Les grottes d'Artà ne sont pas une simple attraction touristique. Ce paysage souterrain est le résultat d'une histoire géologique longue et complexe qui l'a façonné. La grotte est située dans des roches calcaires (composées principalement de carbonate de calcium, CaCO3) qui ont été sédimentées au fond d'anciennes mers pendant la période jurassique, entre 200 et 150 millions d'années. Les roches comprennent les restes de coquillages et les squelettes des organismes qui vivaient dans ces mers.
Au fil du temps, ces sédiments marins sont remontés à la surface il y a environ 15 millions d'années, lorsque les grandes chaînes de montagnes des Alpes et des Pyrénées se sont formées. À cette époque, à la suite de la collision entre le continent africain et le continent européen, ces roches marines ont été soulevées, déformées et fracturées par ces énormes forces géologiques. Ainsi, la roche calcaire compacte a été compartimentée par une multitude de fractures et de discontinuités, qui ont permis la pénétration des eaux d'infiltration.
Ces fractures dans la roche sont clairement visibles au plafond de la grotte, où des stalactites se sont développées en suivant les discontinuités des matériaux rocheux jurassiques.
Il s'agit d'une grotte naturelle formée par la dissolution de la roche calcaire par les eaux souterraines. Ces phénomènes sont possibles grâce à la participation du dioxyde de carbone (CO2), qui donne un caractère légèrement acide à l'eau qui s'infiltre dans les montagnes. Les processus susmentionnés de dissolution des roches calcaires sont ce que les géologues appellent le modelage karstique (ou simplement karst), un nom qui provient de la région karstique de Slovénie, où ces processus ont été étudiés pour la première fois il y a des siècles.
Ces eaux souterraines qui s'écoulent sur des lits imperméables minent lentement les couches d'argile supérieures jusqu'à ce qu'elles s'effondrent, laissant un vide recouvert par d'autres couches de calcaire qui sont soutenues par leur forme en dôme. Les eaux qui circulent sur sa voûte, chargée de bicarbonate de chaux, filtrent lentement à travers de petites fissures donnant lieu aux phénomènes suivants :
- Lorsque la goutte d'eau perce le plafond de la caverne, elle dépose autour d'elle, par libération de l'excès d'acide carbonique, le matériau calcaire qu'elle portait en solution, et qui va progressivement former la stalactite.
- Lorsque la goutte tombe, elle contient encore du bicarbonate de chaux, qui se dépose à son tour sur le sol pour former la stalagmite.
La dissolution de la roche par les eaux souterraines, en présence de dioxyde de carbone (CO2), est le processus qui a donné lieu à la formation de la grotte (modelage du karst). Ce même processus chimique est responsable de la décoration naturelle exubérante de la grotte (stalagmites, stalactites, etc.) car cette réaction chimique est réversible, c'est-à-dire qu'elle peut aller dans un sens ou dans l'autre. Ainsi, le même carbonate de calcium qui a été dissous par l'eau d'infiltration se dépose à l'intérieur de la grotte, en inversant le sens de la réaction chimique.
De cette façon, des dépôts calcaires spectaculaires sont générés, tels que les célèbres stalagmites (qui poussent sur le sol), les stalactites (qui pendent du plafond), les colonnes (l'union de stalactites et de stalagmites), les coulées de lave (couches calcaires qui se sont développées sur les murs et/ou les sols), et les suspensions ou drapeaux (qui créent des formes déformées qui pendent du plafond). Tous ces précipités calcaires sont connus des géologues sous le terme général de spéléothèmes. Tous ces spéléothèmes, que l'on pourrait qualifier de classiques, se développent le long de lignes verticales imposées par la force de gravité, qui contrôle le ruissellement et l'écoulement des eaux d'infiltration.
Il convient également de mentionner un spéléothème assez rare dans les grottes karstiques de la planète, appelé disque ou bouclier (surface circulaire inclinée), mais très abondant dans les grottes d'Artá, atteignant des dimensions vraiment spectaculaires. Quelques spécimens sont présents à proximité de la Reine des Colonnes, ainsi que dans le Théâtre et la Salle des Drapeaux.
En revanche, les excroissances cristallines d'aspect bulbeux que l'on peut observer dans certaines salles comme le Purgatoire, où se trouve la formation connue sous le nom de Baptistère, ou le secteur comprenant la salle du Théâtre et la zone d'accès à la Salle des Drapeaux, sont très intéressantes. Ces spéléothèmes enregistrent des alignements horizontaux qui correspondent à des épisodes d'inondation phréatique de la cavité, qui se sont produits pendant les phases de hauts niveaux marins qui ont eu lieu tout au long du Miocène supérieur et du Pliocène, entre 3 et 6 millions d'années.
Une question souvent posée par les visiteurs concerne le taux de croissance des spéléothèmes, un aspect sur lequel il est très difficile de faire des généralisations, bien qu'en général leur développement soit inférieur à quelques millimètres par millénaire. En tout cas, il n'y a pas beaucoup de formations dans les grottes d'Artá qui sont encore en phase de croissance. Au contraire, il s'agit de dépôts assez anciens et inactifs, qui se sont formés au moins au Pléistocène inférieur ou au Pliocène, et dans certains cas au Miocène supérieur, comme c'est le cas pour certains spécimens qui sont couverts par les précipités calcaires phréatiques d'âge pliocène mentionnés ci-dessus.
En conclusion, il existe de nombreux facteurs physico-chimiques qui influencent la formation des spéléothèmes, comme, parmi les plus importants, la pluviométrie (abondance ou rareté des pluies), la température, la concentration de CO2 dans l'atmosphère de la grotte, etc. Ces facteurs contrôlent à la fois l'ampleur de l'ornementation des spéléothèmes et la vitesse de leur formation.
Bien que l'âge de la roche se situe entre 175 et 150 millions d'années, la formation de la grotte est un phénomène beaucoup plus récent qui s'est produit au cours des 15 derniers millions d'années. À partir de cette date, alors que les montagnes de Majorque étaient déjà structurées, l'eau de pluie a commencé à former une série de vides et de conduits souterrains en dissolvant la roche calcaire.
Au Pliocène inférieur, il y a environ 5 millions d'années, la grotte était déjà formée et décorée d'abondants spéléothèmes. Plus tard, au Pliocène moyen, il y a entre 4 et 3 millions d'années, la grotte a été inondée en raison de hausses successives du niveau de la mer, ce qui a donné naissance aux spéléothèmes phréatiques bulbeux présents dans la grotte.
Au cours du Pléistocène, les 2,6 derniers millions d'années, la grotte a atteint son aspect actuel, avec l'ouverture de l'entrée spectaculaire dans les falaises du Cap Vermell.
En septembre 2019, Cuevas de Artà a fait la une de l'étude publiée dans la prestigieuse revue Nature, elle a été réalisée par une équipe internationale de chercheurs comprenant des membres de l'Université des îles Baléares (UIB), de l'Université du Nouveau-Mexique et de l'Université de Columbia. .
L'analyse d'une série de dépôts trouvés à l'intérieur de ces formations géologiques spectaculaires montre qu'il y a 3,3 millions d'années, le niveau de la mer était seize mètres plus haut qu'il ne l'est aujourd'hui. Et la température n'était alors que de deux à trois degrés plus élevée qu'à l'époque préindustrielle, lorsque les changements de température n'étaient pas encore influencés par les êtres humains.
Connaître les climats du passé fournit des informations précieuses pour développer des modèles de prédiction qui aident à faire des projections du futur avec un degré d'incertitude plus faible.
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"Joan J. Fornós y Joaquín Ginés, de la Universidad de las Islas Baleares y Societat Espeleològica Balear, y al fotógrafo Miquel Àngel Gual, de la Societat Espeleològica Balear y Societat d'Història Natural de les Balears."