Ressources · 2ⁿᵈᵉ · SVT
Érosion : altération, facteurs et transport
Érosion et agents, paysage et circulation de l’eau, altération physique et chimique des roches, facteurs de l’altération et de l’érosion (roche, climat, relief, végétation), modes de transport et diagramme de Hjulström, fraction solide et éléments dissous d’une rivière, vitesse d’érosion d’un relief.
À propos de cette page
Un paysage qui change : érosion, agents et circulation de l’eau
Rappel. En 6e, tu as vu que l’eau dissout, use, transporte puis dépose les roches (« Les roches et les paysages »). En 2nde, on décompose ce travail en étapes, on cherche ce qui le rend plus ou moins rapide, et on le mesure.
— l’altération : modification physique et chimique des roches sur place, à la surface ;
— l’ablation : arrachement des produits de l’altération ;
— le transport de ces produits vers des zones plus basses, jusqu’au lieu de leur sédimentation (dépôt).
Les agents de l’érosion sont l’eau liquide (pluie, ruissellement, cours d’eau, vagues), la glace des glaciers, le vent et la gravité. L’eau est le principal : elle intervient à la fois dans l’altération et dans le transport.
Les produits de l’érosion sont des particules solides, classées par taille, et des éléments dissous (ions Ca²⁺, Na⁺, K⁺, HCO₃⁻, silice…) : ce sont les futurs sédiments.
Dans un paysage, l’eau qui ruisselle suit la plus grande pente et se concentre dans les fonds de vallon, les talwegs. Le bassin versant d’un cours d’eau est la surface dont toutes les eaux rejoignent ce cours d’eau en un même point, l’exutoire ; il est limité par des crêtes, les lignes de partage des eaux. Une rupture de pente est un changement brusque de pente (pied d’une falaise, débouché d’un torrent dans une plaine) : l’eau y ralentit.
| Classe de particules | Diamètre |
|---|---|
| Argiles | moins de 0,002 mm (2 µm) |
| Limons | de 0,002 à 0,05 mm |
| Sables | de 0,05 à 2 mm |
| Graviers | de 2 mm à 2 cm |
| Galets (arrondis) ou cailloux (anguleux) | de 2 à 20 cm |
| Blocs | plus de 20 cm |
Observer un paysage local. On relève directement (observations, photographies, mesures sur le terrain, carte topographique où des courbes de niveau serrées signalent une pente forte) ou indirectement (photographies aériennes, images satellitaires, que l’on compare d’une date à l’autre). On décrit les reliefs, les pentes et les ruptures de pente, puis on propose des hypothèses sur leur origine : une roche plus résistante forme un ressaut, un cours d’eau creuse une vallée, un ancien glacier a poli et strié la roche et laissé une vallée en U, des éboulis s’accumulent au pied d’une paroi. La pente se calcule en pourcentage : dénivelé ÷ distance horizontale × 100.
Calculer une pente. Un versant descend d’un sommet à 1 240 m jusqu’au fond d’une vallée à 905 m, sur 2,5 km de distance horizontale. Dénivelé : 1 240 − 905 = 335 m ; 335 ÷ 2 500 = 0,134, soit une pente de 13,4 %. Le fond de la vallée ne descend plus que de 6 m sur 1,5 km : 6 ÷ 1 500 = 0,004, soit 0,4 %. Entre les deux, une rupture de pente : le torrent ralentit et dépose ses plus gros débris.
Lire un paysage du haut vers le bas. Un plateau calcaire est entaillé par une gorge. Sur le plateau, l’eau s’infiltre et dissout la roche ; les parois de la gorge reculent par chutes de pierres ; au fond, la rivière emporte les débris et les ions dissous vers l’aval. La gorge s’élargit et s’approfondit : le paysage change.
Réflexe — je décris le paysage du haut vers le bas : reliefs, pentes, ruptures de pente, trajet de l’eau ; j’en déduis où dominent l’altération et l’ablation, et où les produits s’accumulent.
Attention — l’altération se fait sur place : une roche altérée encore en place n’a pas été transportée. Et une pente de 100 % n’est pas verticale : le dénivelé égale la distance horizontale, soit un angle de 45°.
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L’altération physique et chimique des roches
Une roche exposée à la surface ne reste pas intacte : elle se fragmente ou ses minéraux se transforment. Les deux peuvent se combiner, et l’eau est presque toujours en jeu.
— Gélifraction : l’eau infiltrée dans les fissures et les pores augmente d’environ 9 % de volume en gelant ; la répétition des cycles gel-dégel fait éclater la roche (éboulis au pied des parois en montagne).
— Thermoclastie : dilatations et contractions dues aux forts écarts de température entre le jour et la nuit (déserts).
— Action des racines, qui élargissent les fissures en grossissant.
Altération chimique : l’eau, rendue légèrement acide par le CO₂ dissous, réagit avec les minéraux : certains sont transformés, d’autres dissous.
— Hydrolyse : les feldspaths et les micas du granite sont transformés en argiles en libérant des ions et de la silice dissoute ; le quartz, presque inaltérable, reste en grains. Le granite devient une arène granitique, sable grossier et meuble.
— Dissolution : le calcaire est dissous par l’eau chargée en CO₂ : CaCO₃ + CO₂ + H₂O → Ca²⁺ + 2 HCO₃⁻. Il en résulte les paysages karstiques (lapiaz, dolines, grottes).
| Minéral du granite | Comportement | Produit |
|---|---|---|
| Quartz | résiste | grains, futurs sables |
| Feldspaths | hydrolysés | argiles + ions K⁺, Na⁺, Ca²⁺ + silice dissoute |
| Micas (biotite) | hydrolysés | argiles + ions (fer oxydé, d’où la teinte rouille, magnésium…) |
Pourquoi une roche fracturée s’altère plus vite. Un bloc cubique de 1 m de côté offre 6 × 1 = 6 m² de surface à l’eau. Découpé par des fissures en 1 000 petits cubes de 10 cm de côté, il offre 1 000 × 6 × 0,1 × 0,1 = 60 m², soit 10 fois plus de surface attaquée.
Ce que fait le gel. Un litre d’eau qui gèle donne environ 1,09 L de glace. Enfermée dans une fissure, cette glace ne peut pas se dilater librement : elle presse sur les parois et élargit la fissure ; au dégel, l’eau pénètre plus loin, et le cycle recommence.
Réflexe — la composition a-t-elle changé ? Non : altération physique (gel, écarts de température, racines). Oui, un minéral est remplacé ou a disparu en solution : altération chimique (hydrolyse, dissolution).
Attention — le quartz n’est pas dissous lors de l’altération du granite : il est libéré en grains. Et le calcaire dissous n’a pas « disparu » : il est emporté sous forme d’ions Ca²⁺ et HCO₃⁻.
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Les facteurs de l’altération et de l’érosion
La même roche ne s’altère pas à la même vitesse partout. Quatre facteurs règlent l’intensité de l’altération et de l’érosion ; on les étudie un par un, par l’observation ou par l’expérience.
— Le climat : l’altération chimique est d’autant plus intense qu’il fait chaud et humide (sous les tropiques, les roches altérées, ou altérites, atteignent plusieurs dizaines de mètres d’épaisseur) ; en climat froid, les alternances gel-dégel favorisent la gélifraction ; en climat aride, la thermoclastie et le vent dominent ; les pluies violentes provoquent un fort ruissellement.
— Le relief : plus la pente est forte, plus l’eau ruisselle vite et plus la gravité agit (éboulements, glissements) ; les produits sont évacués et la roche fraîche est sans cesse exposée. Les reliefs jeunes et élevés s’érodent rapidement : les Alpes bien plus vite que le Massif armoricain, ancien et arasé.
— La végétation et les sols : le feuillage et la litière amortissent l’impact des gouttes, les racines retiennent le sol, l’humus favorise l’infiltration au détriment du ruissellement : un sol couvert perd beaucoup moins de matière qu’un sol nu. Mais la respiration des racines et des micro-organismes et la décomposition de la matière organique enrichissent l’eau du sol en CO₂ et en acides : la végétation accélère l’altération chimique des roches sous le sol.
Tester un facteur. On ne fait varier qu’un seul facteur, on compare à un témoin (situation de référence, identique sauf pour ce facteur), on chiffre l’écart (différence, rapport, pourcentage) et l’on conclut « dans les conditions de l’expérience ».
Le rôle d’un couvert végétal. Deux bacs de terre identiques, même pente, même arrosage ; l’un est nu (témoin), l’autre couvert de mousse. La terre emportée pèse 73 g pour le bac nu et 6 g pour le bac couvert. Seul le couvert varie et 73 ÷ 6 ≈ 12 : dans ces conditions, le couvert divise la perte de terre par 12 environ, car il amortit l’impact de l’eau et retient les particules.
Relief et altérites. Sur un plateau tropical presque plat, les produits de l’altération restent en place et s’accumulent en altérites épaisses. Sur un versant raide de la même région, ils sont évacués à mesure : l’altérite reste mince, mais la roche, toujours exposée, continue de s’altérer.
Réflexe — devant deux sites ou deux échantillons, je cherche le seul facteur qui diffère (roche, climat, relief, végétation) avant de lui attribuer l’écart.
Attention — la végétation n’a pas un seul effet : elle freine l’ablation et le ruissellement mais favorise l’altération chimique. Et une roche dure n’est pas forcément résistante : un calcaire compact se dissout.
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Le transport des produits de l’érosion
Une fois arrachés, les produits de l’altération voyagent. Leur mode de transport dépend de leur taille et de la vitesse de l’eau.
— en solution : les ions dissous, transportés quelle que soit la vitesse ;
— en suspension : argiles et limons, maintenus dans l’eau (eau trouble) ;
— par saltation : les sables, qui progressent par bonds près du fond ;
— par roulement ou charriage sur le fond : graviers, galets, blocs.
Diagramme de Hjulström : selon le diamètre d’une particule, il indique la vitesse minimale du courant pour l’arracher (courbe d’érosion) et la vitesse en dessous de laquelle elle se dépose (courbe de dépôt). Entre les deux courbes, une particule déjà en mouvement reste transportée, mais une particule au repos n’est pas arrachée.
Les particules les plus faciles à arracher sont les sables fins à moyens (environ 0,1 à 0,5 mm). Les argiles, plus fines, sont cohésives : il faut un courant plus rapide pour les arracher ; une fois en suspension, elles restent transportées même par un courant très lent.
Puissance d’un cours d’eau : plus la pente et le débit sont grands, plus le courant est rapide ; il arrache alors des particules plus grosses et en transporte davantage. Les galets ne bougent souvent que pendant les crues : leur transport est discontinu.
Pendant le transport, les chocs usent les particules : vers l’aval, les galets deviennent plus petits et arrondis, et les particules sont triées selon leur taille. Le glacier transporte tout sans trier ; le vent ne déplace que sables et poussières.
Exploiter le diagramme. Un grain de sable grossier de 1 mm a un seuil d’érosion d’environ 32 cm/s et un seuil de dépôt d’environ 10 cm/s. Dans un courant de 27 cm/s : 27 < 32, un grain posé sur le fond n’est pas arraché ; mais 27 > 10, donc un grain déjà en mouvement (arraché plus en amont par un courant plus rapide) reste transporté.
Mesurer la vitesse d’un courant. Un bouchon lâché à la surface d’une rivière parcourt 18 m en 45 s : 1 800 cm ÷ 45 s = 40 cm/s. Le même jour, un torrent de montagne plus pentu emporte un bouchon sur 18 m en 9 s : 200 cm/s, assez pour mettre en mouvement des galets.
Réflexe — pour une particule, je lis ses deux seuils ; au repos, je compare la vitesse au seuil d’érosion ; en mouvement, au seuil de dépôt.
Attention — « plus c’est fin, plus c’est facile à arracher » est faux : les argiles cohésives exigent un courant plus rapide que les sables moyens. Et le seuil de dépôt ne concerne qu’une particule déjà en mouvement.
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Ce qu’emporte une rivière : fraction solide, éléments dissous, vitesse d’érosion
Une rivière emporte à la fois des particules et des éléments dissous. En les mesurant à l’exutoire d’un bassin versant, on estime la vitesse à laquelle ses reliefs s’abaissent.
— Éléments solubles : l’eau filtrée, même limpide, contient des ions ; évaporée, elle laisse un dépôt de sels. Des tests chimiques les identifient : l’oxalate d’ammonium donne un précipité blanc avec les ions calcium Ca²⁺ ; le nitrate d’argent, un précipité blanc qui noircit à la lumière avec les ions chlorure Cl⁻ ; le chlorure de baryum, un précipité blanc avec les ions sulfate SO₄²⁻.
— Flux transporté = concentration × débit (1 m³ = 1 000 L). Divisé par la surface du bassin, il donne un flux spécifique, en t/km²/an.
— Vitesse d’abaissement : volume enlevé = masse ÷ masse volumique de la roche ; épaisseur = volume ÷ surface (1 km² = 1 000 000 m²).
L’altitude d’un relief résulte d’un équilibre : la tectonique le soulève, l’érosion l’abaisse. Quand le soulèvement cesse, l’érosion l’emporte : le paysage change inéluctablement avec le temps.
Un flux de particules. 2 L d’eau d’une rivière, filtrés, laissent 0,36 g de particules sèches : 360 mg ÷ 2 L = 180 mg/L. Avec un débit de 50 m³/s, soit 50 000 L/s : 180 × 50 000 = 9 000 000 mg, soit 9 kg de particules par seconde.
Convertir un flux spécifique en vitesse d’abaissement. Flux spécifique 90 t/km²/an, masse volumique 2,7 t/m³. Volume : 90 ÷ 2,7 ≈ 33,3 m³ par km² et par an ; épaisseur : 33,3 ÷ 1 000 000 ≈ 3,3 × 10⁻⁵ m, soit environ 0,033 mm par an. Pour abaisser la surface de 1 m, il faut environ 30 000 ans.
Réflexe — je convertis avant de multiplier : m³/s en L/s, mg en kg ou en t, km² en m², m en mm ; puis je compare la vitesse d’abaissement à celle du soulèvement.
Attention — une eau limpide n’est pas une eau pure : elle peut transporter beaucoup d’ions. Et une forte concentration ne fait pas forcément un fort flux : tout dépend du débit.
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Pour aller plus loin
- Le dépôt des produits de l’érosion (milieux de sédimentation, roches détritiques, compaction et cimentation) : chapitre « Sédimentation : dépôt, milieux et diagenèse ».
- L’érosion et les activités humaines (sols cultivés, barrages, extractions, littoraux, risques et aménagements) : chapitre « Érosion et activités humaines : risques et aménagements ».
- En terminale (spécialité SVT), l’altération des roches est reprise sous l’angle du carbone : elle consomme du CO₂ de l’atmosphère (« Carbone et climat : réservoirs géologiques et cycle long »).
- L’érosion = altération sur place, ablation puis transport des produits jusqu’au lieu de sédimentation ; l’eau en est le principal agent.
- Altération physique : la roche se fragmente sans changer de composition (gel, écarts de température, racines) ; altération chimique : hydrolyse des feldspaths et des micas en argiles, dissolution du calcaire ; le quartz résiste.
- Nature de la roche, climat chaud et humide, relief fort et végétation règlent l’intensité de l’altération et de l’érosion ; on teste un facteur à la fois, avec un témoin.
- Ions en solution, argiles et limons en suspension, sables par saltation, graviers et galets par roulement ; le diagramme de Hjulström donne les seuils d’arrachement et de dépôt.
- Flux = concentration × débit ; flux spécifique ÷ masse volumique ÷ surface = vitesse d’abaissement d’un relief, à comparer à son soulèvement.
Questions fréquentes
Qu’est-ce que l’érosion en seconde SVT ?
L’érosion est l’ensemble des processus qui dégradent les reliefs : l’altération des roches sur place, l’ablation (arrachement) de leurs produits, puis leur transport jusqu’au lieu de sédimentation. L’eau en est le principal agent ; la glace, le vent et la gravité agissent aussi. Elle produit des particules (argiles, limons, sables, graviers, galets, blocs) et des ions dissous, les futurs sédiments.
Quelle différence entre altération physique et altération chimique ?
L’altération physique fragmente la roche sans changer sa composition : gel de l’eau dans les fissures (gélifraction), écarts de température (thermoclastie), racines. L’altération chimique transforme ou dissout les minéraux : hydrolyse des feldspaths et des micas du granite en argiles, qui donne l’arène granitique, dissolution du calcaire par l’eau chargée en CO₂. Le quartz résiste.
Quels sont les facteurs qui influencent l’érosion ?
La nature de la roche (cohérence, composition, fracturation, porosité), le climat (chaleur et humidité pour l’altération chimique, gel-dégel en montagne), le relief (une pente forte accélère le ruissellement et évacue les produits) et la végétation, qui freine l’ablation du sol mais favorise l’altération chimique par le CO₂ et les acides du sol.
À quoi sert le diagramme de Hjulström ?
Il indique, selon la taille d’une particule, la vitesse du courant nécessaire pour l’arracher et celle en dessous de laquelle elle se dépose. Entre les deux courbes, une particule déjà en mouvement reste transportée. Il montre que les sables moyens sont les plus faciles à arracher, les argiles cohésives exigeant un courant plus rapide.
Comment mesure-t-on la vitesse d’érosion d’un relief ?
On mesure à l’exutoire d’un bassin versant ce qu’emporte la rivière : matières en suspension retenues par un filtre, éléments dissous identifiés par des tests chimiques. Flux = concentration × débit ; divisé par la surface du bassin, il donne un flux spécifique en t/km²/an, que l’on convertit en épaisseur avec la masse volumique de la roche : souvent quelques centièmes de millimètre par an.
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