Leçon Prépa Agreg 2008 Erosion Continentale et S

Le¸con Pr´epa Agreg 2008
Erosion Continentale et S´edimentation Terrig`ene
Robert Alexandra ([email protected])
Proposition de Plan
1 Introduction
L’ ´ erosion est l’ensemble des ph´ enom` enes externes qui, ` a la surface du sol ou ` a faible pro-
fondeur, enl` event tout ou une partie des terrains existants et modifient ainsi le relief.
L’alt´ eration regroupe les modifications in situ des propri´ et´ es physico-chimiques des min´ eraux
et donc des roches par les agents atmosph´ eriques, par les eaux souterraines et les eaux ther-
males.
Suite ` a l’alt´ eration, la roche est moins coh´ erente, ce qui facilite sa d´ esint´ egration et la remobi-
lisation des nouveaux ´ el´ ements pour former des roches d´ etritiques. Les s´ ediments terrig` enes
r´ esultent de l’accumulation de d´ ebris de roches arrach´ es ` a des terres ´ emerg´ ees, suivie d’une
cimentation plus ou moins forte.
2 Alt´erations
R´ esulte du contact lithosph` ere/biosph` ere/atmosph` ere.
L’ ´ efficacit´ e de l’alt´ eration d´ epend de :
– La porosit´ e (litages,espacement des grains et fissuration)
– Composition min´ eralogique et chimique
– La couleur des roches (donc la temp´ erature)
2.1 L’alt´eration m´ecanique
Processus physique qui utilise les discountinuit´ e de la roche et qui aboutit ` a sa fragmenta-
tion.
Fragmentations d’origine thermique
Variations de temp´ eratures subies par les roches (thermoclastie ou cryoclastie).
Thermoclastie : seuls les changements de temp´ erature cr´ eent des tensions dans les roches. Dans
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des r´ egions o ` u fortes amplitudes thermiques (d´ eserts chauds par exemple).
Cryoclastie(gelifraction) : fragmentation du ` a l’alternance gel/d´ egel de l’eau remplissant les vides
des roches.
id´ee : diapo 9 ”De la roche au s´ediment par alt´eration physique” : L’´eclatement du calcaire par le gel
Hydroclastie
r´ esultent de l’action de l’eau ` al’
´
etat liquide.
id´ee : diapo 6 ”De la roche au s´ediment par alt´eration physique” : Ravinement dans les ”terres noires”
Hydroclastie : variation de volume cons´ ecutives ` a la vartiation de teneur en eau (exemple des
argiles et dessication)
Fragmentation par le vent
En climat chaud, l’agent d’alt´ eration physique le plus actif est le vent grˆ ace au sable qu’il trans-
porte.
id´ee : diapo 8 ”De la roche au s´ediment par alt´eration physique” : Roches en champignon
Haloclastie
En climat d´ esertique, fragmentation des roches sous l’effet de la pression importante de sels
dans les fissures ou cavit´ es.
2.2 L’alt´eration chimique
La dissolution
Dissociation d’une mol´ ecule en ions par un solvant. Dans le cas de la m´ et´ eorisation, le solvant
c’est l’eau.
Pr´ esence de CO2´
etend le pouvoir solvant de l’eau et permet l’attaque des calcaires.
CaCO3+H2O+CO2−→ 2(HCO3)−+Ca2+
id´ee : diapo 1 ”De la roche au s´ediment par alt´eration chimique” : Dissolution des gypses
L’oxydation
Provoqu´ ee par l’oxyg` ene de l’air
Traces carbonn´ ees, carbonates et sulfures transform´ es en oxydes.
Fe2SiO4+1
2O2−→ Fe2O3+SiO2
(olivine + dioxyg` ene −→ oxyde ferrique + silice)
id´ee : diapo 8 ”De la roche au s´ediment par alt´eration chimique” : Granite en cours d’alt´eration
L’hydratation
Concerne les roches compos´ ees d’´ el´ ements suceptibles de fixer la mol´ ecule d’eau comme les
schistes qui donnent des argiles, anhydrite du gypse (formule indiqu´ ee),...
CaSO4+2H2O−→ SO4Ca −H2O
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La d´ecarbonatation
Produit la solubilisation des calcaires et dolomies sous l’action du CO2dissous dans l’eau :
CaCO3+CO2+H2O−→ Ca(CO3H)2soluble
id´ee : diapo 6 ”De la roche au s´ediment par alt´eration chimique” : Argile de d´ecalcification sur calcaire oolithique
L’hydrolyse
Destruction par les ions H+libres de l’eau agissant comme un acide faible. Transforme les
roches cristallines en silicates hydrat´ es (argiles). Principales r´ eactions d’alt´ eration.
– L’hydrolyse incompl` ete R´ ealis´ ee dans les milieux temp´ er´ es. Donne naissance ` a des argiles
dites h´ erit´ ees. (illite, montmorrilonite, chlorite et vermiculite)
– L’hydrolyse totale Caract´ erise les zones tropicales et ´ equatoriales (climats chauds et hu-
mides). C’est une alt´ eration g´ eochimique pure qui dissocie les silicates en ´ el´ ements so-
lubles. Ceux-ci pourront se recombiner et donner naissance ` a des argiles de n´ eoformation.
(Kaolinite, si fort lessivage : goethite et gibbsite)
id´ee : diapo 10 ”De la roche au s´ediment par alt´eration chimique” : L’argilisation des roches cristallines
2.3 Facteurs controllant l’alt´eration
Explications du diagramme de P´ edro. Diagramme de Goldschmidt.
FIG. 1 – Diagramme de Pedro
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2.4 Les processus de transport
Les mat´ eriaux produits par les ph´ enom` enes d’´ erosion sont d´ eplac´ es sous l’action de la gra-
vit´ e, de l’eau et plus accessoirement sous l’action du vent.
2.4.1 Transport par gravit´e pure
R´ egions o ` u diff´ erences d’altitude cr´ e´ e des pentes (ex. : montagne)
Les ´ el´ ements (anguleux) sont d´ eplac´ es sur une faible distance et s’accumulent en cˆ ones d’´ eboulis.
2.4.2 Transport par la glace
La glace s’´ ecoule comme un fluide visqueux et forme un glacier. Le glacier peut transpor-
ter des ´ eboulis. Les blocs sont abandonn´ es ` a la fonte des glaces, pas de classement par taille,
´
el´ ements non us´ es. Moraines.
2.4.3 Transport par l’eau
L’eau transporte des mat´ eriaux d´ etritiques en suspension et des ´ el´ ements en solution. Les
mat´ eriaux d´ etritiques sont transport´ es d’autant plus loin qu’il sont petits.
Deux types d’´ ecoulements :
– Ecoulement non canalis´ e (ruissellement sur une pente)
– Ecoulement canalis´ e, sur un ou plusieurs chenaux (torrents, rivi` eres,...)
Transport des ´ el´ ements solides :
La quantit´ e transport´ ee d´ epend des caract` ere du fluide (vitesse, viscosit´
e) et de la taille des
´
el´ ements.
Diagramme de Hjulstr¨ om illustre le comportement des particules en fonction de leur taille et
de la vitesse du courant.
FIG. 2 – Diagramme de Hjulstr¨ om
Ph´ enom` ene d’abrasion, transport par courant de densit´ e:
Courants de turbidit´ e et coul´ ees de d´ ebris.
Mat´ eriaux instables sur une pente. Brutal. Erode la pente et arrache de nouveaux mat´ eriaux.
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2.4.4 Transport par le vent
L’air est un fluide transporteur de faible viscosit´ e. Petites particules transport´ ees. Les grains
pr´ esentent des traces de chocs et prennent une surface d´ epolie. R´ egions d´ esertiques. D´ epots en
dunes (souvent littorales).
3 Les milieux de d´epˆots et de s´edimentation terrig`ene
3.1 Les milieux de d´epots continentaux
D´epots ´eoliens
Le vent d´ epose sa charge quand sa vitesse diminue. Accumulation en arri` ere d’un obstacle.
Les dunes, les rides.
Grains arrondis, d´ epolis, bien class´ es. id´ee : Montrer le sable ´eolien
D´epots glaciaires
S´ edimentation lorsque la glace fond. moraines lat´ erales et frontales. En climat temp´ er´ e : les gla-
ciers fondent en descendant des les vall´ ees.
En climat froid et humide, les glaciers ne fondent pas et atteignent la mer, fragmentation en
Iceberg et transport de la charge solide. (dropstone)
Moraines : h´ et´ erom´ etriques, non class´ ees, beaucoup de matrice. blocs anguleux, stri´ es parfois.
Grains de quartz ` a cassure concho¨ ıdale.
id´ee : Diapo 6 et 7 ”Histoire d’un grain de Quartz”
D´epots fluviatiles
cˆ ones alluviaux
Les torrents
Mat´ eriaux de toutes tailles, d´ epˆ ot quand la vitesse diminue, mat´ eriaux grossiers, litages obliques,
galets ´ emouss´ es, inclin´ es par rapport au courant, imbrications. Traces d’action m´ ecanique, peu
de polissage.
Les rivi`eres
Chenal droit, r´ eseaux en tresses, anastamos´ ees, m´ eandres, plaine d’inondation, litages entre-
crois´ es, s´ edimentation sur la rive convexe.
id´ee : Montrer le sable fluvial
D´epˆots lacustres
Diminution de vitesse donc d´ epˆ ot, nombreux o ` u anciens islandis, taille et salinit´ e variables,
varves (cons´ equence de la saisonnalit´ e de l’alimentation des lacs),
3.2 Les milieux de d´epots marins
3.2.1 Environnements cˆotiers
Plage et plate-forme littorale.
Figures s´ edimentaires, agitation, actions des mar´ ees, des vagues de temp` etes,...
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