Géomorphologie

Géomorphologie
Intro :
. La géomorphologie est divisée en 4 sous parties chacune représentant une
composante du système Terre. La géomorphologie est l’étude de la lithosphère. Elle entend
expliquer les volumes et les formes terrestres à toutes les échelles.
. La géodynamique interne étudie l’orogenèse, les processus internes à la Terre qui
définissent les formes externes terrestres.
. Les processus exogènes ou la géodynamique externe étudie les interactions des
reliefs avec les différentes composantes du système Terre. On s’intéresse aux processus
d’érosion, ainsi qu’aux modelés et aux formes du relief qui résulte de la géodynamique
externe. Le but de la géomorphologie est de décrire et comprendre les volumes terrestres.
I. Processus d’érosion élémentaires : altération, ablation et
accumulation.
. Les roches originelles ou le socle continental résultent des épanchements
volcaniques. Les roches originelles n’ont cessé d’évoluer en surface au cours du temps du fait
de leur mise en contact avec l’air et l’eau. Il s’est produit des conditions nouvelles qui ont
transformé la roche, de manière mécanique et chimique.
. La Biosphère exerce une action sur les 3 autres composantes du système Terre,
mais elle présente un impact direct sur la lithosphère. Les impacts du climat, des eaux et de la
Biosphère vont dans le sens d’une dégradation des roches.
. Depuis l’amont des reliefs, il se passe tout d’abord une désagrégation mécanique
et une altération chimique des roches, associés à des glissements. Une deuxième phase
intervenant dans le processus d’érosion est la phase de transport des roches par gravité, par
l’intermédiaire de fluides en mouvements tels que les eaux ou les glaces. La dernière phase
est la phase de sédimentation, de dépôt. C’est une phase d’accumulation de la matière et de
construction de nouveaux volumes. La formation des roches sédimentaires se réalise par
solidification.
1/ L’altération des roches : la météorisation ( 1ère phase).
a/Les processus chimiques :
. Les processus chimiques précèdent généralement chronologiquement les
processus mécaniques. Ils modifient localement la nature des roches.
. La dissolution est le processus chimique le plus important concernant le
phénomène de l’érosion. La roche tend à disparaître visuellement. Elle passe de l’état
solide à l’état liquide.
L’intensité de la dissolution dépend de la composition des roches en terme de minéraux. Il
existe des roches très solubles tel que le sel, le gypse, les calcaires (qui donnent des modelés
karstiques)…
L’intensité de la dissolution dépend aussi du facteur température. Ainsi, la dissolution est
plus active lorsque la température augmente. De même, la composition de l’eau intervient
dans l’intensité du processus : La dissolution est plus active lorsque l’eau es chargée en gaz et
acides dissous. Ex : le CO² accélère la dissolution des roches (Pb des monuments historiques
en villes)

Ainsi, la dissolution des roches reste inégale à la surface de la Terre selon la latitude. La
combinaison de la température et des précipitations engendre une altération plus intense et
plus profonde à proximité de l’équateur.
. Les autres processus chimiques induisent une destruction irréversible des
minéraux des roches. Les agents principaux sont l’eau, la chaleur et l’oxygène dans l’air.
. L’oxydation (rouille) est un processus de réaction chimique produite par la
présence du dioxygène (O²) trouvé dissous dans l’eau. L’oxydation affecte tous les composés
ferriques, qui changent de couleur (rouge, brun).
. L’hydrolyse est une rupture de la roche due à l’eau. Elle détruit les structures
cristallines des roches du fait de la présence de l’ion H3O+ contenu dans l’eau.
. Les processus chimiques sont à l’origine de la formation des sols en surface
par réaction chimique des roches. Il s’agit de la pédogenèse. Les processus chimiques
induisent une modification chimique et physique des roches.
b/ Les processus mécaniques :
. Le plus important processus mécanique, c’est la variation des températures qui
entraîne une dilatation des matériaux. Ainsi, plus les variations de températures sont
fortes et rapides, plus la contraction et la dilatation des roches sont importantes. Ces
variations du volume des roches favorise la fissuration, puis le fractionnement de la roche.
C’est la thermoclastie : La variation de températures modifie le volume des roches
(contraction ou dilatation). Ce phénomène de thermoclastie est d’autant plus efficace lors
de l’alternance gel/dégel car il se produit un changement d’état de l’eau, entraînant une
variation du volume de l’eau qui accentue la fissuration de la roche. Ainsi, on appelle
gélifraction le processus de fissuration de la roche par la variation du volume de l’eau.
Les endroits les plus favorables à ces processus de thermoclastie et de gélifraction concernent
les lieux où il existe de fortes variations de températures dans un laps de temps très
court tels que les déserts ou les hautes montagnes.
. Les organismes végétaux sont un autre facteur d’altération des roches. Leurs
racines s’incrustent dans le sol et fissurent les roches sous-jacentes. Néanmoins, il est à noter
que les végétaux peuvent protéger les roches des précipitations du fait de leur présence.
. L’action des fluides en mouvement tels que l’eau liquide n’est pas négligeable :
vagues sur le littoral, gouttes d’eau sur un sol nu (effet « splash »), ruissellement de l’eau.
. L’action de la glace sur les roches : Les glaciers rabotent le substratum sur lequel
ils se situent.
. L’action de l’air en mouvement sur les roches est plus efficace lorsque on
observe la présence de particules solides dans l’air : c’est la corrasion éolienne, qui a lieu
de préférence dans les milieux désertiques. Lorsque les fluides transportent de petites
particules solides, l’altération des roches est alors favorisée. C’est le cas dans le lit d’une
rivière où l’eau transporte des galets qui ont un impact direct sur les roches.
. Les processus chimiques et mécaniques jouent de manière synchrone le plus
souvent lors de cette phase d’altération des roches.
2/ Le déplacement en surface des matériaux érodés :
a/ Les mouvements sur les versants :
. Les versants sont les endroits privilégiés de ces déplacements car ces
derniers sont animés par la force de gravité ou de pesanteur (doc4).
. La reptation ou le creeping : Il s’agit des mouvements les plus modestes
observés sur les versants, de l’ordre de qq cm par siècles. Ce phénomène est favorisé par la
croissance des plantes qui soulèvent les roches ou par les variations de températures.

. La solifluxion agit lorsque la partie superficielle reposant sur un sol solide
et continu se trouve saturée en eau. Il se produit alors un léger glissement de la partie
superficielle. Ce phénomène est favorisé dans les climats froids où le sol est gelé en
permanence, c’est le permafrost ou pergélisol.
. La coulée boueuse se produit sur les pentes les plus accentuées. Ce processus
est lié à la saturation de l’eau du sol.
. Les glissements de terrain concernent un phénomène brutal qui correspond à
une déstabilisation d’un versant. Il s’agit du glissement d’une parie du versant favorisé par
la superposition de couches de roches tendres et dures. La couche tendre cède, puis la
couche dure s’affaisse.
. Les chutes de pierres ou éboulements.
. La vitesse, l’importance, la fréquence de tous ces phénomènes dépendent
de nombreux facteurs tels que la pente, les végétaux, les activités humaines, la nature des
roches et de la présence d’eau courante qui entraîne la matière. Il peut se produire un
ruissellement en nappes qui concerne l’ensemble du versant ou un ravinement par un
écoulement de l’eau se concentrant en certains endroits du versant, ce qui entraîne l’apparition
de petites vallées et de ravins. Un ravinement prolongé entraine des « bad-lands » tel que le
Grand Canyon.
b/ L’érosion et le transport par les cours d’eau :
. Il s’agit d’une érosion qualifiée de linéaire car se déroulant le long des cours
d’eau.
. Il s’agit d’abord d’une abrasion latérale des roches due au cours d’eau ayant
lieu sur les berges, puis d’une érosion verticale se déroulant au fond du lit du cours d’eau. Il
existe parfois une érosion en amont des sources d’eau.
. La plupart des matériaux érodés sont transportés par un cours d’eau.
. La charge d’un cours d’eau, c’est le volume de matériaux transportés
par ce cours d’eau. La charge d’un cours d’eau augmente avec son débit. La charge
spécifique d’un cours d’eau, c’est sa charge divisée par le débit du cours d’eau. Elle
s’exprime en t/m3. On y trouve toutes les matières dissoutes, les blocs rocheux et les
particules solides.
. La compétence d’un cours d’eau, c’est la taille maximale des blocs
rocheux transportés. Elle dépend surtout de la vitesse d’écoulement de l’eau, qui dépend
elle-même de la pente. En montagne, la compétence est importante. La Seine a la
compétence d’entraîner des particules de 0,1 mm3.
. La dégradation spécifique s’exprime sur l’ensemble d’un bassin versant.
On mesure le poids de la matière transportée ajoutée au poids de la matière dissoute sur
une année, divisée par la superficie du bassin versant. Elle est exprimée en t/km²/an. Le
Saint-Laurent au Canada présente une dégradation spécifique de 45t/km²/an, le Rhône de 850
t/km²/an, le fleuve jaune de 2100 t/km²/an. Il s’agit ici de moyennes car la matière est érodée
par phases, acouts.
c/ Erosion et transport par les glaciers :
. Les glaciers effectuent une érosion verticale en abrasant le socle, ainsi
qu’une érosion latérale. Il existe 2 types de glaciers : les glaciers de montagne ou de pentes
et les glaciers d’inlandsis ou les calottes glacières.
. Les glaciers d’inlandsis représentent 9/10 de la glace mondiale. La
plupart sont mobiles. Les glaciers de montagne sont les plus rapides en terme de
déplacement car l’écoulement est due à la force de gravité. La vitesse de déplacement d’un
glacier dépend de la pente, de la forme de la vallée, de l’épaisseur de la glace et de la
température. Les calottes glacières divergent du fait d’un effondrement intérieur par

accumulation de neige jeune à la surface, qui va devenir glace. Les différences de pressions
entre glaces anciennes et plus récentes entraînent une divergence et un mouvement du glacier.
3) Accumulation et sédimentation :
a/ Où se produisent-elles ?
. De manière générale, le transport se réalise de l’amont vers l’aval. Ainsi,
l’accumulation de matière et la sédimentation se réalisent dans les parties basses.
. Au bas des versants :
- Talus d’éboulis au bas des parois rocheuses, des falaises.
- Les torrents déposent des cones de déjection à la sortie des vallées
encaissées.
- Les rivières déposent des particules sous forme d’alluvions à l’aval des
versants. On trouve des plaines alluviales à l’aval des bassins versants.
. Dans les étendues marines, selon la compétence de la rivière :
- Si la compétence de la rivière est forte, la rivière forme alors un delta
(Rhône). La rivière transporte plus que ce que les courants marins
peuvent évacuer.
- Si la compétence de la rivière est faible, la rivière forme alors un
estuaire car les courants marins évacuent la matière.
. Les sédiments issus des glaciers sont des moraines sur les cotés (érosion
latérale) et à l’aval des glaciers. Les moraines sont composés de particules de tailles
variées car les glaciers transportent à la même vitesse tous les matériaux quelque soient leurs
densités.
. L’accumulation des matériaux sur les littoraux forme des plages lorsque les
courants marins sont faibles. De même, l’accumulation de matière lacustre et sur les fonds
marins se réalise par dépôt de sédiments.
b/ La formation des roches sédimentaires :
. Le dépôt de matière entraîne une accumulation de matière, puis après quelques
temps, une compaction et un durcissement de la matière qui forme alors une roche
sédimentaire.
. Les dépôts de matière s’accumulent en strates successives sur le socle.
. il existe 2 types de roches sédimentaires :
-Les roches sédimentaires minérales sont des dépôts dus à la fragmentation
d’une roche pré-éxistante. Le granite est une roche sédimentaire détritique ou minérale. Le
processus d’arénisation du granite, puis le transport de la roche transformée entraîne le dépôt
de particules de sables.
- Les roches sédimentaires d’origine organique ou sédiments
biochimiques. Elles résultent de l’érosion chimique des roches et des organismes vivants.
4) Conclusion :
. Lorsque l’on exclue la tectonique, c’est la circulation de l’eau sous toutes ses
formes qui est le facteur le plus important pour expliquer l’évolution des formes du
relief. Néanmoins, le rôle de l’eau est difficile à isoler de ceux de la biosphère et de
l’atmosphère. Ces processus jouent de manière combinatoire.
. On aboutit au cycle des roches : Les roches ignées ou cristalisées→Altération,
érosion→sédiments→roches sédimentaires→Si la température et la pression
augmentent→roches métamorphiques en profondeur→magma→roches volcaniques ou
effusives→roche cristalline.
Chapitre 2 : Quelques notions d’hydrologie continentale :
1) Le bilan hydrologique :

. L’étude de l’hydrosphère, c’est l’étude de toutes les eaux terrestres. On a
d’abord les eaux marines de l’océan mondial (97%) sous formes liquide et solide. On a
aussi les eaux atmosphériques sous les états gazeux, liquide et solide. On a enfin les eaux
continenales sous formes liquide et solide.
. Il existe une équation du bilan hydrologique :
P (précipitations) ou entrées=Q (écoulement)+E (évaporation) ou sorties+∆R (variation des
réserves)
C’est une équation dont le bilan est nul pour une aire étudiée sur le long terme. L’écoulement
dépend de la nature des roches.
2) L’écoulement fluvial :
a-Les régimes fluviaux :
. Il s’agit des quantités d’eau s’écoulant dans une rivière. Les régimes fluviaux
dépendent de différents paramètres :
- l’abondance des précipitations
- la taille et la forme du bassin versant = superficie sur laquelle les eaux
s’écoulent et se concentrent.
- L’occupation, la nature du sol et des roches, l’anthropisation des sols, la
présence de zones de rétention d’eau où l’eau est stockée durablement.
. Pour quantifier les régimes fluviaux, on mesure le débit liquide d’une rivière,
c’est une mesure en un point précis dans une station de jaugeage en m³/s.
La mesure du module d’un cours d’eau permet d’obtenir une vision sur le long terme d’un
régime fluvial. C’est la moyenne du débit liquide sur plusieurs années. On peut ainsi obtenir
le cycle annuel et le cycle saisonnier d’une rivière.
. On mesure le débit spécifique d’une rivière qui prend en compte la taille du
bassin versant.
Débit spécifique=module du cours d’eau/ superficie du bassin versant
Pour la Seine, le module est de 266 m³/s pour un bassin versant de 44 000 km² : le débit est de
6l/s/km².
Pour l’Amazone, le module est de 190 000m³/s pour un bassin versant de 6,3 millions de
km² : le débit spécifique est de 30l/s/km². Les conditions y sont plus pluvieuses et les sols y
sont plus imperméables pour 1 km² de bassin versant.
. Lorsque l’on mesure le cycle saisonnier d’un cours d’eau, on prend en compte
les variations saisonnières de quantités d’eau dans les cours d’eau. Il permet de différencier
les saisons de hautes et basses eaux ou les saisons de fort ou faible débit.
La saisonnalité des régimes fluviaux est essentiellement gouvernée par la climatologie. Cette
saisonnalité est cyclique et récurrente, c’est une situation moyenne.
. Il existe de nombreux régimes hydrologiques (doc 43). On distingue les
régimes simples des régimes mixtes. Les régimes simples présentent une seule cause
principale de saisonnalité. Les régimes hydrologiques mixtes présentent plusieurs causes de
saisonnalité.
Il existe différents types de régimes hydrologiques simples :
- Le régime pluvial présente une saisonnalité dans les quantités d’eau. On le
trouve surtout dans les zones tropicales ou dans les régions océaniques où
il existe une saisonnalité dans les précipitations.
- Le régime nival est lié à la fonte des neiges au printemps.
- Le régime glaciaire est lié à la fonte des glaciers durant l’été.
- Le régime thermal est lié aux variations des températures. C’est surtout le
cas en altitude où les rivières se glacent en hiver.
Il existe aussi différents types de régimes hydrologiques mixtes :