Chapitre 7. Le rôle de l`eau dans la transformation des roches

36
Partie 2 : L’eau sur la Terre
7. Le rôle de l’eau
dans la transformation des roches
A. L’EAU DANS L’ALTÉRATION ET L’ÉROSION
Quelle que soit la nature des roches à la surface du globe, elles subissent les actions
conjuguées des fl uides atmosphériques et océaniques, des organismes vivants (animaux
et végétaux) et des conditions climatiques. Il en résulte des transformations qui sont à
l’origine des roches sédimentaires.
L’eau est l’agent fondamental de ces transformations et provoque l’altération et
l’érosion des roches et des minéraux. Les processus d’altération sont de deux types :
l’altération chimique et l’altération mécanique ou érosion.
1. L’altération chimique
Elle permet le développement des sols à partir des roches sous-jacentes dites roches
mères. L’eau est un excellent solvant et permet la dissolution d’éléments chimiques
présents dans les roches et leur évacuation par drainage dans les sols ou encore leur
précipitation. La dissolution des minéraux est d’autant plus importante qu’une roche
est constituée de petits grains ou cristaux autour desquels l’eau peut s’infi ltrer. La
surface d’échange totale est plus grande autour de nombreux petits cristaux qu’autour
de gros cristaux pour un même volume de roche. La nature de la roche intervient donc
dans son altération.
Falaise avec poches d’argile rouge (Le Havre) Profi l d’un sol en région tempérée
AESN LYC chap 1-2 OK.indd 36AESN LYC chap 1-2 OK.indd 36 30/11/10 16:1730/11/10 16:17

37
2. L’altération mécanique ou érosion
Elle agit par entraînement des particules et
diminue l’épaisseur des sols. Les éléments
sont emmenés par un ruissellement plus ou
moins prononcé en fonction de la pente du
terrain et de la couverture végétale présente.
Les températures basses provoquent le gel
de l’eau au sein des fi ssures présentes dans
les roches, ce qui entraîne leur fracturation.
L’eau liquide augmente de volume en gelant. La
glace, jouant comme un coin, force l’ouverture
de chaque fi ssure. L’action répétée du gel et
du dégel par l’alternance de nuit et de jour
entraîne la fracturation des roches : on parle
de gélifraction.
Gélifraction en lames
Les deux processus sont complémentaires :
l’altération mécanique fragmente la roche et
facilite l’altération chimique. L’érosion au cours
du temps façonne les paysages.
Galet fracturé par le gel
Érosion dans des schistes alpins du Col du
Lautaret (05)
Érosion de la berge de la rivière Kacbeni
(Népal) avec habitat troglodytique
Canyon Jokulsa en Islande
Chapitre 2. 7 : Le rôle de l’eau dans la transformation des roches
AESN LYC chap 1-2 OK.indd 37AESN LYC chap 1-2 OK.indd 37 30/11/10 16:1730/11/10 16:17

38
Partie 2 : L’eau sur la Terre
7. Le rôle de l’eau
dans la transformation des roches
B. LES ACTIONS DE L’EAU SUR LA CROÛTE OCÉANIQUE
À chaque étape de l’histoire de la croûte océanique, l’eau est présente :
- dès sa mise en place au niveau des dorsales,
- dans son évolution au cours des temps géologiques au sein de la lithosphère
océanique,
- dans sa disparition dans les zones de subduction.
1. Présentation et origine de la lithosphère océanique
La Terre est structurée en enveloppes concentriques d’épaisseurs, de compositions
chimiques et de densités différentes. L’eau va interférer avec l’enveloppe la plus
superfi cielle du globe : la croûte océanique. La croûte océanique se met en place au
niveau des dorsales, long relief de 75 000 km qui
parcourt le globe et constitue une frontière entre
deux plaques tectoniques. Ces zones se caractérisent
par des activités sismiques superfi cielles et
volcaniques dues à des mouvements de divergence
des plaques lithosphériques ; une remontée de
magma y est possible. La lave proche de 1 200° C
qui s’épanche au fond des océans se met en place
sous forme de coussins ou polochons de basalte qui
témoignent d’un refroidissement brutal au contact
d’une eau à quelques degrés (2°C).
L’eau intervient donc dès la mise en place des
basaltes à l’axe des dorsales en provoquant leur
refroidissement rapide et leur débit caractéristique
en coussins.
Les basaltes constituant le fond des océans se
mettent en place à l’axe des dorsales et sont
repoussés de part et d’autre de cet axe au cours
du temps par de nouvelles arrivées de magma.
Sous les basaltes, les magmas refroidissent plus
lentement en profondeur et donnent des gabbros de
même composition mais de structure entièrement
cristalline. Les magmas sont issus de la fusion des
péridotites du manteau sous-jacent. Cette fusion
est rendue possible lors de la remontée du manteau
asthénosphérique par la baisse de la pression
exercée sur les roches. La croûte océanique et
la partie supérieure du manteau ont un même
comportement cassant face aux contraintes : on les
associe au sein de la lithosphère océanique (LO).
Pillow lava Géotime (Oman)
Pillow lava Chenaillet
(Hautes Alpes - France)
AESN LYC chap 1-2 OK.indd 38AESN LYC chap 1-2 OK.indd 38 30/11/10 16:1730/11/10 16:17

39
Chapitre 2. 7 : Le rôle de l’eau dans la transformation des roches
2. Évolution de la lithosphère océanique
En s’éloignant de l’axe des dorsales sous les océans, la lithosphère océanique s’hydrate
et se refroidit. Elle s’épaissit par sa base aux dépens de l’asthénosphère.
L’évolution de la lithoshère océanique au cours du temps, d’après T. Juteau
Plus froide, elle devient plus cassante et se fracture. Une circulation d’eau de mer se
fait au sein des systèmes de fractures : de l’eau froide pénètre, descend, se réchauffe
au contact de la chambre magmatique, se charge en métaux dissous. Un fl uide
hydrothermal de faible densité remonte vers la surface en évacuant de la chaleur. On
parle de circulations hydrothermales.
La circulation hydrothermale d’après T. Juteau
• HYDRATATION
• REFROIDISSEMENT
• ÉPAISSISSEMENT
LITHOSPHÈRE OCÉANIQUE 60 M. A.0 M. A.
100 Km
L
I
T
H
O
S
P
H
È
R
E
DORSALE
A
S
T
H
E
N
O
S
P
H
È
R
E
6 000 m
≈ 1 200° C
isotherme
AESN LYC chap 1-2 OK.indd 39AESN LYC chap 1-2 OK.indd 39 30/11/10 16:1730/11/10 16:17

40
Partie 2 : L’eau sur la Terre
D e t el le s c ir c ul a ti on s d ép os en t p ar pr éc ipi t ati on s d e n om br eu x m in ér au x e t co ns tr u is en t
des fumeurs noirs. Certains peuvent être observés sur des fonds océaniques obduits,
en Oman par exemple.
La circulation hydrothermale au niveau d’une dorsale
et formation d’un fumeur noir
La lithosphère océanique sous l’action de
l’eau se refroidit, s’épaissit, s’hydrate et donc
augmente en densité en s’éloignant de l’axe
de la dorsale.
Les roches changent donc de conditions
physico-chimiques : la température diminue
et la teneur en eau augmente. Les espèces
minérales perdent leur stabilité et évoluent
en d’autres minéraux plus hydratés et stables
à température plus basse.
Pyroxène + feldspaths + eau hornblende + feldspaths + eau chlorite + actinote
+ épidote + eau
Mg2 Si2 O6 + Ca Al2 Si2 O8 + H2ONa Ca2 (Mg, Fe) 4 Al3Si 6O22 (OH) 2 + Ca Al2 Si2 O8 + H2O
(Mg, Fe, Al) 6 (Si, Al) 4 O10 (OH) 8 + Ca 2 (Mg, Fe) 5 Si O22 (OH) 2 + H2O
Fumeurs noirs fossiles à Zuha Oman
AESN LYC chap 1-2 OK.indd 40AESN LYC chap 1-2 OK.indd 40 30/11/10 16:1730/11/10 16:17