Introduction
Un peu d’histoire sur le lieu visité pour commencer: au cours du 19ème, longtemps discuté, le tracé de la voie de chemin de fer entre Rennes et Brest passa finalement par Morlaix et la construction du viaduc fût décidé. Choisir d'ériger la gare sur le plateau Saint Martin sous-entendait l'élévation d'un pont au centre-ville pour franchir la vallée. Le chantier de construction du viaduc s'ouvrit alors le 20 juillet 1861 sous la responsabilité de l'ingénieur Fenoux. L'ouvrage fût livré à la Compagnie de l'Ouest le 11 décembre 1863.
De nos jours, l’édifice impose au-dessus du bassin ses 58 mètres de hauteur et ses 284 mètres de longueur. En journée, l’accès piéton est accessible au premier étage du viaduc. Cette balade est une figure imposée quand vous visitez Morlaix.
Cette earthcache va s’intéresser à l’origine des pierres utilisées pour construire le viaduc ainsi qu’à quelques stalactites qui se sont formées à une extrémité du chemin piéton.
Géologie de la région
Cartographie précise du complexe de Ploumanac’h, Michel Barrière. 1976
Légende de la carte :
Source : Extraits du site de la « Société géologique et minéralogique de Bretagne »
Le massif granitique de Ploumanac’h résulte de trois intrusions successives concentriques :
– une zone interne, la plus jeune, centrée sur l’Île Grande avec un granite blanc ou bleuté à grains fins qui a environ 290 millions d’années. Les spécialistes subdivisent cette zone interne en zone centrale (granite à biotite = mica noir, appelé “granite bleu de l’Île Grande“) et couronne (granite à deux micas noir et blanc appelé “granite blanc de l’Île Grande“).
Le « bleu » de l’Ile Grande
Le « blanc » de l’Ile Grande
– une zone intermédiaire autour, âgée d’environ 295 millions d’années, avec des granites plus gris ou légèrement roses, toujours à grains fins. Sur l’Île Agathon, on en distingue une variante dite “granite Agathon” ou “granite Canton” un peu plus ocre ou rosé.
– une zone externe, la plus ancienne puisqu’elle a environ 300 millions d’années, composée du célèbre granite rose à gros grains et même, en certains endroits des granites à très gros grains de feldspath (de rose à rouge). Dans cette zone, on distingue le granite « de La Clarté-Ploumanach » et celui « des Traouiéro ».
Granite de la Clarté-Ploumanach
L’origine des roches utilisées pour les pierres du viaduc ?
L’origine des roches utilisées pour la construction du viaduc m’était inconnue quand j’ai créée cette earthcache. Je vous propose de m’accompagner dans mes démarches pour essayer d’en savoir un peu plus…
Compte-tenu de la région, on peut déjà imaginer que la roche sera du granite. L’observation sur place me conforte dans cette hypothèse. De plus, l’uniformité de couleur des pierres qui le constitue me dit de plus qu’il y a surement une seule roche utilisée.
Pour la localisation, il faut garder à l’esprit que les matériaux de construction de ces époques étaient souvent sélectionnés localement, la géologie de la région et la carte des bassins carriers régionaux peuvent donner une première idée sur l’origine géologique de certaines d’entre-elles.
Maintenant le sous-sol du massif granitique de Ploumanac’h est vraiment riche et a largement été exploité donc les carrières sont nombreuses. Difficile de conclure avec ces seules informations !
C’est là où intervient mon « ami » Internet pour en savoir plus. N’étant plus sur place pour consulter les régistres de construction des monuments, c’était une de mes seules sources de documentation. Heureusement pour le coup, il y avait de la matière qui se recoupait sur plusieurs sites, ce qui m’a permis de conclure.
Résultat de ces recherches :
La multitude des points d’extraction est surprenante : plusieurs centaines reconnues à ce jour. Ainsi à Batz-sur-Mer (Loire-Atlantique) s’observent une douzaine d’exploitations ; à l’Île-Longue-Rostellec, en rade de Brest, on a au moins 16 carrières et, dans l’archipel de l’Île-Grande (Côtes-d’Armor), plusieurs dizaines …
Dans ces conditions, difficile de savoir d’où viennent les roches du viaduc !
J’ai poursuivi ma recherche en cherchant la dimension des chantiers qui est très variable dans la région : depuis les minuscules exploitations artisanales (les plus fréquentes) jusqu’aux carrières à infrastructure industrielle (Île-Grande, Aber-Ildut, Fréhel…). Cela m’a permis d’exclure les petites exploitations pour ne sélectionner que les grandes en m’arrêtant sur celles de l’Ile-Grande (Côtes-d’Armor).
Localisation des carrières dans la région
Et là, bingo, en regroupant quelques sources d’information j’arrive sur l’origine exact des roches utilisées pour la construction du viaduc.
Sur l'île Fougère, deux carrières, dont une très importante située au sud-est, avec un quai d'embarquement. Cette Île avait été choisie pour approvisionner le viaduc de Morlaix (1861-1863) avec le maximum de régularité car on pouvait y exploiter en tout temps, même à marée haute.
Bref, ça c’est passé à peu près comme ça… Pas exactement dans l’ordre cité mais pour la rédaction j’ai remis de l’ordre afin d’en faire une histoire logique.
Les stalactites
Une stalactite (du grec stalaktos - « qui coule goutte à goutte ») est un type de formation suspendu au plafond des grottes, souterrains, sources chaudes, ou des constructions humaines telles que maisons, ponts, mines, etc. N'importe quelle matière peut former des stalactites à condition qu'elle puisse être soluble, ou se déposer sous forme de colloïde, ou être en suspension, ou être fondue.
Dans le cas d’une grotte, la pluie absorbe le dioxyde de carbone de l'atmosphère, s'infiltre dans le sol, où elle absorbe également les acides organiques. Le carbonate de calcium (chaux) se dissout, à partir du calcaire présent dans l'eau. Cette chaux dissoute se combine avec le dioxyde de carbone pour former du bicarbonate de calcium, qui est très soluble dans l'eau. Lorsqu'elle atteint le plafond de la grotte, cette solution s'écoule par les fissures existantes dans la roche. Au contact de l'air, le dioxyde de carbone s'échappe, le bicarbonate de calcium se retransforme en carbonate de calcium peu soluble dans l'eau (chaux). L'eau s'évapore, laissant la chaux, qui se solidifie et forme les stalactites au fil des années.
Les réactions chimiques associées à ce phénomène sont:
Ca2+ + 2 HCO3- ⇔ CaCO3 + H2O + CO2
ou
Ca2+ + 2 HCO3- ⇔ CaCO3 + H2CO3
Taux de croissance et âge des stalactites/stalagmites
Les stalactites/stalagmites se forment et croissent très lentement à l'échelle humaine. Cependant, leur taux de croissance exact varie et dépend de plusieurs facteurs :
- la concentration de chaux dans l'eau
- la teneur en CO2 dans l'eau et dans l’atmosphère
- la quantité d'eau qui s'écoule
- la température
Dans la littérature, on prend couramment comme croissance de base une variation entre 8 et 15 millimètres par 100 ans; soit en moyenne 10 mm par siècle.
Cependant, la généralisation à l'ensemble des lieux n'est pas légitime. Il est peu probable qu'une stalactite/stalagmite de 1 mètre de long ait exactement 10 000 ans.
Par exemple, dans la "grotte de l’Aven Armand" en Lozère, vous pouvez voir plus de 400 stalagmites de 15 à 30 mètres de haut alors que leur formation a commencé il y a 700 000 ans. On a vu que lorsque l’eau chargée de calcaire rencontre l’air d’une cavité, le gaz carbonique s’échappe et libère le calcaire qui va rester sur la voûte de la cavité en formant des stalactites. A l’Aven Armand, les eaux sont particulièrement riches en calcaire et forment des gouttes très lourdes qui ne séjournent pas assez longtemps au plafond pour former des stalactites importantes.
Avec ces informations, on peut calculer leurs taux de croissance qui varient dans ce cas de 2 à 4 mm par siècle pour les stalagmites. On est alors à des vitesses plus lentes que la croissance de base. Si on applique ce calcul aux stalactites qui ne font que 1 à 3 m, on trouve des taux de croissances encore plus petits. Donc, là encore, difficile de généraliser et on voit que des stalagmites adjacentes peuvent avoir des taux de croissance très différents.
Photo Aven Armand
De manière significative, les conditions environnementales influencent la croissance. Les taux de croissance varient avec les changements climatiques, car les quatre paramètres, donnés ci-dessus, changent. Dans l'alternance de périodes froides et de périodes chaudes, la croissance fluctue très fortement.
Présence de stalactites
En principe, on trouve des stalactites dans toutes les grottes du monde, qui sont situées dans des régions karstiques et calcaires. Ces grottes sont appelées grottes à stalactites.
Comme on le voit dans cette cache, des stalactites peuvent également se former sur des structures ou constructions anciennes lorsque l'hydroxyde de calcium est libéré du ciment ou du béton et réagit ensuite avec le dioxyde de carbone présent dans l'air.
Les sources bibliographiques
- http://www.ile-grande.bzh/granite-de-lile-grande/
- https://journals.openedition.org/rao/925?lang=en
- https://saga-geol.fr/Geologie_page_conf_Ploumanach.html
- https://www.researchgate.net/figure/Mode-de-croissance-des-fistuleuses-stalactites-stalagmites-et-colonnes-dapres_fig4_30435745
- https://avenarmand.com/histoire/formation
Pour valider la Earthcache
Pour pouvoir valider cette EarthCache, vous devrez répondre correctement aux questions suivantes et ajouter à votre log une photo de vous, de votre GPS ou de votre pseudo au waypoint de la cache. Cette photo permettra de valider le « trouvé » en cas de mauvaise réponse aux questions.
Merci d’envoyer vos réponses via mon profil ou via la messagerie geocaching.com, ne les donnez pas dans votre log. Les logs enregistrés sans réponses seront supprimés.
Vous pouvez loguer la cache "trouvé" sans attendre ma confirmation, je vous contacterai en cas de problème.
Rappel concernant les Earthcaches: Il n'y a pas de conteneur à rechercher ni de logbook à renseigner. Il suffit de se rendre sur les lieux, de répondre aux questions et de me renvoyer les réponses.
Question 1 : Pouvez-vous donner le nom de la roche utilisée pour contruire le viaduc ?
Question 2 : Donner l’origine de cette roche et dite pourquoi elle vient de cette carrière ?
Question 3 : Taille des stalactites observées sous le carré bleu ? Matériau qui les compose en justifiant votre réponse avec vos observations de terrain ?
Question 4 : En utilisant la vitesse de base fournie dans le descriptif de la cache et la taille moyenne des stalactites trouvée dans la question 1, calculer l’age théorique moyen des stalactites.
Question 5 : Comparer le résultat de ce calcul avec l’age du viaduc. Que pouvez-vous conclure ? Selon vous, quels sont les paramètres qui influencent ce résultat ?
Introduction
Let's start with a little history of the site we visited: in the 19th century, the route of the railroad between Rennes and Brest was debated for a long time, before finally passing through Morlaix and building the viaduct. Choosing to build the station on the Saint Martin plateau meant building a bridge across the valley in the town center. Construction of the viaduct began on July 20, 1861, under the supervision of engineer Fenoux. It was handed over to the Compagnie de l'Ouest on December 11, 1863.
Today, the 58-metre-high, 284-metre-long structure towers over the basin. During the day, pedestrian access is available from the second floor of the viaduct. This walk is a must when visiting Morlaix.
This earthcache will look at the origin of the stones used to build the viaduct, as well as some of the stalactites that have formed at one end of the footpath.
Geology of the region
The Ploumanac'h granite massif is the result of three successive concentric intrusions:
- an inner zone, the youngest, centered on Île Grande, with fine-grained white or bluish granite around 290 million years old. Specialists subdivide this inner zone into a central zone (granite with biotite = black mica, known as "Île Grande blue granite") and a crown zone (granite with two black and white micas, known as "Île Grande white granite").
- an intermediate zone around 295 million years old, with more grey or slightly pink granites, still fine-grained. On Île Agathon, a variant known as "Agathon granite" or "Canton granite" is slightly more ochre or pinkish.
- an outer zone, the oldest, around 300 million years old, composed of the famous coarse-grained pink granite and, in some places, very coarse-grained feldspar granite (pink to red). In this zone, we distinguish between the "La Clarté-Ploumanach" granite and the "Traouiéro" granite.
The origin of the rocks used to build the viaduct?
The origin of the rocks used to build the viaduct was unknown to me when I created this earthcache. I'd like you to join me in my quest to find out more...
Given the region, we can already imagine that the rock will be granite. My on-site observations confirm this hypothesis. What's more, the uniform color of the stones that make it up tells me that there's probably only one rock used.
The geology of the region and the map of regional quarrying basins can give an initial idea of the geological origin of some of these materials.
Now, the subsoil of the Ploumanac'h granite massif is very rich and has been extensively exploited, so quarries are plentiful. It's hard to draw any conclusions with this information alone!
That's where my "friend" the Internet comes in, to find out more. As I was no longer on site to consult the construction registers of the monuments, it was one of my only sources of documentation. Fortunately, there was a lot of overlapping material on several sites, which enabled me to come to a conclusion.
The result of this research:
The sheer number of extraction sites is astonishing: several hundred have been identified to date. At Batz-sur-Mer (Loire-Atlantique), for example, there are a dozen quarries; at Île-Longue-Rostellec, in the Brest harbor, there are at least 16 quarries; and in the Île-Grande archipelago (Côtes-d'Armor), there are several dozen ...
In these conditions, it's hard to know where the rocks for the viaduct come from!
I continued my research by looking at the size of the quarries, which vary widely in the region: from tiny artisanal operations (the most common) to quarries with an industrial infrastructure (Île-Grande, Aber-Ildut, Fréhel...). This allowed me to exclude the small operations and select only the large ones, focusing on those on Ile-Grande (Côtes-d'Armor).
And then, bingo, by pooling several sources of information, I arrived at the exact origin of the rocks used to build the viaduct.
On Fougère Island, there are two quarries, one of which is very large and located to the south-east, with a loading dock. This island had been chosen to supply the Morlaix viaduct (1861-1863) with maximum regularity, as it could be quarried at any time, even at high tide.
Anyway, that's more or less how it happened... Not exactly in the order given, but for the sake of the writing, I've put it in order to make it a logical story.
The stalactites
Stalactite (from the Greek stalaktos - "dripping") is a type of formation that hangs from the ceiling of caves, underground passages, hot springs, or human constructions such as houses, bridges, mines, etc. Any material can form stalactites as long as it can be soluble, or deposited as a colloid, or be suspended, or be melted.
In the case of a cave, rain absorbs carbon dioxide from the atmosphere, seeps into the ground, where it also absorbs organic acids. Calcium carbonate (lime) dissolves from the limestone in the water. This dissolved lime combines with carbon dioxide to form calcium bicarbonate, which is very soluble in water. When it reaches the ceiling of the cave, this solution flows through the existing cracks in the rock. On contact with the air, the carbon dioxide escapes, the calcium bicarbonate is transformed back into calcium carbonate, which is not very soluble in water (lime). The water evaporates, leaving the lime, which solidifies and forms the stalactites over the years.
The chemical reactions associated with this phenomenon are:
Ca2+ + 2 HCO3- ⇔ CaCO3 + H2O + CO2
or
Ca2+ + 2 HCO3- ⇔ CaCO3 + H2CO3
Growth rate and age of stalactites/stalagmites
Stalactites/stalagmites form and grow very slowly on a human scale. However, their exact growth rate varies and depends on several factors:
- the concentration of lime in the water
- the CO2 content in the water and in the atmosphere
- the amount of water flowing
- the temperature
In the literature, a variation between 8 and 15 millimetres per 100 years is commonly used as a base growth rate, i.e. on average 10 mm per century.
However, generalisation to all locations is not legitimate. It is unlikely that a 1 meter long stalactite/stalagmite is exactly 10,000 years old.
For example, in the "cave of Aven Armand" in Lozere (France), you can see more than 400 stalagmites of 15 to 30 meters high whereas their formation started 700 000 years ago. We have seen that when water loaded with limestone meets the cavity’s air , the carbon dioxide escapes and releases the limestone which will remain on the vault of the cavity by forming stalactites. At Aven Armand, the water is particularly rich in limestone and forms very heavy drops which do not stay long enough on the ceiling to form important stalactites.
With this information, we can calculate their growth rates which vary in this case from 2 to 4 mm per century for the stalagmites. We are then at slower speeds than the basic growth. If we apply this calculation to stalactites that are only 1 to 3 m, we find even smaller growth rates. So, here again, it is difficult to generalise and we see that adjacent stalagmites can have very different growth rates.
Significantly, environmental conditions influence growth. Growth rates vary with climatic changes, as the four parameters, given above, change. In the alternation of cold and warm periods, the growth fluctuates very strongly.
The presence of stalactites
In principle, stalactites are found in all caves in the world, which are located in karst and limestone regions. These caves are called stalactite caves.
As seen in this cache, stalactites can also form on old structures or buildings when calcium hydroxide is released from cement or concrete and then reacts with carbon dioxide in the air.
To validate this Earthcache
In order to validate this EarthCache, you will need to answer the following questions correctly and add a photo of yourself, your GPS or your nickname to your log at the cache waypoint. This photo will validate the "found" in case of wrong answers to the questions.
Please send your answers via my profile or via the geocaching.com messaging system, do not give them in your log. The logs recorded without answers will be deleted.
You can log the "found" cache without waiting for my confirmation, I will contact you in case of problem.
Reminder about Earthcaches: There is no container to look for or logbook to fill out. Just go to the location, answer the questions and send the answers back to me.
Question 1 : Can you name the rock used to build the viaduct?
Question 2 : Give the origin of this rock and say why it comes from this quarry?
Question 3 : Size of the stalactites observed under the blue square? What is the material that composes them, justifying your answer with your field observations?
Question 4 : Using the base velocity provided in the description of the cache and the average size of the stalactites found in question 1, calculate the average theoretical age of the stalactites.
Question 5 : Compare the result of this calculation with the age of the viaduct. What can you conclude? According to you, what are the parameters that influence this result?