Processus géologiques extérieurs et risques

Processus géologiques extérieurs et leurs risques

Processus géologiques extérieurs et de ses risques : En tant que tels, sont entendus les phénomènes qui se produisent dans la croûte terrestre à la suite de l'interaction des roches avec l'atmosphère, l'hydrosphère et les êtres vivants. Ils sont : altération, érosion, transport et sédimentation.

Altération

Altération : changements subis par les roches à la surface de la Terre et transport des matières produites à proximité de la roche altérée. Il existe trois types :

• Altération mécanique ou physique : fragmentation des roches sans changement de leur composition chimique.
• Altération chimique : modification de la composition chimique des roches par des agents chimiques.
• Altération biologique : altération résultant de l'action d'organismes vivants (processus mécaniques et chimiques).

Altération physique ou mécanique

Le processus de fragmentation de la roche entraîne une augmentation de la surface exposée à l'action des agents extérieurs géologiques, sans changer la composition chimique de la roche. Il est principalement dû aux changements de température et se déroule de la manière suivante :

1. Gélifraction : phénomène d'effet de coin de la glace. Il se produit principalement dans les zones tempérées froides, lorsque l'eau s'infiltre dans les fissures des roches, gèle et augmente de volume. La glace agit comme un coin en faisant pression sur les parois, de sorte que les roches finissent par éclater.
2. Cristallisation des sels : se produit lorsque des fissures dans les roches sont remplies d'eau salée. La cristallisation des sels exerce une pression interne qui favorise la fragmentation des roches.
3. Expansion et contraction thermiques : phénomène lié aux variations de température, surtout dans les régions désertiques, où les fluctuations quotidiennes peuvent atteindre 40 °C. Pendant la journée, la chaleur du soleil provoque la dilatation des roches ; la nuit, la baisse des températures entraîne leur contraction. La répétition de ces cycles finit par fracturer les roches.
4. Expansion différentielle : elle se produit lors de la décompression des roches proches de la surface quand les matériaux sus-jacents s'érodent. La diminution de la pression lithostatique entraîne l'apparition de fissures qui contribuent à la fragmentation.

Altération chimique

Processus d'altération des roches dû à des agents chimiques : eau, oxygène, dioxyde de carbone et acides. Contrairement à l'altération physique, il provoque une variation de la composition chimique des roches. Les principaux processus d'altération chimique sont :

1. Dissolution : élimination de constituants chimiques des roches qui passent, dissous sous forme d'ions, dans l'eau. Certains minéraux se dissolvent directement, en particulier le sel gemme, le gypse, etc.
2. Carbonatation : cas particulier de dissolution. Le dioxyde de carbone dissous dans l'eau forme de l'acide carbonique, mécanisme essentiel dans l'altération du calcaire. Le carbonate de calcium, peu soluble, réagit en présence d'eau chargée en CO2 pour former des ions bicarbonate solubles, qui sont emportés, entraînant la dégradation du calcaire.
3. Oxydation : changement de l'état d'oxydation des minéraux en présence d'oxygène libre. Elle affecte de façon significative les minéraux ferro-magnésiens : le fer passe souvent de l'état Fe2+ à Fe3+, ce qui modifie la taille ionique, déstabilise le réseau cristallin et transforme les minéraux en d'autres (par exemple en oxydes et hydroxydes).
4. Hydratation : incorporation de molécules d'eau dans le réseau cristallin des minéraux, généralement traduite par une augmentation de volume. L'exemple typique est la transformation de l'anhydrite en gypse, avec une augmentation considérable du volume, provoquant des déformations dans les matériaux.
5. Hydrolyse : désintégration de la structure cristalline de certains minéraux par rupture de leurs liaisons sous l'action des ions hydrogène présents dans les eaux acides. Ces ions s'introduisent dans le réseau et expulsent des cations, provoquant la désintégration du réseau et la libération d'anions qui sont lessivés. La redistribution des ions restants conduit à la formation de nouveaux minéraux. L'hydrolyse est l'un des mécanismes les plus importants dans les intempéries ; elle affecte de manière significative les silicates, minéraux les plus abondants. Les feldspaths, par exemple, se transforment en matériaux argileux et se dissolvent partiellement. En outre, la kaolinite peut évoluer sous certaines conditions en d'autres argiles. Les feldspaths sont stables à haute pression et température, mais instables aux conditions de surface et sont donc modifiés par contact avec l'eau.

Altération biologique

Altération biologique : processus d'altération des roches provoqué par des êtres vivants, tant par des procédés mécaniques que chimiques. Elle se déroule comme suit :

1. Effet de coin : les racines des végétaux s'introduisent dans les fissures des roches. En se développant, elles exercent une pression sur les parois et fragmentent les roches.
2. Méchanique (mélange) : processus physique produit par divers animaux, tels que des vers ou des mammifères fouisseurs (taupes, blaireaux, etc.), qui creusent des galeries et remuent le sol, favorisant la désintégration de la roche et du sol.
3. Effet chimique : les organismes vivants, notamment les bactéries, les champignons et les lichens, produisent des substances acides qui provoquent des changements chimiques dans les roches. Les racines mêmes des arbres et des plantes agissent chimiquement sur les roches en captant différents cations, modifiant ainsi les minéraux constitutifs.

Érosion

Érosion : processus d'altération suivi du transport et de l'élimination des matériaux par l'action combinée de la pesanteur, de l'eau, du vent, de la glace et des organismes, en particulier les humains.

Érosion éolienne (vent)

L'érosion due au vent, selon le type de matériaux, peut être de deux types :

1. Déflation : le vent enlève les particules fines des matériaux en vrac. Si les fragments sont de tailles différentes, les plus fins sont emportés tandis que les plus gros restent à la surface, donnant des surfaces pierreuses appelées regs ou déserts de pierre dans les climats arides.
2. Abrasion : quand le vent chargé de particules en suspension (sable) frappe des roches, il les use comme une lime. Si la roche est homogène, il peut y avoir une érosion différentielle qui laisse des cavités ou des zones plus tendres ; ce type d'érosion est appelé alvéolaire. Comme le vent ne transporte le sable que jusqu'à une certaine hauteur, l'abrasion est souvent plus importante à la base des masses rocheuses, ce qui peut aboutir à des formes dites en 'champignon'.

Érosion par l'eau

L'érosion par l'eau est due à l'action des cours d'eau et de la mer. Sa capacité érosive dépend de la puissance du flux, déterminée par le débit et la vitesse, qui à son tour dépend de la pente ; pour la mer, elle dépend de la force des vagues. L'action érosive opère essentiellement par deux mécanismes :

• a) Dissolution de certains éléments des roches, comme les matériaux solubles.
• b) Abrasion produite par les courants d'eau et les masses d'eau de mer en mouvement. Cette action est amplifiée par les matériaux solides entraînés par l'eau (sable, galets), qui frappent et usent les substrats.

Érosion glaciaire

L'érosion glaciaire est due à l'action des glaces et des fragments de roche entraînés sous la glace qui arrachent et polissent le substrat rocheux, donnant des formes typiques visibles après la disparition des glaces. Au fond des vallées glaciaires, les roches du substrat apparaissent polies si elles sont dures, et présentent une série de rainures ou cannelures parallèles à la direction d'avancée du glacier. Les blocs arrondis transportés par la glace, soumis à frottement, prennent une forme convexe avec des stries longitudinales ; ces formes correspondent aux roches moutonnées.