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Une
Earthcache
Il ne s’agit pas d’une cache
physique. Pour loguer cette cache, vous devez dans un premier temps
prendre connaissance de sa description éducative en
matière de géologie, puis d’observer le
site sur lequel vous êtes, et enfin de répondre
aux questions qui vous seront posées.
Vous pourrez alors loguer en "Found it" sans attendre mais vous devez
me faire parvenir vos réponses en même temps en me
contactant soit par mail dans mon profil, soit via la messagerie
geocaching.com (Message Center), et je vous contacterai en cas de
problème. Les logs enregistrés sans
réponses seront supprimés.
Altérations
destructives de la roche extraite en tant que pierre de construction
Une première agression
apparaît au cours de l'histoire
géologique des roches lorsqu'elles sont dans leur milieu
naturel (mais ce n'est pas le sujet ici).
Un second traumatisme apparait à partir de
l'extraction de la roche par l'homme en tant de pierre de contruction.
L'extraction de la roche de son milieu d'origine la soumet à
une décompression
générale,
à un changement d'humidité, de
température d'équilibre chimique. Le
matériau "pierre" connait alors une modification de sa
structure, parfois impossible à déceler
à l'oeil nu, qui la fragilise.
Ensuite, le façonnage
de la pierre multiplie sa
surface de contact avec les agents extérieurs, contact qui
contribue à l'accélération de son
évolution.
La mise en œuvre de la pierre dans
l'édifice la soumet à de nouvelles contraintes et
expositions. Les blocs subissent des pressions mécaniques
nouvelles et les agents
d'érosion atmosphérique:
la pluie, le vent, les alternances de température, le gel,
les polutions chimiques, les micro-organismes... La pierre en
œuvre connait donc à son interface avec son
environnement de nombreuses réactions physico-chimiques qui
altèrent son aspect, sa surface puis sa structure
même, ce qui a terme met en danger l'ensemble de
l'édifice qu'elle compose. L'altération des
matériaux et la destruction progressive des ouvrages son
inéluctable.
♦ Les différentes figures
d'altération de la pierre
Les altérations prennent des formes
variées... On peut distingue 5 grandes catégories
de formes d’altération dans lesquelles sont
classées plus de 70 altérations
différentes.
- Fissures et
déformation (fracture, clivage…)
- Détachement
(boursoufflure, éclatement, délitage,
désagrégation, fragmentation, pelage,
desquamation)
- Figures
induites par des pertes de matière
(alvéolisation, érosion,
dégât mécanique, microkarst,
partie manquante, perforation, pitting)
- Altération
chromatique et dépôt
(croûte, dépôt, altération
chromatique, efflorescence, encroûtement, aspect
luisant, graffiti, patine, encrassement, subefflorescence)
- Colonisation
biologique (colonisation biologique, algue, lichen,
mousse, moisissure, plante)
Les altérations de la pierre ont de nombreuses
origines et causes possibles. Elles dépendent en premier
lieu des conditions environnementales. On parle aussi de facteurs
externes d’altération.
- le rôle l'eau
- l'action des sels
- les altérations biologiques
- l'impact de la pollution atomsphérique
FOCUS:
Le rôle primordial de l'eau
◊ Impact de la pluie
La présence d'eau est déterminante dans
l’apparition de la plupart des altérations. L'eau
mobilise les sels solubles, gèle, dissout les
minéraux, favorise l’implantation et
l'activité des organismes vivants, modifie les
propriétés mécaniques... Dans une
maçonnerie ou dans une oeuvre sculptée,
l’eau peut avoir plusieurs origines et engendrer des
altérations dans des zones très
différentes.
Le rôle de l'eau météorique (pluie,
ruissellement) en fonction de l'exposition est remarquable lorsque l'on
examine la distribution des dégradations sur une
façade ou une statue. Il est facile de montrer que le
cheminement des eaux détermine la nature et
l'intensité des altérations superficielles.
Ainsi, dans les grandes villes et les banlieues où la
pollution atmosphérique liée au trafic
automobile, aux industries et aux installations de chauffage est
importante, on distingue 2 grandes zones sur un parement ou une
sculpture.
Les zones blanches
sont celles qui sont exposées aux ruissellements, aux
pluies battantes. La pierre est plus ou moins
attaquée par les eaux qui dissolvent ses constituants les
plus solubles, dont la calcite. Aucun dépôt ne
peut se fixer sur ces surfaces qui sont en quelque sorte
lavées par les pluies.
Dans les zones noires abritées
et des pluies et des ruissellements, il n'y a pas de lessivage par les
eaux, mais la vapeur d’eau des brumes et brouillards ou les
eaux de condensation peuvent mouiller épisodiquement la
pierre. Les particules atmosphériques se fixent sur les
surfaces et sont cimentées par des cristallisations de sels,
en particulier le gypse, formés en grande partie par
interaction de l'eau et les polluants gazeux
atmosphériques avec la pierre. Les
dépôts, appelés croûtes noires,
sont indurés, fines et lisses ou bourgeonnantes.
Il existe enfin des zones
grises où la pierre est complètement
abritée de tout apport d'eau, les particules se
déposent et ne sont jamais cimentées. Ces
dépôts de poussières meubles peuvent
être très épais, en particulier
à l’intérieur des édifices
et sur les surfaces horizontales où les particules se fixent
plus facilement. Ils se retrouvent aussi couramment à
l’intérieur des édifices sur les
surfaces rarement nettoyées.
En milieu moins pollué, rural, ce sont les recouvrements biologiques
qui sont distribués en fonction de l’exposition de
la pierre. Les surfaces exposées aux pluies, au
rejaillissement ou au ruissellement se couvrent de divers
revêtements biologiques souvent noirâtres alors que
les surfaces sèches restent nues.
◊ Remontées capillaires du sol
L’eau peut monter par capillarité depuis le sol
jusqu’à quelques mètres à la
base des murs. Une nappe phréatique subaffleurante, un
sous-sol mal drainé, une contre-pente malencontreuse
induisent la concentration de grands volumes d’eau au pied
d’un édifice. Dans ces zones de
remontées capillaires, les dégradations sont
fréquentes. L’eau imbibe les matériaux
qui montrent des taches
d’humidité plus ou moins sombres. En
se concentrant et en s’évaporant, l’eau
permet aussi la cristallisation
de sels solubles qui forment des efflorescences, des
croûtes salines superficielles et qui, en contaminant plus en
profondeur la pierre, sont capables de produire différents
types d’altérations : selon le cas, la pierre se desquame (formation
d’écailles) ou se désagrège
(formation d’un sable) de façon uniforme ou en
créant des figures particulières ressemblant
à des alvéoles.
Il ne faut pas systématiquement incriminer les
remontées capillaires lorsque l’on constate
l’apparition d’altérations à
la base d’un mur. Elles peuvent être dues
à l’impact des pluies
battantes obliques qui frappent le pied du mur ou encore
au phénomène de rejaillissement qui
correspond aux éclaboussures produites par
l’impact des gouttes d’eau qui explosant au contact
du sol. A l’intérieur des édifices,
l’humidité à la base des murs peut tout
simplement être liée à un
phénomène de condensation
qui oblige la vapeur d’eau contenue dans l’air
ambiant à se transformer en eau liquide au contact de la
pierre et du sol froid ou à cause de la présence
de sels hygroscopiques.
Le mécanisme physique de transfert capillaire ne
s’exerce pas uniquement vers le haut mais de façon
homogène dans toutes les directions. On peut ainsi dans
certains cas observer des figures d’altération
liées à une alimentation
capillaire latérale ou descendante…
♦ Les
propriétés de la pierre
Toutes les pierres ne réagissent pas de la même
façon aux contraintes environnementales. Les formes et
l’intensité de l’altération
sont aussi régies par certaines
propriétés intrinsèques de la pierre.
On parle aussi de facteurs
internes d’altération.
- les propriétés mécaniques
- la composition chimique et minéralogique
- la texture des pierres
- le rôle de la porosité
- les propriétés de transfert
FOCUS:
La composition chimique et minéralogique
La composition même de la pierre peut favoriser le
développement de certaines altérations. Les
pierres calcaires sont plus solubles que les pierres
silicatées (granite, grès…). La
présence d’argiles gonflantes est connue pour
provoquer un « ramollissement » de la pierre
lorsqu’elle est saturée en eau et engendrer un gonflement
lié à la présence
d’humidité induisant des variations
dimensionnelles importantes (cas des molasses). Ceci peut contribuer
par effet de fatigue à la fracturation des pierres,
en particulier lorsqu’elles sont soumises à des
charges importantes ou à des mouvements dans les
maçonneries.
Ces mêmes argiles sont aussi responsables d’un
phénomène de dilatation
hydrique : le volume de la pierre augmente avec sa teneur
en eau. Certaines desquamations
dites en plaque sont attribuées à ce
type de phénomènes : les contraintes qui
s’exercent entre le coeur de la pierre et sa partie
superficielle régulièrement imbibée
par les pluies peuvent conduire à la formation de fissures
parallèles à la surface de la pierre. Une plaque
se forme, d’épaisseur parfois
considérable (plusieurs centimètres) et se
détache finalement de la masse de la pierre.
Certaines pierres sont en carrière
déjà enrichies naturellement en sels solubles
(gisement de sel à proximité, pollution agricole,
proximité de la mer), ou contiennent des phases
réactives délétères. Par
exemple, la pyrite, un sulfure de fer gris métallique,
présent dans certaines pierres comme le tuffeau, les
schistes ou certains calcaires marneux, s’oxyde dans la
partie superficielle de la pierre en sulfates et oxydes de fer. Cette
transformation génère des taches de couleur
rouille et s’accompagne d’un accroissement de
volume conduisant à l’éclatement de la
pierre et à la formation de cratères plus ou
moins profonds à sa surface.
Un autre cas particulier est celui de la déformation des
marbres sous l’effet des gradients
thermiques. Cette déformation spectaculaire qui
peut aller jusqu'à la fracturation, est liée
à des contraintes internes qui se développent au
cours des élévations de température
(insolation solaire, incendie….). En effet, la calcite est
un minéral qui ne se dilate pas de manière
homogène dans toutes les directions lorsqu’il est
chauffé.. Cette altération spectaculaire est
l’objet de nombreuses études aujourd’hui
car elle affecte les plaques de marbre et de pierres
marbrières utilisées dans la construction moderne
en placage extérieure (comme la grande arche de la
Défense à Paris). Les torsions des plaques,
contrariées par les systèmes d’attache,
aboutissent à des fracturations et à des chutes
dangereuses d’éléments de grande
dimension. Des protections par filets métalliques ont
été posées sur certains
bâtiments où cette altération se
manifestait.
♦ Le rôle de l'homme
Extraite de sa formation géologique et employée
pour un édifice ou une statue, la pierre devient un
matériau utile aux activités humaines qui peut
être soumis aux interventions volontaires ou involontaires de
l’homme. On parle de facteurs
anthropiques.
Parmi ces interventions, certaines sont liées au non respect
des règles de l’art et de certaines dispositions
constructives au moment de la construction ou de la restauration.
D’autres correspondent très souvent à
un manque d’entretien des édifices et
d’autres enfin résultent de la modification de
l’environnement (pollution, élimination de
protections au cours du temps).
Questions
La lecture de la description de cette earthcache est
normalement suffisante pour vous permettre de réaliser les
observations demandées et de répondre aux
questions posées.
Une cotation difficulté plus élevée de
l'earthcache demandera des observations et des réponses plus
élaborées.
Pour information, au-delà du
repérage réalisé sur place, la
conception d'une earthcache prend en moyenne 1/2 journée
(voire 1 jour pour les plus techniques avec la recherche des
informations géologiques). Merci de respecter ce travail.
♦
Horaires
La basilique est ouverte tous les jours de 7h (8h le lundi)
à 20h.
Le dimanche la visite n’est pas possible entre 10h30 et
12h30, pendant la messe.
Question 0:
Prenez une photo de vous, ou de votre objet distinctif de
géocacheur, ou de votre surnom écrit sur une
feuille de papier ou à la main... dans le premier hall de
la basilique, devant ce magnifique portail intérieur,
et joignez-la à votre log ou à vos
réponses
Question 1: Une fois la
roche extraite par l’homme de son milieu naturel pour en
faire une pierre de construction, quels sont les nouveaux
facteurs qui vont désormais contribuer à son
altération ?
Question 2:
Quels rôles vient alors jouer l'eau dans cette
altération ?
Rendez-vous
désormais aux 3 points d'observation sur le
côté droit de la basilique, et observez
les zones indiquées sur les photos.
Question 3
: Pour chaque
zone de 1 à 4
- décrivez l'altération
- expliquez les phénomènes
en jeu
- nommez-là (cf descriptif)
An
Earthcache
This is not a physical cache. To log this cache, you
must first read its educational description of geology, then observe
the site on which you are, and finally answer the questions that will
be asked.
You can then log in to "Found it" immediately but you must send me your
answers at the same time by contacting me either by email in my profile
or via geocaching.com (Message Center) messaging, and I will contact
you in case of any problems. Logs saved without answers will be deleted.
Destructive
alterations of building stone
A first attack appears during the geological history of rocks when they
are in their natural environment (but that is not the subject here).
A second trauma appears from the extraction of the rock by man as a
building stone.
The extraction of rock from its original environment subjects it to
general decompression, to a change in humidity and chemical equilibrium
temperature. The “stone” material then experiences
a change in its structure, sometimes impossible to detect with the
naked eye, which weakens it.
Then, the shaping of the stone multiplies its contact surface with
external agents, contact which contributes to the acceleration of its
evolution.
The use of stone in the building subjects it to new constraints and
exposures. The blocks undergo new mechanical pressures and agents of
atmospheric erosion: rain, wind, temperature variations, frost,
chemical pollution, micro-organisms... The stone in work therefore
knows its interface with its environment of numerous physico-chemical
reactions which alter its appearance, its surface then its very
structure, which ultimately endangers the entire building that it
composes. Destructive weathering of building stone
destructive alterations of building stone.
♦ The different alteration patterns
of stone
The alterations take various forms... We can distinguish 5 main
categories of alteration forms in which are classified more than 70
different alterations.
- Cracks and deformation (fracture, splitting, etc.)
- Detachment (blistering, bursting, disintegration,
disintegration, fragmentation, peeling, desquamation)
- Figures induced by material loss (honeycombing, erosion,
mechanical damage, microkarst, missing part, perforation, pitting)
- Discoloration and deposit (crust, deposit, discoloration,
efflorescence, encrustation, gloss, graffiti, patina, fouling,
subefflorescence)
- Biological colonization (biological colonization, algae,
lichen, moss, mold, plant)
Stone weathering has many origins and possible causes. They depend
primarily on environmental conditions. We also speak of external factors of alteration.
- the role of water
- the action of salts
- biological alterations
- the impact of atmospheric pollution
FOCUS:
The primary role of water
◊ Impact of rain
The presence of water is decisive in the appearance of most weathering.
Water mobilizes soluble salts, freezes, dissolves minerals, promotes
the implantation and activity of living organisms, modifies mechanical
properties... In masonry or in a sculpted work, water can have several
origins and generate alterations in very different areas.
The role of meteoric water (rain, runoff) as a function of exposure is
remarkable when examining the distribution of damage to a facade or a
statue. It is easy to show that the flow of water determines the nature
and intensity of surface alterations. Thus, in large cities and suburbs
where atmospheric pollution linked to automobile traffic, industries
and heating installations is significant, there are 2 large zones on a
facing or a sculpture.
The white areas are those exposed to runoff and heavy rain. The stone
is more or less attacked by the waters which dissolve its most soluble
constituents, including calcite. No deposit can attach itself to these
surfaces which are somehow washed away by the rains.
In the sheltered black areas and rain and runoff, there is no leaching
by the water, but the water vapor from the mists and fogs or the
condensation water can wet the stone occasionally. Atmospheric
particles attach themselves to surfaces and are held together by
crystallizations of salts, in particular gypsum, formed largely by the
interaction of water and atmospheric gaseous pollutants with the stone.
The deposits, called black crusts, are hard, thin and smooth or budding.
Finally, there are gray areas where the stone is completely sheltered
from any water supply, the particles settle and are never cemented.
These loose dust deposits can be very thick, especially inside
buildings and on horizontal surfaces where particles attach more
easily. They are also commonly found inside buildings on rarely cleaned
surfaces.
In a less polluted, rural environment, it is the biological coverings
that are distributed according to the exposure of the stone. Surfaces
exposed to rain, splashing or runoff are covered with various
biological coatings, often blackish, while dry surfaces remain bare.
◊ Capillary rise from the ground
Water can rise by capillarity from the ground up to a few meters at the
base of the walls. A sub-level water table, a poorly drained subsoil,
an unfortunate reverse slope induce the concentration of large volumes
of water at the foot of a building. In these areas of capillary rise,
degradation is frequent. The water soaks the materials that show more
or less dark spots of humidity. By concentrating and evaporating, the
water also allows the crystallization of soluble salts which form
efflorescences, superficial saline crusts and which, by contaminating
the stone more deeply, are capable of producing different types of
alterations: depending on the case, the stone desquamates (formation of
scales) or disintegrates (formation of a sand) in a uniform way or by
creating particular figures resembling alveoli.
Capillary rise should not always be blamed when the appearance of
alterations at the base of a wall is observed. They can be due to the
impact of oblique driving rains which strike the foot of the wall or to
the phenomenon of splashing which corresponds to the splashes produced
by the impact of the drops of water which explode on contact with the
ground. Inside the buildings, the humidity at the base of the walls can
quite simply be linked to a phenomenon of condensation which forces the
water vapor contained in the ambient air to be transformed into liquid
water in contact with the stone and cold ground or because of the
presence of hygroscopic salts.
The physical mechanism of capillary transfer is not only exerted
upwards but homogeneously in all directions. We can thus in certain
cases observe figures of alteration linked to a lateral or descending
capillary supply…
♦ Stone properties
Not all stones react the same way to environmental stresses. The forms
and intensity of weathering are also governed by certain intrinsic
properties of the stone. We also speak of internal alteration factors.
- mechanical properties
- chemical and mineralogical composition
- stone texture
- role of porosity
- transfer properties
FOCUS:
the chemical and mineralogical composition
The very composition of the stone can promote the development of
certain alterations. Limestones are more soluble than silicate stones
(granite, sandstone, etc.). The presence of swelling clays is known to
cause a "softening" of the stone when it is saturated with water and
cause swelling linked to the presence of humidity inducing significant
dimensional variations (case of molasses). This can contribute by
fatigue effect to the fracturing of the stones, in particular when they
are subjected to significant loads or movements in the masonry.
These same clays are also responsible for a phenomenon of water
expansion: the volume of the stone increases with its water content.
Some so-called plaque desquamations are attributed to this type of
phenomenon: the stresses exerted between the heart of the stone and its
surface part regularly soaked by rain can lead to the formation of
cracks parallel to the surface of the stone. A plaque is formed,
sometimes of considerable thickness (several centimeters) and finally
detaches from the mass of the stone.
Some stones are in quarry already naturally enriched in soluble salts
(salt deposits nearby, agricultural pollution, proximity to the sea),
or contain deleterious reactive phases. For example, pyrite, a metallic
gray iron sulphide, present in certain stones such as freestone, shales
or certain marly limestones, oxidizes in the superficial part of the
stone to iron sulphates and oxides. This transformation generates
rust-colored spots and is accompanied by an increase in volume leading
to the splitting of the stone and the formation of more or less deep
craters on its surface.
Another special case is that of the deformation of marbles under the
effect of thermal gradients. This spectacular deformation, which can go
as far as fracturing, is linked to internal stresses which develop
during temperature rises (solar exposure, fire, etc.). Indeed, calcite
is a mineral that does not expand evenly in all directions when heated.
This spectacular alteration is the subject of many studies today
because it affects marble and stone slabs. marble used in modern
construction in exterior veneer (such as the great arch of La
Défense in Paris). The twisting of the plates, thwarted by
the fastening systems, leads to fractures and dangerous falls of large
elements. Protections by metal nets were posed on certain buildings
where this deterioration appeared.
♦ The role of man
Extracted from its geological formation and used for a building or a
statue, stone becomes a useful material for human activities that can
be subjected to voluntary or involuntary human intervention. We are
talking about anthropogenic
factors.
Among these interventions, some are related to non-compliance with the
rules of the art and certain constructive provisions at the time of
construction or restoration. Others very often correspond to a lack of
maintenance of the buildings and others finally result from the
modification of the environment (pollution, elimination of protections
over time).
Questions
Reading the description of this
earthcache is normally sufficient to allow you to make the requested
observations and answer the questions asked.
A higher difficulty rating of the earthcache will require more
elaborate observations and responses.
For information, beyond the identification carried out on site, the
design of an earthcache takes on average 1/2 day (or even 1 day for the
most technical with the search for geological information). Thank you for respecting this
work.
♦ Schedules
The basilica is open every day from 7 a.m. (8 a.m. Monday) to 8 p.m.
On Sunday the visit is not possible between 10:30 a.m. and 12:30 p.m.,
during mass.
Question 0:
Take a photo of yourself, or of your distinctive geocacher object, or
of your nickname written on a sheet of paper or by hand... in the first hall of the
basilica, in front of this magnificent interior portal,
and attach it to your log or your responses
Question 1: Once the
rock has been extracted by man from its natural environment to make a
building stone, what are the new factors which will now contribute to
its alteration?
Question 2:
What role does water then play in this alteration?
Now
go to the 3 observation points on the right side of the basilica, and
observe the areas indicated in the photos.
Question 3
: For each zone from 1 to 4
- describe the alteration
- explain the phenomena involved
- name it (see description)