Travertin

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Travertin
Description de cette image, également commentée ci-après

Échantillon de travertin rubané (Brésil)

Catégorie Roche sédimentaire
Sous-catégorie Roche carbonatée
Principaux éléments chimiques
CaCO3
Structure
Poreuse
Minéraux principaux
Couleur Blanchâtre, jaune à brun
Utilisation
Construction
Affleurement Régions karstiques entre autres
Densité très variable selon la porosité et la taille des pores du travertin
Dureté friable à très dure
Formation Précipitation de calcite liée à la diminution de la quantité de CO2 dans l'eau

Le travertin est une roche sédimentaire calcaire continentale biogénique (construite par des organismes vivants ; on parle de biolithogenèse [1]), grossièrement litée, parfois concrétionnée, de couleur blanche quand elle est pure, ou tirant vers le gris, le jaunâtre, le rougeâtre ou le brun, selon les impuretés qu'elle renferme. La roche est caractérisée par de petites cavités (vacuoles) inégalement réparties.
Les travertins actuels contiennent de l'aragonite qui recristallise rapidement en calcite.

Selon J Curie, le mot travertin désigne la roche produite en condition thermale (eau naturellement réchauffée), alors que le tuf calcaire désigne la roche produite dans une eau froide[2].

Étymologie[modifier | modifier le code]

Le terme vient de l'italien tivertino, lui-même issu du latin (lapis) tiburtinus qui signifie « (pierre de) Tivoli ». En effet cette roche est depuis longtemps extraite de carrières proches de cette ville, alors appelée Tibur en latin, située à une trentaine de kilomètres de Rome[3].

Formation[modifier | modifier le code]

Étagement de gours dans une tuffière active, aux sources de l'Huveaune

Le travertin se forme aux émergences de certaines sources ou cours d'eau à petites cascades, par précipitation/cristallisation de carbonates à partir d'eaux sursaturées en ions Ca 2+ et HCO 3. Cette cristallisation n'est généralement pas spontanée. Elle résulte des effets conjugués[4]

  • d'une chute rapide de la pression partielle de CO2 de l'eau[4] ;
  • d'une hausse de la température ambiante[4] ;
  • d'une augmentation de l'oxygénation[4] ;
  • de la turbulence des eaux[4] ;
  • d'algues (ex : Phormidium, Schizothrix), éventuellement au milieu d'une zone de bryophytes [5] ;
  • des hépathiques, qui comme les mousses peuvent s'encrouter ;
  • de champignons, sous forme de filaments mycéliens (ils sont présents dans la plupart des travertins composés à partir d'algues[6].[6]) et - rarement - ils abritent des lichens[7] ;
  • de bactéries (cyanophycées généralement[8],[9]) ;
  • de bryophytes (Les roches fabriquées par des bryophytes sont parfois dites bryolithes [10]).

La végétation repousse de manière continue sur la structure au fur et à mesure qu'elle se calcifie et meurt. Au sein de la roche qui se forme, la nécromasse se décompose progressivement pour ne pratiquement laisser que la matrice minérale. Ce cycle est entretenu tant qu'un apport d'eau sursaturée en carbonate se poursuit et que les algues et bryophytes croissent plus rapidement que le travertin ne se forme.

Le travertin est très fin quand il s'est formé en présence de biocénoses d'algues fines et/ou de bactéries encroutantes[11].
Il est au contraire grossier, poreux et riche en microcavités s'il est plutôt produit sur des tapis épais de mousses (bryophytes de type Brachytecium sp., Bryum sp., Cratoneuron sp., ou Gymnostonum recurvirostrum (Hedw.). Les algues peuvent coloniser des mousses et il en résulte un faciès intermédiaire. Dans les travertins grossiers, se trouvent parfois aussi des feuilles ou branches ou racines fossilisées.

Il existe de nombreux sites de dépôts tuffiers « néogènes » où l'on peut observer le phénomène de production de la roche. En zone tempérée, les bryophytes croissent relativement lentement (1 à 4 mm/an pour Cratoneuron commutatum var. commutatum ; 2 à 3 mm/an pour Eucladium verticillatum, 1 à 3 mm/an pour Gymnostomum recurvostrum ; mais jusqu'à environ 30 mm pour Rhynchostegium riparioides selon A. Pentecost[10].

Le travertin peut prendre la forme de marches d'escalier, de barrages, de vasques, etc.[4]

Un barrage de castor peut y contribuer, comme dans le cas étudié par Geurts et al. dans le bassin de la Coal River[4].

Si les eaux sont hydrothermales, en région froide, la biominéralisation continue à se produire activement en hiver.

Les bassins et biohermes[12] qui existent sur certains sites actifs ne sont pas dus à la dissolution, mais à une bioconstruction et élévation continue de leurs parois par des communautés de mousses, bactéries et algues.

Écologie[modifier | modifier le code]

Le travertin en formation est un habitat qui abrite des communautés de bactéries et de végétaux (algues et bryophytes notamment).

Les travertin conservent des traces d'activités saisonnières qui leurs confèrent des stratifications, ce qui permet de mes considérer comme des structures stromatolithiques[6].

L'étude du contenu de travertins anciens peut être faite par décalcification (en utilisant par exemple de l'acide acétique dilué). Ceci permet de libérer un grand nombre de restes d'organismes piégés dans la matrice calcaire ; bactéries, cyanobactéries, pollens, microchampignons, algues eucaryotes, et petits animaux. Sur 300 échantillons de travertins décalcifiés par Freytet et al., seuls 9 contenaient encore des cristaux d'oxalate de calcium sous forme de faisceaux d'aiguilles, de sphérulites et de prismes bipyramidaux tétragonaux (formes cristallines proches de celles trouvés dans certains phanérophytes et les sols. Les cristaux d'oxalate de Calcium sont métastable et se transforment rapidement en calcite par diagenèse[6].

Le phytosociologue évoquera par exemple les associations du Cratoneurion pour les décrire (groupement à Cratoneuron commutatum qui peut être suivi de l' Eucladietum verticillati (dominé par Eucladium verticillatum), l'association à Scytonema myochrous. [13],[14],[15].

Équilibre calco-carbonique[modifier | modifier le code]

Terrasses en Travertin à Pamukkale, Turquie

Cela donne un aspect insolite à ces petits torrents, qu'on appelle alors sources pétrifiantes ou tufières.

L'équation chimique suivante exprime l'équilibre calco-carbonique  :

À gauche de l'équation, le carbonate est solide (tuf calcaire), alors qu'à droite, il est sous forme d'ions dissous dans l'eau (érosion karstique).

C'est un dépôt de source de nature calcaire, vacuolaire, mais dans l'ensemble très solide, généralement rubané, blanchâtre. Les végétaux se sont décomposés pour laisser la pierre.

Utilisations[modifier | modifier le code]

Colisée Rome (70-72), Travertin

Le travertin est la pierre dont on s'est servi pour les plus beaux édifices de la Rome antique. Elle est appelée Travertino en italien et, par les anciens, lapis tiburtinus, « pierre de Tivoli ». Un grand nombre de monuments, arcs et portes de la ville, comme le Colisée et le théâtre de Marcellus sont construits avec cette pierre, ainsi que la plupart des églises, basiliques et palais modernes ou de la Renaissance.

« C'est une roche calcaire blanchâtre tirant sur le jaune et donnant des blocs de la plus grande dimension : son grain est très-fin, mais elle est persillée. Au sortir de la carrière elle est tendre, et devient ensuite fort dure ; sa ténacité la rend capable de supporter sans se rompre une charge considérable(...) Il est vrai qu'elle éclate au feu, mais elle résiste à toutes les intempéries de l'air. Enfin, elle acquiert avec le temps un ton chaud et coloré d'un aspect fort agréable[16]. »

« Le travertin est un dépôt calcaire d'eau douce, mais il n'est pas disposé en bancs d'une épaisseur uniforme : sa hauteur varie, au contraire, pour chaque bloc ; ce qui, afin de ménager la pierre, oblige à faire des raccordements. L'inconvénient d'avoir des assises non réglées diminue au reste pour le travertin, parce que les nuances des divers morceaux diffèrent infiniment peu entre elles. La plupart étant d'ailleurs posés sans mortier ou avec un mortier composé de sable très-fin, les joints sont peu sensibles et l'irrégularité s'aperçoit à peine[16]. »

On l'utilise aussi en dallage, escalier ou plateaux divers et variés (table, buffet…). À l’extérieur, il sert de margelle aux piscines ou de revêtement de terrasse. On le pose brut de sciage ou vieilli, sans rebouchage des cavités, contrairement à l’intérieur, où il est poli ou adouci et rebouché, pour la commodité de l’entretien.

Gisements[modifier | modifier le code]

Dans le Latium[modifier | modifier le code]

Des travertins sont extraits dans de nombreux lieux dans le monde. Les carrières les plus célèbres, historiques, et importantes se situent sur la zone de Tivoli Terme et Favale-Campolimpido près de Tivoli et Villalba près de Guidonia Montecelio dans le Latium en Italie. Les carrières près des villes d'Orte, de Viterbe, et d'Ascoli en Italie sont aussi réputées. Ces travertins sont utilisés localement ou exportés vers d'autres régions d'Italie et à l'étranger.

La pierre Palommno est un tuf calcaire dont on fait une excellente chaux, et qu'on trouve en abondance dans les montagnes de Palestrine et de Tivoli. Cette pierre est blanche, poreuse, tantôt fragile et tantôt compacte. Les anciens s'en servaient quelquefois pour les ouvrages de maçonnerie de blocage, et même pour les ouvrages réticulés, opus reticulatum[16].

« Voici de quelle manière est dirigée l'exploitation du travertin au pied des collines de Tivoli, d'où l'on tire la majeure partie de celui qu'on emploie aux constructions de Rome. On découvre dans toute cette plaine, au-dessous d'une terre fertile et à la profondeur d'environ 70 cm à 90 cm, une première couche de travertin de qualité inférieure, et interrompue de distance en distance par des fentes ou quelques parties terreuses. En conduisant la fouille à une profondeur de 6 à 7 mètres, on trouve une couche de calcaire crayeux d'environ 12 cm d'épaisseur, d'où sortent des sources d'eau. Enfin, sous ce calcaire crayeux, on rencontre le travertin propre à l'exploitation. Cette division des carrières de travertin en deux couches bien distinctes rend plus facile l'extraction de la couche inférieure[16]

Dans le département de la Marne[modifier | modifier le code]

Certains travertins d'âge thanétien de Sézanne dans la Marne comportent de magnifiques empreintes de feuilles.

Galerie d'images[modifier | modifier le code]

Références[modifier | modifier le code]

  1. Casanova J (1981) Morphologie et biolithogenèse des barrages de travertins. Actes du colloque de l'Association des géographes français. Formations carbonatées externes, tufs et travertins, p. 45-54.)
  2. Curie J (2013). Les travertins anthropiques, entre histoire, archéologie et environnement: étude geoarchéologique du site antique de Jebel Oust (Tunisie) ; Thèse de Doctorat, Dijon.
  3. CNTRL [1]
  4. a, b, c, d, e, f et g Geurts MA, Frappier M & Tsien H.H (1992) Morphogenèse des barrages de travertin de Coal River Springs, sud-est du Territoire du Yukon. Géographie physique et Quaternaire, 46(2), 221-232.
  5. Pentecost A (1998) The significance of calcite (travertine) formation by algae in a moss-dominated travertine from Matlock Bath, England. Archiv für Hydrobiologie, 143(4), 487-509 (résumé).
  6. a, b, c et d Freytet, P., & Verrecchia, E. (1995). Discovery of Ca oxalate crystals associated with fungi in moss travertines (bryoherms, freshwater heterogeneous stromatolites). Geomicrobiology Journal, 13(2), 117-127 (résumé).
  7. Pentecost A. & Fletcher A (1974) Tufa, an unusual lichen substrate. Lichenologist 6, 100-02
  8. Pentecost A (2003) Cyanobacteria associated with hot spring travertines. Canadian Journal of Earth Sciences, 40(11), 1447-1457.
  9. Golubic S (1973) The relationship between blue-green algae and carbonate deposits, p. 434-472. In N.E. Carr et B. Whitton, edit., The biology of blue-green algae. Basil Blackwell, Oxford
  10. a et b Pentecost A (1987) Some observations on the growth rates of mosses asso-ciated with tufa and the interpretation of some postglacial bryoliths. Cave Science, 14: 543-550 ; DOI:10.1179/jbr.1987.14.3.543 (résumé)
  11. Adolphe JP et Billy C (1974) Biosynthèse de la calcite par une association bactérienne aérobie. Comptes rendus de l'Académie des sciences de Paris, 278: 2873-2875
  12. Lang J & Lucas G (1970). Contribution à l'étude des biohermes continentaux, barrages des lacs de Band-e-Amir (Afghanistan central). Bulletin de la Société géologique de France 7 (5) : 834-842
  13. De Sloover J & Goosens M (1984) Les associations du Cratoneurion d'un travertin de Lorraine belge . Bulletin de la Société royale de botanique de Belgique/Bulletin van de Koninklijke Belgische Botanische Vereniging, 37-50 (résumé)
  14. Ector L (1987) Étude phytosociologique du Cratoneuretum falcati dans le Val de Bagnes (Valais, Suisse). Bulletin de la Murithienne, (105), 79-86.
  15. Couderc JM (1977). Les groupements végétaux des tufs de Touraine. Documents phytosociologique, 37-50.
  16. a, b, c et d Paul-Marie Letarouilly. Édifices de Rome moderne ou recueil des palais, maisons, églises, couvents et autres monuments publics et particuliers les plus remarquables de la ville de Rome. D. Avanzo, 1849 (Livre numérique Google)

Voir aussi[modifier | modifier le code]

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Articles connexes[modifier | modifier le code]

Liens externes[modifier | modifier le code]

Bibliographie[modifier | modifier le code]

  • Chafetz HS & Folk R (1984) « Travertines : depositional morphology and the bacterial constructed constituents. » Journal of Sedimentary Petrology, 54:289-316
  • Curie J (2013). Les travertins anthropiques, entre histoire, archéologie et environnement : étude geoarchéologique du site antique de Jebel Oust (Tunisie) ; thèse de doctorat, Dijon.
  • Emeis KC, Richnow HH & Kempe S (1987) « Travertine formation in Plitvice National Park, Yugoslavia: chemical versus biological control » ; Sedimentology, 34: 595-609
  • Ford TD & Pedley HM (1996) « A review of tufa and travertine deposits of the world ». Earth-Science Reviews, 41(3), 117-175.
  • Geurts MA (1976) « Genèse et stratigraphie des travertins de fond de vallée en Belgique ». Acta geographica Lovaniensia 16, 66 p
  • Hoffmann F (2005) Les Tufs et travertins en Périgord-Quercy (No. 13). Presses univ de Bordeaux.
  • Lorah MM & Herman JS (1988) « The chemical evolution of travertine-depositing stream : geochemical processes and transfer reactions ». Water Ressources Research, 24 (9): 1541-1552
  • Mottequin B, Marion J.M & Goemaere E (2014) Livret-guide de l'excursion géologique dans la vallée du Hoyoux (Belgique) pour les membres de la Société géologique du Nord
  • Symoens JJ, Duvigneaud P & Vanden Berghen C (1951) Aperçu sur la végétation des tufs calcaires de la Belgique. Bulletin de la Société royale de botanique de Belgique, 83: 329-352