La karstification

La karstification est le phénomène de dissolution des calcaires par des eaux chargées en gaz carbonique. Ce phénomène conduit entre autre à la formation de grottes, avens, lapiaz... et autres formes bizarroïdes que l'on peut trouver sur la can et les causses alentours.

La réaction chimique qui est à l'origine de la karstification est la suivante :

CaCO₃ + CO₂ + H₂0 <----> (HCO₃^-)₂Ca⁺⁺

Malgré son apparente complexité pour les non chimistes, s'y plonger d'un peu plus près est passionnant car cela permet de comprendre beaucoup de choses sur la manière dont évolue un paysage calcaire. Prenons donc les choses tranquillement, élément par élément.

• CaCO₃ est la calcite. C'est LE composé de base de la roche calcaire. La calcite est très peu soluble dans l'eau.

• CO₂ est le gaz carbonique. L'air en contient naturellement un peu, les pluies peuvent en absorber et l'amener dans le sous-sol.

• H₂0 est notre bonne vieille eau.

• (HCO₃^-)₂Ca⁺⁺ s'appelle hydrogénocarbonate de calcium (anciennement appelé bicarbonate de calcium). Il est très soluble dans l'eau.

La double flêche <-------> signifie que cette réaction peut se produire dans les deux sens.

• De la droite vers la gauche, il y a transformation de la calcite en hydrogénocarbonate. C'est la dissolution du calcaire. Le calcaire est donc, en termes de tous les jours, "attaqué" par les eaux acides, il devient soluble sous la forme hydrogénocarbonate, et il est transporté par l'eau. C'est ce sens de réaction qui permet l'érosion et le creusement de grottes et avens.

• De la gauche vers la droite, les hydrogénocarbonates solubles sont transformés en calcite, qui n'est plus soluble, et et qui "réapparaît" donc de manière solide dans l'eau et se dépose. C'est ce sens de réaction qui permet la fabrication des stalactites et stalagmites, par exemple.

Le sens dans lequel va se produire la réaction dépend essentiellement de l'abondance des composants en présence.

Dans un sous-sol calcaire, on peut considérer que la calcite et l'eau sont disponibles en quantités illimitées. Pour que la réaction se fasse de la gauche vers la droite (réaction de dissolution) il faut amener du gaz carbonique. C'est ce qui se passe naturellement lorsqu'une eau de pluie (naturellement chargée en CO₂ ruisselle sur une roche calcaire ou à l'intérieur d'une fissure de la roche.

A l'inverse, lorsque l'eau est chargée en hydrogénocarbonates mais qu'il n'y a plus de CO₂ dans l'eau, les hydrogénocarbonates vont se déposer en concrétions calcaires.

Le fonctionnement d'une zone karstique repose sur un équilibre permanent entre ces deux sens de réaction : dissolution ici, dépôt un peu plus loin...