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Coulée de lave de 16 km de long émise lors d'une éruption il y a 5000 à 6000 ans. Cette coulée a pour origine une lave très gazeuse et liquide. C'est un paysage de plaques de surface ridées (par le courant de lave sous-jacent) et enchevêtrées, des tunnels...

On observe comment la végétation et la faune colonisent ce milieu récemment vierge.

La région est formée par un plateau érodé (The Guadalupe mountains), surmonté d'une épaisse couche calcaire (Le Capitan Limestone d'une épaisseur d'environ 250 m) déposée au Permien.

Alors que les grottes des plateaux calcaires, en France, ont été creusées par dissolution sous l'action lente de l'acide carbonique résultant de la dissolution du dioxyde de carbone dans les eaux de pluies qui s'infiltrent et circulent dans les karsts, les grottes de Carlsbad résultent d'une dissolution par l'acide sulfurique dans les nappes phréatiques profondes ce qui explique le gigantisme des cavités.

Ce phénomène s'explique par la formation, dans un océan, de dépôts organiques à l'origine du pétrole texan, au Permien préalablement à la formation du Capitan limestone.

Beaucoup plus tard au Tertiaire de l’hydrogène sulfureux s'est échappé des réservoirs de pétrole sous-jacents pour atteindre les nappes phréatiques profondes. À leur contact, l'hydrogène sulfureux c'est transformé en acide sulfurique en se combinant au dioxygène dissous. C'est la présence de l'acide sulfurique qui explique les importantes formations gypseuses visibles dans la grotte.

Ultérieurement à la formation de ces cavités par dissolution, le niveau des nappes phréatiques a baissé ; les cavités étant vides, la formation classique des stalactites, stalagmites et draperies liée aux eaux d'infiltration riches en dioxyde de carbone a débuté.

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