Sédiment - sols - évolution L2 - Université Lille 1

Licence 1ère année, semestre 2 Cours de l'UE Sédiments Sols et Evolution Attention, ce document correspond à des notes de cours. Il ne suffit pas
pour comprendre celui-ci. De plus, il est incomplet et ne traite que de la
partie Sols et Evolution (sauf la partie concernant l'Océan) telle qu'elle
est enseignée par Alain Trentesaux. Ce document doit être accompagné du poly distribué en cours. Celui-ci ne
peut pas être disponible sur Internet car les figures ne sont pas toutes
libres de droits. Bon travail. Alain T.
Sédiment - sols - évolution L2
1- Généralités 4 2- Altération, processus et produits 4 2.1- Les facteurs de l'altération 4 2.2- L'altération physique 4 2.3- L'altération chimique 5
2.3.1- Le sol. Premiers éléments de pédologie 5
2.3.1.1- Profil type d'un sol 5
2.3.1.2- Constituants du sol 6
2.3.1.3- Texture et structure du sol 6
2.3.2- Processus d'altération chimique 7
2.3.3- Classification des éléments chimiques en fonction de leur potentiel
ionique 7
2.3.4- Réactions chimiques 8
2.3.5- Les minéraux argileux, principaux minéraux issus de l'altération
des minéraux silicatés 9
2.3.5.1- Structure des minéraux argileux 9
2.3.5.2- Les différents types de minéraux argileux 9
2.3.5.3- Formation des minéraux argileux 10 2.4- Quelques exemples de sols courants 11
2.4.1- Sols peu évolués 11
2.4.2- Sols brunifiés 11
2.4.3- Sols podzolisés 11
2.4.4- Sols à altération géochimique dominante 12 2.5- Distribution mondiale des minéraux argileux formés par altération 12 3- L'érosion et le transport 12 3.1- En solution 13 3.2- Sous forme de particules 13 3.3- Bilans d'érosion mondiaux 13 4- Les environnements sédimentaires continentaux 14 4.1- Déserts froids, environnements glaciaires 14
4.1.1- Dépôts glaciaires : 14
4.1.2- Dépôts glacio-lacustres 15
4.1.3- Dépôts glacio-marins 15
4.1.4- Milieux glaciaires anciens 15 4.2- Déserts chauds 15
4.2.1- Introduction 15
4.2.2- Milieux désertiques actuels 16
4.2.3- Milieux désertiques anciens 17 4.3- Environnements lacustres 18
4.3.1- Généralités 18
4.3.2- Sédimentation lacustre 18 4.4- Environnements alluviaux 18
4.4.1 Généralités 18
4.4.2- Un exemple actuel et récent 19
4.4.3- Exemples anciens 19 4.5- Environnements fluviatiles 20
4.5.1- Introduction 20
4.5.2- Caractères descriptifs 20
4.5.3- Mécanismes de sédimentation 21
4.5.4- Séquences sédimentaires fluviatiles 21
4.5.5- Exemple ancien 21 5- Le milieu océanique 22 5.1- Introduction 22 5.2- Les constituants des sédiments hémipélagiques 22
5.2.1- Constituants biogènes 22
5.2.2- Constituants terrigènes 22
5.2.3- Constituants authigènes 22
5.2.4- Constituants cosmiques 22
5.2.5- Taux de sédimentation 22 5.3- Apports terrigènes 22 5.4- Production biogène 22
5.4.1- La productivité primaire 22
5.4.2- Les biolimitations 22
5.4.3- Le mécanisme de la CCD 22
5.4.4- Distribution mondiale des sédiments océaniques 22
5.4.5- Evolution de la CCD au cours des temps 22
5.4.6- Préservation de la silice biogène 22 5.5- L'authigenèse 22
5.5.1- Les argiles rouges dites des grands fonds 22
5.5.2- La glauconite 22
5.5.3- Les nodules polymétalliques 22 5.6- Les sédiments océaniques, témoins de la mobilité lithosphérique 22 1- Généralités Le cycle des roches sédimentaires 2- Altération, processus et produits Les roches peuvent se désagréger et ceci pas uniquement là où elles
apparaissent à la surface mais également quand elles sont recouvertes par
des formations superficielles meubles (sols...) provenant souvent de
l'altération de ces même roches. On distingue deux types d'altération :
l'altération physique et l'altération chimique.
La première fragmente la roche facilitant la seconde par la suite
L'altération chimique quant à elle est une série de transformations des
roches par la mise en solution et/ou précipitation d'éléments chimiques.
L'agent dominant de cette altération est, bien évidemment, l'eau. 2.1- Les facteurs de l'altération L'état de surface des continents joue un grand rôle, en effet les sols vont
offrir une certaine protection des roches sous-jacentes. La végétation
participe à la mise en place des sols.
La pente va donc être un facteur important. A certaines pentes, la
stabilité des sols n'est plus assurée mais surtout, la pente va être
associée à l'altitude et la montée en altitude, par la baisse des
températures associée, entraîne une raréfaction de la végétation et une
plus grande mise à nu des formations rocheuses.
Les formations végétales vont protéger les roches avec une efficacité
variable vis-à-vis de l'altération physique. Forêt-Taïga Prairie Savane-forêts sèches Steppes Toundra
Grande protection à l'altération physique -> Faible protection Il va donc y avoir une concurrence des actions chimiques sur l'altération
physique des roches quand les précipitations vont augmenter. Le climat (Température, précipitations..) va donc avoir une grande
influence et en particulier sur l'altération chimique.
Les cinétiques des réactions suivent la loi d'Arrhénius, il s'agit de lois
exponentielles en fonction de la température. Les réactions d'hydrolyse
sont quatre fois plus importantes dans une région où la température moyenne
est de 30°C en comparaison avec une région aux températures moyennes de
20°C pour la même quantité d'eau disponible. De même, l'intensité des
précipitations par l'intermédiaire des fissures va accélérer la
désagrégation des roches. L'eau a un coefficient de dilatation bien
supérieur à celui des roches. Et elle va faciliter son éclatement. C'est
l'eau, qui permet l'essentiel des réactions chimiques en apportant ou
retirant les éléments chimiques en véhiculant en particulier les ions H+
(hydrolyse).
Enfin, les eaux de ruissellement vont arracher mécaniquement les particules
des sols et les autres. Elles fournissent la quasi totalité des matières
solides exportées vers la mer. Au contraire, les eaux de drainage règlent
la dynamique et l'intensité de l'altération chimique. 2.2- L'altération physique Elle s'opère via plusieurs facteurs qui résultent de la variation de volume
de certains produits.
La cryoclastie : L'alternance de phases de gel et de dégel va entraîner la
croissance de cristaux de glace ce qui augment de l'ordre de 10% le volume
occupé par l'eau infiltrée dans des fissures. Ceci conduit à augmenter
progressivement la taille de fissures. Il faut noter que ce n'est pas dans
les zones polaires que ce phénomène sera le plus important car c'est plus
le nombre de phases de gel/dégel qui est importante que l'intensité du gel.
L'haloclastie : cristallisation de sels
Halite (sel de table ou de mer) apportée par les embruns
Gypse (sulfate de calcium CaSO4-2H20) issu de l'oxydation de la pyrite
(sulfure de fer : FeS2)
Cette action d'haloclastie dissocie surtout les roches poreuses ou
fissurées
La thermoclastie : Alternance de périodes chaudes et froides (jour/nuit ou
face au soleil/face à l'ombre). Elle a sans doute une action très
importante dans les déserts chauds.
Alternance de phases d'humidification/sécheresse : C'est un facteur qui
sera important en particulier pour les roches argileuses qui peuvent
emmagasiner une grande quantité d'eau et se craquèlent en séchant.
Actions biologiques : Elles peuvent être importantes et sont dues à des
végétaux (racines...) ou des animaux (terriers des animaux fouisseurs...). 2.3- L'altération chimique Elle correspond à la mise en équilibre des roches formées en profondeur
avec les conditions du milieu dans lequel elles se trouvent portées (par la
tectonique, l'érosion des couches supérieures...). L'adaptation de la roche
se fait par la formation d'un nouveau matériaux : le complexe d'altération
qui pourra évoluer vers un sol constitué d'horizons différents. 2.3.1- Le sol. Premiers éléments de pédologie La pédologie est la science du sol. Le sol est un milieu complexe
caractérisé par une atmosphère interne, de l'eau, une flore et une faune
spécifique, et des éléments minéraux. Il évolue au cours du temps sous les
effets d'évolution du climat de la roche mère, de la végétation... 2.3.1.1- Profil type d'un sol Un sol est constitué d'une série de niveaux appelés horizons. Ces horizons
sont caractérisés par une texture, une structure et une couleur
différentes. Les éléments constitutifs du sol proviennent de la roche mère
et de sa dégradation tandis que les éléments organiques sont issus de la
végétation.
En ce qui concerne les éléments minéraux, ceux-ci sont issus de
l'altération chimique et physique de la roche mère. Le lessivage de tout ou
partie des éléments chimiques donne naissance selon le climat (T° et
humidité) à des complexes différents.
Plus le sol est évolué plus les horizons sont différenciés. Leur
désignation se fait par les lettres A, B, et C. A : Horizon de surface qui contient de la matière organique.
B : Horizon minéral différent de A et de C par son altération et/ou sa
composition
C : Matériaux d'origine (roche mère) encore peu transformé. Cf Figure Poly Ces trois divisions majeures peuvent éventuellement être subdivisées, en
particulier pour l'horizon A. Ainsi, on peut avoir
A00, la litière végétale ne comprenant que des débris végétaux
A0 (parfois appelé O), la litière organique à