La Nouvelle-Zélande, terre de sciences et d - Futura

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Dossier>LaNouvelle-Zélande,terredesciencesetd'aventures
Futura-Sciences
09/09/2013-Par
BrunoCedat,IngénieurINSA
LaNouvelle-Zélande,terredesciencesetd'aventures
La Nouvelle-Zélande est l'un des plus beaux laboratoires naturels du monde. L'eau, la glace et le vent
poursuivent leur travail d'érosion au milieu des volcans et des sommets enneigés. Au sein de ces
paysages,retrouvezl'aventurescientifique,humaineetsportived’hommesetdefemmespassionnés.
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La Nouvelle-Zélande est une terre de sciences et d’aventures. À la frontière entre les plaques
tectoniquespacifiqueetaustralienne,lepaysestsecouépardefréquentsséismesetvoits'érigerdes
sommetsenneigésparmilesplushautsd’Océanie.
Les côtes de Nouvelle-Zélande sont sculptées par les eaux déchaînées de l’océan Pacifique et de la mer de
Tasmanie. Les volcans de l’île du Nord façonnent régulièrement de nouveaux paysages, érodés par les pluies
diluviennesetlesventsviolents.Cespaysagesracontentunehistoire:l’histoiregéologiqueàl'originedelabeauté
etdeladiversitédecettepartiedumonde.
Les scientifiques néo-zélandais tentent de la décrypter en parcourant les régions les plus reculées du pays pour,
un jour, être en mesure de prévenir les éruptions et lesséismes, comprendre l'évolution de notre climat ou mieux
utiliser nos ressources naturelles. Sous leurs yeux s'étend l'un des plus beaux laboratoires naturels du monde, où
desgéantsendormispeuventseréveilleràtoutinstant,oùlasciencerejointl'aventure.
Source:http://www.futura-sciences.com/magazines/terre/infos/dossiers/d/geologie-nouvellezelande-terre-sciences-aventures-1690/
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HopeValley,auseinduMountCookNationalPark.©MarlèneBeyerle
LaNouvelle-Zélandeimpressionneparsonisolementetladiversitédesespaysages.Situéaucœurdelaceinture
defeuduPacifique,lepaysabriteunnombreexceptionneldephénomènesgéologiquesquisontconcentréssurun
territoiredeuxfoispluspetitquelaFrance.Unegigantesquefailletectoniquetraverselepaysdepartenpart.Les
indices de sa présence sont omniprésents. Sur l’île du Nord, un arc volcanique s’est formé à la suite de la
subduction de la plaque pacifique sous la plaque australienne, provoquant des éruptions volcaniques et de
fréquents séismes. Il donne naissance à une impressionnante zone géothermique parsemée de geysers, de mares
bouillonnantesetdelacsmulticolores.
LevolcanNgauruhoe,quisesitueaucœurduTongariroNationalPark.©MarlèneBeyerle
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Dans ce dossier, découvrez comment le jaune des cristaux de soufre, le rouge des oxydes de fer et le bleu
turquoise des lacs acides brisent la monotonie des cendres noires projetées par le mont Ruapehu lors de sa
dernière éruption en 1995 dans la région duTongariro National Park. Plus au sud, une gigantesque chaîne de
montagnes continue de s'élever, conséquence d’énormes pressions dans le sous-sol. La pluie, le vent, la glace et
leclimatsculptentd'impressionnantesvalléesreculées.
LemontRoy,prèsdeWanakadansl’îleduSud,enNouvelle-Zélande.©BrunoCédat
Nous suivrons le périple de scientifiques dans ces immenses espaces sauvages. Ils s'activent pour mieux
comprendre le fonctionnement de notre planète, et sont souvent amenés à travailler dans des conditions
extrêmes. Frottez-vous à la chaleur desfumerolles volcaniques et des mares bouillonnantes, et aux températures
glaciales des hautes montagnes. Vous verrez qu’être scientifique en Nouvelle-Zélande demande un certain goût
pourl'aventure...
Page2/7-Lesvolcansactifsdunord,lesfumeursnoirsetWhiteIsland
AunorddelaNouvelle-Zélande,danslecontextegénéraldelasubductiondelaplaquepacifiquesousla
plaqueaustralienne,l'arcvolcaniqueprincipalementsous-marindesKermadecs'estforméparallèlement
àlafossedesKermadec,profondede10.050mètres.Denombreuxvolcansjalonnentcetarc.
VuesurlevolcanNgauruhoedepuislevolcanRuapehu.©BrunoCédat
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Lesfumeursnoirs
Il y a un peu plus de dix ans, l'institut géologique national néo-zélandais (GNS Science) a lancé une série
d’expéditions en collaboration avec des équipes de recherche internationales, dans le but d'explorer lesvolcans
sous-marins, de les cartographier, de les localiser et de déterminer leur taille. Cornel de Ronde, membre de
l'expédition,futsurprisdedécouvrirentre30à40volcanssous-marinsdansleseauxterritorialesnéo-zélandaises.
CratèrefumantduvolcandeWhiteIsland,aulargedelaGoldenBay.©MarlèneBeyerle
Lorsque les volcans présents sur leplancher océanique sont toujours actifs, ils dégagent de la chaleur qui,
associéeàl’eau,estàl’originedesystèmeshydrothermiquesimpressionnants.Eneffet,l'eaudemerpénètredans
la croûte terrestre à travers des fissures. Elle devient alors bouillante au contact dumagma et remonte à la
surface,devenanttrèsacideetayanttendanceàarracherdesmétauxdesrochesqu’elletraverse.
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CheminéedesoufresurWhiteIsland.©MarlèneBeyerle
Quandellefinitparatteindreleplancherocéanique,satempératureestsouventautourde300°C.Aumomentde
sa rencontre avec de l’eau de mer à 3 ou 4 °C, il se produit une formidable réaction chimique. Les métaux qui
étaientensolutionà300°Cprécipitentetformentdescheminéesdeplusieursmètresd'oùjaillitdelafuméenoire,
d’où le nom defumeur noir. Ces cheminées attirent beaucoup l’attention aujourd’hui, à cause du cuivre et de l’or
qu'ellescontiennent.
L'environnement de ces cheminées est très spécifique, avec des pressions et des températures extrêmes. Malgré
cela,desmicro-organismesetmêmedescrevettessontretrouvésàproximité.
WhiteIsland
Prèsde85%desvolcansnéo-zélandaissontsous-marins.Certainspeuventatteindre40kilomètresàleurbaseet
plusieurskilomètresdehaut,atteignantparfoislasurfacedel’eaucommel’îledeWhiteIsland.Plusde90%dece
volcanestsous-marin.Seullesommetémerge.Lorsquel'onserendsurWhiteIsland,enbateauouenhélicoptère,
on n’est qu’à 500 ou 600 mètres du cratère. Cette proximité favorise les études scientifiques menées par GNS
Science.
VuesurlefondducratèredeWhiteIsland.©MarlèneBeyerle
WhiteIslandestactuellementl’undesvolcanslesplusactifsdelaNouvelle-Zélande.Lalaveesttoujoursprésente
àdefaiblesprofondeurs.PourlesMaoris,WhiteIslandestuneporteentrelemondespiritueletlemondephysique.
Ellefaitpartieducercledefeu.Illanommelecercledesdieux,lecercledelavie.
Desgéantsausommeilfragile...
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AscensionduvolcanRuapehu(2.800m)enhiver.©BrunoCédat
La chaîne de volcans se poursuit sur Terre. Au centre de la Nouvelle-Zélande se dresse le mont Ruapehu. Au
sommet, son cratère rempli d'eau forme un lac d'environ 150 mètres de profondeur. Quand le Ruapehu entre en
éruption, des roches brûlantes remontent jusqu’au fond de ce lac et vaporisent l’eau, si bien que les premières
éruptionssonthydrothermales;cesontdegrossesexplosionsd’eauetderoches.
RedCraterdumonTongariro,auseinduTongariroNationalPark.©BrunoCédat
Une activité importante est nécessaire pour vider complètement le lac. Les principales éruptions du Ruapehu ont
eu lieu en 1995 et 1996, et durèrent plusieurs mois. Actuellement, le volcan se tient plutôt tranquille... Mais
jusqu'àquand?
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EmeraldLakes,TongariroNationalPark.©BrunoCédat
ÀquelqueskilomètresduRuapehu,lesfumerollesdumontNgauruhoerappellentquecettezoneresteextrêmement
active. Les paysages lunaires de la région laissent parfois place à une explosion de couleurs dues aux oxydes
métalliques en tout genre et aux lacs acides. Les hauts gradients géothermiques engendrent la formation de
geysers et de sources thermales, où les scientifiques ont découvert des micro-organismes capables de résister à
desconditionsextrêmes…
Page3/7-OrganismesextrêmophilesetgéothermieenNouvelle-Zélande
Lachaleurrésiduelledesvolcanscréeuneforteactivitégéothermiquedanslarégion:l’eauquis’infiltre
dans le sol est chauffée au contact des roches brûlantes et remonte à la surface, créant des sources
chaudes,desgeysers,desmaresdeboueetdesfumerolles.
ParcgéothermiquedeWaiotapu,surl’îledeRotorua,danslenorddelaNouvelle-Zélande.©BrunoCédat
L'étudedesorganismesextrêmophiles
DanslarégiondeRotorua,lanatureoffreunspectacleextraordinairefaitderemous,defuméeetdecouleurs.Des
palettes de teintes vives s'étendent devant les yeux des visiteurs. Les couleurs sont dues principalement à la
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présence de bactéries et demicroalgues extrêmophiles, qui se développent dans des conditions extrêmes de
température et d’acidité ou en présence de métaux lourds. La composition chimique, le pH, la température et la
concentrationenoxygènesontdesfacteursquisélectionnentlesmicro-organismes.
LeChampagnePool,bassinde65mètresdediamètre,auseinduparcgéothermiquedeWaiotapu.©Bruno
Cédat
Un changement de couleur reflète donc un changement dans l’environnement. Il est par exemple possible de
devinerlatempératurerienqu’enobservantlescouleurs!
Zonegéothermiqued'OrakeiKorako.©BrunoCédat
De nombreuses espècesextrêmophiles restent à identifier. Elles font l'objet de nombreuses études, avec en
filigrane leur possible utilisation industrielle, notamment dans la dépollution (dégradation d'hydrocarbures,
traitementdesmétauxlourds,etc.).
L'utilisationdelagéothermieenNouvelle-Zélande
Danscertaineszones,lavapeurquiremonteàlasurfaceestchargéedegaztelsquelesulfured’hydrogène(H2S)
ouledioxydedecarbone(CO2).Ilsacidifientleseauxdesurfacequiattaquentlesrochesvolcaniques et forment
d’étranges marmites de boue. Leur bouillonnement est en grande partie dû à la remontée de bulles de gaz. Cette
chaleur peut être récupérée afin de produire de l'électricité. Lagéothermie représente une ressource énergétique
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énorme,quelesNéo-Zélandaisontapprisàmaîtriser.
DédaledetuyauxsurlechampgéothermiquedeWairakei.©BrunoCédat
Dans la région de Taupo, une gigantesque centrale géothermique a été construite. Des kilomètres de tuyaux
parcourent le champ géothermique de Wairakei. La technologie développée est relativement simple : un forage
danslesous-solpermetderécupérerunmélanged’eauetdevapeuràhautetempérature.Cemélangepassedans
unséparateur.Lavapeursècheestconduitejusqu’àlacentralegéothermique,oùellefaittourneruneturbinepour
générer de l'électricité. L'eau encore tiède peut être utilisée dans une centrale binaire qui fonctionne comme un
gigantesque échangeur thermique : elle vaporise un liquide très volatil, comme l’isopentane, qui fait tourner une
autreturbine.L'eauestensuiteréinjectéedanslesoloumélangéeàdel’eauderivière.
GregBignallestgéothermicien,etaétéinterviewéparMarlèneBeyerleauchampgéothermiquedeWairakei.
©BrunoCédat
Actuellement, 13 % de l’électricité de la Nouvelle-Zélande provient de ressources géothermiques. Le défi des
scientifiques est désormais d’exploiter les ressources profondes. Généralement, les forages ne dépassent pas 3,5
kmdeprofondeur.Or,lesressourcesénergétiquesplusprofondessonténormes.Siledéveloppementdenouvelles
techniques pouvait permettre de récupérer ne serait-ce qu’un petit pourcentage de cette énergie, cela couvrirait
lademandeénergétiquecroissantedelaNouvelle-Zélande.C'estl'objectifles15à20prochainesannées.
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Page4/7-LedangerdesséismesetlafailledeWellington
Lorsque l'on se dirige vers Wellington, vers l’île du Sud, la frontière entre les plaques change de
configurationetdevientlafaillealpine.Laplaquepacifiqueneplongeplussouslaplaqueaustralienne,
maislesdeuxplaquesentrentencollisionlatéralement.Laplaquepacifiquesesoulèvealorslégèrement,
formantlesmontagnesdesAlpesnéo-zélandaises.Elless’étendentsurtoutel’îleduSud,lelongdela
faillealpine,depuisNelsonjusqu’auFiordland.
LafailledeWellington
Au niveau de Wellington, la capitale de la Nouvelle-Zélande, une impressionnante faille traverse la ville. Dans le
passé,cetterégionasubideviolentsséismes.Àquelqueskilomètresducentre-ville,unsitegéologiquetémoigne
de l'ampleur du phénomène. Au bord de la mer, on discerne d'immenses marches d'escalier. Chacune s'est formée
lorsd'unséisme.Laterres'estsoulevéeparendroitdeplusdetroismètresenquelquessecondes.Aujourd'hui,un
séismedecetteampleurauraitdesconséquencesdésastreusessurunevillequicomptedésormaisplusde170.000
habitants.
CoucherdesoleilsurlemontCook,danslesAlpesnéo-zélandaises.Ils’agitdupointculminantdupays,avec
3.754mètresd’altitude.©MarlèneBeyerle
LedramedeChristchurch
Les séismes sont très courants en Nouvelle-Zélande. L'institut GNS Science en recense plusieurs par jour. La
plupartdesséismesnedépassentpasquelquesdegréssurl'échelledeRichter.Malheureusement,enfévrier2011,
unséismede6,3surl'échelledeRichters'estproduitàfaibleprofondeurdanslarégiondeChristchurch.Ilaeulieu
auniveaud'unefailletectoniquejusqu'alorsinconnue.
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LeséismedeChristchurchenfévrier2011afait185victimes.©MarlèneBeyerle
La composition du sol, majoritairement sableux autour de la ville, a amplifié les conséquences du séisme. Au
contactdesvibrations,cesolestdevenuliquidependantuncourtlapsdetemps,dufaitdespropriétésphysiques
dusable.
L’épicentredutremblementdeterredeChristchurchdefévrier2011étaitsituéenborduredelavillede
Lyttelton.©MarlèneBeyerle
De nombreuses fondations de maisons et bâtiments n'ont pas résisté. Le centre-ville a été ravagé, et 185
personnes ont perdu la vie. Ce drame national a incité le gouvernement néo-zélandais à redoubler d'efforts pour
mieux sensibiliser la population aux risques liés auxtremblements de terre, mais également à intensifier les
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programmesderecherchespourtenterdeprévenircesphénomènes.
Page5/7-Nouvelle-Zélande:lesAlpesdusud
LesAlpesnéo-zélandaisess’élèventdel'ordrede1cmparan!Cettecroissanceesttoutefoislimitéepar
uneforteérosiondueauxglaciersetauximportantesprécipitations,sibienqueleplushautsommet—le
montCook—n’atteintpas3.800mètresd’altitude.
Uneérosionexceptionnelle
LemontCook,vudeCoplandPass.©BrunoCédat
La roche, fragilisée par lescontraintes tectoniques qu’elle subit, s’érode facilement. En 1991, un gigantesque
éboulementaemportélesommetdumontCook,quiaalorsperdudixmètresd’altitude!
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VuesurlaCoplandValley,depuisCopelandPass,dansleMountCookNationalPark.©LoïcPetit
Les Alpes néo-zélandaises forment une véritable barrière qui arrête les vents d’ouest, très humides, venant de la
merdeTasmanie.
UnevuedeHopkinsValley,auseinduMountCookNationalPark,surl’îleduSud,enNouvelle-Zélande.©
LoïcPetit
C’estpourquoilesprécipitationssontextrêmementélevéessurlacôteouestdel’îleduSud,alorsqueleclimat est
relativementsecàl’estdumassif.
Desréseauxsouterrainsgigantesques
Plusieurs régions de l'île du Sud sont calcaires. Sous la pression des deux plaques, des fonds marins anciens se
sont progressivement élevés pour former d'immensesmassifs karstiques. Au cours des millénaires, l'eau a formé,
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dans ces zones parfois très reculées, d'immenses réseaux souterrains qui recèlent de véritables trésors de la
nature.
HélictitesdanslagrottedeBohemia,à500mètresdeprofondeur,danslemontOwen.©MarlèneBeyerle
De sgrottes exceptionnelles se situent dans le massif du mont Owen. Cette montagne abrite deux réseaux
souterrainsmajeurs.Bohemia,avecplusde11kilomètresderéseauxexplorés,estla4e grottelaplusprofondedu
pays(-713mètres).
L’entréeimpressionnantedelagrotteBulmer,danslemassifdumontOwen.©MarlèneBeyerle
Bulmer, située de l'autre côté du massif, donne le vertige. Si l'on parvient à trouver son chemin parmi les 66
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kilomètres de galeries, il est possible d'atteindre une profondeur de 750 mètres. La grotte de Bulmer est
actuellement le plus grand réseau souterrain exploré deNouvelle-Zélande. Ces deux grottes possèdent de
véritables trésors naturels : les hélictites. Les conditions d’apparition de ces superbes formations de calcite et
d'aragonitesontencoremalconnues.
FormationétrangedanslagrottedeBulmer,aumontOwen.©MarlèneBeyerle
Plusieurs théories s'affrontent, mais aucune ne donne entièrement satisfaction. L'une d'entre elles fait appel aux
forces capillaires pour expliquer le phénomène (ce sont ces mêmes forces qui permettent à certains insectes de
marchersurl'eau).Aucœurdeshélictitessetrouveuncanaltrèsfinoùl'eaupeuts'écouler.
TournagedufilmNouv elle- Zélande,Terred'Av enturesdanslagrotteBohemia.©PeteSmith
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Généralement, la force de gravité oblige les gouttes d'eau à se diriger vers le bas. Or, les forces capillaires
viennent à l'encontre de cette règle de physique élémentaire. La goutte d'eau peut alors déposer lecalcium
dissous dans des directions très variées, comme celles des plans de cristallisation. Les courants d'air constituent
une autre théorie, qui reste cependant peu convaincante. La magie de ces concrétions réside également dans le
mystèrequientoureleurformation...
Page6/7-Glaciersnéo-zélandais:Tasman,FoxetFiordland
Lesglaciersdelacôteouestdescendentàdesaltitudesdel’ordrede300mètres.Lefrontdecertains
glaciers, comme le glacier Fox, situé sur la côte ouest de l'île du Sud, n’est ainsi qu’à une dizaine de
kilomètresdelamer!
VuesurleglacierFox,surlacôteouestdel’îleduSud,enNouvelle-Zélande.©BrunoCédat
Leclimatpassépiégédanslesglaces
Danslesuddupays,certainsendroitsreçoiventjusqu'àdixmètresd’eauparan!C’estlaraisonpourlaquelledes
glaciers sont très actifs dans les Alpes néo-zélandaises, ils sont très rapides. L'institut GNS Science s'intéresse
depuis plusieurs années aux archives climatiques contenues dans les glaciers des Alpes néo-zélandaises. Les
scientifiques explorent les montagnes à la recherche de glaciers propices au forage de carottes glacières. Ils
peuventobserverdesvariationsd’annéeenannée,cequipermetderemonterdans le temps et de voir comment
leclimataévolué.
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SurvolduglacierFoxenhélicoptère.©MarlèneBeyerle
Desglaciersenrecul
Les glaciers néo-zélandais ont perdu beaucoup de glace depuis plus d'un siècle. Le glacier Tasman, situé dans le
Mount Cook National Park, recule de manière dramatique depuis 1890, jusqu’à former un lac en 1974. Ce lac fait
fondreleglacierplusvitequeleclimat.Degrosicebergssedétachentuneoudeuxfoisparan,puissefracturent.
LeFiordland
Lors des périodes glacières, la région du Fiordland était recouverte de gigantesques glaciers, dont l’inlassable
travail d’érosion a creusé de profondes vallées jusque sous le niveau de la mer. Après la fonte des glaciers, les
vallées ont été envahies par l’eau de mer, formant des fjords. La roche granitique, très solide, s’est peu érodée
depuis,lesparoisrocheusessontrestéesintactes,sibienquel'onpeutobserveraujourd’huidessommetsdeplus
de 1.000 mètres de haut qui plongent dans la mer. La faible érosion explique aussi que les fjords n’aient pas été
remplisdedébrisrocheuxetatteignentàcertainsendroitsuneprofondeursupérieureà400mètres.
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ExplorationduMilfordSoundenkayakdemer,dansleFiordland,enNouvelle-Zélande.©LoïcPetit
Les fortes pluies qui s'abattent sur les pics granitiques ne peuvent s'infiltrer dans la roche. L'eau s'écoule
rapidement et prend une teinte brune au contact de la végétation (tanins). Elle se déverse dans les fjords et
formealorsunecouched'eaudoucepermanenteatteignantparfois15mau-dessusdel'eaudemer.Lalumièredu
jourestainsitrèsvitestoppéeparcettecouleurbrune.Àquelquesdizainesdemètresdeprofondeur,onretrouve
desconditionssimilairesàcellesdesgrandsfondsmarins. La particularité géologique de ce lieu permet d'observer
un écosystème habituellement présent autour de 200 m de profondeur. Les plongeurs peuvent observer la plus
grandecolonieaumondedecorailnoir.
Page7/7-ÀproposdufilmNouvelle-Zélande,terred’aventures
Début 2012, Marlène Beyerle et Bruno Cédat rejoignent la Nouvelle-Zélande pour réaliser un
documentairescientifiquesurlagéologiedupays.CeseraNouvelle-Zélande,terred'aventures.
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Àtraversuneexpéditiondansl’immensegrotteBohemia,l’ascensiondesplushautesmontagnesetvolcansdu
pays,lesguidesetchercheursnousfontdécouvrirladiversitéetlagéologiesurprenantedelaNouvelleZélandedanscedocumentaire.DP
Aucoursdeleurpériple,legroupedespéléologied'AucklandinviteMarlèneBeyerleetBrunotCédatàparticiperà
l'expédition Bohemia 2012. Leur objectif : filmer et photographier quelques-unes des plus bellesconcrétions du
pays...Voiciunextrait:
« La lumière bleutée de nos lampes frontales s'enfonce dans l'immensité. On distingue à peine le plafond de la
gigantesque galerie qui nous conduit vers les profondeurs de la Terre. Seul le bruit de nos pas vient troubler le
silence de cette cathédrale de roche. Les cinq heures de descente nous ont fait perdre la notion de jour et de
nuit.L'isolementesttotal.Soudain,unscintillement.Puisunautre.Desmilliersderefletscristallinsapparaissent
devantnosyeuxémerveillés.Nosfaisceauxdelumièredeviennentdesprojecteurs,ilsilluminentuneœuvred'art
exceptionnelle, formée par la nature au cours des millénaires. Étourdis par cette apparition soudaine, nous nous
approchonsavecprécaution.Uneatmosphèrefantastiqueentouremaintenantnotreéquipe… »
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