Exercices: Le modelage du relief

Associer chaque agent à la forme de relief qu'il produit : un cours d'eau, le vent, un glacier et la mer, avec les dunes, la vallée fluviale, la falaise et le cirque glaciaire.

Qu'est-ce que l'altération ? Donner un exemple lié à l'action du gel sur les roches (gélifraction).

Classer dans l'ordre les phases du modelage du relief (sédimentation, érosion, altération et transport) et définir chacune d'elles en une phrase.

Associer chaque forme de relief à l'agent qui la façonne : une falaise détachée (un stack), un canyon fluvial, un champ de dunes et une moraine, avec la mer, un fleuve, le vent et un glacier.

Expliquer la différence entre érosion et transport en prenant comme exemple le travail d'un fleuve.

Qu'est-ce que la sédimentation ? Donner un exemple de lieu où un fleuve dépose les matériaux qu'il transporte.

Nommer deux formes de relief côtier produites par l'action de la mer et expliquer brièvement comment l'une d'elles se forme.

Indiquer si chacun de ces processus relève de l'altération, de l'érosion ou de la sédimentation : une roche se fissure sous l'action du gel ; un fleuve creuse son lit ; le vent dépose du sable et forme une dune.

Le schéma montre un fleuve depuis sa source en montagne jusqu'à son embouchure dans la mer. Indiquer dans laquelle des zones repérées (A, B ou C) l'érosion, le transport et la sédimentation dominent, et justifier les réponses.

La biosphère modèle aussi le relief. Expliquer deux exemples : l'action des racines des arbres sur les roches et la construction de récifs par les coraux.

En amont d'un fleuve de montagne, l'érosion domine, alors qu'à son embouchure c'est la sédimentation qui domine. Relier ce changement à la pente et à la vitesse de l'eau.

À l'embouchure de certains fleuves se forment des deltas. Expliquer pourquoi le fleuve y dépose les matériaux qu'il transporte et citer une cause qui peut faire reculer un delta.

Sur une côte rocheuse, on observe des stacks isolés, des arches rocheuses et des fissures dans les parois de la falaise. Classer dans l'ordre les phases de ce modelage et citer l'agent responsable.

L'altération peut aussi être biologique. Expliquer en quoi elle consiste et donner deux exemples, l'un lié aux racines et l'autre aux lichens.

Les terrasses de culture des jardins traditionnels freinent l'érosion sur les versants. Expliquer comment elles agissent sur le ruissellement et ce qui se passe lorsqu'elles sont abandonnées.

Un glacier entraîne des blocs de roche à sa base et les dépose en fondant, formant des moraines. Expliquer comment un même agent réalise à la fois érosion, transport et sédimentation.

Une entreprise de construction creuse la base d'un versant argileux incliné à 35° pour élargir une route. Un rapport géologique avertit qu'après de fortes pluies, il existe un risque très élevé de glissement de terrain sur la chaussée. L'entreprise affirme qu'il suffira de semer une couche superficielle de gazon pour retenir le terrain.

1. a) Réfuter l'affirmation de l'entreprise : justifier ce qui arrive à l'argile lorsqu'elle est saturée d'eau et pourquoi les racines superficielles du gazon n'empêcheront pas un glissement profond du talus.
2. b) Concevoir et décrire deux mesures géotechniques structurelles différentes (comme des murs de soutènement avec drainage, des ancrages profonds ou la réduction de la pente en gradins) pour stabiliser le versant, en justifiant le principe physique par lequel chacune éviterait l'effondrement.

Dans une station de jaugeage d'un fleuve, on enregistre les données suivantes :

• Printemps : débit de $40\ \text{m}^3/\text{s}$ et vitesse de l'eau de $1,8\ \text{m}/\text{s}$.

• Été : débit de $5\ \text{m}^3/\text{s}$ et vitesse de l'eau de $0,2\ \text{m}/\text{s}$.

Un élève soutient que « en été, le fleuve cesse complètement de transporter des matériaux parce qu'il perd toute sa force et que, par conséquent, le fond du lit reste inchangé jusqu'au printemps suivant ».

1. a) Réfuter cette affirmation avec des arguments géologiques : expliquer quels types de transport (dissolution, suspension, saltation, charriage) peuvent rester actifs en été et quelles particules (argiles, limons, sables ou galets) resteront en mouvement.
2. b) Prévoir ce qu'il adviendra de la charge de sédiments grossiers que le fleuve transportait au printemps lorsque la vitesse descend à $0,2\ \text{m}/\text{s}$, et interpréter dans quelles zones du lit (zones de courant ou zones calmes) ils auront tendance à se déposer.

Dans une chaîne de montagnes, on observe une vallée principale dont le fond est large et dont la section transversale a la forme d'un « U », avec des parois verticales polies et des stries dans la roche. Pourtant, dans le fond rocheux de cette même vallée, un cours d'eau actuel a creusé une gorge étroite et profonde en forme de « V ».

1. a) Interpréter l'histoire géologique de ce relief : déduire quels deux agents géologiques externes ont agi successivement dans le temps pour produire cette combinaison de formes.
2. b) Justifier quelle interaction entre l'atmosphère (changement climatique), l'hydrosphère et la géosphère explique que le premier agent de modelage ait disparu de la zone et ait été remplacé par l'action du second.

Avant la construction d'un barrage, un fleuve apportait à son delta $120\,000\ \text{t}/\text{an}$ de sédiments. Après la construction du barrage, l'apport se réduit à $30\,000\ \text{t}/\text{an}$. Dans le même temps, la dynamique marine (houle et courants littoraux) retire chaque année $75\,000\ \text{t}$ de sable de la côte de ce delta.

1. a) Calculer le bilan sédimentaire net annuel de la côte deltaïque (sédiments apportés moins sédiments retirés) avant et après la construction du barrage.
2. b) À partir du résultat, prévoir ce qui se passera à moyen terme pour le trait de côte et pour les écosystèmes dunaires voisins.
3. c) La mairie propose de draguer du sable sur le fond marin proche et de le déverser régulièrement sur la plage. Évaluer de façon critique cette proposition : justifier pourquoi elle ne résout pas le problème de fond et quel impact négatif imprévu elle pourrait avoir sur les fonds marins.

Les plages d'une côte sont alimentées par le sable que transporte la dérive littorale. Si l'on construit un port qui interrompt ce courant, prévoir ce qui se passera sur les plages situées de part et d'autre du port et justifier la réponse.

Deux blocs cubiques identiques de grès de $1\ \text{m}^3$ restent exposés aux intempéries pendant un siècle dans deux milieux différents : le bloc A, en haut d'une falaise côtière battue par les vagues directes et la brise marine chargée de sels ; le bloc B, sur un plateau désertique continental avec des vents fréquents chargés de poussière et de sable et une amplitude thermique journalière de $30\ ^\circ\text{C}$.

1. a) Prévoir quels processus spécifiques d'altération et d'érosion subira chaque bloc (en distinguant les processus mécaniques comme la thermoclastie, l'haloclastie ou l'abrasion, et les processus chimiques).
2. b) Justifier lequel des deux blocs présentera la perte de volume la plus rapide et quelles microformes de surface caractéristiques (comme des cavités/alvéoles ou des faces facettées) chacun montrera au bout de 100 ans.

Dans une coupe stratigraphique creusée dans la plaine d'inondation du cours inférieur d'un fleuve (où ne se déposent habituellement que des limons et des argiles fines), on découvre une couche intermédiaire de $40\ \text{cm}$ d'épaisseur, composée de graviers grossiers et de galets, située entre deux strates de sédiments très fins.

1. a) Interpréter quel événement hydrologique extrême a dû se produire pour que le fleuve puisse transporter et déposer ces galets grossiers dans un tronçon de si faible pente.
2. b) Justifier comment l'énergie cinétique et la capacité de transport de l'eau ont varié du début à la fin de cet événement pour donner cette séquence stratigraphique de trois couches superposées.
3. c) Prévoir quelles différences on s'attendrait à trouver dans le degré d'arrondi des galets de cette couche exceptionnelle par rapport aux galets de même taille trouvés dans le cours supérieur du fleuve, et expliquer la cause géologique.

On soumet en laboratoire deux échantillons de roche de masse et de volume identiques à un flux continu d'eau contenant du gaz carbonique dissous (légèrement acide), simulant la pluie naturelle pendant six mois : l'échantillon A est du granite (quartz, feldspath et mica) et l'échantillon B est du calcaire (calcite).

1. a) Prévoir quel type d'altération chimique subira chaque échantillon (dissolution totale ou hydrolyse sélective des minéraux) et justifier lequel des deux perdra le plus de masse soluble au cours de l'essai.
2. b) Appliquer ces résultats à la nature : justifier pourquoi, au Torcal d'Antequera (calcaire), le modelage karstique produit des dolines, des lapiaz et des gouffres par dissolution, alors qu'à La Pedriza (granite), l'eau altère les feldspaths et désagrège la roche en arène granitique (jabre) et exploite les diaclases pour laisser de grands blocs arrondis (chaos granitiques ou « berrocales », et boules granitiques ou « bolos »).

Défi du thème. Imaginer que vous travaillez comme conseiller en environnement et que la mairie vous charge d'évaluer la vulnérabilité du terrain local. Élaborer une courte proposition technique en complétant ces étapes :

1. Données climatiques et relief : Consulter sur le site de Météo-France les valeurs de précipitations de la station la plus proche (noter le record mensuel en $\text{l/m}^2$, par exemple $55,4\text{ l/m}^2$). Observer un versant ou un talus proche dans votre environnement et identifier les formes de modelage visibles (ravines, rigoles) et l'agent géologique dominant.

2. Étude du sol : Recueillir un petit échantillon superficiel ($50\text{ g}$ à $100\text{ g}$) dans un parc ou un terrain vague. Déterminer au toucher sa texture (sableuse, limoneuse ou argileuse), repérer la présence de débris organiques et déduire s'il s'agit d'un sol peu évolué ou évolué en tenant compte de son altération et du profil visible dans le talus (épaisseur et horizons).

3. Proposition argumentée : Rédiger un rapport d'une page dans lequel vous reliez la façon dont interagissent le climat enregistré, la pente et les propriétés du sol dans le modelage du paysage. Concevoir deux mesures fondées sur la revégétalisation avec des espèces locales pour freiner la perte de sol.

Seront évalués :

• La rigueur dans le recueil des données de Météo-France et dans la description du relief.

• L'analyse argumentée de l'échantillon et des phases de formation du sol.

• La cohérence scientifique dans le lien entre l'altération et le modelage fluvial ou pluvial.

• La faisabilité et la pertinence des mesures correctives proposées.