Travertin

Travertin ( ^{Le calcaire calcaire (ⓘTRAV} -ər -teen) est une forme decalcaired'eau doucequi se dépose autourdes sources minérales, notammentthermales. Il présente souvent un aspect fibreux ou concentrique et se décline en variétés blanches, beiges, crème et rouille. Il se forme par un processus de précipitation rapide ducarbonate de calcium, souvent à l'embouchure d'une source thermale ou dans une grotte calcaire. Dans cette dernière, il peut formerdes stalactites,des stalagmiteset d'autresspéléothèmes.

Le travertin est fréquemment utilisé comme matériau de construction en Italie et ailleurs . Des dépôts similaires, mais plus tendres et extrêmement poreux, formés à partir d'eau à température ambiante, sont appelés tuf .

Le travertin est une roche sédimentaire formée par la précipitation chimique de minéraux de carbonate de calcium à partir d'eau douce, généralement dans les sources, les rivières et les lacs ; c'est-à-dire à partir des eaux de surface et souterraines. Au sens large, le travertin comprend les dépôts présents dans les sources chaudes et froides, notamment la roche poreuse et spongieuse appelée tuf , ainsi que les formations de grottes connues sous le nom de spéléothèmes (qui comprennent les stalactites et les stalagmites ). La calcrète , qui est un dépôt de minéraux calciques formant un horizon dans le profil du sol , n'est pas considérée comme une forme de travertin.

Le travertin est souvent défini de manière plus restrictive comme une roche dense, parfois massive, mais plus fréquemment rubanée ou à structure interne fibreuse, déposée dans les sources thermales. Dans ce sens plus restreint, le travertin se distingue des spéléothèmes et du tuf . Le travertin est parfois défini par son mode de formation, comme une roche résultant de la précipitation inorganique de minéraux de carbonate de calcium sur une surface suite à des échanges de dioxyde de carbone entre l'atmosphère et les eaux souterraines. Les calcrètes, les marnes lacustres et les récifs lacustres sont exclus de cette définition, mais les spéléothèmes et le tuf en sont inclus.

La porosité des travertins frais est très variable , allant d'environ 10 % à 70 %. Les travertins anciens peuvent présenter une porosité aussi faible que 2 % en raison de la cristallisation de calcite secondaire dans les pores d'origine, tandis que certains travertins à aragonite frais de Mammoth Hot Springs, dans le Wyoming, affichent une porosité supérieure à 80 %. Une porosité d'environ 50 % est typique des travertins de sources froides, tandis que ceux des sources chaudes présentent une porosité moyenne d'environ 26 %. Les spéléothèmes ont une faible porosité, inférieure à 15 %.

Le travertin crée des reliefs caractéristiques :

• Les monticules de source sont des dômes de travertin dont la hauteur varie de moins d'un mètre à plus de artésienne , soit un geyser . On trouve également des monticules de travertin sous l'eau, souvent dans des lacs salés.
• Les crêtes de fissures se forment à partir de la décharge de sources le long de joints ou de failles . Elles peuvent atteindre plus de le dépôt de travertin sur la paroi de la fissure.
• Les dépôts de cascades sont formés par une série de chutes d'eau. Les chutes de Dunns River sont l'une des très rares chutes de travertin qui se jettent dans l'océan.
• Les dépôts de barrage sont similaires aux cascades, mais présentent une accumulation verticale localisée de travertin qui crée un étang ou un lac derrière l'accumulation de travertin.
• Le travertin forme différents types de dépôts fluviaux et lacustres .
• Les dépôts paludaux ( marais ) sont des accumulations peu profondes dans des zones mal drainées.
• Les spéléothèmes sont les « formations » caractéristiques des grottes.

La formation du travertin débute lorsque les eaux souterraines ( H₂O ) contenant une concentration élevée de dioxyde de carbone _dissous ( CO₂ ) entrent en contact avec du calcaire ou d'autres roches contenant du carbonate de calcium ( CaCO₃ ). Le dioxyde de carbone dissous agit comme un acide faible, l'acide carbonique , qui dissout une partie du calcaire sous forme de bicarbonate de calcium soluble ( CaCO₃ _{) .}réaction réversible , ce qui signifie que lorsque la concentration de bicarbonate de calcium dissous augmente, ce dernier se recombine en carbonate de calcium , en eau et en dioxyde de carbone. Tant que le dioxyde de carbone ne peut s'évaporer, un équilibre chimique est atteint : la dissolution du carbonate de calcium est compensée par sa précipitation.

Si les eaux souterraines se déplacent dans un environnement où la concentration en dioxyde de carbone est plus faible (mesurée par sa pression partielle , pCO2 ₎ , une partie du dioxyde de carbone s'échappera dans l'environnement, perturbant l'équilibre et permettant une précipitation nette de carbonate de calcium :

CaCO3 + H2O + CO2"}},"i":0}}] Ca²⁺ + ^2HCO₃⁻−3 → _CaCO₃ + _H₂O + _CO₂

Le carbonate de calcium précipite plus facilement sur les surfaces solides baignées par les eaux souterraines, formant ainsi d'épais dépôts de travertin. En raison du rôle du _CO₂

Les principales sources de concentration élevée de dioxyde de carbone dans les eaux souterraines sont les sols et l'activité volcanique. L'eau qui traverse le sol se charge de dioxyde de carbone provenant des racines des plantes et de la décomposition _de la matière organique . Ce Pamukkale ou de Mammoth Hot Springs. Le dioxyde de carbone peut provenir de sources profondes de la Terre telles que le métamorphisme de roches profondément enfouies. Transporté à la surface par le magma , il constitue un composant majeur des gaz volcaniques . Le dioxyde de carbone peut également être produit par le réchauffement de roches solides proches de la surface par des masses magmatiques, par décomposition thermique de matière organique ou par des réactions entre le quartz ou d'autres minéraux siliceux et des minéraux carbonatés .

Les précipitations peuvent être améliorées par des facteurs conduisant à une réduction du pCO2 _, par exemple l'augmentation des interactions air-eau au niveau des chutes d'eau peut être importante, tout comme la photosynthèse.

Plus rarement, le travertin peut se former à partir d'eau très alcaline contenant de l'hydroxyde de calcium dissous ( Ca²⁺).la serpentinisation de la roche ultramafique . Lorsque cette eau alcaline atteint la surface, elle absorbe le dioxyde de carbone de l'air pour précipiter le carbonate de calcium :

CaCO3 + H2O"}},"i":0}}] Ca²⁺ + 2OH⁻ ⁺ CO₂ → _CaCO₃ + _H₂O^​_​

Bien que l'eau carbonatée par l'activité volcanique soit généralement associée aux sources thermales, il arrive qu'elle se refroidisse à une température proche de la température ambiante avant de remonter à la surface. De même, l'eau carbonatée par son passage à travers le sol peut parfois avoir circulé à des profondeurs suffisantes pour être relativement chaude lorsqu'elle réapparaît à la surface. L'eau carbonatée par l'activité volcanique aura néanmoins tendance à présenter une teneur plus élevée en bicarbonate de calcium dissous et sera généralement plus enrichie en isotope lourd ^13C .

Les deux principaux minéraux de carbonate de calcium, la calcite et l'aragonite , sont présents dans les travertins des sources thermales ; l'aragonite précipite préférentiellement à haute température, tandis que la calcite domine à basse température. Pur et fin, le travertin est blanc, mais il est souvent brun à jaune en raison d'impuretés.

On trouve du travertin dans des centaines de sites à travers le monde. Le travertin de Tivoli, situé des Colli Albani . La carrière de Guidonia se trouve dans ce gisement de travertin.

Le nom antique de cette pierre était de Guidonia ont révélé des bandes et des lamines rythmiques diurnes et annuelles, potentiellement exploitables en géochronologie . On trouve des gisements de travertin dans une centaine d'autres localités en Italie, notamment à Rapalino, près de Pise .

À Pamukkale , en Turquie, site inscrit au patrimoine mondial de l'UNESCO , on peut admirer des cascades de lacs naturels formés par des barrages de travertin. Parmi les autres sites présentant de telles cascades, citons Huanglong, dans la province du Sichuan en Chine (également inscrit au patrimoine mondial de l'UNESCO), les sources thermales de Mammoth aux États-Unis, Egerszalók en Hongrie, Mahallat , Abbass Abad, Atash Kooh et Badab-e Surt en Iran , Band-i-Amir en Afghanistan , les Lagunas de Ruidera en Espagne, Hierve el Agua à Oaxaca, au Mexique, et Semuc Champey au Guatemala .

Lors du dernier optimum paléoclimatique post-glaciaire d' Europe centrale ( période atlantique , 8000-5000 av. J.-C.), d'immenses dépôts de tuf se sont formés à partir de sources karstiques . À une échelle moindre, ces processus karstiques sont toujours actifs. D'importants géotopes se trouvent dans le Jura souabe , principalement dans les vallées de la crête nord-ouest de la cuesta ; dans de nombreuses vallées de la périphérie érodée du Jura franconien karstique ; et sur les contreforts alpins septentrionaux .

Les cours d'eau karstiques dinariques , notamment ceux de Bosnie-Herzégovine et de Croatie, sont réputés pour l'accumulation de riches dépôts de travertin et les phénomènes associés tels que les grottes de tuf et de travertin, les îlots fluviaux, les barrages et les cascades. En Bosnie-Herzégovine, la rivière Una est particulièrement riche en dépôts de travertin, tout comme la Pliva , la Trebižat , la Buna et la Bregava . Le travertin a formé 16 barrages naturels dans une vallée croate connue sous le nom de Parc national des lacs de Plitvice . Accroché à la mousse et aux rochers dans l'eau, le travertin s'est accumulé pendant plusieurs millénaires pour former des cascades atteignant jusqu'à Krka , la Zrmanja ( avec son affluent la Krupa) et Kupa ( en Croatie et en Slovénie), ainsi que la Krka en Slovénie.

Aux États-Unis, le site le plus connu pour la formation du travertin est le parc national de Yellowstone , où les zones géothermiques sont riches en gisements de travertin. Le Wyoming possède également du travertin dans le parc d'État de Hot Springs à Thermopolis . L'Oklahoma compte deux parcs dédiés à cette merveille naturelle. Les chutes Turner , les plus hautes de l'Oklahoma, sont une cascade de Sulphur, en Oklahoma , zone de loisirs nationale de Chickasaw .

Austin, au Texas , et la région vallonnée environnante au sud sont construites sur du calcaire. La région compte de nombreuses formations de travertin, comme celles que l'on trouve aux chutes Gorman, dans le parc d'État de Colorado Bend . Le lac Hanging, dans le canyon de Glenwood au Colorado, s'est formé grâce à des barrages de travertin qui bloquent un cours d'eau alimenté par une source. Les bancs de travertin de la région peuvent atteindre Le parc d'État de Rifle Falls au Colorado abrite une triple cascade dévalant un barrage de travertin.

Le système de sources thermales de Soda Dam, dans les monts Jemez au Nouveau-Mexique, a fait l'objet d'intenses recherches en raison de son lien avec le système géothermique de la caldeira de Valles . Les eaux souterraines chaudes provenant de la caldeira ont circulé le long de la faille de Jemez et se sont mélangées à des eaux souterraines plus froides avant d'affleurer à la surface. La datation radiométrique des travertins montre que la sédimentation a débuté presque immédiatement après l'éruption de la caldeira de Valles et que la région connaît actuellement une sédimentation entamée il y a 5 000 ans. Une nouvelle espèce d' algue verte extrêmophile , Scenedesmus, a été isolée pour la première fois du travertin de Soda Dam.

En Islande , la rivière Hvanná, située sur le flanc nord de l' Eyjafjallajökull , a été fortement chargée en CO2 _suite aux éruptions de 2010. Du travertin s'est précipité le long de la rivière.

Le travertin est souvent utilisé comme matériau de construction . Il est généralement dépourvu de plans de faiblesse et sa porosité élevée le rend léger compte tenu de sa résistance, lui confère de bonnes propriétés d'isolation thermique et acoustique et le rend relativement facile à travailler. Le travertin dense, une fois poli, constitue une excellente pierre décorative.

Les Romains exploitaient gisements de travertin pour la construction de temples, de monuments, , Colisée le plus grand édifice au monde construit principalement en travertin. En travertin réputées, parmi les plus importantes exploitées depuis l'Antiquité romaine. carrières de Tivoli ont fourni le travertin à Gian Lorenzo Bernini pour la construction de la colonnade de la Saint-Pierre à Rome ( Ange également choisi le travertin pour les nervures extérieures du dôme de la basilique Saint-Pierre . Le travertin de Tivoli a été utilisé dans la sculpture de la majorité de la fontaine de Trevi à Rome pendant la période baroque .

Le travertin a retrouvé sa popularité comme matériau de construction au Moyen Âge. La ville de Bad Langensalza, en Allemagne centrale , possède une vieille ville médiévale encore visible, construite presque entièrement en travertin local. Parmi les édifices du XXe siècle ayant largement utilisé le travertin, on peut citer la basilique du Sacré-Cœur à Paris , le Getty Center à Los Angeles (Californie) et la Shell-Haus à Berlin . Le travertin utilisé pour la construction du Getty Center et de la Shell-Haus a été importé de Tivoli et de Guidonia.

Le travertin est l'une des pierres naturelles utilisées pour le pavage des terrasses et des allées de jardin. On l'appelle parfois calcaire travertin ou marbre travertin ; il s'agit de la même pierre, bien que le travertin soit classé comme un type de calcaire, et non de marbre . Cette pierre se caractérise par des cavités et des sillons à sa surface. Bien que ces sillons soient naturels, ils témoignent d'une usure importante au fil du temps. Il peut être poli pour obtenir une finition lisse et brillante, et se décline dans une variété de couleurs, du gris au rouge corail. Le travertin est disponible en carreaux pour la pose au sol.

Le travertin est l'une des pierres les plus fréquemment utilisées en architecture moderne . On le retrouve couramment dans les sols intérieurs des habitations et des commerces, les terrasses extérieures, les murs et plafonds des spas, les façades et les revêtements muraux . Les murs du hall de la Willis Tower (1970), tour moderniste (anciennement Sears Tower) à Chicago , sont en travertin. L'architecte Welton Becket a souvent intégré le travertin dans nombre de ses projets. Le Ronald Reagan UCLA Medical Center est revêtu de plus de 1 360 tonnes de travertin Ambra Light provenant des carrières de Tivoli. L'architecte Ludwig Mies van der Rohe a utilisé le travertin dans plusieurs de ses œuvres majeures, notamment le Toronto-Dominion Centre , le SR Crown Hall , la Farnsworth House et le pavillon de Barcelone . La rotonde du Capitole de l'État du Nouveau-Mexique est revêtue de travertin extrait d'un gisement situé à l'ouest de Belen, au Nouveau-Mexique . La pierre de cette carrière est également utilisée dans les bâtiments de l' Université du Nouveau-Mexique .