3. Ablation, transport et sédimentation des produits de l’altération des roches

D’après ce document, on comprend que les matériaux issus de l’altération du granite ont un devenir différent selon que l’altération se produit au sommet du massif granitique ou sur ses bords.

Les matériaux situés au sommet, solubles ou solides, libérés à la suite de l’altération du granite restent sur place pour constituer lentement un sol sous l’action, entre autres, des végétaux.

Les matériaux provenant des bords du massif sont quant à eux arrachés et entraînés en bas de la pente par la gravité et le ruissellement de l’eau des précipitations. Ils peuvent être entraînés encore plus loin par le courant d’un cours d’eau, d’un lac ou de la mer, si la vitesse de transport et donc la force du courant sont suffisantes.

Ce phénomène d’arrachement des particules (ou ablation), puis de transport gravitaire et de transport par l’eau (ou parfois le vent) est nomméérosion.

Si la force du courant (ou du vent) devient insuffisante pour déplacer les produits solides de l’altération, ils se déposent sur le fond du cours d’eau, du lac ou de la mer, voire sur le sol lorsque l’intensité du vent diminue. On parle alors de lasédimentationdes particules de roche.

Comment caractériser l’érosion ? Comment montrer que la sédimentation des produits issus de l’érosion permet aussi de faire évoluer les paysages ?

Questionnement ouvert

En utilisant l’ensemble des documents proposés et vos connaissances, caractériser l’érosion par une identification des particules solides et solubles en jeu et montrer que la sédimentation joue aussi un rôle dans l’évolution des paysages.

Il est attendu dans votre développement que vous identifiez les particules solides ou solubles issues de l’altération des roches et que vous expliquiez la relation entre sédimentation, taille des particules solides et vitesse de courant.

Une critique du modèle de rivière artificielle est également attendue.

Liste des documents

Doc. 1 Caractérisation des particules solides de l’érosion

Doc. 2 Caractérisation des particules solubles de l’érosion

Doc. 3 La rivière expérimentale

Doc. 4 Détermination du devenir d’une particule solide

Doc. 5 Sédimentation et évolution du paysage, l’exemple d’un méandre de la Loire

Questionnement guidé

1.D’après les docs. 1 et 2, identifier quelques-unes des particules solides et solubles transportées par un cours d’eau. Pour les particules solides, préciser les ordres de grandeur de leurs tailles.

2.En s’appuyant sur les docs. 3 et 4 de modélisation analogique de l’érosion provoquée par un cours d’eau, expliquer la relation entre la taille des particules solides transportées et la vitesse du courant du cours d’eau.

3.Formuler une critique du modèle de rivière artificielle en demandant pourquoi le résultat obtenu pourrait ne pas représenter correctement la réalité.

4.Exploiter les informations sur l’aspect d’un méandre de la Loire au cours du temps en suivant la démarche proposée dans Google Earth pour montrer que la sédimentation participe, en plus de l’érosion, à l’évolution du paysage.

Liste des documents

Doc. 1 Caractérisation des particules solides de l’érosion

Doc. 2 Caractérisation des particules solubles de l’érosion

Doc. 3 La rivière expérimentale

Doc. 4 Détermination du devenir d’une particule solide

Doc. 5 Sédimentation et évolution du paysage, l’exemple d’un méandre de la Loire

Doc. 1 Caractérisation des particules solides de l’érosion

Afin de caractériser les particules solides de l’érosion, il est possible de réaliser une décantation sur un échantillon prélevé au fond d’un cours d’eau dont le lit est, dans l’exemple étudié, situé à proximité d’une arène granitique.

Après avoir fortement agité l’échantillon dans un bécher rempli d’eau, on laisse décanter les particules solides pendant 48 heures.

Doc. 2 Caractérisation des particules solubles de l’érosion

Les produits solubles de l’altération se retrouvent dans les eaux de ruissellement, puis dans l’eau des cours d’eau pour finir, de rivières en fleuve, dans les mers et les océans. La majorité des particules solubles circulent sous forme d’ions dont on peut mettre en évidence la présence dans l’eau par une série de tests chimiques employant des réactifs colorés.

Ainsi, pour l’eau de la Seine à Paris, on trouve les espèces ioniques suivantes.

Doc. 3 La rivière expérimentale - Vidéo (2:58)

Doc. 4 Détermination du devenir d’une particule solide

Le diagramme de Hjulström est un modèle qui décrit les vitesses de courant d’eau et les tailles de particules pour lesquelles les particules solides vont subir soit l’érosion, c’est-à-dire l’ablation et le transport, soit le transport seul, soit le dépôt, c’est-à-dire la sédimentation.

Il est donné ci-dessous :

Doc. 5 Sédimentation et évolution du paysage, l’exemple d’un méandre de la Loire

Pour montrer comment la sédimentation peut entraîner l’évolution d’un paysage, ouvrir le fichier suivant dans Google Earth et choisir la rubrique « Appliquer ses connaissances ».

Cliquer sur l’image pour télécharger le fichier et l’ouvrir avec l’application Google Earth.

Source: Dossier réalisé pour Eduterre-usages-IFÉ, Christine Cottard, licence CC

Exercer son esprit critique dans le cas d’une modélisation analogique

Ce que cela signifie

Faire preuve d’esprit critique revient à émettre un doute face à un résultat, à un argument, à un processus de démonstration.

Une modélisation analogique du réel en géologie consiste à tenter de reproduire à petite échelle la cause et les conséquences d’un phénomène observé en milieu naturel à plus grande échelle pour en expliquer le mécanisme.

Ainsi, face à un modèle analogique, il est possible de s’interroger sur les caractéristiques du modèle pour savoir si, malgré le changement d’échelle, il simule correctement la réalité et de critiquer le résultat de son fonctionnement, même si celui-ci correspond à ce qu’on observe dans notre environnement.

Comment je dois le faire

Pour critiquer un modèle, je dois d’abord identifier les différents éléments du modèle et comprendre quels éléments du réel ils représentent.

Je dois ensuite me demander si les matériaux choisis (propriétés physiques : résistance à la compression, à la traction, densité, viscosité, plasticité, élasticité, dimensions, structure, texture) pour modéliser les éléments du réel reproduisent correctement à plus petite échelle les propriétés différentes de ces éléments.

Un modèle analogique étant appelé à « fonctionner » sous l’action de contraintes physiques pour fournir un résultat, il est aussi important de questionner l’intensité de la contrainte appliquée, c’est-à-dire sa force, sa pression, sa vitesse, son accélération, à plus petite échelle. En d’autres termes, il faut non seulement adapter les éléments du modèle à des dimensions plus petites, mais aussi adapter la puissance de son moteur.

Pour finir, si le modèle reproduit correctement la réalité, je dois contrôler son fonctionnement en le testant plusieurs fois dans les mêmes conditions pour savoir si le résultat est reproductible et donc robuste.

Ce que l’on attend de moi

J’ai réussi à exercer mon esprit critique sur le modèle analogique :

si j’arrive à trouver les correspondances entre les éléments du modèle et les éléments du réel modélisés ;
si j’arrive à me questionner avec pertinence sur les dimensions du modèle analogique, les propriétés des matériaux choisis et l’intensité des forces appliquées ;
si j’ai répété suffisamment de fois sa mise en œuvre pour m’assurer de la robustesse du résultat obtenu.

Ablation, transport et sédimentation des produits de l’altération des roches

L’eau est le principal facteur de l’érosion, c’est-à-dire de l’ablation et du transport des produits de l’altération.

Une partie desproduits d’altération, solubles (comme les ions identifiables par des tests chimiques) et/ou solides (de nature et de taille très variables, observables avec une manipulation de décantation et identifiables à l’aide d’une loupe ou d’un microscope), sonttransportéstant que la vitesse de l’eau (et donc la force du courant le plus souvent) le permet, jusqu’au lieu de leursédimentation, où ils contribuent à leur tour à la modification du paysage.

Discussion concernant le modèle de rivière artificielle

La modélisation analogique de l’érosion par la rivière artificielle semble bien rendre compte des effets de ce phénomène : le bac gris en plastique reproduit correctement les rives, les méandres et les variations de largeur et de pente d’un cours d’eau et la pluie produite à l’arrosoir montre bien l’action érosive de l’eau sur des particules de roche dont le dépôt reproduit ensuite ce que l’on peut observer dans la réalité.

Cependant cette modélisation présente des limites. D’abord parce que la vidéo ne rend compte que d’un seul essai ; ensuite, en raison des dimensions du modèle, très éloignées de la réalité d’un cours d’eau et de la durée de la modélisation, très courte contrairement à celle du phénomène naturel qui peut s’étendre sur un temps très long. De plus, la « pluie artificielle » produite par l’arrosoir provoque l’érosion mais crée aussi le cours d’eau : cela se produit réellement dans le cas des oueds dans le désert mais, en général, la rivière préexiste à l’averse qui peut alors produire une crue qui entraînera une remise en suspension des particules plutôt que leur dépôt.

3. Ablation, transport et sédimentation des produits de l’altération des roches

Contexte et problématique

Questionnement ouvert

Questionnement guidé

Documents

Doc. 1 Caractérisation des particules solides de l’érosion

Doc. 2 Caractérisation des particules solubles de l’érosion

Doc. 3 La rivière expérimentale - Vidéo (2:58)

Doc. 4 Détermination du devenir d’une particule solide

Doc. 5 Sédimentation et évolution du paysage, l’exemple d’un méandre de la Loire

Savoir-faire

Exercer son esprit critique dans le cas d’une modélisation analogique

Bilan et exercices

Ablation, transport et sédimentation des produits de l’altération des roches

Érosion et sédimentation - QCM