Les altérations du tuffeau
par ipln | GC8J8HB | Saint-Paterne-Racan
► Partie 1 : Le site ◄
Saint-Paterne-Racan est une commune d'Indre-et-Loire (37) située à environ 25 km au Nord-Ouest de Tours. L'église de Saint-Paterne-Racan fut construite au XVème siècle sur les vestiges d'un oratoire du XIème siècle. Après un incendie en 1768, l'église fut en partie reconstruite tout en respectant l'architecture du XVème siècle.
Aujourd'hui, il subsiste du XIème siècle le mur Nord de la nef et du choeur ainsi que la moitié inférieure du mur du chevet. La façade occidentale (où se situent les Waypoints 1 et 2) et le clocher sont du XVème siècle.
L'église de Saint-Paterne-Racan est classée aux Monuments Historiques depuis 1947.
Les pierres de construction de l'église sont en tuffeau, typique de la région du Val de Loire. Cette EarthCache va s'intéresser à ses caractéristiques, et plus particulièrement aux altérations qui affectent ces pierres vieilles de 600 ans.
► Partie 2 : Origines géologiques du tuffeau ◄
Le tuffeau est une roche calcaire formée essentiellement par sédimentation de débris issus de l'érosion d'autres roches et de restes d'organismes vivants (squelettes, coquilles) : elle est qualifiée de détritique.
Cette roche s'est formée il y a 90 millions d'années (époque géologique du Turonien), au fond d'une mer tropicale peu profonde qui recouvrait alors les régions de l'Anjou, du Berry et de la Sologne suite à une montée progressive des eaux.
Durant les 30 millions d'années suivantes, des sédiments se déposent au fond de cette mer. Cette boue calcaire va progressivement et lentement se transformer en roche sédimentaire sous l'effet de la pression.
Deux faciès principaux de tuffeaux ont été identifiés : le tuffeau blanc du Turonien Moyen et le tuffeau jaune du Turonien Supérieur, avec de nombreuses nuances. La commune de Saint-Paterne-Racan avait dès le Moyen-Âge des carrières d'extraction de tuffeau, dont la variété est justement appelée "Pierre de Saint-Paterne". Il s'agit d'un tuffeau jaune de calcaire gréseux beige, de grain moyen, et d'une dureté assez élevée.
► Partie 3 : Les altérations du tuffeau ◄
Lorsqu'une roche est extraite pour devenir pierre, le matériau subit un bouleversement important : l'état métastable (variation lente des conditions environnementales) dans lequel il se trouvait est rompu. C'est particulièrement le cas du tuffeau qui est une roche de porosité relativement élevée et formée de grains soudés entre eux. Soumise à l'environnement ambiant, la pierre de tuffeau est affectée par différentes morphologies d'altérations selon les conditions environnementales :
► Les plaques
La surface de la pierre de tuffeau se détache sous la forme d'une plaque, dont l'épaisseur peut être de quelques centimètres. Une fois la plaque partie, la pierre peut se désagréger très rapidement. Les altérations en plaques apparaissent dans les zones très exposées avec alternance de mouillages par la pluie puis d'évaporations intenses.
► Les dissolutions et la désagrégation sableuse
Le tuffeau est une roche carbonatée : elle est donc particulièrement affectée par les dissolutions qu'entraînent les lessivages. L'eau de pluie dissous le calcaire de la roche, l'altération étant d'autant plus forte que les pluies sont acides. Les grains de roche se dessertissent par la dissolution du ciment de calcite. Les formes en reliefs sur les murs, les sculptures, les angles saillants sont ainsi rongés progressivement. Les surfaces des pierres sont creusées, le tuffeau se transformant en poudre de sable et de mica.
Sur les roches hétérogènes, le dessertissage se fait préférentiellement sur les zones les plus fragiles : on constate alors un creusement irrégulier donnant naissance à des alvéoles. On parle alors d'altération alvéolaire.
Ce type d'altération se rencontre sur des zones humides mais à l'abri des changements rapides de conditions environnementales.
► L'érosion par le sel
L'eau de pluie et l'humidité s'infiltrent dans les pierres, et mobilisent les sels contenus dans la pierre. Lors des phases de séchage, les sels migrent en surface où leur cristallisation va favoriser la formation d'écailles et d'une surface craquelée.
► Les croûtes noires
La pollution urbaine et atmosphérique est constituée de cendres, suies, poussières, gaz d'échappements, etc. Ces pollutions génèrent le dépôt de dioxyde de souffre sur la surface de la pierre. Les carbonates de calcium (calcite) du tuffeau entrent en réaction chimique avec ce dioxyde de soufre, l'eau (pluie, humidité) et l'air : la sulfatation. Le calcite se transforme en gypse (sulfate de calcium hydraté) formant une croûte de couleur noire à la surface de la pierre de tuffeau.
Ces encroûtements ne se développent que sur les parties humides mais abritées des lessivages.
► Les altérations biologiques
La surface des pierres favorise le stockage et la stagnation de l'humidité, générant ainsi le substratum nécessaire à la pousse de talle, pousse caractéristique des graminées. Les mousses et lichens se développent, rejetant des acides oxaliques et lactiques dans la pierre qui provoquent la dissolution du calcite de la pierre de tuffeau. Ce type d'altération est favorisé sur les zones avec une exposition suffisante à la lumière (soleil, projecteurs).
Pour loguer cette EarthCache, rendez-vous aux Waypoints 1 et 2 devant l'église de Saint-Paterne-Racan, et répondez aux questions suivantes.
0 ► Joignez à votre log une photographie permettant de vous identifier (visage, GPS, pseudo, etc.) devant l'église.
1 ► Nommez la (ou les) altération(s) qui affecte(nt) les roches des zones A, B et C.
2 ► Indiquez les conditions environnementales des zones A, B et C.
3 ► Indiquez si le tuffeau utilisé pour la construction de l'église est homogène ou hétérogène.
Rappels concernant les « EarthCaches » :
Il n’y a pas de contenant à rechercher aux coordonnées, ni de carnet à signer sur place. Il suffit de se rendre sur les lieux, de répondre aux questions ci-dessus, et de nous envoyer vos propositions de réponse soit via notre profil, soit la messagerie geocaching.com (Message Center).
Vous pouvez loguer un « Found it » sans attendre notre confirmation. Nous vous contacterons en cas de problème ou pour fournir d’éventuelles précisions.
Les « Found it » enregistrés sans envoi de réponses seront supprimés.
► Part 1: The site ◄
Saint-Paterne-Racan is a commune of Indre-et-Loire (37) located about 25 km north-west of Tours. The church of Saint-Paterne-Racan was built in the 15th century on the remains of an oratory of the 11th century. After a fire in 1768, the church was partly rebuilt while respecting the architecture of the 15th century.
Today, the north wall of the nave and the choir as well as the lower half of the chevet wall are from the 11th century. The western facade (where Waypoints 1 and 2 are located) and the bell tower are from the 15th century.
The church of Saint-Paterne-Racan has been classified as a Historic Monument since 1947.
The building stones of the church are in tufa, typical of the Loire Valley region. The EarthCache describes its characteristics, and more particularly the alterations which affect these 600-year old stones.
► Part 2: Geological origins of tufa ◄
The tuffeau is a limestone rock formed essentially by sedimentation of debris from the erosion of other rocks and the remains of living organisms (skeletons, shells): it is qualified as detritic.
This rock was formed 90 million years ago (geological period of the Turonian), at the bottom of a shallow tropical sea which then covered the regions of Anjou, Berry and Sologne following a rise progressive waters.
During the following 30 million years, sediments (remains of marine organisms and fragments of rocks and clays) are deposited at the bottom of this sea. This limestone mud will gradually and slowly transform into sedimentary rock under the effect pressure.
Two main facies of tufa have been identified: the white tuff of the Middle Turonian and the yellow tuff of the Upper Turonian, with many nuances. The commune of Saint-Paterne-Racan had from the Middle Ages quarries of extraction of tuffeau, whose variety is aptly called "Stone of Saint-Paterne". It is a yellow limestone tufa beige beige, medium grain, and a quite high hardness.
► Part 3: Alterations of tufa ◄
When a rock is extracted to become stone, the material undergoes a major change: the metastable state (slow variation of the environmental conditions) in which it was is broken. This is particularly the case with tuffeau which is a rock of relatively high porosity and formed of grains welded together. Subject to the ambient environment, limestone is affected by different morphologies of alterations according to environmental conditions:
► The plates
The surface of the freestone is detached in the form of a plate, the thickness of which can be a few centimeters. Once the plate is gone, the stone can fall apart very quickly. Plate alterations appear in very exposed areas with alternating wetting by rain and then intense evaporation.
► Dissolutions and sandy disintegration
The tuffeau is a carbonate rock: it is therefore particularly affected by the dissolutions caused by leaching. The rainwater dissolves the limestone from the rock, the alteration being all the stronger as the rains are acidic. The grains of rock are disassembled by the dissolution of calcite cement. The relief shapes on the walls, the sculptures, the salient angles are gradually smoothed. The surfaces of the stones are dug, the tuffeau transforming into powder of sand and mica.
On heterogeneous rocks, the dessert is preferentially made on the most fragile zones: one notes then an irregular digging giving rise to alveoli. We then speak of alveolar alteration.
This type of alteration is found in wetlands but sheltered from rapid changes in environmental conditions.
► Salt erosion
Rainwater and humidity infiltrate the stones, and mobilize the salts contained in the stone. During the drying phases, the salts migrate to the surface where their cirstallization will promote the formation of scales and a cracked surface.
► Black crusts
Urban and atmospheric pollution consists of ash, soot, dust, exhaust gases, etc. These pollutions generate the deposition of sulfur dioxide on the surface of the stone. The calcium carbonates (calcite) of the tuffeau enter into a chemical reaction with this sulfur dioxide, water (rain, humidity) and air: sulfation. The calcite turns into gypsum (hydrated calcium sulfate) forming a black crust on the surface of the limestone.
These crusts only develop on the wet parts but sheltered from leaching.
► Biological alterations
The surface of the stones favors the storage and stagnation of moisture, thus generating the substratum necessary for the growth of talle, growth characteristic of grasses. Mosses and lichens develop, rejecting oxalic and lactic acids in the stone which cause the calcite of the freestone to dissolve. This type of alteration is favored in areas with sufficient exposure to light (sun, projectors).
To log this EarthCache, go the Waypoints 1 and 2 in front of the chruch of Saint-Paterne-Racan, and answer the following questions.
0 ► Join to you log a photo that identifies you (face, GPS, nickname, etc.) in front of the church.
1 ► Name the alteration(s) that affect the stones of the zones A, B and C.
2 ► Indicate the environmental conditions of the zones A, B and C.
3 ► Indicate if the tufa used for building this church is homogeneous or heterogeneous.
Reminders about the “EarthCaches”:
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