La masse boueuse orangée est liée à la présence de fer, qui est naturellement présent dans les organismes vivants et dans le sol. Dans un marais, les conditions sont très particulières: le sol est inondé et l’oxygène est absent. Au sein de ce «milieu anaérobie», des bactéries – appelées Geobacter et Geothrix – transforment le fer ferrique du sol (Fe3+) en fer ferreux (Fe2+). Le fer ferreux est soluble dans l’eau et peut être entraîné hors du marais par un ruisseau ou une source.

Lorsque cette eau chargée arrive à l’air libre, le fer se retrouve au contact de l’oxygène. D’autres bactéries - appelées Gallionella ferruginea - se développent alors à cet endroit. Elles se nourrissent du fer soluble, ce qui le transforme à nouveau en fer ferrique. Il n’est dès lors plus soluble dans l’eau et forme l’hydroxyde de fer Fe(OH)3, qui est à l’origine de cette masse orange mi-solide mi-liquide au fond du ruisseau.

C’est également le fer ferrique qui forme le mince film irisé à la surface de l’eau. Contrairement à celui lié à une pollution aux hydrocarbures, ce film se fragmente lorsqu’on passe le doigt dessus. Il est ainsi facile de différencier la présence de fer ferrique de celle d’hydrocarbures.

L’hydroxyde de fer – la masse orange – est la première étape de la formation de minerais de fer comme l’hématite ou la limonite. C’est ainsi que se sont formés les dépôts de fer qui sont exploités actuellement pour l’industrie et qui ont été la spécialité de Vallorbe durant plusieurs siècles.