De l'altération à la roche sédimentaire
Lors d'une randonnée dans les Alpes, tu remarques que les galets du torrent sont gros et anguleux près du glacier, mais que ceux de la rivière en plaine sont petits et lisses. Où vont les montagnes ? Comment un granite finit-il en grès, et que peut-on lire dans une roche sédimentaire ? C'est ce que nous allons comprendre.
De la roche au sédiment : altération, érosion, transport
Une roche exposée à l'air et à la pluie ne reste pas intacte. Plusieurs phénomènes la transforment, puis déplacent ses fragments.
L'eau est le principal agent de l'altération et de l'érosion. Elle s'infiltre dans les fissures, dissout certains minéraux, et en gelant elle fait éclater la roche. L'altération dépend de trois facteurs : la nature de la roche, le climat (chaleur, pluie, gel) et la végétation (racines, acides produits par le sol).
Exemple : dans le Massif central, le granite s'altère en arène granitique, un sable grossier : les feldspaths sont transformés en argiles, et les grains de quartz, résistants, se libèrent.
Définir les termes suivants : altération, érosion, transport, sédimentation. Les classer dans l'ordre chronologique où ils interviennent dans la formation d'une roche…
Définir les termes suivants : altération, érosion, transport, sédimentation. Les classer dans l'ordre chronologique où ils interviennent dans la formation d'une roche sédimentaire détritique.
On observe un affleurement dans le Massif central où un granite est transformé en sable grossier (arène granitique) sur plusieurs mètres d'épaisseur. a) Indiquer de quel…
On observe un affleurement dans le Massif central où un granite est transformé en sable grossier (arène granitique) sur plusieurs mètres d'épaisseur.
- a) Indiquer de quel phénomène il s'agit.
- b) Citer deux facteurs qui favorisent ce phénomène.
Transport et dépôt des particules
Les particules sont transportées par l'eau (rivière, mer), le vent ou la glace. Pendant le transport :
-
elles s'usent par chocs successifs : elles deviennent plus petites et plus arrondies ;
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elles se trient selon leur taille : un courant fort emporte même les gros éléments, un courant faible ne transporte que les fins.
Le dépôt est sélectif : il dépend de l'énergie du courant. Quand cette énergie baisse (pente plus faible, embouchure, mer), les particules se déposent dans l'ordre décroissant de leur taille : d'abord les plus grosses, que le courant n'a plus la force de porter, puis les plus fines. Ainsi, un courant fort laisse des galets, un courant moyen des sables, un courant très faible des argiles. Les graviers se déposent en montagne ou au pied de la montagne, les sables plus loin, les argiles très loin, dans des eaux calmes.
| Particule | Taille | Dépôt typique |
|---|---|---|
| Galets, graviers | > 2 mm | torrent, pied de montagne |
| Sable | 0,06 à 2 mm | rivière, plage |
| Argile (pélite) | < 0,06 mm | plaine, eaux calmes, large |
Les galets d'un cours d'eau des Alpes sont de plus en plus petits et de plus en plus arrondis lorsqu'on descend vers la plaine. a) Expliquer cette évolution par le…
Les galets d'un cours d'eau des Alpes sont de plus en plus petits et de plus en plus arrondis lorsqu'on descend vers la plaine.
- a) Expliquer cette évolution par le mécanisme de transport.
- b) Prévoir la taille des particules déposées dans la plaine par rapport à celles déposées en montagne, en justifiant.
Du sédiment à la roche sédimentaire
Les sédiments s'accumulent en couches horizontales appelées strates. Les couches enfouies, sous le poids des couches supérieures, deviennent des roches par deux processus de la diagenèse :
-
la compaction : le poids des couches supérieures chasse l'eau et tasse les grains ;
-
la cimentation : des minéraux (calcite, silice) précipitent entre les grains et les soudent.
(On ne détaille pas ici la diagenèse.)
On distingue :
-
les roches détritiques, faites de fragments de roches préexistantes : conglomérat (galets), grès (sable), pélite ou argilite (argile) ;
-
les roches non détritiques, formées par précipitation chimique ou par des êtres vivants : calcaire récifal, sel gemme (évaporite).
Classer les roches suivantes en roches détritiques ou non détritiques : grès, calcaire récifal, argile, conglomérat, sel gemme.
Classer les roches suivantes en roches détritiques ou non détritiques : grès, calcaire récifal, argile, conglomérat, sel gemme.
Lire un paléo-environnement
Les roches sédimentaires gardent la mémoire des milieux où elles se sont formées. On applique l'actualisme : les processus d'aujourd'hui fonctionnaient de la même façon dans le passé. On compare donc des indices anciens à des milieux actuels.
| Indice | Interprétation |
|---|---|
| Grains arrondis, bien classés | transport long, courant régulier (plage, rivière) |
| Rides de courant, stratifications obliques | milieu agité, courant (rivière, plage, dune) |
| Coquilles marines, foraminifères | milieu marin |
| Débris végétaux | proximité de terres émergées (lagune, delta, marécage) |
| Argiles fines | eaux calmes (large ou lagune) |
Le principe de superposition dit que, sans déformation, une couche est plus récente que celle qu'elle recouvre : on obtient une datation relative. Une succession de dépôts qui passe de sables littoraux à des argiles de lagune, puis à des calcaires marins, traduit souvent une transgression marine : le niveau de la mer monte et le rivage recule vers les terres.
Un grès présente des grains de quartz bien classés, arrondis, de 0,2 mm de diamètre, avec des rides de courant fossilisées et des coquilles marines brisées. a) Indiquer…
Un grès présente des grains de quartz bien classés, arrondis, de 0,2 mm de diamètre, avec des rides de courant fossilisées et des coquilles marines brisées.
- a) Indiquer le mode de formation de cette roche (étapes principales).
- b) Proposer le paléo-environnement de dépôt en justifiant avec deux indices.
On étudie une série sédimentaire du Bassin parisien composée de bas en haut : des sables grossiers à stratifications obliques, des argiles à débris végétaux, puis des…
On étudie une série sédimentaire du Bassin parisien composée de bas en haut : des sables grossiers à stratifications obliques, des argiles à débris végétaux, puis des calcaires à foraminifères.
- a) Reconstituer la succession des paléo-environnements.
- b) En déduire le sens de la variation du niveau marin et justifier chaque interprétation par un indice.
- c) Expliquer pourquoi le principe de superposition permet de dater relativement ces dépôts.
Érosion et activités humaines
L'érosion produit des ressources utiles : sables et graviers pour la construction, sols alluviaux fertiles dans les vallées. Mais l'homme peut l'accélérer.
La végétation protège le sol : les racines le retiennent, les feuilles amortissent les gouttes de pluie, l'herbe ralentit l'écoulement. Un sol nu, ou labouré dans le sens de la pente, perd beaucoup de terre.
Conséquences : en amont, appauvrissement des sols et baisse de rendement ; en aval, envasement des retenues, coulées de boue, inondations. Prévention : haies, bandes enherbées, cultures en courbes de niveau, couverts végétaux.
Les barrages piègent les sédiments : en aval, un delta ou une plage reçoit moins de matériaux, ce qui peut faire reculer le trait de côte. Les mesures (rechargement de plages, digues, restauration de zones humides) ont toutes des limites de coût, d'efficacité et d'impact écologique.
Dans un bassin versant de Bretagne, une rivière transporte en moyenne 12 000 t de sédiments par an. La surface du bassin est de 400 km². a) Calculer le taux d'érosion…
Dans un bassin versant de Bretagne, une rivière transporte en moyenne 12 000 t de sédiments par an. La surface du bassin est de 400 km².
- a) Calculer le taux d'érosion moyen en t·km⁻²·an⁻¹.
- b) Après la suppression des haies et le retournement de prairies, la charge annuelle passe à 18 600 t. Calculer l'augmentation relative en pourcentage.
Dans une région viticole de pente moyenne, on compare deux parcelles : l'une est enherbée entre les rangs, l'autre est laissée en sol nu. Après des pluies intenses, les…
Dans une région viticole de pente moyenne, on compare deux parcelles : l'une est enherbée entre les rangs, l'autre est laissée en sol nu. Après des pluies intenses, les pertes en terre mesurées sont de 1,2 t/ha pour la parcelle enherbée et de 14,4 t/ha pour la parcelle nue.
- a) Calculer le rapport entre les deux pertes.
- b) Expliquer le rôle de la végétation dans la limitation de l'érosion.
- c) Discuter les conséquences de l'érosion des sols pour l'activité humaine, en amont et en aval (deux exemples).
Un delta côtier avance de 15 m par an vers la mer. La charge sédimentaire du fleuve a diminué de 40 % depuis la construction de barrages en amont. a) Expliquer le lien…
Un delta côtier avance de 15 m par an vers la mer. La charge sédimentaire du fleuve a diminué de 40 % depuis la construction de barrages en amont.
- a) Expliquer le lien entre barrages et sédimentation dans le delta.
- b) Prévoir l'évolution du trait de côte et les risques pour les populations.
- c) Proposer deux mesures de gestion et en discuter les limites.
Retour au début : les galets du torrent alpin sont gros et anguleux car ils ont peu voyagé ; en plaine, après un long transport, ils sont petits et arrondis. Leurs débris finiront en sables, puis en grès.
L'essentiel
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Altération (sur place) → érosion (enlèvement) → transport → sédimentation → compaction et cimentation → roche sédimentaire.
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L'eau est le principal agent ; l'altération dépend de la roche, du climat et de la végétation.
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Au cours du transport, les grains s'usent, s'arrondissent et se trient par taille.
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Roches détritiques : conglomérat, grès, pélite. Non détritiques : calcaire récifal, sel gemme.
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Par actualisme, les indices (grains, rides, fossiles) donnent le paléo-environnement ; la superposition donne l'âge relatif.
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Les activités humaines (sols nus, barrages) modifient fortement l'érosion et la sédimentation.