| résumé | soulèvement alpin | temps géologiques | glaciations |situation | géologie | formation

[résumé]

  • Cavité creusée à la faveur d'un réseau de failles dans des couches de calcaire d'âge crétacé.
  • Âge de la formation de la grotte: env. 9 Ma.
  • Particularité de la grotte : de superbes formations cristallines de calcite recouvrent certaines parois.

[situation]

La grotte de Cristal se situe en amont du hameau de Kobelwald près d'Oberriet, dans la partie st-galloise de la basse vallée du Rhin. Du point du vue morpho-géologique, il s'agit de la région qui borde l'Alpstein, une montagne appartenant encore au domaine helvétique.

[géologie]

Stratigraphie
La Kristallhöhle s'est formée il y a 9 Ma dans une roche sédimentaire d'âge secondaire, trouvant son origine dans une formation crétacée. La particularité de cette roche se situe au niveau de sa stratification typique. Le frottement et le plongement des couches se traduit dans la région de l'entrée par une orientation NNW. Les trois formations rocheuses qu'on trouvent sur le site de la grotte datent du Crétacé moyen ; elles n'ont subi qu'un faible métamorphisme :

- A la base, les Drusberg-Schichten : puissance d'environ 35 m, série souvent interrompue par de petits accidents tectoniques, allant de gris au gris foncé, calcaires massifs et marneux, avec alternance de marnes schisteuses et siliceuses gris-brun.

- Au-dessus, Schrattenkalk : formation crétacée inférieure. Limité à sa base par des bancs calcaires et des marnes siliceuses liées au couches de Drusberg. Puissance : 120 m.

- Au sommet, le Gault helvétique : Il forme des bancs glauconieux résistants entre le Seewerkalk et le Schrattenkalk. Puissance : 15 m. Evolution vers des grès presques noirs riches en fossiles.



Tectonique
Domaine helvétique, nappe du Säntis.
La Kristallhöhle s'étend dans une faille qui traverse le Chienberg d'Oberriet. Cette faille fait partie des derniers effets de la poussée des nappes de charriage. Elle apparut au plus tôt durant le Pliocène, vraisemblablement au début du Quaternaire. Sa formation trouve son origine dans les derniers soubresauts tectoniques ayant affecté la région, ce qui entraîna dans le Schrattenkalk, formation "cassante", de très nombreuses fissures plus ou moins importantes. Les couches ont subi un plissement progressif, régulier ; le compartiment qui surplombe la faille se trouve dans un pli renversé.

[formation]

La formation minéralogique relative au relief faillé typique de la grotte s'est effectuée lors des dernières poussées des nappes helvétiques. Un dense réseau de fissuration affecte toutes les couches en présence. Ces accidents tectoniques ont permis aux eaux de ruissellement de s'infiltrer dans les terrains sus-jacents. Le processus de dissolution des masses calcaires constitue le facteur le plus important d'agrandissement des fissures et ensuite de formation de la grotte.

Phases d'agrandissement et de concrétionnement

a. Phase d'expansion : Processus de dissolution calcaire sur les parois, lors des différentes phases de remplissage. Apparition d'une zone de lessivage.

b. Phase de cristallisation : Apparition de cristaux de calcite rendue possible par un remplissage constant, et limité par le niveau supérieur de dissolution. Le lessivage continue à la hauteur du niveau de l'eau.

c. Phase finale : Ecoulement des eaux, dissolution des formations de calcite (sur la gauche) suite aux inondations sporadiques, puis drainage des eaux sur le fond, ce qui donne une rivière souterraine.


Les eaux météoriques, enrichies par les acides humique et carboniques, s'écoulent presque verticalement le long des fissures, dissolvent leur poids en calcaire, jusqu'à saturation. Comme le déplacement d'air est quasi nul, la teneur en dioxyde de carbone reste constante. Lorsque les eaux pénètrent dans une galerie, possédant sa propre atmosphère, cette solution essaie d'équilibrer son dioxyde de carbone avec l'air ambiant. Deux phases se déroulent alors :

1 Agrandissement de la galerie : par forte pression du dioxyde de carbone se liquéfie. L'eau devient à nouveau agressive et les surfaces calcaires subissent des attaques corrosives. La grotte s'agrandit alors, mais seulement aux endroits où les eaux restent en mouvement et de ce fait transportent le calcaire dissous.

2 L'apport continu en eaux de ruissellement entraîne une inondation permanente mais stable des galeries, puisque simultanément toutes les zones se trouvant sur le passage des eaux s'agrandissent. L'entrée de la grotte est obstruée par un éboulement (zone proche de failles). Les eaux creusent alors vers l'intérieur du massif. De nouveaux mélanges d'air interviennent, la pression diminue fortement, le dioxyde de carbone a tendance à s'échapper de la solution. Pour restaurer l'équilibre une transformation inverse s'opère : par sursaturation, le bicarbonate se retransforme en carbonate non soluble qui se dépose pour former les magnifiques formations cristallines que l'on peut admirer dans la grotte.

A l'entrée de la grotte des glissements vont permettre aux eaux de s'échapper plus facilement. Les inondations deviennent plus rares. Des sédiments (sable, graviers, limons) se retrouvent prisonniers des galeries et recouvrent les dépôts carbonatés, ce qui va les préserver jusqu'à nos jours. Les parties non protégées sont dissouses ou détruites, particulièrement dans la partie la plus retirée de la grotte. Aujourd'hui c'est une rivière souterraine pérenne qui draine les eaux météoriques.