[FR] Tafoni - Une géologie fascinante de la bretagne

Tafoni

Les tafoni sont des cavités en forme de dentelle, de nid d'abeille, de bol ou de casserole, présentes dans divers types de roches et en divers endroits, qui présentent un assemblage et une morphologie généralement uniques. Ces caractéristiques d'altération et d'érosion naturelles de forme étrange, généralement créées de manière complexe, se produisent dans un large éventail de lithologies, y compris le grès, le calcaire, le granit, le grauwacke, la rhyolite, le quartzite, le conglomérat et le tuf.

Elles ont été documentées dans divers environnements, dans les déserts et le long des côtes, et dans diverses zones climatiques, notamment les régions montagneuses, côtières et arides de tous les continents, l'Antarctique et même Mars.

Ces caractéristiques de récession et d'érosion se présentent sous diverses formes et avec des noms variés. Les "tafoni", ou singulier "tafone", se produisent généralement sur des faces verticales, tandis que les "gnammas" sont des dépressions d'altération et d'érosion qui se développent sur des substrats rocheux solides relativement horizontaux, avec un continuum de morphologie des caractéristiques d'altération allant d'un environnement abrupt à plat. Les tafoni et les gnammas sont des cavités rocheuses naturelles qui prennent généralement une forme ellipsoïdale, circulaire, oblongue ou polygonale.

bords, généralement en forme de bol, de nid d'abeille ou de poêle. Ils ont été enregistrés aussi petits que des fosses minuscules, des cellules ou des vides, à la taille d'un poing, d'un bol ou aussi grands qu'une automobile ou une petite maison. Elles vont des délicates dentelles mesurées en millimètres aux célèbres cavités de tafone des "Remarkable Rocks" de Kangaroo Island, dans le parc national de Flinders Chase en Australie, où ces fameuses cavités de granit mesurent jusqu'à 20 m de diamètre.

L'étymologie du mot "tafoni" est obscure ; cependant, son utilisation à travers la Méditerranée implique qu'il pourrait dériver du verbe dialectique italien "tafonare", "perforer". Il est devenu un terme familier pour désigner les "fenêtres" sur le bassin méditerranéen occidental, en particulier sur la Corse, la Sicile et la Sardaigne. Cependant, le terme "tafone" est couramment synonyme en Italie de nido d'ape roccioso (nid d'abeille rocheux), alors qu'en anglais il peut être synonyme de plusieurs termes tels que honeycomb, stone lace, alveoli, fretting, et stone lattice.

Les tafoni évoluent en plusieurs étapes distinctes, de minuscules cavités et dépressions à de grandes grottes et fosses, au cours de décennies, de siècles et de millénaires. C'est cette période relativement longue de développement à l'échelle du temps humain qui fait qu'il est difficile pour les géomorphologues, les conservateurs de pierre, les géologues et les géographes d'expliquer efficacement le rythme du changement et l'apparition de niches, de bols et de cuvettes de forme similaire sur des substrats rocheux variés et dans des environnements variés.

Il existe de nombreuses explications sur l'origine des tafoni : érosion éolienne, érosion due aux sels, différences dans la cohésion interne et dans la perméabilité des roches, durée de la période sèche entre plusieurs périodes humides, etc.
Selon l'opinion actuelle, elles sont le résultat d'une altération initiée le long des lignes les plus faibles des roches, comme les joints et les fractures, ou de minéraux moins résistants, où l'eau peut résider. On pense que les vides sont agrandis par la desquamation progressive des surfaces intérieures et leur désintégration granulaire, probablement en raison de la cristallisation de la matière dissoute de la solution saline de la roche, transportée vers la roche par le vent, ou éclaboussée sur la roche par l'eau de mer.

Les tafoni plus petits sont également appelés "alvéoles" en correspondance avec le nid d'abeilles et le type d'érosion correspondant est appelé érosion en nid d'abeilles.
Le processus d'érosion alvéolaire dans le grès est le résultat de l'action combinée du vent et du sel contenu dans les embruns.
Les tafonis peuvent également être le résultat de l'altération de l'eau salée. L'altération par l'eau salée est similaire à celle causée par le gel. La seule différence entre les deux est que les cristaux de sel sont à l'origine des dégâts causés par l'eau salée et que le gel est dû à la glace.
L'eau salée pénètre dans la roche. Ensuite, la chaleur du soleil s'évapore rapidement de l'eau et le sel contenu dans la roche se cristallise à l'intérieur et à la surface, poussant vers le haut les grains de grès qui sont ensuite emportés par le vent.
Grâce à ce processus chimique et mécanique, les petites cavités deviennent plus grandes et fusionnent entre elles, tandis que les parties les plus résistantes de la roche forment les parois minces, formant un réseau complexe et pétrifié qui couvre la surface exposée de la roche.

Tafoni est limité par la vitesse d'évaporation et le soleil. Une fois que les cavités sont suffisamment grandes pour que le soleil ne puisse pas faire évaporer toute l'eau à l'intérieur de la fente, sa croissance s'arrête, car le sel ne peut pas sécher.
Ces caractéristiques d'altération caverneuse comprennent de minuscules fosses (parfois même microscopiques), des cavités de la taille d'une balle molle et même des grottes de la taille d'un camion. Parfois, des tafoni plus petits se développent à l'intérieur de tafoni plus grands, et ces tafoni plus petits que l'on trouve à l'intérieur d'autres tafoni sont appelés tafoni emboîtés. Les tafoni se développent généralement sur des surfaces inclinées ou verticales et se présentent en groupes.

Erosion

L'érosion est le nom général des processus qui décomposent les roches (altération) et des processus qui emportent les produits de décomposition (transport).
Les processus physiques d'érosion sont appelés corrasion ou érosion mécanique; les processus chimiques sont appelés corrosion ou érosion chimique. Mais la plupart des exemples d'érosion comprennent à la fois la corrasion et la corrosion.
Les trois principaux agents d'érosion sont l'eau (érosion éluvienne), le vent (érosion éolienne) et la glace (érosion glaciaire).

Processus d’érosion

L'érosion définit l'ensemble des processus physiques, chimiques et/ou biologiques qui décomposent la roche en petits morceaux. Les processus d'altération peuvent agir indépendamment et de concert, ainsi qu'à différentes échelles d'observation. L'érosion est le transport des débris altérés, souvent par le vent et l'eau, loin de l'intérieur de la cavité. En particulier dans les régions arides où les mouillages sont peu fréquents, les produits de régolithes, de sols et d'altération recouvrent les sols des cavernes

L’érosion biologique.

En sécrétant des acides organiques sous forme de halo, les colonies de micro-organismes subissent une altération chimique de la biotite. Ce processus biochimique laisse derrière lui une zone ellipsoïdale, appauvrie en ciment d'oxyde ferrique, qui est plus facilement altérée et érodée. Bien qu'il soit possible que "des colonies dispersées de micro-organismes provoquent le développement de cavités alvéolaires, il est probablement plus probable que des organismes plus grands tels que les pholades créent des trous qui sont les puits de nucléation de certains tafoni.
 

L’érosion physique.

Les processus physiques ou mécaniques d'altération caverneuse font généralement référence à la destruction grain par grain d'une roche (également appelée désintégration granulaire). Tout comme la désintégration granulaire, la délamination des minces éclats de roche (également appelée écaillage et exfoliation négative) est accentuée par les pressions de cristallisation du sel (altération du sel) ainsi que par les pressions d'hydratation causées par le gonflement des minéraux.
 

L’érosion chimique

L'érosion chimique modifie la composition des roches, les transformant souvent lorsque l'eau interagit avec les minéraux pour créer diverses réactions chimiques. L'altération chimique est un processus progressif et continu, la minéralogie de la roche s'adaptant à l'environnement proche de la surface. Des minéraux nouveaux ou secondaires se développent à partir des minéraux originaux de la roche. Les processus d'oxydation et d'hydrolyse y sont les plus importants. L'altération chimique est favorisée par des agents géologiques tels que la présence d'eau et d'oxygène, ainsi que par des agents biologiques tels que les acides produits par le métabolisme des microbes et des racines des plantes.

Aspects climatiques.

Les grands et les petits tafoni peuvent différer parce qu'un grand tafone est suffisamment volumineux pour créer un microclimat spécifique avec des conditions "suffisamment" humides pour altérer différemment l'intérieur. Bien que les processus d'altération puissent être similaires, comme la pression de croissance du sel cristallisé, l'écaillage, etc., le microclimat à l'intérieur d'un grand tafone (c'est-à-dire la température et la teneur en humidité de l'air au cours d'une période donnée de 24 heures) diffère probablement de celui des petits tafonis, qui ne peuvent peut-être pas supporter un profil de température et d'humidité plus constant. Les nids d'abeilles et les petits tafoni pourraient être trop petits pour supporter des microclimats ; au contraire, la brièveté de la période de séchage dans un environnement plus humide (côtier) pourrait altérer rapidement les cavités, les empêchant de se développer en tafoni de grande taille, de l'ordre du décimètre au mètre.

 

Il existe de nombreux types de tafoni, par exemple :

Les tafoni latéraux : Tafoni sur les flancs abrupts des falaises, des blocs ou des affleurements.
 

Tafoni basal : Tafoni qui se forment à la base des affleurements et des blocs rocheux et sur les faces inférieures des affleurements et des feuilles d'exfoliation.

Tafoni emboîtés : Cavités qui se produisent à l'intérieur les unes des autres de manière fractale.

Nid d'abeille : à Livourne, en Italie, les habitants connaissent les tafoni cellulaires sous le nom de sassoscritto, ou écriture de pierre.

 

Sources :

https://bahiker.com/pictures/southbay/castlerock/121399/websize/64tafoni12.13.99.jpg
https://www4.ac-nancy-metz.fr/base-geol/fiche.php?dossier=183&p=5annexe1
https://en.wikipedia.org/wiki/Tafoni
http://www.tafoni.com/Welcome.html
www.thoughtco.com
https://www.researchgate.net/publication/269102259_Tafoni_and_Rock_Basins/link/548076b60cf250f1edc1a5d9/download

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Choisissez une des roches près des coordonnées données et répondez aux tâches suivantes.
1. Quel type de Tafoni pouvez-vous voir ? Décrivez sa forme et justifiez votre observation ?
2. Voyez-vous d'autres conditions géologiques qui auraient pu causer ces alvéoles (mot clé : compositions rocheuses différentes) ?
3. Mesurez la taille des plus grandes et des plus petites "grottes" et quelle est leur profondeur ? (Mesurez ou estimez)
4. Comment pensez-vous que ces tafoni particuliers se sont formés, compte tenu de la roche dans laquelle ils se trouvent, du milieu environnant, etc.
5. Pouvez-vous trouver des cristaux de sel à l'intérieur des tafonis ?
6. Faites une photo avec votre GPS, un Post-It avec votre nom dessus, un Geocoin ou un Travel-Bug personnel ou même avec vous-même, mais s'il vous plaît, ne révélez pas les réponses.

[EN] Tafoni - Amazing Geology of the Bretagne

Tafoni

Tafoni are lace-like, honeycomb, bowl, or pan-shaped cavities occurring in a variety of rock types and locations that show a commonly unique assemblage and morphology. These oddly shaped, generally intricately created, naturally occurring weathering and erosional features occur in a wide range of lithologies including sandstone, limestone, granite, greywacke, rhyolite, quartzite, conglomerate, and tuff.

They have been documented across diverse environments in deserts and along coasts, and from assorted climatic zones that include the mountainous, coastal, and arid regions of all continents, Antarctica, and even on Mars.

These recessional and erosional features come in various forms and with assorted names. ‘Tafoni,’ or singular ‘tafone,’ commonly occur on vertical faces, whereas ‘gnammas’ are weathering and erosional depressions that develop on relatively horizontal solid rock substrates, with a continuum of weathering feature morphology from steep to flat settings. Tafoni are natural rock cavities that typically take on an ellipsoidal, circular, oblate, or polygonal outer edges, generally bowl, honeycomb, or pan-like in form. They have been recorded as small as tiny pits, cells, or voids, to fistsize, bowl-size, or as large as an automobile or small house. They form from as delicate lacey features measured in millimeters, to the renown tafone cavities of the ‘Remarkable Rocks’ of Kangaroo Island, Flinders Chase National Park in Australia where these famous granite cavities measure up to 20 m across.

The etymology of the word ‘tafoni’ is obscure; however, its use across the Mediterranean implies that it may derive from the Italian dialectic verb ‘tafonare,’ ‘to perforate.’ It has become a colloquial term for ‘windows’ across the western Mediterranean Basin, especially on Corsica, Sicily, and Sardinia. However, the term ‘tafone’ is commonly synonymous in Italy with nido d’ape roccioso (rocky honeycomb), whereas in English it can be synonymous with a number of terms such as honeycomb, stone lace, alveoli, fretting, and stone lattice.

Tafoni evolve in distinct stages, from tiny cavities and depressions to large caves and pits over decades, centuries, and millennia. It is this relatively long period of development within human time scales that makes it difficult for geomorphologists, stone conservators, geologists, and geographers to effectively explain the rate of change, and the occurrence of similarly shaped niches, bowls, and pans on varied rock substrates, and in diverse environmental settings.

There are many explanations about the origin of the tafoni: wind erosion, erosion due to salts, differences in the internal cohesion and in the permeability of the rocks, duration of the dry period between several wet periods, etc.
The current view is that they are the result of weathering initiated along the weakest lines in rocks, such as joints and fractures, or less resistant minerals, where water can reside. It is believed that the voids are enlarged by the progressive desquamation of the interior surfaces and their granular disintegration, probably as a result of the crystallization of dissolved material from the saline rock solution, carried to the rock by the wind, or splashed on the rock by sea water.
The smaller tafoni are also called "alveoli" in correspondence to honeycomb and the corresponding type of erosion is called honeycomb erosion.
The process of alveolar erosion in the sandstone is a result of the combined action of wind and the salt contained in the sea spray.
Tafoni can also be a result of saltwater-weathering. Saltwater-weathering is similar to frost-damage. The only difference between those two are salt crystals which are the reason for the damage at saltwater-weathering and at the frost-damage it is ice.
The salt water penetrates the rock. Then the sun's heat rapidly evaporate off the water and the salt contained in the rock crystallizes inside and on the surface, pushing up the grains of the sandstone which subsequently are blown away by the wind.
Due to this chemical and mechanical process the small cavities get bigger and merge together while the more resistant parts of the rock form the thin walls, forming an intricate and petrified network which covers the exposed surface of the rock.

Tafoni is limited by the speed of evaporation and the sun. Once the cavities are large enough so that the sun can not evaporate all the water inside the gap, its growth stops, since the salt can not dry.
These cavernous weathering features include tiny pits (even microscopic at times), softball-sized cavities, and even truck-sized caves. Sometimes smaller tafoni develop inside larger ones, and these smaller ones found inside other ones are called nested tafoni. Tafoni typically develop on inclined or vertical surfaces and occur in groups.

Erosion

Erosion is the general name for those processes that break down rocks (weathering) and the processes that carry away the breakdown products (transportation).
The physical processes of erosion are called corrasion or mechanical erosion; the chemical processes are called corrosion or chemical erosion. But most examples of erosion include both corrasion and corrosion.
The three main agents of erosion are water (eluvian erosion), wind (eolian erosion) and ice (glacial erosion).

Weathering Processes

Weathering defines the set of physical, chemical, and/or biological processes which decay and break rock down into smaller pieces. Weathering processes can act independently and in concert as well as at different scales of observation. Erosion is the transport of the weathered debris, often by wind and water, away from the cavity interior. Particularly in arid regions where wettings are infrequent, regolith, soil, and weathering products cover cavern floors

Biological Weathering.

By secreting organic acids in the shape of a halo, colonies of microorganisms chemically weather biotite. This biochemical process leaves behind an ellipsoidal area, depleted in ferric oxide cement, which is more readily weathered and eroded. While it might be possible that “scattered colonies of microorganisms cause the development of alveolar cavities, it is probably more likely that larger organisms such as pholads create borings that are the nucleation pits of some tafoni.

Physical Weathering.

Physical, or mechanical, cavernous weathering processes generally refer to the grain-by-grain destruction of a rock (also known as granular disintegration). Physical weathering is invoked by researchers more often than biological or chemical weathering when describing creative tafoni forces. Like granular disintegration, delamination of thin flakes of rock (also known as scaling and negative exfoliation) is augmented by salt crystallization pressures (salt weathering) as well as by hydration pressures caused by mineral swelling.

Chemical Weathering.

Chemical weathering processes associated with tafoni development tend to include hydration (e.g., anhydrite to gypsum), hydrolysis, and the exchange of cations between mineral solutions and the host rock. Sources of moisture promoting tafoni formation can be from saline-rich sea spray and splash, condensation from the air, melted snow, groundwater, and rainwater. The decomposition of feldspar to clay minerals, the chemical etching of quartz by salt, and the detachment of iron from biotite appear particularly important in the chemical weathering of tafoni.

Climate Aspects.

Large and small tafoni may differ because a large tafone is voluminous enough to create a specific microclimate with “sufficiently” humid conditions to differentially weather the interior. While the weathering processes may be similar such as the growth pressure of crystallizing salt, flaking, etc., the microclimate inside a large tafone (that is, the temperature and moisture content in the air in a given 24 hour period) likely differs from smaller tafoni, which might not be able support a more constant temperature and humidity profile. Honeycombs and small tafoni might be too small to support microclimates; instead, the brevity of drying period in wetter (coastal) setting may weather cavities rapidly, preventing them from developing into large, decimeter- to meter-scale tafoni.

There are many types of tafoni, for example:

Sidewall tafoni: Tafoni on the steep sides of cliff faces, boulders, or outcrops.

Basal tafoni: Tafoni that are form at the base of outcrops and boulders and on the undersides of outcrops and exfoliation sheets.



Nested tafoni: Cavities that occur inside one another in a fractal-like manner.
 

Honeycomb: In Livorno, Italy, locals know cell-like tafoni as sassoscritto, or stone writing.

Sources:

https://bahiker.com/pictures/southbay/castlerock/121399/websize/64tafoni12.13.99.jpg
https://www4.ac-nancy-metz.fr/base-geol/fiche.php?dossier=183&p=5annexe1
https://en.wikipedia.org/wiki/Tafoni
http://www.tafoni.com/Welcome.html
www.thoughtco.com

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Choose one of the rocks near the given coordinates and answer the following tasks.

1. What kind of Tafoni can you see? Describe the shape and justify your observation?

2. Do you see any additional geological conditions that could have caused this honeycombing (keyword different rock compositions)

3. Measure the size of the biggest and the smallest “caves” and how deep are they? (Measure or Estimate)

4. How do you think these particular tafoni were formed, given the rock they are in, the surrounding environment, etc?

5. Can you find any salt chrystals inside the Tafoni

6. Please make a picture with your GPS, Post-It with your name on it, personal Geocoin or Travel-Bug or even with your self, but please, do not spoil the answers.