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1. Introduction : le cycle géologique. Pédologie : Le cycle géologique ou de la

1. Introduction : le cycle géologique. Pédologie : Le cycle géologique ou de la roche saine au sol 2. Principaux aspects de l'érosion continentale Actions mécaniques donnant des fragments de roches Actions chimiques donnant de nouveaux minéraux Actions des organismes et êtres vivants donnant les sols 3. Les actions mécaniques On ajoutera : 1. Cristallisations des minéraux dans les fissures des roches 2. Le choc des transports par l’eau Types d’altération Description Désagrégation Les variations de température entre le jour et la nuit est suffisant pour faire dilater et contracter la roche, ce qui la fissure et la casse Gélifraction Semblable à la désagrégation, l’eau joue ici un rôle primordial. Lorsqu’elle est présente dans les fissures, l’eau qui gèle augmente son volume et fait éclater la roche Actions des plantes Les racines qui s’insinuent dans les fissures avancent et grossissent au fur et à mesure que la plante croit. Cela élargit les fentes et casse la roche. Action du vent En poussant de la poussière et d’autres débris, le vent arrache des morceaux de roche. Altération depuis 1800 ans Sous un même climat et pour une durée égale, l’altération des roches dépend de leur lithologie. Le théâtre romain de la ville d’Orange (Sud de la France) en fournit un exemple. La statue de l’empereur Auguste, taillée dans le marbre, conserve encore parfaitement les détails sculptés il y a 1800 ans. Par contre, les blocs ayant servi à édifier les murs du théâtre sont fortement altérés. On y observe différents phénomènes: une patine gris bleu sur les surfaces initiales, de petits taffonis alignés le long d’un plan de stratification, des bandes oxydées (couleur orange) dans la masse de la roche. Helsinki roche polie et striée Le poli glaciaire de cette surface rocheuse remonte à la dernière glaciation. La surface est exposée à l’air depuis 11000 ans et n’a subi, depuis ce temps, que peu d’altération : stries (S) et cannelures (C) sont encore bien conservées. Seules les diaclases (d) sont élargies. C d S Gélifracts L’altération physique des roches produit des fragments de blocs et de cailloux anguleux, souvent à bords tranchants. En contrebas de parois raides, ce matériel s’accumule en talus d’éboulis. Talus d’éboulis de Mont-Saint-Pierre (Gaspésie) Arénisation Collines d’Oka La roche - de l’Okaïte - a été altérée sur plus d’un mètre de profondeur. Le manteau d’altération étant dominé par des fragments de la taille des sables (des arènes) on parle ici d’arénisation de la roche. Ce terme désigne donc le résultat d’une altération et non le processus qui en est responsable. Dans la partie droite de la coupe, les arènes ont glissé sur la pente; cette couche d’une cinquantaine de centimètres d’épaisseur, n’appartient plus au manteau d’altération; il s’agit d’un dépôt de colluvions (C). C Alrération : le rôle de la perméabilité Dans cette coupe du Mont-Brôme, l’altération a progressé en profondeur selon le diaclasage, donc la perméabilité, de la roche, laissant des masses rocheuses, généralement en forme de boule, non altérées. Exfoliation Burkina Faso Au premier plan, des plaques de roches (a, b, c, d, e) sont en train de se détacher de la surface rocheuse couverte d’une patine noire. Ce processus d’exfoliation est guidé par les diaclases courbes de la masse rocheuse. a b c d e Patines et desquamation La desquamation consiste en un détachement de fines écailles d’une surface rocheuse. Lorsque ces écailles atteignent quelques centimètres d’épaisseur, on parle d’exfoliation. Tassili-n’Ajjer - Tin-Tazarift. « Personnage la main appuyée sur la croupe d’un grand bovidé ». Chronologie relative: La peinture a-t-elle été endommagée par la desquamation? Non . Le dessin de la tête du personnage implique la succession suivante: 1. Desquamation; 2. Patine; 3. Dessins préhistorique 4. Taches vertes sur le dessin Seule la croupe du bovidé, et non pas l’animal en entier, a été dessinée par l’artiste. Classes granulométriques argile ≤2 microns (ambiguïté avec argiles minéralogiques) limon (silt) 2-63 microns sable 63-2000 microns gravillons 2 mm -2 cm galets 2 cm - 6 cm blocs ≥ 6 cm NB. Le micron est la millième partie du millimètre Résultats de l’altération mécanique : fragmentation selon des classes granulométriques Résultats de l’altération mécanique : création de porosité 4. L’altération chimique 4. L’altération chimique Le rôle de l’eau dans l’altération Les réactions chimiques : exemple d’un profil d’altération Les réactions chimiques : la dissolution Ce processus physique simple implique les roches salines: sel gemme, potasse et gypse. Les réactions chimiques : l’oxydation et la réduction Les oxydations intéressent surtout le fer qui passe de l'état ferreux à l'état ferrique. olivine + oxygène ---------> oxyde ferrique + silice ; Fe2 Si O 4 + 1/2 O 2 --------> Fe2 O 3 + Si O 2 Les réductions sont rares : le fer qui passe de l'état ferrique à l'état ferreux. Les réactions chimiques : l’hydratation C'est une incorporation de molécules d'eau à certains minéraux peu hydratés contenus dans la roche comme les oxydes de fer; elle produit un gonflement du minéral et donc favorise la destruction de la roche. Les réactions chimiques : la décarbonatation Elle produit la solubilisation des calcaires et des dolomies généralement sous l'action du CO2 dissous dans l'eau: Ca CO 3 + CO 2 + H 2 O -------> Ca (CO 3 H) 2 soluble Les réactions chimiques : les hydrolyses Les hydrolyses, c'est à dire la destruction des minéraux par l'eau, sont les principales réactions d'altération. L'hydrolyse est totale lorsque le minéral est détruit en plus petits composés possibles (hydroxydes, ions). Cas d'un feldspath sodique, l'albite: Na Al Si 3 O 8 + 8 H 2 O -------> Al (OH) 3 + 3 H 4 SiO 4 + Na+ OH - albite + eau ----> gibbsite + acide silicique + ions précipité +solution de lessivage Les réactions chimiques : les hydrolyses L'hydrolyse est partielle lorsque la dégradation est incomplète et donne directement des composés silicatés (argiles). Ces composés diffèrent selon les conditions de milieu. L'hydrolyse partielle de l'albite donne soit de la kaolinite, soit des smectites. Les réactions chimiques : les hydrolyses Formation de kaolinite: Na Al Si 3 O 8 + 11 H 2 O ----> Si 2 O 5 Al 2 (OH) 4 + 4 H 4SiO 4 + 2 ( Na+, OH -) albite + eau -----> kaolinite + ac.silicique + ions Les réactions chimiques : les hydrolyses Formation de smectite 2,3 Na Al Si 3 O 8 + H 2 O ------> Si 3,7 Al 0,3 O 10 Al 2 (OH) 2 Na 0,3 +3,2 H 4 SiO 4 + 2 ( Na+, OH- ) Cette 2ème réaction reste assez théorique car d'autres ions y participent, en particulier le Fer (Fe 3+). Les minéraux formés Les nouveaux minéraux formés sont en général des phyllosilicates. Ces minéraux proviennent soit de la transformation d'un phyllosilicate pré-existant, soit d'une néoformation à partir d'un silicate non en feuillet dont la structure est complètement détruite. Les réactions ont lieu surtout dans le sol. Les minéraux formés Lorsque les nouveaux minéraux argileux sont formés à partir des micas (muscovites, biotites et chlorites), le réseau cristallin est plus ou moins conservé, on parle de transformation. Lorsqu'ils sont formés à partir de silicates qui ne sont pas en feuillets (feldspaths, amphiboles, olivine...), le réseau cristallin du minéral d'origine est complètement détruit, on parle de néoformation. Les minéraux formés * Muscovite Elle est assez stable. Sa fragmentation donne des petites paillettes de même composition chimique appelées séricite. Son altération chimique se fait par perte progressive d'ion K+; elle donne de l'illite, puis des argiles de 2 types selon les conditions de drainage du milieu: la kaolinite en milieu lessivé, les smectites en milieu confiné. Trés schématiquement: Les minéraux formés Les minéraux formés Corrélativement, la distance inter-réticulaire, qui sépare les feuillets d'argiles, change et passe de 10 A° (muscovite, illite) à 14 A° (smectite) ou à 7 A° (kaolinite). Les ions K+ assurent la cohésion des feuillets argileux. L'altération se manifeste par l'exfoliation des feuillets, bien visibles au microscope électronique, qui produit des particules de plus petites tailles (0,1 microns), et augmente la surface de contact du minéral et la capacité d'échange des cations avec les solutions du milieu. Les minéraux formés •Feldspaths Bien qu'il s'agissent de tectosilicates, leur altération est comparable à celle de la muscovite. Les minéraux formés * Biotite Sa résistance à l'altération dépend de la teneur de Fe++ dans le cristal; son état d'altération est exprimée par la quantité de K+ extraite du réseau. La biotite peu oxydée (surtout à Fe++) est trés altérable et se comportent comme les autres minéraux ferro-magnésiens (pyroxènes...); elle donne en particulier des vermiculites et smectites et de l'oxyde ferrique qui précipite. Les minéraux formés •Autres ferromagnésiens Leur altération est semblable à celle de la biotite peu oxydée; ils donnent des vermiculites, des smectites, des chlorites ou des argiles magnésiennes si le milieu est très confiné. La complexolyse •C'est une variante de l'hydrolyse en présence de matière organique. Elle se produit sous climat froid (boréal) et tempéré. Les composés organiques de l'humus extraient les cations métalliques des réseaux cristallins. Les uploads/Finance/ l-x27-alteration-des-roches.pdf