Dans ce jardin situé à proximité de Lucey, des roises ont été conservées. Il s’agit de trous d’environ deux mètres de diamètre creusés dans les argiles calloviennes, remplis d’eau et dans lesquels on faisait rouir le chanvre. Cette opération consiste à immerger pendant une quinzaine de jours les gerbes de chanvre pour isoler les fibres de l’écorce de la tige, en décomposant la matière gommeuse. Chaque famille du village en possédait une. Le parcours est agrémenté de petites devinettes culturelles sur les arbres du parc (fig.4).

Fig.4: Un exemple de devinette jalonnant le parcours (photo BRGM)

La famille des Cannabinacées comporte deux espèces. Le chanvre d'intérêt agricole appartient à l'espèce Cannabis sativa L. qui produit de grandes tiges dressées de plus de trois mètres de haut. Ses feuilles palmées dentées (fig.5) sont devenues une icône associée à l'autre espèce, Cannabis indica Lam. ou chanvre indien, connue pour ses effets psychotropes. Les deux espèces de cannabis diffèrent par leurs teneurs en substances actives hallucinogènes, le THC (tétrahydrocannabinol). Dans la variété autorisée à être cultivée, la teneur en THC ne peut excéder 0,2% (% de matière sèche) alors que dans le chanvre indien, dont la culture est interdite en France, cette teneur varie entre 10 et 20 %.

Fig.5 : Pied de Cannabis sativa (© John Hilty - Illinois Wildflowers)

Traditionnellement, le chanvre est utilisé pour :

Les fruits de chanvre (fig.6), appelés chènevis, sont des akènes contenant des graines oléagineuses qui fournissent une nourriture pour oiseaux ou des appâts pour la pêche.
Ces graines sont également utilisées en cosmétique et pour l'alimentation humaine (huile riche en oméga 3).

 

Fig.6 : Chènevis

 

La taille (3 à 4 mm) et la forme sphérique des graines de chanvre sont à l'origine du nom donné à une formation géologique du Bajocien en Lorraine : l'Oolithe Cannabine. La roche caractéristique de cette formation correspond à une rudite calcaire dont l'aspect des grains, des oncoïdes à nubéculaires, rappelle celui des fruits du chanvre.

De nouvelles utilisations des fibres ont permis une recrudescence de la culture du chanvre industriel depuis les années 70. En 2006, les surfaces en chanvre atteignaient 8 083 ha pour 1 056 producteurs (cultures industrielles et semences comprises), ce qui fait de la France, le premier producteur européen.

En Lorraine, le chanvre était cultivé sur des terres de bonne qualité spécialement réservées à cette pratique et désignées sous le nom de chènevières ou chanvrières.

Les semis étaient réalisés à la fin du mois de mai et les récoltes se faisaient en deux fois, deux à trois mois après (les pieds mâles mûrissant plus vite que les pieds femelles).

Après la récolte, on laissait le chanvre rouir, c'est-à-dire séjourner dans l'eau des rivières. A partir de 1738, un arrêté du Conseil Royal des Finances et du Commerce interdit cette pratique dans les rivières poissonneuses pour éviter toute contamination. Les habitants creusent alors des trous utilisés spécifiquement pour le rouissage: c'est l'origine des roises.
En raison des odeurs gênantes générées par la décomposition, ces trous étaient éloignés des habitations, à la sortie des villages. A Lucey, leur implantation sur les terrains argileux imperméables du Callovien (formation des Argiles de la Woëvre) permettait aux roises de rester constamment en eau. Bien que leur structure originelle ne soit plus visible aujourd'hui (fig.7), le fond de ces trous était pavé et un des côtés présentait une pente douce pour permettre le maniement du chanvre.

 

Le début de décomposition qui se produit lors du rouissage permet d'éliminer la gomme assurant la cohésion des fibres. Le chanvre devient ainsi possible à travailler.
Le chanvre roui, humide et noirci, est ensuite étendu puis séché au soleil.
Après plusieurs manipulations de broyage et de nettoyage, le chanvre pouvait être filé pour former des bobines, à l'aide d'un rouet.

En Lorraine, les roises de Lucey, sont, en superficie, les plus importantes qui soient conservées (fig.8).

Fig.8 : Plan des roises de Lucey (document CAUE - Nancy)

Fig.9 : Une roise colonisée par les lentilles d'eau (photo BRGM)

La Côte de Meuse, qui entoure le village de Lucey, est constituée de formations carbonatées oxfordiennes (calcaires récifaux au sommet et terrain à chailles sous-jacents) reposant sur les argiles calloviennes de la plaine de la Woëvre qui s'étendent vers l'est. Les terrains calcaires constituent des aquifères alimentant sources et cours d'eau qui naissent au pied de la Côte, au contact des Argiles de la Woëvre imperméables.

Dans ce contexte géologique, le site des roises est ainsi parcouru par un ruisseau dont la source se situe à une centaine de mètres en amont et en lisière de bois du côté sud de la route (fig.1).

La sortie à l'air libre de l'eau d'origine souterraine est soulignée par une petite arche en maçonnerie (fig.3). Les eaux du ru naissant à cet endroit, disparaissent ensuite progressivement par infiltration.
Une trentaine de mètres plus en aval, les eaux réapparaissent au niveau d'une résurgence. Celle-ci est matérialisée par une grille métallique verticale et un ouvrage en maçonnerie plus conséquent (fig.10A): l'eau se déverse ensuite dans une cuvette avant d'alimenter le ruisseau qui descend vers le site des roises (fig.10B).

Fig.10A : Sortie de l'eau à la résurgence de la source des roises

 

 

La source des roises est une source pétrifiante, c'est-à-dire qu'à la sortie de l'eau se forment des roches carbonatées particulières appelées travertin ou tuf calcaire (bien que toujours utilisé, le terme de "tuf" devrait être proscrit puisque normalement réservé à des roches volcaniques).
Ces formations rocheuses sont bien visibles à l'emplacement de la résurgence.

 

Le travertin est un calcaire gris, beige ou rougeâtre, poreux et peu dense (fig.11). La surface d'un échantillon peut être parfois mamelonnée ou montrer des empreintes fossilisées de feuilles ou débris organiques divers.

 

Les travertins résultent d'une précipitation biochimique de carbonate de calcium qui s'opère lorsque des eaux souterraines enrichies en ions Ca²⁺ et HCO₃^- dissous se retrouvent à l'air libre.

Au cours de leur séjour dans le sol, les eaux d'infiltration se chargent en CO₂ produit par les êtres vivants et l'activité microbienne édaphiques.

En terrain calcaire, comme c'est le cas du sous-sol de la Côte de Meuse autour de Lucey, l'enrichissement des eaux d'infiltration en CO₂ est favorable à la dissolution des roches qu'elles traversent. La réaction suivante se produit alors:

 

[1] CaCO₃ (= roche carbonatée solide) + H₂O (eau liquide) + CO₂ (gaz) ----> Ca²⁺ + 2HCO₃^-

 

Cette dissolution est à l'origine de la minéralisation de l'eau qui se charge ainsi en ions calcium Ca²⁺ et hydrogénocarbonate HCO₃^-.

[2] Ca²⁺ + 2HCO₃^- ----> CaCO₃ (= roche carbonatée solide) + H₂O (eau liquide) + CO₂ (gaz)

 

Il en résulte une précipitation de carbonate de calcium sous la forme de dépôts "encroûtants" à l'origine des travertins.

Ces dépôts sont favorisés à des endroits où le prélèvement du CO₂ de l'eau est particulièrement actif :

Fig.12 : Petite "cascade" résultant d'un embâcle provoqué par une branche morte et sur laquelle se sont accumulés des dépôts carbonatés
 

Au cours du temps, lorsqu'elles ne sont pas détruites par l'érosion, ces formations carbonatées fragiles s'accumulent et peuvent édifier de véritables terrasses de travertins. Un de ces édifices (de taille modeste) est visible à l'emplacement de la résurgence de la source des roises.

Fig.13 : Mousses (espèce indéterminée) recouvertes de dépôts carbonatés

 

Fig.14 : Des mousses installées sur un travertin formé à l'emplacement de colonies plus anciennes aujourd'hui disparues.

On peut récolter ce type de concrétions sur le fond du ruisseau là où l'agitation de l'eau est moindre.

 

Fig.15 : Brindilles et leur gangue carbonatée résultant d'une activité microbienne (cyanobactéries)


Fig.16: Début d'encroûtement carbonaté d'une feuille de saule

 

Fig.17 : Début d'encroûtement carbonaté d'une coquille d'escargot (genre Discus ?)

 

Addendum : Étude du phénomène d’encroûtement dans la source pétrifiante de Lucey

En 2025, dans le cadre d'un travail collectif (Travaux d'Initiative Personnelle Encadrés - T.I.P.E.), un groupe d'étudiants de classe préparatoire BCPST du lycée H. Poincaré de Nancy a réalisé une étude du site afin d'identifier les facteurs intervenant dans la formation des concrétions calcaires (voir "Références documentaires" ci-après). La variation du débit de l’eau et la profondeur du ruisseau ont ainsi été mesurées pour évaluer leur possible influence sur la vitesse de précipitation du carbonate de calcium. Une corrélation entre la périodicité temporelle de l’encroûtement et le rythme des saisons est également suggérée.

La dureté de l’eau ou titre hydrotimétrique "TH" (mesures en °f ou degrés français) est un indicateur de la minéralisation d'une eau en cations, Ca²⁺ et Mg²⁺ principalement, susceptibles de précipiter sous forme de dépôts carbonatés. La dureté de l'eau de Lucey a été déterminée par dosage par complexation des ions bivalents Ca²⁺ (et Mg²⁺) avec l’anion téravalent EDTA^4- (= éthylène diamine tétra-acétique).  Les résultats donnent une dureté égale à 35,6 ± 0,5 °f  soit l'équivalent d'environ 142 mg d'ions Ca²⁺ dans un litre d'eau (1°f = 4 mg de Ca²⁺ par litre). Une eau dite "douce" possède une dureté inférieure à 15 °f ; une eau dite "dure" possède une dureté supérieure à 30 °f. Les eaux de la source de Lucey font donc partie de cette dernière catégorie.

D'après les mesures réalisées in situ, le pH de l'eau de Lucey est de 8,2 ± 0,1 ; à ce pH, la forme hydrogénocarbonate est prédominante pour le carbone minéral dissous.

Les ions substrats de la précipitation du calcaire (hydrogénocarbonates et calcium) sont donc bien existants en quantité pour permettre la formation de carbonate de calcium (calcaire) et le maintien des travertins dans l’eau du ruisseau alimenté par la source de Lucey (réaction [2] plus haut).

La diversité des organismes photosynthétiques, pouvant intervenir dans la précipitation du carbonate de calcium, a été révélée par l'observation au microscope de la composition des encroûtements ou des biofilms prélevés sur le fond du ruisseau (fig.18). Ces observations confirment notamment la présence de colonies cyanobactériennes.

Fig.18 : Observation au microscope optique de microorganismes photosynthétiques (×400). A. Algue verte vivant en surface de l’eau, B. Cyanobactérie issue d'un biofilm, C. Organisme pluricellulaire photosynthétique indéterminé issu d'un biofilm.

Par ailleurs, une expérience de terrain a confronté l’hypothèse d’une précipitation du calcaire conditionnée par la topologie et l'hydrodynamisme.

Pour observer cette précipitation, ont été créés des dispositifs nommés "portiques", sur les montants desquels est tendue une portion de moustiquaire, servant d'accroche et de support pour les dépôts carbonatés (fig.19). Sept portiques ont ainsi été placés dans le ruisseau, dans différentes zones en amont (faible profondeur et vitesse de courant / débit plus élevés) et en aval (zone plus profonde et vitesse de courant / débit plus faibles).

Fig. 19 : Conception du portique (à gauche) et exemple de résultats obtenus (à droite) avec zoom sur le maillage du portique après a) 0 jour, b) 84 jours, c) 135 jours et d) 171 jours d’immersion.

La vitesse d’écoulement de l’eau ("v"), à un emplacement donné, a été évaluée par pointage vidéo d’un point à la surface de l’eau repéré par un flotteur : en zone amont, v = 24,5 ± 0,5 cm.s^-1 ; en zone aval, v = 6,3 ± 0,5 cm.s^-1 ; dans les zones agitées de "cascade", la vitesse peut atteindre 45 cm.s^-1.

Ainsi, à l'issue des 171 jours de durée de l'expérience (novembre 2024-mai 2025), dans les zones à haut débit et de faible profondeur (portiques 1 à 5 ; fig.20), on observe une croissance exponentielle de la masse de calcaire déposée en fonction du temps. En revanche, en aval du ruisseau (portiques 6 et 7, fig.20), la masse de calcaire produite est très faible. Ce qui confirme l’hypothèse d'une corrélation entre débit et encroûtement.

Fig.20 : Évolution de la masse de calcaire précipité en fonction du temps (de novembre 2024 à mai 2025) ; une croix "+" ou un disque "•" représentent une pesée.

Afin d’expliquer les cernes observées autour des échantillons de branches encroûtées (fig.15 et 21), la vitesse de concrétionnement a été évaluée (en grammes par jour), à partir de pesées réalisées à 4 périodes de temps différentes, réparties de novembre 2024 à mai 2025 et pour les portiques où la production était la plus quantitative (portiques n°1 à 4).

Fig.21 : Structure laminée et concentrique des encroûtements d'origine biologique en coupe transversale

Les résultats obtenus (fig.22) indiquent une augmentation de vitesse significative entre l’hiver (courbe à pente faible entre les deux premiers points) et le printemps (courbe à pente forte après le deuxième point).

Fig.22 : Évolution de la vitesse d’encroûtement en fonction du temps d’immersion d’un objet.
En bleu, points expérimentaux ; en orange, extrapolations et modélisation selon l'hypothèse d'une rythmicité saisonnière.

Les dates des mesures conduisent à l’hypothèse d’une variation de la vitesse de précipitation en fonction de paramètres saisonniers. La photosynthèse étant moins efficace en hiver, il est possible d'extrapoler la vitesse en une oscillation sur une période d’un an (fig.22), conséquence du cycle des saisons. Cette hypothèse mériterait toutefois d'être confirmée par des relevés étalés sur toute une année.