Les principales études sur la couleur des concrétions sont menées par Mudsell (1976), Nassau (1983) et W.-B. White (1996) dont on retrouve les résultats dans l'ouvrage : Cave Minerals of the World ( Paolo Forti et Carol Hill, National Speleological Society, 1997).

Les couleurs blanches

Le blanc cassé, le blanc laiteux ou le crème sont les couleurs les plus fréquemment observées dans la grotte de l'Aguzou. Des minéraux habituellement blancs comme la calcite et l'aragonite, résultent d'une forte cohésion cristalline rendant difficile l'introduction d'éléments étrangers. Ils peuvent également être translucides mais n'apparaissent parfaitement transparents que lorsque les cristaux sont très purs.

Des couleurs du noir au rouge

En certaines circonstances, des concrétions se colorent dans une gamme de couleurs allant du noir au rouge en passant par les ocres, le brun, le marron, le jaune, le vert, le bleu, etc.

On a longtemps attribué aux colorations orangées d'avoir pour origine des oxydes de fer et à celles plus noires, l'oxyde de manganèse. En fait, les couleurs brun, orange, rouge etc. ne sont pas liées à la présence d'oxyde de fer ou de manganèse, mais à celle de matière organique. Seule la calcite semble se colorer de cette façon.

Les acides humiques et fulviques

Au niveau du sol, la dégradation de la matière organique des plantes provoque la naissance d'acides humiques et fulviques dont les molécules, chimiquement très semblables mais de tailles, et donc de poids très variés (les acides fulviques étant les plus légers), se mélangent. Les acides suffisent pourtant à colorer les concrétions, bien qu'ils soient présents en petites quantités (10 à 130 g de carbone organique par tonne de calcite).

Les acides humiques produisent principalement les couleurs claires (le jaune, le crème) et les acides fulviques les couleurs sombres (la gamme des bruns). Aussi, les concrétions apparaissent-elles plus foncées sous les climats septentrionaux et plus claires sous les climats tropicaux (la matière organique y subissant une dégradation plus importante). Les colorations des concrétions peuvent donc renseigner sur les varations climatiques en surface du karst.

Le rôle des métaux

Les métaux peuvent jouer, dans certain cas, un rôle dominant dans la coloration des concrétions. Les couleurs exceptionnelles qu'ils leur donnent, bleu, vert, jaune et même rose ou lilas en font des concrétions spectaculaires.

Le cuivre

La présence de cuivre donne surtout de magnifiques concrétions d'aragonite bleue ou de calcite bleue-verte. Le carbonate de cuivre pur est la malachite, Cu2(CO3)(OH)2, de couleur verte ou l'azurite, Cu3(CO3)2(OH)2, de couleur bleue alors que l'hydrocarbonate de cuivre Cu(OH)2CuCO3, nH2O est une forme intermédiaire entre l'azurite et la malachite que l'on peut retrouver dans les concrétions colorées.

Le zinc

Le zinc n'intervient pas dans la coloration des concrétions, bien que très présent. De par l'importance de sa teneur, on a longtemps pensé qu'il était à l'origine de la couleur bleue des concrétions. Il ne peut en être ainsi car la dernière couche de l'ion Zn2+ est saturée avec huits électrons, ce qui l'empêche d'agir.

Le chrome et le cobalt

L'ion chrome donne une couleur bleu profond aux minéraux silicatés mais il est rare dans le karst et très instable dans l'eau. Le cobalt quant à lui, provoque l'apparition de la couleur lilas (c'est le cas dans quelques mines anciennes).

Le manganèse

L'ion mangnèse est un élément trace pour beaucoup de concrétions. Il devrait donner une couleur rose (comme la rhodocrosite, MnCO3) mais son effet est annihilé par la matière organique. En revanche, le manganèse est très courant dans les grottes sous la forme de birnessite (Na4Mn14O27, 9H2O). Le manganèse de ce minéral n'étant pas totalement oxydé, deux formes apparaissent : Mn4+ et Nn3+.

Le nickel

L'ion nickel est stable et la plupart de ses sels sont verts (aragonite verte). Des analyses concernant une cavité française mettent en évidence la présence de 1 à 2 % de nickel sans que l'on connaisse la forme sous laquelle il est rendu visiible.

Le fer

Le fer peut apparaître dans les grottes sous forme de concrétions d'hématite (Fe2O3) rouge foncé, de goethite (FeO, OH) brune et de ferrihydrite (Fe (OH) 3) jaune brun. Les couleurs que donnent ces minéraux aux concrétions dépendent d'abord de leur taille moléculaire puis ensuite de leur concentration et de leur répartition. L'aragonite est plus sensible à la présence des métaux que la calcite. Les conditions géochimiques d'apparition des métaux sont en effet des conditions favorables à la présence de l'aragonite. De ce constat, les concrétions colorées sont-elles essentiellement de type aragonite.

Conclusion

La très large palette de couleurs des concrétions vient principalement des acides organiques et des ions métalliques étrangers, dont les effets varient selon qu'il s'agit de calcite ou d'aragonite. C'est naturellement dans les grottes situées sur des filons minéralisés que les concrétions bleues ou vertes sont les plus répandues.

En France, environ 30 cavités seulement renferment ce type de concrétions exceptionnelles. La grotte de l'Aguzou en fait partie.

Texte inspiré du livre "Fleurs de pierre" de Patrick Cabrol et Alain Mangin

Année 2000 Editions Delachaux et Niestlé

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