Érosion: GEODYNAMIQUE EXTERNE

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GEODYNAMIQUE EXTERNE Introduction Les sédiments sont produits par l’altération (dégradation physique et chimique) des roches préexistantes.

Ils forment un placage de surface, ou «couverture», au-dessus du substrat rocheux.

L’épaisseur de ce placage varie de inexistante à plusieurs kilomètres, dans les endroits où le substrat rocheux s’étale à la surface de la Terre.

Certains sédiments se transforment en sol, essentiel à la vie.

Dans cet interlude, nous examinons comment l'altération produit des sédiments et comment les sols se forment et évoluent à partir de sédiments ou de roches. 2.1 L’Altération et l’Erosion 2.1.1 L’Altération Définition Les intempéries se réfèrent à la combinaison de processus qui décomposent et corrodent les roches solides, pour les transformer en sédiments. Les géologues qualifient les roches non altérées ou «fraîches» (Fig.

B.3).

La roche exposée à la surface de la Terre finit par s'effondrer à cause de l’altération atmosphérique.

Tout comme un plombier peut déboucher un drain en utilisant la force physique (avec un serpent de plombier) ou en provoquant une réaction chimique (avec une dose de produit d’ouverture de drain), la nature peut attaquer les roches via deux types d’altération: physique et chimique. a- Désagrégation Physique Due à la présence dans toute roche de discontinuités (zones de faiblesse) : joints sédimentaires, diaclases (ou failles), clivage et discontinuité entre les grains ou les feuillets ; elle nécessite aussi la présence d’eau mais surtout une variation de température conséquente. -Thermoclastie c’est la dilatation et contraction différentielle des minéraux (desquamation ou exfoliation) détachement d’une croûte ou désagrégation granulaire (Granite).

Cryoclastie ou gélifraction due à la variation de température ex : craies et marnes (roches gélives). -Prismation des coulées de lave : refroidissement de la lave, se forme un réseau de fissures. -Circulation interstitielle : dissolution intense dans les roches calcaires surtout si elle est riche en CO2. -Holoclastie : embruns riches en sel qui après dessiccation et puis réhydratation augmentent de volume et le résultat c’est la désagrégation de la roche. -Action des impacts : traces fossilisée de gouttelettes de pluies sur certaines roches argileuses. -Activité animale : La vie animale contribue également à l'altération physique: créatures fouisseuses, des vers de terre aux spermophiles, poussent les fissures et déplacent les fragments de roche.

Et au cours du siècle dernier, les humains sont peut-être devenus l'agent de l'érosion physique le plus énergique de la planète.

Lorsque nous creusons des carrières, des fondations, des mines ou des plates-bandes en creusant et en dynamitant, nous brisons et déplaçons des roches qui auraient autrement pu rester intactes pendant des millions d'années. 7 b- Altération chimique Examinons à présent l’approche qui consiste à ouvrir un drain de liquide.

L'altération chimique fait référence aux nombreuses réactions chimiques qui altèrent ou détruisent les minéraux lorsque la roche entre en contact avec des solutions aqueuses et / ou de l'air.

Les réactions courantes liées à l’altération chimique sont les suivantes: -Dissolution : L'altération chimique au cours de laquelle les minéraux se dissolvent dans l'eau s'appelle la dissolution.

La dissolution affecte principalement les sels et les minéraux carbonatés (Figure 2), mais même le quartz se dissout légèrement. -Hydrolyse : Au cours de l'hydrolyse, l'eau réagit chimiquement avec les minéraux et les décompose (lyse signifie relâcher en grec) pour former d'autres minéraux.

Par exemple, les réactions d'hydrolyse dans le feldspath produisent de l'argile. -Oxydation : Les réactions d'oxydation dans les roches transforment des minéraux porteurs de fer (tels que la biotite et la pyrite) en un mélange rouillé de divers minéraux d'oxyde de fer et d'hydroxyde de fer.

En effet, les roches contenant du fer peuvent «rouiller». -Hydratation : L'hydratation, l'absorption d'eau dans la structure cristalline des minéraux, provoque l'expansion de certains minéraux, tels que certains types d'argile.

Une telle expansion affaiblit la roche. Fig.

2 Dissolution des roches (Stephen Marshak, 2013) Tous les minéraux ne subissent pas les mêmes altérations chimiques.

Certains mois ne durent que quelques mois ou quelques années, alors que d’autres restent intacts pendant des millions d’années.

Par exemple, lorsqu'un granite (qui contient du quartz, du mica et du feldspath) est soumis à une altération chimique, la plupart de ses minéraux, à l'exception du quartz, se transforment en argile. Jusqu'à récemment, les géoscientifiques avaient tendance à considérer le vieillissement chimique comme une réaction chimique strictement inorganique, se produisant 8 indépendamment des formes de vie.

Mais les chercheurs réalisent maintenant que les organismes jouent un rôle majeur dans le processus de vieillissement chimique. Par exemple, les racines des plantes, des champignons et des lichens sécrètent des acides organiques qui aident à dissoudre les minéraux dans les roches; ces organismes extraient les nutriments des minéraux.

Les microbes, tels que les bactéries, sont étonnants dans la mesure où ils mangent littéralement des minéraux pour le déjeuner.

Les bactéries extraient les molécules des minéraux et utilisent l’énergie de leurs liaisons chimiques pour fournir leur propre force de vie. 2.1.1.1 Altération physique et chimique travailler ensemble Jusqu'ici, nous avons examiné les processus de l’altération chimique et physique séparément, mais dans le monde réel, ils se produisent ensemble, en s'aidant mutuellement à désintégrer la roche pour former des sédiments. L’altération physique accélère l’altération chimique.

Pour comprendre pourquoi, gardez à l’esprit que les réactions d’altération chimique se produisent à la surface d’un matériau.

Ainsi, le taux global de l’altération chimique dépend du rapport surface / volume: plus la surface est grande, plus le volume dans son ensemble peut être altéré chimiquement rapidement.

Lorsque la cryoclastie (altération physique) brise un gros bloc de roche en morceaux plus petits, la surface augmente, de sorte que l’altération chimique se produit plus rapidement (Figure 3). Fig.

3 Altération physique des roches (Stephen Marshak, 2013) 2.1.2 L’érosion Définition L’érosion est l’ensemble des phénomènes externes qui, à la surface du sol ou à faible profondeur enlèvent tout ou partie des terrains existants, modifiant ainsi le relief.

Le stade ultime d’une érosion est la formation d’une pénéplaine. 9 2.1.2.1.

l’action de l’eau généralités C’est le facteur d’érosion le plus important.  Les eaux de précipitations arrivent au sol et se répartissent en trois parties : - Une partie s’évapore (eaux d’évaporation) - Une partie s’écoule à la surface du sol (les eaux de ruissellement) - Une partie s’infiltre et alimentera les eaux souterraines (eaux d’infiltration)  La nature de la roche : perméable, imperméable  Le relief : plaine, pente…  Le type de précipitations : orage, pluie fine…  les différents types d’écoulement et leurs conséquences : a) Les eaux de ruissellement On les appelle les eaux sauvages à cause de leur écoulement anarchique, en petits filets à la surface du sol.

Le résultat est fonction de la nature du terrain : o Terrains homogènes Ravinement : sur un terrain argileux, marneux ou schisteux et après une forte pluie, les eaux empruntent les fissures du sol qui vont s’élargir peu à peu pour donner des rigoles (vallées très encaissées) par disparition des interfluves Remarque : les effets de cette érosion sont souvent catastrophiques car elle aboutit à des ‘’badlands’’ Lapiez : dans le cas où les eaux sont riches en gaz carbonique et sur un terrain calcaire on aboutit à des lapiez. o Terrains hétérogènes Dépôts morainiques, ces eaux entraînent les sédiments fins.

Des blocs resteront perchés pour former : - les « cheminées de Fée » - les « demoiselles coiffées » (Figure 4). Fig.

4 Demoiselles coiffées (cheminées de Fée) b) Les écoulements en nappe Après un orage, l’eau s’écoule à la surface du sol qui est saturé, sous forme d’une nappe continue.

Ces écoulements se rencontrent généralement dans les zones désertiques ou subdésertiques.

Ce sont des eaux circulant dans un chenal ou lit (simple ou anastomosé). Elles sont caractérisées par : Un débit (m3/s), une charge solide : c’est la quantité de matériaux transportés par unité de surface et par unité de temps et un niveau de base c’est le niveau de base le plus bas qu’un cours d’eau peut atteindre un potentiel érosif. 10 L’érosion de certaines régions correspond l'ablation d'une tranche de matériaux à la surface d'un continent entraîne un rééquilibrage des masses; il y a remontée de l'ensemble de la lithosphère continentale. En contrepartie, la surcharge due à l'addition de sédiments sur la lithosphère océanique crée un enfoncement qu'on appelle de la subsidence. L’érosion par les cours d'eau n'est pas uniforme sur toute la largeur (ni la longueur).

En effet elle est importante au niveau :  des chenaux des torrents  des gorges des rivières  des parties concaves des méandres D’où les notions de :  bras mort  phénomène de capture  érosion régressive  déplacement des lignes de crête et des lignes de partage des eaux. c) La neige et les glaciers 2.1.2.2 L’action du vent Le vent constitue un facteur important d'érosion et de transport des sédiments à la surface de la planète.

Il est particulièrement actif dans les régions sèches où la végétation est quasi-absente, comme les déserts.

Les régions désertiques, qu'on définit comme les régions qui reçoivent moins de 20 cm de précipitations/an, couvrent près du tiers de la surface terrestre.

Les grands.... »