Chap. 9 L`EROSION FLUVIALE

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Chap. 9 L’EROSION FLUVIALE
-
Identifier les agents et les types d’érosion ;
Définir : érosion et érosion fluviale, vallée et vallée fluviale, drainage, etc.
Décrire le mécanisme de l’érosion fluviale ;
Décrire les formes de vallée et les phases d’évolution de la vallée fluviale ;
Décrire le mécanisme de drainage et présenter les types de drainage.
INTRODUCTION
L’érosion peut être entendue comme la perte graduelle de substance (d'un élément du relief
terrestre). En géologie, c’est l’ensemble des facteurs agissant au voisinage de la surface
terrestre et modelant son relief. C’est aussi l’ensemble des actions externes des agents
atmosphériques, des eaux, des glaciers qui provoquent la dégradation du relief. L’érosion est
l’une des manifestations de l’activité externe de la Terre. De manière générale, elle est
responsable de l’aplanissement des reliefs au cours du temps, engendrant parfois des
transformations de paysage spectaculaires. Il existe différents agents et différents types
d’érosion dont les principaux sont : l’érosion éolienne, glaciaire, marine et par les eaux de
ruissellement1.
I- MECANISME GENERAL DE L’EROSION
L’érosion comporte trois phases étroitement liées : destruction du matériel rocheux (l'ablation
du matériel), le transport et l'accumulation des débris (dépôt du sédiment).
L'efficacité de l'érosion dépend des facteurs suivants:
•
granulométrie du matériel (les blocs sont moins facilement érodés que les sables) ;
•
dynamisme de l'agent érosif (un vent fort érode davantage qu'une brise calme) ;
•
topographie (les pentes raides s'érodent plus rapidement que les pentes douces sous
l'effet du ruissellement) ;
•
présence de végétation (une couverture végétale
L'érosion se manifeste par l'enlèvement, l'arrachement, la mise en solution, puis le dépôt, de
particules détachées de la surface du sol et des roches. Le résultat est une ablation qui se
traduit par un modelé d'érosion (par exemple le ravin ou l'auge). Sous l'action de la pesanteur,
seule (éboulis, éboulement) ou assistée par les agents d'érosion que sont l'eau, la glace, les
vagues et le vent, les débris sont déplacés. Ce transport à plus ou moins longue distance
aboutit à des accumulations créatrices de modelés construits (cône de déjection, cordon
littoral, dune, moraine) ou fournit la matière première des sédiments lorsque ceux-ci se
déposent au fond d'un lac ou d'un océan. L'érosion implique que les constituants des substrats
rocheux puissent être mobiles. Son action s'exerce immédiatement sur tous les matériaux
1
Ecoulement (des eaux provenant de la pluie ou de la fonte des neiges) à la surface de la terre
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meubles (sable, argile, limon, sol, dépôt caillouteux) dès l'instant qu'ils sont exposés à l'air
libre, sans protection du couvert végétal. Il n'en est pas de même pour les roches
mécaniquement dures (granite, calcaire, grès) pour lesquelles une transformation préalable, la
météorisation, s'impose.
A- L’ablation (altération)
La destruction du matériel rocheux se fait par altération2 des roches, c’est-à-dire la séparation
des éléments d'une roche par l'action de phénomènes physiques et chimiques. L’altération est
donc l'ensemble des processus qui décomposent et désagrègent3 les roches produisant les
grains sédimentaires et des constituants dissous.
Il existe trois familles de processus d'altération :

Les processus chimiques entraînent une modification de la composition chimique ou une
dissolution des minéraux de la roche. Ils nécessitent la présence d'eau et sont de loin les
plus importants.
 Les processus physiques provoquent une fragmentation mécanique de la roche sans
affecter la composition des minéraux.
 Les processus biologiques conduisent également à une fragmentation ou à une
détérioration chimique des roches par l'action d'organismes vivants (animaux, plantes,
bactéries).
a) L'altération physique se traduit par la fragmentation de la roche (sans modification de sa
constitution). Elle provient essentiellement des variations de température (une chaleur intense
par exemple), de l'action de l'eau gelant dans les fissures de la roche, et d'organismes vivants,
tels que racines d'arbres et animaux fouisseurs. Les roches se dilatent ou se contractent
suivant la température, provoquant l'émiettement, la desquamation et l'exfoliation des couches
superficielles. Le gel et les organismes agrandissent les fissures, exposant les couches plus
profondes à l'altération chimique.
Les processus mis en œuvre dans l'altération physique sont les suivants:
-
La gélifraction est un processus d'altération physique correspondant à une
fragmentation de la roche liée à l'action du gel et du dégel.
La gélifraction correspond à la fragmentation d'une masse rocheuse en réponse aux pressions
exercées par le gel et le dégel de l'eau qu'elle contient : en effet, une même quantité d'eau
occupe un volume plus grand (d'environ 9%) à l'état solide qu'à l'état liquide. En gelant dans
les vides d'une roche, l'eau tend à les agrandir, créant ainsi des fractures. Les fragments ainsi
créés se désagrègent lors du dégel. De nombreuses répétitions du cycle gel-dégel sont
cependant nécessaires pour réduire une roche en morceaux. Les roches riches en fissures sont
généralement débitées en blocs anguleux par ce processus. Les roches homogènes mais
poreuses, se désagrègent grain par grain.
2
L'altération regroupe l'ensemble des processus qui décomposent et désagrègent les roches produisant les grains
sédimentaires et des constituants dissous.
3
En géologie la désagrégation est la fragmentation (d'une roche) sous l'action d'agents physiques
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La gélifraction est un phénomène important dans les endroits où la température avoisine 0
degrés à certaines périodes de l'année, comme en haute montagne et dans les régions polaires.
-
L'haloclastie est un processus d'altération physique. La fragmentation de la
roche est causée par la formation de cristaux de sels suite à l'évaporation de l'eau
qu'elle contient.
L'haloclastie correspond à la fragmentation d'une masse rocheuse par des cristaux de sels
formés lors de l'évaporation de l'eau qu'elle contient. Lorsque de l'eau riche en sels dissous
contenue dans une roche s'évapore, des cristaux de sels se forment. En grandissant, ils
exercent des pressions au sein de la roche, comme la glace dans le cas de la gélifraction. Ces
pressions conduisent peu à peu à une fragmentation de la roche.
L'haloclastie est particulièrement efficace dans les roches sédimentaires poreuses. C'est un
phénomène fréquent le long des littoraux et dans les régions semi-arides. Il peut même avoir
lieu dans les déserts où les rosées et les rares pluies fournissent l'humidité nécessaire.
-
La thermoclastie est un processus d'altération physique. La fragmentation de la
roche est causée par des changements marqués de la température extérieure.
La thermoclastie correspond à la fragmentation d'une masse rocheuse en réponse à de fortes
variations de la température extérieure. Les variations de température que subit une roche
provoquent des épisodes de dilatation (chaud) et de contraction (froid) sur une certaine
épaisseur. A la longue, des fractures se forment entre la zone externe qui réagit aux
changements de température et la zone interne qui est inerte. Ces fractures délimitent des
feuillets rocheux qui peuvent être enlevés. Par ailleurs, les variations de température ont
tendance à désagréger les roches composées de différents
La thermoclastie est fréquente dans les déserts tropicaux où l'écart entre les températures
diurnes et nocturnes peut dépasser 50 degrés.
-
L'exfoliation et la desquamation sont des phénomènes par lesquels une masse
rocheuse compacte et homogène se fracture en feuillets.
L'exfoliation est un processus d'altération qui délite les roches massives et homogènes en
grandes dalles courbes, épaisses de quelques décimètres et parallèles à la topographie. Ce type
de fracturation semble lié à la diminution de pression lorsque des roches d'origine profonde
(magmatiques ou métamorphiques) sont mises à jour par l'érosion (c.à.d. l'enlèvement) des
couches superficielles.
Le terme desquamation (synonymes : altération en pelure d'oignon, altération sphéroïdale) est
utilisé lorsque les feuillets rocheux ont une épaisseur millimétrique ou centimétrique. Ce
phénomène est encore mal compris actuellement. Il produit parfois des morphologies
similaires à celles résultant de l'hydrolyse de roches cristallines fracturées (altération en
boules).
b) L'altération chimique décompose la roche en modifiant lentement la nature des minéraux
constitutifs. Elle se fait de nombreuses façons : par dissolution des minéraux par l'eau et les
acides faibles du sol ; par oxydation ; réaction chimique avec le dioxyde de carbone ; et par
hydratation (combinaison de l'eau et de minéraux produisant une réaction chimique). Les
plantes, telles que les lichens, décomposent également certaines roches en extrayant des
substances nutritives solubles et du fer des minéraux. La respiration des plantes au niveau des
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racines produit en outre du gaz carbonique qui acidifie les eaux environnantes et favorise les
processus chimiques d'altération (hydrolyse, dissolution).
- La dissolution4 est un processus d'altération chimique correspondant à la dissociation
d'une substance solide dans un liquide. Certains minéraux peuvent être dissous par
l'eau.
Processus d'altération chimique le plus simple, la dissolution peut être définie comme la mise
en solution d'une substance solide dans un liquide que l'on appelle le solvant. Dans la nature,
le solvant est en général l'eau douce ou l'eau de mer.
Les minéraux les plus sensibles à la dissolution sont la halite (NaCl) et le
Les gaz aussi peuvent être dissous dans l'eau. Le gaz carbonique atmosphérique est par
exemple dissout dans l'eau de pluie produisant un acide faible, l'acide carbonique. Ce même
acide peut être formé dans les eaux de ruissellement qui incorporent le gaz carbonique produit
par la respiration des plantes. La présence de gaz carbonique dans l'eau augmente son pouvoir
dissolvant.
-
L'oxydation est un processus d'altération chimique qui affecte particulièrement
les minéraux riches en fer.
L'oxydation se définit comme la perte d'un électron par un atome ou une molécule. Dans le
cas du fer, l'ion ferreux (Fe2+) s'oxyde en ion ferrique (Fe3+) par la perte d'un électron.
Lorsqu'un minéral contenant du fer (ou du manganèse ou du soufre) entre en contact avec de
l'oxygène, il s'oxyde en produisant un autre minéral. Cette réaction se déroule aussi bien à la
surface de la terre que dans les profondeurs océaniques. La présence d'eau douce ou marine
accélère le processus d'oxydation.
Les minéraux silicatés riches en fer (pyroxènes, amphiboles) sont fréquents dans la nature. Par
oxydation, ils se transforment en oxydes de fer aux teintes brun-rouge caractéristiques (voir
exemple ci-contre).
-
L'hydratation5 est une altération chimique qui affecte les roches composées
d'éléments capables de fixer une molécule d'eau.
L'hydratation est une réaction chimique qui affecte les minéraux capables de fixer une
molécule d'eau dans leur structure, se transformant ainsi en un minéral différent. L'hématite
(Fe2O3), par exemple, s'altère en goethite (FeOOH) tandis l'anhydrite donne du
Cette réaction implique généralement une augmentation de volume qui conduit à la
fracturation de la roche. Dans le cas de l'anhydrite et du gypse, l'augmentation de volume
atteint environ 30%. La réaction chimique inverse (déshydratation) est moins commune car
les milieux d'altération sont généralement imprégnés d'eau.
La géomorphologie, étude des formes du relief, explique comment la désagrégation, l'érosion
et autres processus ont donné naissance aux différents paysages.
Ces deux processus ont toujours lieu simultanément et produisent des débris qui sont ensuite
transportés mécaniquement ou en solution, par l'érosion.
4
Dilution (d'un corps quelconque) dans un liquide Exemple : la dissolution des morceaux de sucre
Combinaison chimique (d'un corps) avec l'eau formant un nouveau corps stable.
5
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c) Les agents agissant sur l’altération
Quatre facteurs déterminent l'importance de l'altération : la nature de la roche, le climat,
l'absence ou la présence d'un sol et le temps.
1.
La nature de la roche : une masse rocheuse s'altère d'autant plus vite qu'elle est
constituée de
2.
Le climat (T° et humidité) : les processus chimiques d'altération (hydrolyse,
dissolution, oxydation) sont accélérés dans les climats chauds et humides. En outre, certains
processus physiques ne peuvent se dérouler que dans des conditions de température et
d'humidité bien précises (voisinage du 0°C pour la gélifraction; écarts de température
importants pour la thermoclastie; aridité pour l'haloclastie).
3.
Présence ou absence d'un sol : la présence d'un sol renforce l'efficacité des processus
chimiques et physiques d'altération, principalement par l'action des organismes (plantes,
bactéries, microbes) qu'il contient. L'eau s'infiltrant à travers un sol s'acidifie en incorporant
du gaz carbonique et altère plus rapidement la roche sous-jacente.
4.
Le temps : pour un climat et une composition minéralogique donnée, le degré
d'altération d'un ensemble rocheux est fonction du temps d'exposition aux processus
d'altération.
La désagrégation des roches contribue également à la constitution du sol6.
B- Le transport
1- Le transport des sédiments : définition
C’est la mobilisation des produits de l'altération. Pour certains c’est là que commence le
processus d’érosion proprement dit. Une fois libérés, ces produits sont transportés par l'air,
l'eau, la glace. Les particules sédimentaires produites par les processus d'altération sont, dans
la plupart des cas, transportées de leur lieu de formation vers un bassin d'accumulation (par
exemple : un lac ou un océan). Le transport des matériaux issus de la désagrégation de la
roche s'effectue soit sous forme dissoute dans la circulation des eaux continentales, soit sous
forme solide. Dans ce dernier cas, les particules sédimentaires peuvent être entraînées par
6
Les sols résultent de l'altération des roches. L'épaisseur et le type de sol varient suivant le climat sous lequel ils
se forment.
Un régolite est une couche de sédiment qui provient de l'altération d'un ensemble rocheux et qui n'a pas été
transportée, c'est-à-dire un mélange d'argile et de minéraux altérés. Des films microbiens puis des végétaux s'y
développent. C'est ainsi que se forme un sol (= régolite contenant une certaine proportion de matière organique
principalement d'origine vég
L'épaisseur des sols est beaucoup plus grande dans les pays chauds et humides, car ces climats favorisent
l'altération chimique. On observe des sols d'une épaisseur allant de 50 à 100 m d'épaisseur sous l'équateur.
Cette épaisseur impressionnante découle également du fait que ces sols sont très anciens : cela fait plusieurs
millions d'années qu'ils se développent.
En Europe du nord, ce n'est que depuis la fin de la dernière glaciation (environ 10000 ans) que les sols ont pu se
développer. Ce sont des sols jeunes.
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l'effet d'un fluide (vent, eau, glace) ou encore être déplacées en masse ou sous l'action
prédominante de la gravité.
Le transport par l'écoulement d'un fluide (par exemple : une tempête de sable ou une rivière)
peut déplacer les particules sédimentaires sur de grandes distances dans le plan horizontal. Le
déplacement en masse (par exemple : un éboulement) s'observe aussi bien dans l'air que dans
l'eau et tend à déplacer les particules principalement dans le plan vertical. Le transport des
sédiments s'effectue généralement en plusieurs phases (transport, dépôt, transport, etc.) et les
moteurs de transport (eau, vent, glace, gravité) peuvent se succéder dans le temps et/ou
combiner leur action.
2. Les modes de transport
2.1.- Glissements en masse en l'absence de fluides : déplacement en masse
Dans ce cas, les sédiments ne sont pas transportés par le mouvement d'un fluide, mais en
masse par l'action de la gravité. Les fluides, principalement l'eau, sont souvent présents dans
ce type de transport, mais ils ne servent qu'à lubrifier le sédiment.
Le déplacement en masse peut avoir lieu aussi bien dans l'air que dans l'eau. On distingue les
processus suivants classés selon la présence croissante d'un fluide : la reptation (mouvement
lent des sols selon la pente) ; les éboulements (chute libre de blocs à partir de reliefs escarpés)
; les glissements (déplacement d'une masse de roches ou de sédiments selon une surface de
rupture) ; les écoulements gravitaires (par exemple : coulées de boues).
Ces processus déplacent des masses considérables de sols et débris rocheux sur des distances
courtes (de l'ordre du km). Leur impact sédimentaire est pourtant important, car ils mettent les
matériaux mobilisés à la disposition du système fluviatile. Un exemple classique d'avalanche
de débris est la catastrophe qui a affecté le village suisse de Elm en 1881: environ 106 m3 de
roches se sont détachés d'une paroi, formant après une chute de 450 m un manteau de débris
de 10 à 20 m d'épaisseur sur 3 km2. La vitesse de déplacement de ces débris a atteint 155
km/h et 115 personnes ont perdu la vie dans la catastrophe.
2.2.- Ecoulements gravitaires
Dans ces phénomènes, les particules sédimentaires sont en suspension dans un fluide, mais
leur mouvement est dû à la gravité, non au déplacement du fluide lui-même (à la différence
d'un écoulement liquide conventionnel). On distingue quatre types d'écoulements gravitaires:
(1) les "grain flows", (2) les "debris flows", (3) les "fluidised sediment flows" et (4) les
courants de turbidité (="turbidity currents")
a) Les grain flows se déclenchent lorsque la pente d'un dépôt est supérieure à la pente
d'équilibre. Les particules sont maintenues en mouvement par des forces dispersives dues aux
multiples collisions entre les grains. L'air (l'eau) n'agit que comme un lubrifiant mais ne
propulse pas les grains. De grandes stratifications entrecroisées peuvent être produites, mais
chaque unité est homogène et ne présente pas de structure interne (Fig. IV.2). L'exemple le
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plus connu de grain flow est l'avalanche de sable provoquée au revers d'une dune devenue
trop raide.
Ecoulement (grain flow) de sable au flanc d'une dune.
b) Fluidised
sediment flows. Ce type d'écoulement gravitaire est constitué de grains maintenus
en suspension par un excès de pression du fluide intergranulaire. Les fluidised sediment flows
demeurent en mouvement aussi longtemps que cet excès de pression est maintenu. De
nombreuses structures sédimentaires caractéristiques sont produites: figures de charge (="load
casts"), "convolute laminations", volcans de sable (="sand volcanoes"), figures en assiettes
(="dish structures"), structures d'échappement de fluide (="fluid escape structures") (Fig.
IV.2). L'exemple le plus connu de ce phénomène est les sables mouvants (="quick sand"): ces
sables saturés en eau (par exemple suite à un dépôt rapide) perdent leur cohésion lors de
l'application d'une pression extérieure. A l'échelle géologique, cette pression extérieure est
souvent le fait d'une onde sismique.
c) Debris flows et mudflows. Les mudflows sont des écoulements de boue sous l'action de la
gravité. Si cette boue contient de gros éléments (galets, blocs), on parle alors de debris flow.
Ces écoulements ont l'aspect du béton frais et se mettent en mouvement lorsque de fortes
pluies ont saturé d'eau leur fraction fine. Leur vitesse de propagation peut atteindre une
centaine de km/h et ils provoquent le déplacement de blocs de taille parfois considérable. Le
maintien en suspension de ces gros éléments est dû à la rigidité de la matrice et à sa densité
relativement forte. Lorsque les forces de gravité deviennent moins fortes que les forces de
frottement (internes et sur le fond), la coulée s'arrête: on dit qu'elle gèle.
d) Les courants de turbidité. Un courant de turbidité est un écoulement gravitaire lié à la
différence de densité entre deux masses d'eau. Cette différence de densité est due à la
présence de sédiment en suspension dans l'un des deux fluides. Le fluide le plus dense
s'écoule sous le fluide le moins dense.
Les courants de turbidité se produisent notamment à l'embouchure des rivières dans les lacs.
La première observation de ce type de déplacement en masse a été faite par F.A. Forel dans le
Lac Léman en 1885. Les courants de turbidité les plus importants affectent cependant le
rebord des continents (la pente continentale) où des masses considérables de sédiments
peuvent être remis en suspension principalement à la suite de tremblements de terre.
Les courants de turbidité transportent de grandes quantités de matériaux dans les fonds
océaniques. Ces dépôts ont reçu le nom de turbidités.
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Figure IV.3: naissance d'une turbidité: un glissement de terrain dans la partie supérieure du talus continental
mobilise une grande masse de sédiment; au début du glissement, le sédiment est à peine déstructuré et on
retrouve des structures de slumps; progressivement, la masse de sédiment va se comporter comme un débris flow
en descendant le talus continental; par ailleurs, en érodant et incorporant les sédiments rencontrés sur son
chemin, sa densité et sa vitesse augmentent; ensuite, par incorporation d'eau, la cohésion entre les particules de
sédiment diminue et des tourbillons commencent à se former: le courant de turbidité se développe; à un certain
moment, le débris flow "gèle" et le courant de turbidité continue seul à se déplacer.
2.3.- Ecoulements de fluides
a- La mécanique des fluides : La capacité d'un fluide à déplacer du sédiment dépend du mode
d'écoulement qui peut être laminaire ou turbulent.
La capacité d'un fluide à mobiliser et transporter des sédiments dépend de nombreux facteurs
dont les principaux sont sa masse volumique, sa viscosité et sa vitesse. Pour mémoire, la
masse volumique de l'eau de mer est d'environ 1,03 g/cm3, celle de l'eau douce de 1 g/cm3,
celle de la glace de 0,9 g/cm3. Par contre, la masse volumique de l'air est très faible, de l'ordre
de 0,001 g/cm3. En ce qui concerne la viscosité, celle de l'air est très faible, celle de la glace
est élevée et celle de l'eau est intermédiaire. Les principales différences entre sédiments
éoliens (sable fin et silt), glaciaires (galets, sable, boue) et alluviaux sont la conséquence de
ces masses volumiques et viscosités distinctes.
La vitesse de l'agent de transport détermine largement le type d'écoulement, soit laminaire,
soit turbulent. Dans un écoulement laminaire, les filets d'eau restent parallèles entre eux: ce
régime tranquille est réalisé par exemple pour un écoulement d'eau étalé sur de grandes
surfaces ainsi que pour des fluides visqueux comme les coulées boueuses. Dans un régime
turbulent, les filets d'eau se mélangent, forment des tourbillons et ne restent plus parallèles
entre eux et parallèles au fond. Ceci a une conséquence importante quant à la capacité
d'érosion et de transport du fluide: la composante ascendante des tourbillons et filets d'eau
maintient les sédiments en suspension ou favorise leur érosion.
b) Modes de transport des sédiments
Dans un fluide en mouvement les particules peuvent être déplacées de trois manières : par
traction, par saltation et en suspension. La manière dont les particules sont transportées dans
un fluide dépend de leur taille, de la turbulence du fluide et de sa viscosité. Trois modes ont
été reconnus :
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•
Transport par traction ou roulement : les grains restent toujours en contact avec le fond
et se déplacent en roulant et en glissant.
•
Transport par saltation : les grains se déplacent en rebondissant sur le fond.
•
Transport en suspension : les particules ne sont jamais en contact avec le fond.
La charge de fond regroupe l'ensemble des grains transportés par traction et saltation. Dans le
cas d'un cours d'eau, ce sont principalement les sables et les graviers. La charge en suspension
est constituée uniquement des particules déplacées de cette manière, généralement les silts et
les argiles. Il faut noter que, dans un cours d'eau, de nombreuses substances sont également
transportées sous forme dissoute (p. ex.: le calcium qui provient, entre autres, de la dissolution
du calcaire).
Figure IV.5: modes de transport des particules dans un courant.
3- Les effets du transport
Le transport prolongé d'une masse de sédiments conduit généralement à une réduction de la
taille des grains, à un tri du matériel (c'est à dire à un classement du sédiment en fonction de
la taille des grains) et à une augmentation de l'arrondi des particules. L'ampleur de ces effets
dépend cependant de la taille et de la nature des grains transportés, ainsi que de la viscosité et
de la vitesse du fluide en mouvement. L'eau et le vent ont par exemple une bonne capacité à
trier du sédiment, mais ce n'est pas le cas de la glace.
Les galets sont rapidement arrondis lors d'un transport fluviatile (10 km pour un galet calcaire
; 300 km pour un galet siliceux), alors que les sables, qui sont souvent constitués de
C- Le dépôt
Le dépôt des sédiments a lieu lorsque la vitesse de l'agent de transport diminue ou lorsque cet
agent de transport disparaît (fonte de la glace). La granulométrie des particules, la texture des
sédiments, la géométrie des dépôts sont d'importants indices sur l'agent de transport, sa vitesse
au moment du dépôt, sa direction, etc.
Les grains se déposent avec leur face plane parallèle au lit sédimentaire. Ils montrent souvent
un phénomène d'imbrication. Les grains allongés sont stables quand leur grand axe est
parallèle à la direction du courant.
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Parmi les forces naturelles en travail à la surface du globe, les cours d'eau sont l'une des plus
puissantes.
II- SYSTEME ET MECANISME D’EROSION FLUVIALE
Le ruissellement de surface se produit pendant et peu après les pluies torrentielles ou les
périodes de rapide fonte des neiges et des glaces. C’est cette eau de ruissellement de surface
qui alimente ruisseaux7, rivières8 et fleuves9. L’eau de ces cours d’eau s’écoule sous l'action
de la gravité, dans un lit limité par des berges. Ces cours d'eau sculptent le relief des
continents par l'approfondissement de leur lit et par le creusement des vallées 10 . C’est
l’érosion fluviale11 qui débouche sur une vallée fluviale.
A- Les parties du système fluvial (ou description de la vallée fluviale)
A l’issue des pluies, de la fonte des neiges et des glaces, l’eau qui en résulte se met à ruisseler
en surface et se rassemblent. C’est un torrent12 qui se forme et qui va aller alimenter les
ruisseaux, rivières et fleuves.
Les torrents forment la partie amont des systèmes fluviatiles, localisés dans des régions
fortement déclives, c’est-à-dire inclinées ou en pente.
Un torrent comprend trois parties: le bassin de réception; le chenal d'écoulement; le cône de
déjection (Fig. III.2).
7
Un ruisseau est le cours d'eau le plus élémentaire ; il recueille les eaux qui ruissellent sur les versants, il n'a pas
de tributaire.
8
Le mot rivière désigne un cours d'eau plus ou moins important qui se termine dans une autre rivière, un fleuve
ou un lac.
9
Le mot fleuve s'applique en général à un long cours d'eau puissant collectant les eaux de nombreux affluents, et
qui se jette dans la mer.
10
Forme de relief creusée par un cours d'eau et limitée par des versants qui s'inclinent l'un vers l'autre.
11
Entreprise de démolition du relief, accompagnée d’un important transfert de matériaux détruits sous l’action
des eaux de ruissellement
12
Cours d'eau au débit rapide et irrégulier, situé sur une pente plus ou moins prononcée. On trouve les torrents
sur des terrains accidentés ou en montagne. Lors d'orages ou de pluies violentes, les torrents peuvent connaître
des crues très brutales (rapides dans le temps) et très importantes (en volume). Principalement, on applique ce
terme aux cours d'eau de montagne, au lit rocheux et encaissé, et ayant un débit rapide et pérenne. Ce terme est à
proscrire pour une utilisation en langage géographique. De nombreux torrents dans les Pyrénées portent le nom
de gaves (Gave de Pau). Dans les Alpes, on les appelle des nants (Nant-Noir, Bon-Nant).
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Fig. III.2: les différentes composantes d'un torrent.
Les composantes de la partie amont d'un système fluviatile (Vignemalle); A: bassin de réception=glacier; B:
torrent glaciaire; C: plaine d'épandage avec chenaux en tresses.
1- Le bassin de réception ou d’alimentation
C’est l’amont13 du système fluvial. C’est une sorte de cirque14 ou demi-entonnoir où se
rassemblent les eaux de ruissellement et où dominent les processus d'érosion. En effet, les
bassins de réception sont le lieu des ravinements15 ou de formations des ravines16 : en terrain
argileux ou schisteux17, après une forte pluie, les eaux empruntent les fissures du sol, les
élargissent progressivement en chenaux parallèles qui fusionnent par écroulement des crêtes
qui les séparent. En même temps, les têtes des chenaux reculent vers l'amont (érosion
régressive18). Ce processus est responsable de la formation des "badlands19".
13
Partie du cours d’eau la plus proche de la source.
En géographie : dépression semi-circulaire d'origine glaciaire creusée dans le flanc d'un massif montagneux en
contrebas de crêtes souvent acérées et dominée par d'abruptes parois rocheuses.
15
1. sciences de la terre : en géologie formation de petites dépressions étroites par les eaux de ruissellement
Exemple : la déforestation entraîne le ravinement des terres
2. sciences de la terre : en géologie dépression petite et étroite formée par les eaux de ruissellement Exemple :
des ravinements remblayés avec des alluvions.
16
Sciences de la terre : en géologie petite dépression étroite creusée par les eaux de ruissellement ou par un
ruisseau
17
Composé de schiste (roche dont le minéral principal est formé de cristaux disposés en feuillets).
18
Destruction ou creusement du lit du fleuve de l’aval vers l’amont.
14
Page 12 sur 27
Formation de "bad lands" par érosion régressive dans un
versant; Piau Engaly, Pyrénées, France.
2- Le canal ou chenal d’écoulement
C’est l’aval20 du système fluvial. Il est souvent étroit et à pente forte. C’est une rainure21 ou
vallée en pente irrégulière dans laquelle les eaux chargées de débris se précipitent avec
violence et tombent en cascade. Elles tourbillonnent, creusent dans les roches des cavités
cylindriques appelées « marmites de géant22 », dans lesquelles tournent des galets23 qui les
agrandissent par usure. Le canal d’écoulement est une zone d’érosion et de transport qui
assure l’évacuation des eaux et des matériaux vers l’aval.
3- Le cône de déjection
Il est situé à l'aval, à l'endroit où la pente diminue provoquant une diminution de la
compétence du cours d'eau et donc le dépôt de la charge sédimentaire transportée depuis
l'amont. Il présente une forme en éventail, bombé et élargi vers le bas. C’est la partie où sont
déposés les matériaux mobilisés. Il se trouve au sortir de la montagne quand le torrent
débouche dans la plaine ou dans une vallée en pente faible. La pente est faible ici, ce qui
diminue la vitesse du torrent et les matériaux transportés s’accumulent en désordre sous forme
de stratification entrecroisée. Ce dépôt des particules est appelé alluvionnement. Il peut avoir
des plaines des deltas dans l’embouchure.
Bien que soumis aux risques de dégradations violentes, par fortes précipitations, le cône de
déjection est un espace recherché par les cultivateurs dans les anciennes sociétés rurales :
le
sol
y
est
régulièrement
fertilisé
par
des
apports
de
terre,
- drainé par l'écoulement des eaux.
Toutes ces parties qui viennent d’être décrites constituent la vallée fluviale.
19
Paysage affecté par le ravinement : les précipitations, en coulant sur les pentes constituées de matériaux
meubles (argile, sédiments), creusent des rigoles et des sillons.
20
Partie du cours d’eau la plus rapprochée de la mer.
21
Entaille longue et étroite que l'on creuse (dans un matériau) Exemple :les rainures du bois
22
En géologie cavité circulaire creusée dans un lit rocheux par le frottement des galets raclant le fond en
tourbillonnant avec l'eau
23
En géologie caillou arrondi et lisse, poli sous l'action de l'eau, que l'on trouve sur les rivages ou sur les fonds
aquatiques.
Page 13 sur 27
La partie amont, appelée bassin de réception, n’est pas, à proprement parler, une vallée. C’est
une rigole24 qui tend à ne pas se prononcer- l’eau des pluies, des neiges ou des glaciers
s’écoule en nappes, puis se concentre en ruisselets25 vers les points les plus bas en arrachant
des matériaux aux versants.
Plus bas, la vallée se précise (elle devient plus visible). Elle est déjà façonnée en fonction de
la roche rencontrée. Elle reçoit de nouveaux affluents, évacue les eaux et les matériaux vers
l’aval. C’est le chenal d’écoulement.
La partie aval correspond au cône de déjection. Cette partie se trouve au sortir de la
montagne : c’est la plaine ou le plateau. La vallée est profondément creusée et élargie (cas de
roches tendres) ou remblayée. Dans le cas des roches dures, il y a des chutes,, des rapides et
parfois des gorges.
On perçoit déjà là l’évolution de la vallée fluviale.
B- L’évolution de la vallée fluviale ou les différents aspects de la vallée fluviale
Une vallée fluviale est une vallée26 creusée par le lit d’un cours d'eau au cours de son
cheminement depuis sa source, qui peut être un glacier ou la jonction des eaux de
ruissellement, jusqu’à son embouchure dans la mer ou sa confluence avec un autre cours d'eau
plus important.
1- L’évolution de la vallée due à son creusement
C'est bien connu, les eaux de ruissellement creusent les vallées. La profondeur, la largeur et
les formes de ces dernières se modifient avec le temps.
En fonction de la nature du terrain et surtout de la pente, la vallée prend plusieurs
aspects géologiques et plusieurs noms :
canyon
24
Petit canal artificiel ou naturel le long duquel l'eau peut s'écouler Exemple : une rigole d'irrigation
Cours d'eau de très faible importance (soutenu)
26
Forme de relief creusée par un cours d'eau et limitée par des versants [face ou partie inclinée comprise entre la
base et le sommet (d'une colline ou d'un relief montagneux). Synonyme: flanc] qui s'inclinent l'un vers l'autre
25
Page 14 sur 27
Vallée

Le canyon : C’est la partie plus en amont, creusée en forme de gorge profonde par la
vitesse du courant, dans de la roche dure.
C’est une vallée profonde dont les parois, très abruptes, ont été sculptées par l'action érosive
d'un cours d'eau. Les canyons résultent nécessairement d'une érosion au sein d'une formation
perméable, le plus souvent karstique27, comme dans les Causses, en France. Ceux du fleuve
Colorado, du Verdon et du Tarn en sont des exemples saisissants. Le Grand Canyon du
Colorado a une profondeur de 2 000 m et une largeur d'environ 29 km ; creusé depuis
plusieurs millions d'années à travers des couches sédimentaires ou basaltiques presque
horizontales, il est surplombé par de vigoureux versants que seuls de rares affluents ont pu
venir interrompre. Les Blue Mountains (Australie), la rivière Great Fish (Afrique du Sud) et
le plateau du Deccan (Inde) sont également parcourus de quelques canyons spectaculaires.
Quant aux canyons sous-marins, ils entaillent transversalement le plateau continental et
peuvent débuter non loin des côtes.

La vallée en « V » : Lorsque la pente diminue, les eaux ralentissent et prennent plus de
largeur, creusant une gorge moins profonde et plus large en forme de « V ».
Elle est profonde, étroite, en forme de V (gorge) dans les régions élevées (montagnes, hauts
plateaux) et, quand elle est entaillée dans des roches résistantes.

La vallée alluviale : Appelée aussi plaine alluviale du fait que la pente est très faible et
souvent sur un terrain très meuble formé d’alluvions. La rivière prend toutes ses aises,
s’élargit en formant plusieurs bras et rejoint la mer.
La vallée alluviale présente des versants évasés, un fond large et plat (lit majeur couvert
d'alluvions) lorsqu'elle est parcourue par une rivière importante ou un fleuve. Cette vallée
alluviale est façonnée dans des bas plateaux ou des plaines et des roches peu résistantes. Elle
comprend parfois des terrasses fluviales, plans alluviaux étagés qui témoignent des étapes de
l'enfoncement du lit fluvial et du creusement de la vallée.
La terrasse est une forme de relief plane disposée au-dessus de la plaine d’inondation d’un
cours d’eau (terrasse fluviatile), au-dessus du rivage, le long des littoraux (terrasses marines),
ou construite par l’Homme au flanc d’une vallée. Les terrasses rocheuses résultent de
l’érosion exercée par un cours d’eau ou par la mer (terrasse d’abrasion) ; les terrasses
construites sont formées d’une accumulation d’alluvions (terrasse alluviale), de dépôts marins
ou de constructions récifales (terrasse corallienne).
Les terrasses fluviatiles se disposent en plans étagés, plus ou moins symétriques, de part et
d’autre des cours d’eau. Elles représentent les positions successives des lits fluviaux qui
jalonnent les étapes de l’enfoncement du réseau hydrographique, durant le quaternaire. Pour
chaque lit, la terrasse la plus haute est la plus ancienne, et la plus basse la plus récente. (cf.
érosion verticale)
27
En géologie, caractérisé par l'érosion du calcaire Exemple : un relief karstique. Le calcaire est une roche
sédimentaire peu dure et blanche composée de carbonate de calcium
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
Ria28 ou aber : Les versants de la rivière sont très faibles et, dans les régions sujettes
aux marées, la limite avec la mer n’est plus fixe. Lors des marées hautes les eaux salées
remontent le cours de la rivière. Celle-ci reprend son travail de creusement dès que la
marée redescend.
Schématiquement, les étapes d’évolution d’une vallée fluviale sont les suivantes :
a) Dans un premier temps, les eaux de ruissellement creusent les vallées fluviales en
profondeur, les transformant ainsi en vallées étroites dites en V. Le gradient de pente du cours
d'eau est très élevé : cascades, torrents, rapides et chutes sillonnent la vallée et sculptent des
pentes abruptes sur leur passage.
La cascade est une chute abrupte et soudaine de l’eau d’une rivière ou d’un cours d’eau sur
une certaine hauteur avant de rejoindre son lit ; l’eau peut couler en chute libre. Le terme
cataracte désigne habituellement une série de rapides sur un grand cours d’eau et est souvent
appliqué aux cascades de grande ampleur. Une chute d’eau ayant un petit volume d’eau ou
faisant partie d’une série de chutes d’eau est appelée cascade, quelle que soit sa dénivellation.
Le terme cascade est également appliqué à une chute d’eau si, en plongeant, elle reste au
contact du lit du cours d’eau. Les chutes d’eau les plus élevées sont en général des cascades.
Les chutes d’eau ont de la valeur car elles peuvent être utilisées comme sources
hydroélectriques.
Le rapide est une section de cours d'eau à très fort courant.
b) A l'étape de la maturité, le cours d'eau aplanit ses reliefs et diminue son gradient de pente;
il commence alors à éroder latéralement, élargissant la vallée et créant, par ses dépôts, une
28
Partie inférieure d'une vallée, profondément envahie par la mer Synonyme: aber.
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plaine d'inondation ou vallée alluviale. Cette dernière se construit par l'apport constant de
sédiments issus de l'érosion en amont et par l'épandage dans la vallée de ces sédiments durant
les périodes de débordement dues aux crues.
Topographie d'une plaine d'inondation
Une plaine d'inondation ou plaine alluviale est une vaste étendue de terrain sablonneux, graveleux et argileux
qui recouvre le fond d'une vallée. Les plaines d'inondation se forment lorsqu'un cours d'eau sillonnant une
vallée sort de son lit mineur et se répand sur son lit majeur. Il entre alors en crue et recouvre de limons de
débordement la plaine alluviale. En se retirant, le cours d'eau dépose des sédiments (sable, gravier, argile) qui
enrichissent le sol de la plaine, qui est généralement très fertile.
c) Le stade de vieillesse de la vallée est atteint lorsque celle-ci est beaucoup plus large que les
plus larges méandres du cours d'eau. A noter que les tributaires du cours d'eau principal
contribuent eux aussi à aplanir les reliefs adjacents.
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2- L’évolution de la vallée fluviale en fonction de l’écoulement de l’eau
Une vallée est vive lorsque son point bas est occupé par un cours d'eau permanent. Et selon
les lieux géographiques et les différentes natures de terrains, elle peut devenir sèche, morte ou
aveugle.
La vallée est sèche si l'écoulement a cessé faute d'alimentation en eau ou lorsque toutes les
eaux s'infiltrent dans le lit mineur.
Elle est morte si la rivière l'a abandonnée au profit d'un autre tracé. C’est une vallée qui a
perdu ses eaux au profit d’une vallée voisine dont les rives sont plus basses (Val de
l'Asne à Toul où les eaux de la vallée de la Moselle (rivière) ont été captées par la Meuse
(fleuve)).
Une vallée aveugle est une vallée qui a perdu ses eaux par infiltration dans le sol calcaire et
qui est fermée en aval par une muraille.
C- Le travail des fleuves
Les fleuves et les rivières, écoulements concentrés, prennent en charge les matériaux issus des
versants, à l'état dissous (carbonate de calcium, par exemple) ou de débris solides, qui, en
s'entrechoquant, acquièrent un émoussé caractéristique (sables, graviers et galets). L'énergie
déployée par les cours d'eau en fait de puissants agents d'érosion, dont le rôle se manifeste surtout
dans le façonnement des vallées, par approfondissement du talweg (axe du fond de la vallée) et
sapement latéral des berges.
Torrents, rivières et fleuves sont capables d'éroder leur substrat et de transporter et
d'accumuler des sédiments. L'érosion est d'autant plus importante que la vitesse, la
turbulence29 et la charge sédimentaire du cours d'eau sont élevées.
Dans le cas des substrats peu consolidés, la turbulence du courant suffit à creuser le fond du
cours d'eau et à saper les berges30. Pour entailler les formations rocheuses dures, le courant
doit transporter des sédiments grossiers (sables, graviers) qui jouent le rôle d'abrasif.
L'érosion fluviatile est particulièrement importante dans la partie haute d'un cours d'eau. Elle
produit des vallées en V dans les substrats meubles et des gorges à parois verticales dans les
roches consolidées.
Dans les sinuosités des cours d'eau, ou méandres, l'érosion a lieu sur la rive qui est à
l'extérieur du méandre, où la vitesse du courant est la plus élevée. Ce phénomène conduit à la
migration des méandres vers l'aval.
C’est donc dire que les cours d'eau ont la capacité d'entailler le substrat rocheux aussi
bien verticalement (vallée en v, gorges) que latéralement (méandres).
1- L’érosion verticale : formation des terrasses alluviales et réalisation du profil d’équilibre à
partir du niveau de base
29
30
Formation de tourbillons dans un liquide
Bord relevé (d'un cours d'eau)
Page 18 sur 27
a) Définition
L’érosion verticale consiste en l’approfondissement du lit des fleuves. En s'enfonçant par
érosion, les cours d'eau creusent des vallées qui possèdent un profil caractéristique en "V". En
terrain massif et dur (granite), la tendance est à l'enfoncement vertical (gorges). Si le substrat
rocheux est karstique, on aura une vallée très profonde aux versants abrupts (le canyon).
b) Caractères
- L’un des caractères de l’érosion verticale est qu’elle est régressive, c’est-à-dire que le
creusement du lit se fait en remontant à partir du niveau de base. Le niveau de base d'un cours
d'eau correspond au niveau le plus bas auquel un cours d'eau peut éroder son lit. Ce niveau
de base est défini par le niveau d'eau du réservoir dans lequel se jette le cours d'eau (autre
cours d'eau plus important, lac, réservoir hydroélectrique, mer, etc.). Concrètement, le niveau
de base correspond au niveau de la mer dans le cas des fleuves. Dans le cas des rivières, il
correspond à la confluence avec une rivière plus grande. C'est à partir du niveau de base que
le cours d'eau érode son lit par érosion régressive, c'est-à-dire de l'aval vers l'amont.
- Le creusement du lit s’effectue tant que le fleuve n’a pas atteint son profil d'équilibre défini
par le niveau de base.
- L'équilibre vers lequel tend le profil longitudinal du cours d'eau se fait par creusement des
sections à pente trop prononcée et remblaiement des sections à pente trop faible (Fig. III.3A).
- Le profil d'équilibre est concave, tangent vers le bas au niveau de base (Fig. III.3A).
Lorsque le profil d’équilibre est atteint, l'érosion s'arrête; une chute du niveau de base amène
une reprise d'érosion; une remontée du niveau de base provoque un alluvionnement (dépôt de
sédiments) (Fig. III.3B).
Figure III.3: A: acquisition du profil d'équilibre par un cours d'eau. B: modification du profil d'équilibre lors
d'une montée ou d'une baisse du niveau de base. C: profil longitudinal d'une vallée glaciaire; après disparition du
glacier, les parties de la vallée situées en amont d'un verrou peuvent abriter un lac.
c) La formation des terrasses alluviales
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Dans la plupart des cas, le lit31 des cours d'eau est délimité par des berges32, définissant le lit
mineur33. Au-delà des berges se situe la plaine d'inondation ou lit majeur (voir ci-dessus).
Dans certains cas, un chenal d'étiage apparaît dans le lit mineur.
Lit majeur et lit mineur révélés suite à une
inondation. Le lit mineur est encore visible par les arbres qui le bordent. Vue d'avion, USA.
Une terrasse se forme chaque fois que le cours d'eau s'encaisse dans ses propres alluvions34
(reprise d'érosion)35: la surface du lit majeur est alors suspendue au-dessus du cours d'eau. Si
le phénomène se reproduit à plusieurs reprises, on a formation de terrasses étagées ou
emboîtées (Fig. III.4). La terrasse la plus basse est toujours la plus récente.
Figure III.4: terrasses étagées et terrasses emboîtées. A: les chutes du niveau de base provoquent un
encaissement successif avec des terrasses de plus en plus jeunes vers le bas; B: la première chute du niveau de
base est très accentuée, provoquant un profond encaissement; par la suite, les chutes du niveau de base ne sont
plus aussi fortes et n'entament plus que la terrasse la plus ancienne .
31
Chenal naturel dans lequel coule un cours d'eau
Bord relevé (d'un cours d'eau)
33
C’est le chenal destiné à l’écoulement des eaux en période basse et délimité par des berges abruptes
32
34
En géologie dépôts de terre, de sables, de cailloux, de graviers laissés par un cours d'eau là où le courant est
ralenti
35
Il y a déjà eu formation de la plaine alluviale ou d’inondation.
Page 20 sur 27
Nombreuses terrasses étagées à Pokhara (Népal). La terrasse t1 est la plus ancienne et la terrasse t5 est la plus
récente.
d) La réalisation du profil d’équilibre à partir du niveau de base
Pour un cours d’eau, le profil d’équilibre est la pente idéale que recherche le fleuve, pente à
partir de laquelle il y aura transport des matériaux de l’amont vers l’aval sans creusement ni
alluvionnement.
Il faut distinguer le profil d'équilibre théorique du profil d'équilibre réel. En théorie le profil
d'un cours d'eau devrait évoluer vers "une courbe régularisée, telle qu'en tous ses points la
vitesse du courant assure le transport de la totalité de la charge solide venue de l'amont, sans
qu'il n'y ait ni creusement ni accumulation" (COQUE, 1998). Dans la réalité, les choses sont
plus complexes. La pente doit s'ajuster aux variations de débit et de charge solide ainsi qu'aux
variations lithologiques et le profil d'équilibre n'est presque jamais atteint.
Ce profil d'équilibre s'établit par l'ajustement à un niveau de base. Ce niveau de base est défini
par le niveau d'eau du réservoir dans lequel se jette le cours d'eau (autre cours d'eau plus
important, lac, réservoir hydroélectrique, mer, etc.). Ainsi, un cours d'eau qui se jette dans un
lac creusera son lit jusqu'à ce qu'il atteigne son profil d'équilibre défini par le niveau d'eau du
lac.
Sur ce schéma, l'échelle verticale est fortement exagérée. En fait, à l'équilibre, le gradient de pente du cours d'eau
est très faible. Tant que le lac est présent, le cours d'eau ne peut éroder plus bas que ce profil.
Si de manière naturelle ou anthropique le lac est drainé (comme par exemple, le lac 1 sur le
schéma qui suit), le cours d'eau recommence à creuser et ajuste son profil à un nouveau
niveau de base, ici le niveau du lac 2.
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Avec le drainage du lac 2, un nouveau profil d'équilibre s'établit. Ultimement, le niveau de
base est le niveau marin.
Ceci explique comment les continents tendent à être érodés jusqu'au niveau marin (niveau
zéro). Cela est théorique, car dans la nature, il y a des événements qui font qu'on atteint
rarement une telle situation, entre autre, à cause de la dynamique de la tectonique des plaques.
Les travaux humains peuvent contribuer à modifier de façon significative le profil des cours
d'eau: un abaissement du niveau de base par des travaux de creusement par exemple risque
d'entraîner des problèmes d'érosion à la grandeur de toute une région. A l'inverse, la
construction de barrages créant un lac de barrage entraîne l'accumulation de sédiments.
Les changements du niveau de base peuvent se faire aussi à l'échelle planétaire. Nous savons
par exemple que, dans le passé, le niveau des mers a fluctué constamment. Il y a un certain
nombre de causes à ces fluctuations, les deux principales étant les changements de volume des
océans reliés à la tectonique des plaques et le stockage de glaces aux pôles durant les
glaciations.
Un abaissement du niveau des mers entraîne, pour les continents, un changement du profil
d'équilibre des cours d'eau. Voici, par exemple, comment évolueront les reliefs d'une région
dont le niveau de base aura été abaissé. Prenons une région qui a atteint son niveau d'équilibre
(le niveau marin par exemple); il s'agit de ce qu'on appelle une pénéplaine.
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Si le niveau de base est abaissé (flèche), le cycle de l'érosion est remis à zéro et la région,
plane au départ, accusera des reliefs de plus en plus accentués à mesure que les cours d'eau
creuseront pour atteindre leur profil d'équilibre par rapport au nouveau niveau de base.
Lorsque ces derniers auront atteint leur profil d'équilibre, la région s'aplanira progressivement
pour devenir une nouvelle pénéplaine.
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2. L’érosion latérale
Elle consiste à l’élargissement de la vallée par le recul des berges. En plus de l'érosion
verticale, se produit dans les rivières une érosion latérale, conduisant à la formation d'une
plaine alluviale. Ce type d'érosion apparaît quand le profil d'équilibre est presque réalisé et
que l'érosion verticale devient faible. Comme l'érosion latérale est fortement contrôlée par la
résistance des roches à l'érosion, la largeur de la plaine alluviale est variable et généralement
réduite dans les roches dures.
Le mécanisme de l'érosion latérale est lié principalement au développement des méandres. Le
méandre est une sinuosité marquée et régulière dans le tracé d’un cours d’eau. C’est une
boucle formée par le cours d'eau.
a) Deux types de méandres
On distingue essentiellement deux types de méandres : les méandres libres ou divagants
(Danube, Pô, Mississippi), caractéristiques des plaines alluviales, qui serpentent dans le lit
majeur indépendamment du tracé de la vallée et qui entaillent à peine la plaine environnante ;
et les méandres encaissés ou méandres de vallée (basse Seine, Meuse ardennaise), sculptés
dans les plateaux de roches dures (la vallée décrit alors les mêmes sinuosités que la rivière).
b) Les parties d’un méandre
Un méandre présente une rive concave36 et une rive convexe37, celle-ci enfermant un lobe plus
ou moins rétréci à sa base (appelée racine, ou pédoncule, si la boucle est très accentuée). Une
rivière dessine rarement des méandres sur de longues sections : des successions de sinuosités,
ou trains de méandres, alternent généralement avec des sections rectilignes ou peu sinueuses.
d) La dynamique fluviale
Une fois formés, les méandres ont tendance à se déplacer vers l'extérieur et vers l'aval du
cours d'eau par érosion sur la rive concave aux versants raides (amphithéâtre38) (où la vitesse
du courant est la plus forte) et dépôt sur la rive convexe basse à pente faible (lobe de
méandre) (où la vitesse est la plus faible).
36
Qui forme un creux
Dont la surface est régulièrement arrondie vers l'extérieur
38
Pente douce du relief qui s'incurve en forme de cirque
37
Page 24 sur 27
Cette dissymétrie39 résulte de la dynamique fluviale, l’action de l’eau n’étant pas identique sur
chaque rive. Le courant principal, déporté du côté extérieur du méandre par la force
centrifuge, est en effet plus rapide le long de la rive concave : la vitesse, associée aux
mouvements hélicoïdaux de l’eau, y favorise le sapement40 de la berge, l’érosion étant
maximale non pas au sommet du méandre, mais légèrement en aval de sa courbure. Ainsi
affouillée41 par le courant, la rive concave devient abrupte et ne cesse de reculer, exagérant
ainsi la sinuosité.
Sur la rive convexe en revanche, aux eaux plus calmes, la faiblesse du courant favorise
l’alluvionnement et la construction d’une grève42 doucement inclinée.
Cette dissymétrie a souvent été mise à profit par les populations : les rives concaves sont, en
effet, plus favorables aux sites défensifs ou portuaires, en raison de la profondeur de l’eau et
de l’escarpement du relief ; les lobes convexes, moins exigus, accueillent fréquemment les
faubourgs ainsi que les activités agricoles et industrielles, malgré des risques d’inondation
L'accumulation des sédiments se fait sous la forme de point bars ou lobes de méandre. Le
recoupement des méandres génère des méandres abandonnés (Fig. III.5). Les méandres vont
ainsi avoir tendance à migrer vers l'aval. L'évolution du tracé peut conduire à des
recoupements qui se font soit par tangence soit par déversement. Le recoupement par
tangence se fait de manière progressive par resserrement du pédoncule. Dans le cas
d'un recoupement par déversement, la rupture du pédoncule se produit souvent lors d'une
crue induisant un débordement. L'eau emprunte alors le chemin le plus court et court-circuite
le tracé plus sinueux imposé par le méandre. La partie abandonnée par le cours d'eau peut être
en eau - présence d'un lac - ou à sec. Elle est appelée bras mort.
Figure III.5: formation des méandres par érosion de la rive concave et sédimentation sur la rive
convexe. L'ensemble se déplace vers l'aval. Recoupement de méandre et développement d'un méandre
abandonné.
39
Absence de symétrie (correspondance et similitude entre deux parties (d'un même ensemble) par rapport à un
point, une ligne ou un plan)
40
Destruction d’un relief par la base, sous la forme d’une mise en porte à faux généralement due à l’action d’un
cours d’eau.
41
Affouillement : ravinement d’un terrain meuble sous l’action de l’eau.
42
Bande de terrain, plate ou faiblement inclinée, couverte de sable ou de graviers et bordant la mer ou un cours
d'eau.
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Développement d'un point bar par dépôt de sédiment le long de la rive convexe; de petites rides de courant se
forment au sommet; La Chevratte, Lahage, Lorraine belge.
Notons pour terminer que la force tractrice, ou puissance brute, du cours d'eau est d'autant plus
élevée que sa vitesse est rapide, celle-ci étant elle-même réglée par la pente, le débit et la géométrie
du lit. Un écoulement turbulent et une forte turbidité accroissent aussi l'effet d'entraînement et de
charriage, au fond du lit, des éléments les plus volumineux.
La compétence d'un cours d'eau est la charge solide maximale que celui-ci est capable de
transporter. La charge, ou capacité, ou puissance limite, est la masse totale de matériaux que le
courant peut transporter à la seconde par mètre de largeur ou par litre ou mètre cube d'eau. Quand la
charge effective n'atteint pas la charge limite, le cours d'eau exerce sa force érosive sur son lit ; dans
le cas contraire, la rivière dépose l'excédent de matériaux.
Chaque année, les cours d'eau transportent, des continents aux océans, en suspension ou en
solution, une masse de sédiments de 18 milliards de tonnes, soit une moyenne de 450 grammes par
mètre cube de liquide écoulé (eau et boues réunies).
Cette turbidité moyenne globale recouvre des disparités énormes, puisqu'elle oscille entre des valeurs
extrêmes, de quelques dizaines de grammes par mètre cube seulement à une centaine de
kilogrammes par mètre cube dans les bassins où sont réunies toutes les conditions favorables à
l'ablation : fortes intensités pluviales, brutalité des crues, reliefs accidentés, fragilité des terrains,
absence ou discontinuité du couvert végétal. Les records mondiaux sont atteints dans les bassins de
lœss de la Chine septentrionale ou dans l'avant-pays des Andes arides et dans quelques bassins
algériens et tunisiens.
III- LE DRAINAGE
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Le drainage se définit comme le mode d’écoulement43 des eaux courantes. On distingue
plusieurs types d’écoulement des eaux courantes.
A- Ecoulement laminaire et écoulement turbulent
Les fluides se déplacent selon 2 types d'écoulement distincts :


L'écoulement laminaire est caractérisé par un glissement parallèle des molécules d'eau les
unes par rapport aux autres suivant des trajectoires rectilignes. Il n'y a pas d'échanges
latéraux ou verticaux. Ce type d'écoulement est extrêmement rare dans les cours d'eau
naturels. Il est en revanche fréquent dans les nappes d'eau souterraines.
L'écoulement turbulent est caractérisé par un brassage des molécules d'eau. Les échanges
latéraux et verticaux engendrent des tourbillons dans lesquels les particules solides sont
maintenues en suspension. L'écoulement dans les cours d'eau naturels et presque toujours
de type turbulent.
B- Ecoulement tranquille et écoulement torrentiel
Dans le type d'écoulement turbulent, on différencie encore l'écoulement tranquille (fluvial)
de l'écoulement torrentiel. Empiriquement, ils se distinguent de la façon suivante : si les
ondes concentriques créées par l'impact d'une pierre à la surface de l'eau arrivent à remonter le
courant, l'écoulement est tranquille. Si les ondes se propagent uniquement vers l'aval,
l'écoulement est de type torrentiel.
Un écoulement torrentiel se décèle aux très gros blocs qui encombrent le lit et sur lesquels les
eaux bondissent, rejaillissent et tourbillonnent.
C- Ecoulement dans un chenal unique et écoulement dans plusieurs chenaux séparés
Les cours d'eau rectilignes, sinueux ou à méandres possèdent un chenal d'écoulement unique.
Dans ce cas-là, ou bien le lit ordinaire est étroit (gorges), ou bien il écoule des eaux peu
chargées en alluvions, ou bien il correspond à un régime pondéré caractérisé par une faible
variation des débits moyens mensuels au cours de l'année.
Lorsque le tracé est tressé ou anastomosé, l'eau s'écoule dans plusieurs chenaux séparés par
d'importants bancs d'alluvions émergés en période de basses ou moyennes eaux. Ici, les
chenaux tour à tour se divisent puis se rejoignent.
D- L'infiltration et la percolation
L'infiltration désigne le mouvement de l'eau pénétrant dans les couches superficielles du sol et
l'écoulement de cette eau dans le sol et le sous-sol, sous l'action de la gravité et des effets de
pression. La percolation représente plutôt l'infiltration profonde dans le sol, en direction de
la nappe phréatique.
E- Ecoulement de surface et écoulement souterrain
L’écoulement de surface (mouvement de l'eau sur la surface du sol) et écoulement de
subsurface (mouvement de l'eau dans les premiers horizons du sol). L'écoulement
souterrain désigne le mouvement de l'eau dans le sol.
CONCLUSION
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Mouvement (d'un liquide qui se déverse)
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L’érosion fluviale sculpte le relief des continents.