Altération et érosion des roches : exemple du granit
Altération et érosion des roches : exemple du granit
Cet exemple du granit sert à expliquer les mécanismes qui viennent user, fracturer ou détruire petit à petit les roches. Pour cela on étudie les roches qui se trouvent à l’affleurement (en surface) : ce sont des roches visibles qu’on peut voir par exemple quand on se promène en montagne.
I. Erosion et altération
Les roches qui se trouvent en surface subissent l’action des facteurs d’érosion. Il peut s’agir de l’eau (facteur principal qui dégrade les roches), du vent, éventuellement de la gravité et également de l’action d’êtres vivants, notamment des végétaux qui insèrent leurs racines dans le sol et dans les roches. Ces racines ont une influence sur la tenue des roches au cours du temps.
Distinction entre érosion et altération :
L’érosion correspond à un ensemble de phénomènes mécaniques, on parle de désagrégation mécanique (physique).
L’altération correspond aux modifications chimiques des roches. Ces modifications chimiques peuvent être causées par de l’eau qui vient s’installer au cœur de la roche et en détruire les minéraux (pendant des milliers d’années). Cette destruction par l’eau peut être :
– une dissolution (même si la roche est très dure si cela se passe pendant très longtemps la dissolution des minéraux est possible),
– une hydrolyse (une modification de la formule chimique de chacun des minéraux).
II. Exemple du granit
Comment peut se transformer un affleurement granitique au cours du temps ?
Première étape :
On a un bloc de granit sain. Dans ce bloc, il y a déjà des failles qui peuvent être de quelques centimètres ou de plus grande ampleur qu’on appelle des diaclases. C’est à cause de ces failles que les facteurs d’érosion vont avoir une action importante. En effet, l’eau par exemple va s’insérer dans ces failles et va venir petit à petit détruire mécaniquement et chimiquement l’affleurement de granit.
Sur cette photo, il y a un affleurement de granit encore sain : on voit essentiellement du granit mais on devine déjà des formes particulières dessinées par ces failles dans lesquelles va s’insérer l’eau mais aussi dans lesquelles vont pouvoir agir les autres facteurs d’érosion.
Deuxième étape :
Il y a un découpage du premier bloc unique en blocs de granit de plus petites tailles. Entre ces blocs, il y a la mise en place d’une accumulation de débris (ces débris ont été arrachés, comme des grains de granit de différentes tailles). Ces débris s’appellent l’arène granitique qui est une accumulation des produits de l’érosion et de l’altération chimique.
Du fait de la séparation du granit en différents blocs, les différents facteurs d’érosion vont s’intégrer encore plus facilement dans l’ensemble de la roche et continuer leur travail de désagrégation.
En surface, végétaux, animaux, bactéries et champignons s’installent et un sol se met en place. Le sol est la matière qu’on trouve à l’interface entre la roche et le reste (ici les êtres vivants). On y trouve une accumulation de matière minérale, c’est-à-dire issue de la destruction du granit et de matière organique issue des êtres vivants, notamment lorsqu’ils se décomposent à leur mort.
Le granit est altéré et entre ce granit s’accumulent les débris. Cela est illustré par cette photo où sont visibles, à l’affleurement, des granits et entre-eux, l’arène qui s’accumule comme une sorte de sable grossier.
Dernière étape :
Le chaos granitique : les blocs sont de taille encore plus réduite qu’à l’étape précédente et la quantité d’arène (débris) a augmenté. Il y a encore du sol (plus épais) et de la végétation.
On appelle ce genre de paysage ou d’affleurement un chaos puisque les blocs ont l’air plus ou moins en équilibre précaire les uns au-dessus des autres. Il peut y avoir souvent des éboulements ou bien des blocs qui sont emportés plus loin. Ces blocs peuvent être de petite taille et de même que l’arène granitique, ils peuvent être emportés plus loin par la gravité, l’eau, le vent. Ces débris sont transportés et éventuellement se déposeront dans une rivière ou dans un lac.
Sur cette photo, on devine l’équilibre un peu précaire de ces blocs disposés les uns sur les autres mais dont la cohérence globale a été perdue à cause de l’altération et de l’érosion.
III. Conclusion
Ces deux mécanismes, l’un plutôt physique l’autre plutôt chimique concourent à la désagrégation et donc à la disparition des massifs rocheux. Cette altération et cette désagrégation se font principalement en zone montagneuse et concourent à la disparition des reliefs. Puisqu’on enlève et transporte les débris ailleurs, il y a un recyclage de la matière à la surface de la Terre.
Des sédiments aux roches sédimentaires
L’altération chimique et l’érosion mécanique ont tendance à dégrader les massifs et à créer des débris. Ceux-ci peuvent, soit rester sur place aux environs de la roche dégradée, soit être emportés plus loin parfois sur de grandes distances. Cette distance dépend de leur taille mais aussi des facteurs de transport.
Ces débris sont transportés par différents agents de transport et finissent par être déposés à plus ou moins grande distance du lieu de leur production. Ils sont ensuite transformés au cours du temps. Ces mécanismes se font sur un temps très long, on ne parle pas d’une altération rapide mais d’une altération qui prend des milliers voire des millions d’années.
I. Diagramme de Hjulström
Le diagramme de Hjulström montre l’effet que peut avoir un cours d’eau de petite ou grande taille. Cet effet est différent sur les roches en fonction de la vitesse du courant.
Le diagramme présente la vitesse du courant en ordonnée et ce qui peut arriver aux particules en fonction de leur taille en abscisse.
Le courant d’eau peut soit éroder (attaquer réellement la roche) soit transporter les débris formés, soit les déposer si les particules sont trop grosses ou si le courant d’eau n’est pas assez vif. Ainsi, un même courant d’eau a une action différente en fonction de la taille des particules étudiées.
II. Formation des roches sédimentaires
On part d’un massif montagneux qui subit des précipitations (pluie, neige, etc.) et d’autres facteurs d’érosion notamment la gravité, le vent. Puis, il subit une diminution progressive de son relief à cause de ces facteurs d’érosion qui viennent le dégrader.
A. Transport
En montagne, on observe parfois des lacs, des glaciers, qui concourent à accumuler mais aussi à déplacer les débris. Le transport peut donc se faire sur de petites distances (le glacier déplace des débris très lentement) ou sur des grandes distances (l’eau coule activement des hautes au basses altitudes).
En fonction de leur taille mais également de la force du facteur de transport, les débris se déplacent et se retrouvent par exemple dans des fleuves qui les amènent jusqu’à la mer ou l’océan. Il y a donc dépôt. Ce dépôt peut avoir eu lieu précédemment mais dans cet exemple, on étudie les dépôts qui ont lieu soit dans les mers soit dans les océans.
B. Dépôt
Lorsque ces débris se déposent, on dit qu’ils sédimentent. Ce sont donc des sédiments, de différentes tailles et de différentes compositions (la composition physico-chimique dépend de la roche érodée). Ils se déposent en couches successives sur le fond de la mer ou de l’océan (ou en zone d’eau douce). Ces dépôts successifs entrainent une compaction des sédiments les plus anciens. Cette compaction aboutit à une augmentation de la pression qui s’exerce sur ces sédiments, et à une augmentation de la température.
C. Transformation
En étant enfouis sous d’autres sédiments, pression et température augmentent, si bien que ces sédiments vont progressivement et très lentement se transformer en roches qu’on appelle roches sédimentaires.
La formation des roches sédimentaires est donc due à la compaction mais aussi à la déshydratation (augmentation de la température et pression due à cette compaction) : c’est la diagenèse. La diagenèse est la transformation des sédiments en roches sédimentaires.
III. Cycle de recyclage des roches
On forme des roches sédimentaires dans l’eau par transformation des sédiments. Ces roches sont issues du recyclage des roches érodées et altérées au départ en domaine continental.
Il y a donc un cycle à la surface de la Terre entre la formation des ces roches et leur transformation : le transport des débris, leur dépôt, la formation de roches sédimentaires et éventuellement la transformation plus tard de ces roches sédimentaires en nouvelles roches incluses dans des massifs montagneux.
Que deviennent ces roches sédimentaires ?
Si elles ne restent pas au fond de l’eau, par exemple parce que la mer se retire au cours de l’histoire de la Terre, on peut observer dans le paysage des couches successives de roches sédimentaires formées au fond de l’eau puis ramenées en surface voir en altitude par des mécanismes tectoniques.
Ci-dessous, un exemple de roches sédimentaires en Corse, qui présente des dizaines de mètres d’épaisseur de roches calcaires formées au fond de l’eau et aujourd’hui visibles en surface.
Érosion et activités humaines
Comment l’homme, de par ses activités, peut avoir un impact sur la qualité de l’environnement, du sol, et du sous-sol ?
I. Conséquences de la déforestation sur les sols
Lorsqu’une forêt est en place, notamment une forêt tropicale, il y a un état d’équilibre qui existe depuis des centaines voire des milliers d’années : les végétaux (surtout les arbres) stabilisent le sol grâce à la présence des racines.
Déforester : arracher des quantités importantes d’arbres sur une surface relativement restreinte.
La déforestation enclenche des phénomènes qui aboutissent à une érosion, c’est-à-dire une usure et un démantèlement rapide du sol. Par exemple, lorsque des arbres ont été arrachés, lors des orages fréquents dans les zones tropicales, on assiste à un fort ruissellement (les quantités d’eau déversées par les intempéries emportent avec elles des particules du sol et du sous-sol). Ce ruissellement aboutit à une dégradation assez rapide du sol dans sa structure mais aussi dans sa qualité puisqu’une partie des minéraux sont emportés.
Voici une photographie d’un paysage sur l’île de Madagascar qui a été soumis à la déforestation et dans lequel il y a eu une sorte de ravinement. Le paysage est creusé du fait du départ de particules du sol emportées par les eaux de ruissellement.
II. Conséquences de la déforestation sur les cultures
A cause de ces phénomènes d’érosion, il y a une diminution importante de la qualité des terres agricoles et donc les rendements diminuent. Cultiver sur une terre soumise à l’érosion, au ruissellement et à la dégradation du sol implique des rendements agricoles faibles.
Cela amène le pays à avoir recours à plus d’engrais et à importer éventuellement des cultures pour pallier les rendements faibles, pour un coût économique important. Si les imports et les engrais ne permettent pas de pourvoir aux besoins on va augmenter la déforestation. C’est un cercle vicieux : la déforestation entraîne une érosion des sols, les cultures sont moins bonnes et moins nombreuses alors on déforeste encore plus, etc. Il y a donc un coût environnemental et économique important.
III. Conséquences de la déforestation sur les rivières
Les particules du sol emportées par le ruissellement vont rejoindre les rivières. Il y a alors ce qu’on appelle un envasement des rivières : il y a plus de vase, plus de particules en suspension et cela rend trouble les eaux de ces rivières.
Sur cette photo prise du dessus, toujours à Madagascar, on voit que le fleuve est presque marron-rouge. Cette couleur de l’eau est due au fait qu’il est chargé en particules arrachées au sol.
Cela a un impact sur la faune et la flore qui cohabitent dans cette rivière et notamment, on a remarqué, qu’il y a un étouffement de nombreux œufs de poissons. Ainsi la pêche en est affectée, en plus de la qualité et de la diversité de la faune et de la flore dans ces rivières.
Si ces rivières aboutissent à la mer ou à l’océan, comme on le voit au niveau du delta, le même problème est rencontré : il y a destruction des coraux qui vivent dans des eaux chaudes et peu profondes. Il y a donc un coût en terme de biodiversité.
IV. Conséquences de la déforestation sur la qualité de vie
L’envasement des rivières provoque une augmentation du niveau de l’eau puisqu’il y a un dépôt de particules au fond des rivières. Cela provoque souvent et rapidement, des inondations et donc des destructions d’infrastructures comme les routes, les habitations à proximité.
Il y a donc une forte diminution de la qualité de vie, avec des reconstructions nécessaires, qui ont un coût économique important. Finalement, les habitants finissent par quitter la région, on parle de réfugiés environnementaux pour ces populations déplacées, qui quittent les régions ravagées par les impacts de la déforestation. Cette fois, on peut parler aussi de coût humain.
Conclusion
Les activités humaines, par exemple la déforestation, ont une influence sur l’érosion, c’est-à-dire sur la destruction, sur la dégradation des paysages, des sols et des sous-sols. Ensuite cela a un impact à la fois environnemental, économique et humain important.