans le canalicule, l’eau peut progresser, et une étude prolongée a pu montrer que son déplacement est de l’ordre de 1,5 cm/jour, sachant que les parois poreuses du canalicule en absorbent une petite partie tout au long de la progression de l’eau. (elle serait donc plus rapide si les parois étaient lisses et étanches).
Ce débit très faible sera fondamental, car lorsqu’il est plus soutenu, les gouttes formées au bout du canalicule vont tomber emportant avec elles d’éventuelles impuretés et créant une micro-turbulence à chaque stillation, alors qu’à très faible débit, l’eau est retenue par capillarité en s’étalant sur l’hélictite, donc sur toute la surface terminale, n’emportant pas les impuretés (s’il y en a) qui peuvent rester fixées à proximité de l’orifice du canal.

Dans le premier cas, la croissance tend à rester sub-verticale et descendante, ce qui amène des stalactites tubiformes « ordinaires ».
Dans le second, la croissance est susceptible de se développer en tous sens, la capillarité dominant la gravité, ce qui amène des excentriques (ou hélictites, même si ce terme laisse à penser que la concrétion est héliciforme ce qui n’est pas le cas général, mais un cas  parmi les plus spectaculaires).
Si la croissance n’est pas rectiligne c’est que toute impureté abandonnée par l’eau au sortir du canalicule va créer une dissymétrie du dépôt de calcite, en gênant ce dernier.
La concrétion va donc accumuler davantage de calcite d’un côté, qui va grandir plus vite, donc va former une incurvation.

En se reportant sur plusieurs dizaines de grottes à hélictites, il a été observé que ces dernières sont systématiquement absentes lorsque l’épaisseur de roche en partant de l’air libre dépasse 20 à 25 m ou s’il n’y a pas et pas eu de couvert végétal.
Ceci parce que les impuretés organiques ou minérales transitant avec l’eau d’infiltration à partir du niveau du sol pédologique sont de plus en plus filtrées et retenues. Au final c’est une eau trop purifiée pour engendrer les asymétries de croissance dues à ces impuretés qui sourd par les porosités des parois des cavités. 
Il existe certainement des exceptions, mais l’observation corrobore la thèse majeure.
Lorsque le film d’eau calcitique peut s’étaler facilement à la sortie du canalicule, l’auréole formée est large, et le canalicule aussi, la croissance tendra à être plutôt rectiligne, et l’hélictite « épaisse ».
Dans le cas contraire, le canalicule sera fin et tendra à se contourner, l’hélictite sera « fine ».

Les « fines » ont un diamètre moyen inférieur à 5 mm, ce sont celles qui peuvent le mieux présenter des géométries parfois extravagantes. 
Lorsque des formes « bizarres » s’observent avec des hélictites plus fortes, c’est que l’hélictite, initialement, était mince (a) et s’est épaissie par un apport de calcite sur l’extérieur des parois, comme beaucoup de concrétions d’ailleurs.(b)
Quand l’épaississement s’accentue, il a tendance à se développer principalement en partie inférieure, car cette fois, la gravité prend l’ascendant.(c)
L’eau mouillante dépose alors de la calcite qui tend à cristalliser en polyèdres, dessinant des reliefs en losange, en écailles, qui pourront être à leur tour la base de la formation de draperies.

La genèse des hélictites est donc une coopération voire compétition entre deux afflux d’eau, l’un canaliculaire par écoulement, l’autre laminaire par ruissellement.
Le premier permet la croissance en longueur et détermine l’orientation du développement, le second permet la croissance en épaisseur en conservant les formes originelles dans un premier temps puis en apportant des morphologies variables,  suivant en cela et principalement la gravité.
De micro-courants d’air ont été évoqués en début d’article, et ils peuvent jouer un rôle secondaire, en ce sens qu’ils peuvent orienter l’évaporation du film d’eau, mais aussi le positionnement des impuretés qui se déposent au bord du canalicule. Ces micro-vents sont plus manifestes dans les parties basses des parois, ce qui tend à harmoniser les formes et directions des hélictites…elles tendent à se ressembler et être parallèles.

Vers le plus haut, les hélictites échappant à cette influence tendent au contraire à manifester leur excentricité due au seul hasard des dépôts d’impuretés, elles y sont donc de formes très variables et sans coordination apparente.
Selon le mode de cristallisation de la calcite issue du ruissellement commençant à dessiner une draperie, cette dernière sera plutôt à base pointue  (croissance lancéolée)  ou plutôt à base plate (croissance losangique).
Les draperies d’hélictites sont généralement petites, comparées à celles des stalactites tubiformes classiques qui peuvent atteindre plusieurs mètres.
Leurs dimensions moyennes avoisinent 5 à 10 mm en épaisseur, pour 10 à 20 cm de largeur  et 5 à 30 cm de hauteur (longueur).
Leur taille est de toute façon limitée par ce que peut supporter le pédoncule de l’hélictite, sauf si celui-ci est court et que la draperie va s’appuyer contre la paroi support, et s’y souder.

L’épaisseur de quelques millimètres et la pureté de la calcite déposée fournissent le plus souvent des draperies en voile translucide voire transparents pour les plus fins. 
Une formation encore plus surprenante est celle de sphérules ou de clochettes sur le corps des filiformes ou à leur extrémité.
Elle est due à un apport d’eau juste assez grand pour former une goutte, et juste assez faible pour qu’elle ne tombe pas avant un temps très long, laissant la calcite se déposer par accrétion et non par évaporation.

 


Ceci se produit au bord du canalicule, qui ne se bouche pas, et le phénomène se reproduisant, une petite sphère se forme.
Si le temps passe encore, le ruissellement reprend un sens plus vertical et la sphère est peu à peu allongée en forme de clochette.
Cette clochette, là encore, selon le mode de cristallisation, peut avoir une extrémité aplatie ou avec une pointe en relief.

Cette théorie des impuretés inhibitrices de croissance est complétée par celle évoquant des caprices de cristallisation que peuvent provoquer des molécules d’éléments chimiques divers, notamment métalliques, modifiant eux aussi les directions normales de la croissance.
Mais tout cela reste dépendant d’écoulements très lents, à la fois dans et sur  la concrétion d’une part et de l’absence de ventilation globale de la cavité car le film d’eau doit persister, nécessitant une hygrométrie saturée, sans dessication intermittente par un vent de caverne. Sinon, les hélictites de se forment pas ou deviennent fossiles si elles étaient déjà formées.

Et maintenant, après cet exposé synthétique inspiré des travaux de C. Andrieux ( Laboratoire de minéralogie à Bordeaux), et autres chercheurs universitaires, illustré dans le texte de clichés de Pierre Thomas ici remercié , voici beaucoup de beauté et de raretés : (copier et  coller en barre de recherche ou cliquer sur « ici »)

Lien vers la galerie photo de Philippe Crochet ici 

https://www.philippe-crochet.com/galerie/monde-souterrain/details/155/concretions-excentriques

 

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