Transport des matériaux

Transport des matériaux
Titre: Transport des matériaux . Ajouté Par : coursgeologie . Le: 09 Apr 2011 13:13.
Les matériaux produits par les phénomènes d'érosion sont généralement déplacés sous l'action de
la gravité et de l'eau, plus accessoirement sous l'action du vent.
1. TRANSPORT PAR GRAVITE PURE
Ce mode de transport se rencontre dans les régions présentant des différences d'altitude créant
des pentes, et où la désagrégation mécanique est forte, c'est à dire essentiellement en montagne et
en régions désertiques. Les él&eacuttagne et en régions désertiques. Les éléments sont déplacés
sur une faible distance, quelques centaines de mètres, exceptionnellement quelques km et
s'accumulent en cônes d'éboulis: par exemple ceux de la Casse déserte au col de l'Izoart. Ils sont
non usés et de toute taille; les plus gros descendent plus loin et forment la frange du cône: un
certain grano-classement horizontal s'établit. La porosité des éboulis est grande et la percolation
des eaux bonne. La cimentation est rapide, surtout en pays calcaire, et donne une brèche de pente
à éléments anguleux.
Très souvent, à la suite de fortes pluies par exemple, à la gravité pure s'ajoute l'action de l'eau.
Les éboulis comprenant une phase fine d'argile forment des coulées boueuses qui glissent sur les
pentes et peuvent causer des dégâts considérables. Les éléments sont anguleux, mal classés (en
vrac) et emballés dans une matrice argileuse. Ce sont les "coulées de débris" ou "coulées de
solifluxion" aériennes qui peuvent apparaître dans tout matériel meuble à éléments fins situé sur
une pente et remobilisé par les pluies: sols, cendres volcaniques. Les coulées de solifluxion
forment les colluvions des fonds de vallée.
Lorsque la quantité d'eau incorporée est plus grande, les coulées sont plus fluides et passent aux
"laves torrentielles" s'écoulant dans les lits des torrents au cours d'un orage: le terrain de camping
du Grand Bornand (Savoie) a été ainsi envahi par une coulée boueuse qui a dévalé le lit du
torrent de la Borne à la suite d'un fort orage en 1987. Les eaux très chargées en matériaux des
rivières de pays désertiques ("wadi") constituent des écoulements intermédiaires entre le courant
de traction classique d'un cours d'eau et la coulée de débris.
2. TRANSPORT PAR LA GLACE
Sous climat froid et humide, la neige se transforme en glace par compaction et fusion. La glace
s'écoule comme un fluide visqueux et forme un glacier. La charge transportée dépend de
l'approvisionnement en matériaux. En montagne, le glacier peut transporter des éboulis en telle

quantité que ces derniers recouvrent et dissimulent complètement la glace (cas du Glacier Noir
dans l'Oisans). La charge est beaucoup plus faible pour les glaciers polaires en calotte. La
compétence d'un glacier est également grande: certains blocs dépassent plusieurs mètres. Ils sont
abandonnés à la fonte des glaces et constituent des "blocs erratiques" caractéristiques du passage
des glaciers. Citons ceux de la régions lyonnaise apportés des Alpes par le glacier du Rhône au
cours des glaciations quaternaires.
Les matériaux transportés sont fortement hétérométriques et ne montrent pas de classement par
taille. Les éléments ne sont pas usés par des séries de chocs entre eux, comme cela se produit
dans un transport éolien ou aquatique, mais ils peuvent être broyés entre eux ou contre les parois
de la vallée sous l'effet de la pression de la glace, jusqu'à former une "farine glaciaire" faite de
quartz et autres éléments très fins qui sont une proie facile pour l'érosion torrentielle ou éolienne.
La distance de transport est de quelques dizaines de km pour les glaciers de montagne mais elle
peut dépasser la centaine de Km pour les grands systèmes glaciaires (glaciers du Groenland).
3. TRANSPORT PAR L'EAU
3.1 Eaux sauvages et eaux chenalisées
L'eau transporte des matériaux détritiques en suspension et des éléments en solution. La charge
d'une rivière est en moyenne de 120 grammes par d'éléments en solution pour 510 g par m3 de
suspension. Sa compétence est également bien plus faible que celle d'un glacier et dépasse
rarement quelques dizaines de cm. Les matériaux détritiques sont transportés d'autant plus loin
qu'ils sont plus petits, des milliers de km pour les grands fleuves: il s'établit un classement
longitudinal. Ils se choquent et s'usent au cours du transport. On distingue deux grands types
d'écoulement:
* l'écoulement non canalisé, ou "eaux sauvages", correspondant au ruissellement sur une pente.
L'érosion est importante mais la longueur du transport est faible; très vite, les filets d'eau se
rassemblent est forment un chenal. Le ruissellement apparait à la suite de fortes pluies; il est
développé en montagne, en particulier dans les bassins de réception des torrents;lorsque la
charge est grande, il évoluent en de véritables coulées boueuses. Les matériaux fins sont
arrachés, ceux qui sont protégés par un bloc peuvent être épargnés, ils constituent alors un pilier
sous le bloc appelé "demoiselle coiffélé "demoiselle coiffée" ou "cheminée de fée". Sous climat
désertique, les orages provoquent des écoulements en nappes, ou sheet flood, peu chenalisés qui
recouvrent de vastes surfaces mais sont très éphémères.
* les eaux canalisées qui coulent dans un ou plusieurs chenaux en fonction de la pente on parle
généralement de torrent pour une pente et une vitesse forte, de rivière pour une pente et une
vitesse faible.
3.2 Caractéristiques physiques d'un écoulement

Les paramètres principaux sont la vitesse et la viscosité du fluide en mouvement; ils déterminent
le type d'écoulement.
a) La viscosité dépend de la quantité de matériaux transportés en suspension et en solution; elle a
une valeur minimale pour une eau pure. Elle conditionne la compétence du fluide. Un
écoulement à forte charge est trés visqueux et peut transporter des matériaux de grand taille.
b) La vitesse est fonction de la pente et de la viscosité du fluide: sur une même pente, une eau
pure coule plus vite qu'une eau chargée. Un gradient de vitesse existe depuis le fond, où la
vitesse est nulle, jusqu'à la surface où la vitesse est maximaleagrave; la surface où la vitesse est
maximale. Un écoulement profond, quelques mètres par exemple, a peu d'action sur le fond; au
contraire, une écoulement très superficiel, quelques décimètres, a une forte action érosive sur le
fond qui est proche de la surface où la vitesse est grande. A vitesse égale en surface, l'action
érosive des wadi en région aride est bien plus grande que celle des rivières de pays tempérés.
c) Le type d'écoulement est laminaire ou turbulent. Lorsque la vitesse d'écoulement est petite, les
filets d'eau sont parallèles entre eux, leur vecteur vitesse est identique: l'écoulement est
laminaire. La vitesse moyenne est égale à la vitesse instantanée. Pour une vitesse grande, il se
produit des remous, les vecteurs vitesse varient en intensité, direction et sens; à un instant t, les
particules d'eau ont des vitesses instantanées différentes: l'écoulement est turbulent. La vitesse
moyenne de l'écoulement est égale à la somme algébrique des vitesses instantanées. Les variation
de la vitesse instantanée en un point conditionne le déplacement d'un objet sur le fond. Lorsque
la vitesse augmente, l'objet est soulevé et entraîné, lorsqu'elle diminue, il tombe: l'objet saute elle
diminue, il tombe: l'objet saute sur le fond (saltation). Le passage de l'écoulement laminaire à
l'écoulement turbulent dépend de la valeur de la formule (nombre de Reynolds):
R = k HV/ µ
H= hauteur de l'eau V= vitesse moyenne µ= viscosité
Un grand fleuve rapide aura un écoulement turbulent.
d) Modifications d'un écoulement dans un chenal Tout rétrécissement dans un chenal produit
l'augmentation de la vitesse de l'eau et corrélativement celle de l'érosion des berges et du fond.
Un élargissement au contraire est accompagné d'une diminution de vitesse qui favorise la
sédimentation. Un torrent creuse en passant dans des gorges étroites, il dépose des matériaux à
leur sorties. Dans un chenal courbé, la vitesse est plus grande à l'extérieur de la courbure qu'à
l'intérieur: dans un méandre, la rivière creuse sa rive concave et dépose sur sa rive convexe.

Figure 4-1: Trajet des filets d'eau et coupe dans un méandre.
Toute irrégularité de la paroi du chenal et tout obstacle provoquent des turbulences. La vitesse
augmente en avant de l'obstacle, c'est une zone d'érosion, des tourbillcle, c'est une zone d'érosion,
des tourbillons se forment en arrière de l'obstacle et des matériaux peuvent se déposer dans la
zone d'ombre (cas des remous en arrière des piles de pont responsables des noyades en rivière).
3.3 Action d'un écoulement sur le fond d'un chenal
Tout obstacle ou irrégularité du fond provoque une augmentation locale de la vitesse, donc une
érosion. Si la vitesse générale de l'écoulement diminue par la suite, les cavités d'affouillement du
fond sont comblées et moulées par les dépôts ultérieurs; elles sont conservées en empreintes à la
base du corps sédimentaire qui donnera un banc après diagénèse. Parmi les nombreuses figures
d'érosion on peut citer les flûtes (flute casts), les croissants de courant (moulage de cavité
d'érosion devant un obstacle.

Figure 4-2: Action des irrégularités des parois et des obstacles sur un écoulement. Formation
d'une flûte et d'un croissant de courant .
Les objets présents sur le fond peuvent être déplacés et accumulés en fonction de leur taille, de la
vitesse du courant et de la profondeur de l'écoulemeurant et de la profondeur de l'écoulement. La
surface du dépôt présente des formes particulières, les figures de courant. Prenons l'exemple
d'une rivière dont le fond est couvert de grains de sable d'une taille de 0,2 mm. Le type de figures
est fonction de la vitesse du courant et permet de définir 2 régimes d'écoulement: un haut régime,
rapide, un bas régime, lent.