Les spéléothèmes, appelés plus couramment concrétions, sont des dépôts minéraux précipités dans une cavité naturelle souterraine (grotte, gouffre, ..).

 

Les six principaux types de spéléothèmes. Agrandir pour lire les légendes (en anglais).

Différentes formes

 

*A — stalactite *B — fistuleuses *C — stalagmite *D — stalagmite en cône *E — colonne *F — draperie *G — méduse *H — hélictites *I — mondmilch *J — margelle de gour *K — cristaux de calcite *L — cascade de gours *M — karst *N — lac, gour *O — disque *P — cave cloud *Q — perles de caverne *R — tower cone *S — trottoir *T — baldacchino canopy *U — bottlebrush stalactite *V — antistalagmite *W — coulée stalagmitique (en) (le remplissage inférieur a été lavé) *X — trays *Y — calcite flottante *Z — coralloïdes *AA — frostwork *AB — coulée *AC — stalagmite en pile d'assiettes *AD — speleoseismite *AE — Filonnet de calcite en relief *AF — stalactite courbe *AG — stalactites brisées

Ces spéléothèmes sont généralement constitués de carbonate de calcium (calcite, aragonite) ou de sulfate de calcium (gypse) transportés en solution dans les eaux de percolation. La vitesse de concrétionnement dépend principalement de la quantité de dioxyde de carbone (CO₂) dans la solution, de la température et de l'hygrométrie. Au contact de l'air plus chaud d'une cavité, la solution, pendant qu'elle ruisselle ou gicle (alors éventuellement transportée en aérosol), peut précipiter par l'effet de l'évaporation de l'eau et/ou de la décharge du CO₂. L'accumulation des précipités, qui peut prendre des dizaine de milliers d'années, détermine le type de spéléothème.

Les spéléothèmes sont en grande partie responsables de l'attrait touristique des cavités souterraines.

Datation

La calcite conserve en mémoire les caractères isotopiques de l'eau de percolation et peut être ainsi utilisée comme élément de datation et comme indicateur de paléoclimat. Les concrétions stalagmitiques donnent les meilleurs résultats.

Le principe de la datation ²³⁴U/²³⁰Th repose sur la différence de solubilité entre l'uranium soluble et le thorium très peu soluble dans les eaux naturelles. En théorie, au moment de sa précipitation, la calcite (ou l'aragonite) formant les spéléothèmes ne contient pas de ²³⁰Th. Celui-ci s'accumule au cours du temps par désintégration de ²³⁴U. L'inverse du rapport de ces deux éléments est donc proportionnel à l'âge de la concrétion.

Les rapports isotopiques de l'oxygène (¹⁸O/¹⁶O) et du carbone (¹³C/¹²C) dans les stalagmites donnent une indication sur les conditions climatiques et la végétation contemporaine des eaux de précipitations qui ont percolé et donné naissance à la concrétion.