La Sphère Terrestre : Processus Internes et Externes

La Sphère Terrestre : Un Système Dynamique

La sphère terrestre est un système actif qui interagit avec l'énergie solaire externe et l'énergie interne de la Terre. Elle génère et transmet de l'énergie à l'environnement. C'est un système en équilibre dynamique, en constante évolution par des processus d'augmentation et de dénudation, tout en maintenant un équilibre interne et externe grâce à des processus géologiques.

Processus Géologiques Externes

Les processus géologiques externes sont alimentés par l'énergie solaire et l'attraction gravitationnelle.

Dénudation : Destruction et Transformation du Relief

La dénudation englobe tous les processus qui provoquent la destruction du relief : altération, érosion et transport. Le vieillissement des matériaux rocheux entraîne leur désagrégation en particules plus petites ou en substances dissoutes.

Altération Physique

L'altération physique fragmente les roches sans modifier chimiquement leurs minéraux. Les processus incluent :

• Décompression : L'érosion des couches supérieures réduit la pression lithostatique, provoquant la fissuration des roches en plans parallèles à la surface topographique.
• Gelifraction : L'eau infiltrée dans les fissures gèle, augmente de volume et fissure les roches.
• Thermoclastie : Les cycles de dilatation et de contraction dus aux variations de température créent des tensions qui désintègrent les roches.
• Haloclastie : La croissance de cristaux de sel dans les fissures des roches, notamment près des zones côtières, provoque leur rupture.

Altération Biologique

L'altération biologique est causée par l'action des racines des plantes qui ouvrent les fissures et par la circulation de l'eau.

Altération Chimique

L'altération chimique implique des réactions chimiques entre les minéraux des roches et des substances comme l'eau, le dioxyde de carbone et l'oxygène, contribuant à la décomposition des roches. L'eau est le principal agent de ces réactions.

• Dissolution : L'eau dissout certains minéraux comme le sel gemme, le gypse et le calcaire. La carbonatation, transformation du carbonate de calcium en bicarbonate de calcium par le dioxyde de carbone, en est un cas particulier.
• Hydrolyse : L'eau décompose les silicates d'aluminium.
• Oxydation : L'oxygène dissous dans l'eau oxyde certains minéraux, notamment ceux riches en fer.
• Hydratation : Certains minéraux intègrent de l'eau dans leur réseau cristallin, augmentant leur volume.
• Altération chimique par des organismes vivants : Certains organismes sécrètent des substances acides qui pénètrent la roche.

Érosion et Transport : La Dynamique des Agents Géologiques

Les processus externes sont mis en mouvement par le cycle de l'eau et le mouvement de l'air, entraînant l'érosion (usure et arrachement des matériaux) et le transport. La modélisation du relief dépend de la lithologie, de la topographie, du climat et de la végétation.

Modélisation par Mouvements de Masse

Les mouvements de masse incluent :

• Flux : Les matériaux argileux saturés d'eau forment des coulées de boue dévalant les pentes.
• Glissements de terrain : L'eau augmente le poids des couches rocheuses, réduisant leur friction et provoquant leur glissement sur les couches inférieures.
• Analyse : Un lent affaissement dû aux cycles de dilatation, de contraction et à la gravité.
• Solifluxion : Un mouvement combinant écoulement et fluage.

Détachements

Les détachements impliquent la chute de matériaux individuels, par opposition aux mouvements de masse.

Processus Géologiques Internes

Les processus internes sont causés par l'énergie interne de la Terre et se manifestent souvent à la surface de la croûte terrestre.

Théorie de la Tectonique des Plaques

La théorie de la tectonique des plaques explique ces processus. La lithosphère est divisée en plaques qui se déplacent horizontalement, entraînées par les courants de convection du manteau, eux-mêmes produits par la chaleur de l'âme terrestre.

Phénomènes Associés aux Limites de Plaques

• Limites constructives (divergentes) : Zones de séparation où la lithosphère océanique est créée, comme les dorsales océaniques.
• Limites passives (coulissantes) : Zones où les plaques glissent latéralement l'une par rapport à l'autre, sans création ni destruction de lithosphère. Elles sont caractérisées par des failles transformantes.
• Limites destructrices (convergentes) : Zones où la lithosphère océanique, plus dense, plonge sous la croûte continentale (subduction), formant des marges actives.

Courants de Convection

Les courants de convection sont des mouvements ascendants et descendants de matière dans le manteau, générés par la chaleur interne de la planète et la gravité.

Formation des Roches et Cycle Géochimique

Processus Magmatiques

Les processus magmatiques résultent de la solidification du magma ou de la cristallisation de minéraux à haute température. Ils donnent naissance aux roches magmatiques :

• Volcaniques : Formées par le refroidissement rapide de la lave en surface (faible cristallisation).
• Plutoniques : Formées par le refroidissement lent du magma en profondeur (cristaux abondants).
• Filoniennes : Formées dans des filons, au sein de fissures et de fractures.

Processus Sédimentaires

Les processus sédimentaires forment les roches sédimentaires à partir de matériaux issus de l'altération et de l'érosion des roches de surface, transportés par les agents géologiques externes.

Processus Métamorphiques

Les processus métamorphiques transforment les roches sur place (souvent sédimentaires) sous l'effet de la pression et de la température, sans altérer significativement leur composition chimique. Dans des conditions extrêmes, ces roches peuvent fondre (anatexie) pour former des roches magmatiques.

Risques Géologiques

Risques Liés aux Processus Internes

Volcanisme

Le volcanisme actif est associé aux limites de plaques et présente divers risques :

• Émissions de solides (pyroclastiques) : Risque d'impact.
• Émissions de liquides (coulées de lave) : Destruction par l'avancée des laves.
• Émissions gazeuses : Nuages de gaz chauds et de particules fines lors d'éruptions explosives.
• Coulées de boue (lahars) : Formées par la fonte des neiges, elles peuvent être dévastatrices.
• Avalanches de débris volcaniques : Effondrement du cône volcanique.
• Éruptions phréato-magmatiques : Interaction du magma avec l'eau, provoquant des explosions de vapeur violentes.

Tsunamis

Les tsunamis sont des vagues géantes générées par des éruptions volcaniques ou des tremblements de terre majeurs, affectant les zones côtières.

Séismes (Tremblements de Terre)

Les séismes sont des mouvements violents de la croûte terrestre dus à des processus tectoniques ou volcaniques. Les risques incluent :

• Effondrement de bâtiments, destruction d'infrastructures.
• Incendies dus à la rupture des conduites de gaz et d'électricité.
• Glissements de terrain et éboulements.
• Tsunamis, modifications des aquifères et des cours d'eau.

Diapirisme Salin

Les masses de sel, moins denses, remontent à travers les couches rocheuses, créant des instabilités et des risques tels que des dommages aux bâtiments et aux routes.

Risques Liés aux Processus Externes

Glissements de Terrain

L'infiltration d'eau peut provoquer des glissements de terrain et des mouvements de masse rapides, qualifiés de risques gravitaires.

Avalanches

Les avalanches sont des mouvements de neige sur les pentes, pouvant entraîner des débris et être déclenchées par des vibrations.

Mouvements Verticaux (Affaissement et Effondrement)

L'affaissement est un mouvement lent, tandis que l'effondrement est plus rapide.

Sols Expansifs

Les sols expansifs (argiles, gypse) augmentent de volume en absorbant l'eau, provoquant des gonflements et des fissures qui endommagent les infrastructures.