Canyon creusé par l'eau

Canyon creusé par l’eau

Les agents d’érosion
• L’érosion est la destruction des reliefs au fur et à mesure de
leur apparition par météorisation (désagrégation et altération)
et par transport des produits (débris rocheux, minéraux et
substances solubles) vers des bassins de sédimentation.
• Examinons de plus près l’action de trois agents d’érosion :
l’eau, le vent et la glace. Dans le cas de l’eau, puisque nous
avons déjà parlé de sa place centrale dans la météorisation,
nous allons nous concentrer sur son rôle dans le transport.
Érosion des îles de la
Madeleine

Le cycle de l’eau
• On trouve de l’eau dans l’hydrosphère (cours d’eau, lacs,
océans, neige et glace), dans l’atmosphère (vapeur et
nuages), dans la biosphère (animaux et plantes), dans la
croûte (eau souterraine) et dans le manteau (minéraux
hydratés). Les échanges d’eau entre ces divers réservoirs
forment le cycle de l’eau.
Partie interne
du cycle

Partie externe du cycle de l’eau
Adaptation d’une figure de la Commission géologique du Canada
http://sts.gsc.nrcan.gc.ca/geoscape/fortfraser_main_fr.asp

L’évaporation
• L’eau passe d’un cours d’eau, d’un plan d’eau ou du sol à
l’atmosphère par évaporation.
• Ce passage de l’état liquide à l’état gazeux est rendu
possible par l’énergie fournie par le Soleil ou par toute autre
source. L’énergie permet aux molécules H 2 O de briser les
liens qui les unissent dans l’eau et de se séparer les unes
des autres.
Évaporation de l’eau
chauffée par un
réservoir de magma.

Le mécanisme de
l’évaporation
énergie
lien
H 2 O
gaz
liquide

Sublimation, transpiration
• Grâce à l’énergie du Soleil, la neige ou la glace peuvent
fondre et l’eau de fonte peut ensuite s’évaporer et passer
dans l’atmosphère.
• L’eau à l’état solide, dans la neige ou la glace, peut aussi
passer directement à l’état gazeux. On parle alors de
sublimation.
Eau de fonte d’un glacier
glacier

• Une plante a besoin de pores
pour prendre dans l’atmosphère
le CO 2 dont elle a besoin et
pour y relâcher l’oxygène
qu’elle produit. Elle perd une
partie de son eau chaque fois
qu’elle ouvre ses pores. Le
résultat net est que la plante
puise l’eau souterraine dans le
sol avec ses racines et la rejette
sous forme de vapeur dans l’air.
C’est le mécanisme de
transpiration.
Adaptation d’une image de :
http://www.sciencescope.co.uk/plant_transpiration.htm

Question
Vous créez un banc de neige en dégageant l’entrée de
votre maison. À la tempête suivante, vous notez que le
banc de neige a beaucoup baissé même s’il a toujours fait
très froid depuis la première tempête. Nommez les deux
processus étudiés dans le cours qui sont responsables de
ce changement.
Réponse : Il y a d’abord la sublimation qui fait que même
sans fondre les cristaux de neige perdent leurs belles
branches. Il y a aussi la compaction qui fait qu’il y a de moins
en moins d’espace vide entre les cristaux en évolution. On
assiste donc au début d’un processus de diagenèse, qui
conduit à la formation de la glace des glaciers quand
l’accumulation de neige se poursuit année après année.

Précipitation
• Les molécules H 2O isolées de la vapeur d’eau reforment des
liens les unes avec les autres quand la température baisse
et en présence des cristaux microscopiques présents dans
l’air (argile, sels, minéraux…) auxquels elles adhèrent.
• On obtient ainsi les gouttelettes d’eau et les cristaux de
glace qui forment les nuages. Dans certaines conditions,
cette eau liquide ou solide se dépose à la surface de la
Terre sous forme de pluie, de neige, de grêle… On appelle
précipitation toute forme d’eau atmosphérique qui se dépose
au sol.

Ruissellement et chenaux
• L’eau de précipitation peut s’infiltrer dans le sol ou ruisseler
à la surface et s’incorporer à un cours d’eau.
• Un cours d’eau est constitué d’un ou plusieurs chenaux que
l’eau emprunte pour s’écouler sur un terrain. L’eau s’écoule
vers les points les plus bas sous l’influence de l’attraction de
la Terre.
• Un tronçon d’un cours d’eau est à chenal rectiligne si l’eau
s’écoule dans un seul chenal droit. Cela arrive quand une
particularité du terrain force l’eau à s’écouler ainsi.
• En général, le contact entre un fluide et un solide meuble
tend à prendre une forme sinueuse : le vent qui souffle sur
le sable forme des dunes, l’eau qui quitte une plage après
l’arrivée d’une vague y laisse des rides, etc. Un tronçon d’un
cours d’eau à chenal unique a donc en général une forme
sinueuse et on parle de chenal à méandres.

Note : Un chenal n’est pas droit si la distance entre deux
points du chenal en canot est au moins 1,5 fois plus grande
que la distance en ligne droite.
La sinuosité est la règle.
Chenal rectiligne imposé par la
forte pente.

Chenal à méandres
• Chenal à méandres du Colorado
dans le Grand Canyon.
• Méandre est le nom d’une
rivière de Turquie. Ce terme
désigne la sinuosité d’une
rivière et aussi chacune des
boucles de la rivière.

• À chacune des courbes d’un chenal à méandres, l’eau
érode la rive concave vers le bas, vers l’extérieur et vers
l’aval (a-val = vers la vallée = dans le sens du courant) et
construit la rive convexe en y déposant des sédiments.
•
• L’avancée de la rive concave d’un méandre se fait aux
dépens de la rive convexe du méandre suivant. Il arrive
donc régulièrement que le chenal court-circuite un
méandre et que celui-ci soit abandonné.
• On appelle alluvions (un mot féminin) les sédiments
déposés par un cours d’eau. Il y a alluvionnement de la
rive convexe d’un méandre.

Alluvionnement de la
rive convexe
Photo ci-dessus :
http://www.chez.com/
canada99/themephoto/photographies-04/tremblantphotos.htm
Rivière du Diable près de Mont-Tremblant
Méandre abandonné (alimenté en eau
par infiltration depuis le chenal)

Chenaux en
tresse
• Un cours d’eau qui coule sur une faible pente et qui transporte
une grosse charge de sédiments tend à avoir, pour ce tronçon,
un lit large et peu profond découpé par des traînées d’alluvions
en forme d’îlots. On parle alors de chenaux en tresse.
• Les îlots sont en continuelle migration, l’eau érodant ici et
déposant là. Ces migrations sont particulièrement rapides en
période de crue quand l’eau recouvre ces bancs d’alluvions
(gravier, sable et boue). Comme dans «banc de neige», banc
désigne un amas de quelque chose.

Question
La forme de ce méandre, dans un cours d’eau qui traverse
une plage pour se jeter dans la mer, changeait de minute en
minute. Décrivez un signe de cette évolution rapide.
Réponse : On voit que le sable sur la rive concave, que
l’eau ronge à sa base, s’est écroulé plusieurs fois.

Plaine alluviale
• Une plaine alluviale ou d’inondation est une plaine
recouverte par les alluvions d’un cours d’eau. Ces plaines
sont importantes en hydrogéologie puisque ces alluvions
contiennent souvent beaucoup d’eau souterraine.
• Ces plaines se forment de diverses manières. Prenons un
cours d’eau qui méandre dans une vallée. Son chenal se
déplace avec le temps un peu comme le fait un serpent : il
érode ainsi et couvre de ses sédiments une bande plus large
que le chenal. Cette bande elle-même ondule comme un
serpent et le cours d’eau attaque ainsi les flancs de la vallée.
Cela finit par former un fond plat et large couvert d’alluvions.
• Lors d’une crue, le cours d’eau tend à recouvrir toute cette
plaine et à y laisser, en se retirant, d’autres alluvions.

Exemples de plaines alluviales pour un cours d’eau à chenaux
en tresse et à chenal à méandres, d’après des figures de :
http://www.uow.edu.au/science/geosciences/staff/gn/floodplain_
evolution.htm

Cône alluvial
Cône d’alluvions
canyon
• Quand un cours d’eau débouche soudainement d’un
canyon ou d’une vallée encaissée, sa capacité de
transport baisse brusquement et il dépose les alluvions
qu’il transporte.
• Au fil du temps, parce que les sédiments le forcent à
changer de direction sans cesse, le cours d’eau construit
un dépôt en forme d’éventail appelé cône alluvial.

Canyon et cône alluvial miniatures au pied d’une falaise de
sable et de gravier. Notez les trajets récents de l’eau.
Nouvelle diapo

Transport fluvial
• Un cours d’eau est à la fois un agent d’érosion, qui use
son lit, et un agent de sédimentation, qui dépose des
alluvions dans son lit.
• Dans un cas comme dans l’autre, cela n’est possible que
si le cours d’eau peut transporter les produits de la
météorisation des roches. Qu’il s’agisse d’un ruisseau ou
d’un fleuve, on parle de transport fluvial.
• Le transport en solution est le transport des ions et des
autres substances solubles libérés par l’altération
chimique des roches. Il ne dépend que du débit du cours
d’eau, c’est-à-dire du nombre de mètres cubes d’eau qui
passent à un endroit du cours d’eau, sous un pont
disons, à chaque seconde.
• Chaque m 3 d’eau d’un petit ruisseau transporte aussi
bien les ions qu’un m 3 d’eau d’une rivière, mais moins de
m 3 passent sous un pont à chaque seconde.

Transport de la fraction détritique
• Le transport des particules solides est plus complexe parce
qu’il dépend de la vitesse de l’eau et de la taille des
particules. Pour une vitesse donnée, l’eau transporte les
particules minérales dont la taille est inférieure à une
certaine valeur et il dépose toutes celles qui sont plus
grosses. Le transport se fait de trois façons :
1. La turbulence de l’eau empêche les particules fines de
tomber au fond et les garde en suspension : elles se
déplacent donc dans la masse d’eau.
2. Les particules de taille intermédiaire se déplacent par
sauts, sans réussir à rester en suspension ou à rester au
fond de l’eau. C’est le transport par saltation.
3. Les particules plus grosses restent au fond de l’eau où le
courant les tire ou les roule : c’est le transport par traction
et roulement.

• Le vent transporte les particules solides exactement de la
même façon que l’eau. Les processus illustrés ci-dessous
s’appliquent aussi bien au transport du sable, de la
poussière et du gravier qu’à celui de la neige.

Les cailloux roulaient sur le fond sableux de ce cours d’eau à
forte pente.
Saltation dans un tunnel à vent.
Université Kansas State. (Lien)

Question
Voici un exemple du transport par
le vent de poussières en
suspension de l’Afrique du Nord
vers l’Atlantique. D’où viennent
toutes ces poussières ? (Photo
NASA, Visible Earth)
Notez les volcans des îles
Canaries.
Réponse : Du vaste désert du
Sahara.

• L’eau d’un cours d’eau qui
débouche dans un lac ou
un océan perd de la vitesse
et elle dépose sa charge
alluviale. Un dépôt ou delta
se forme si l’érosion par les
courants et les vagues est
plus lente que la
sédimentation.
Les deltas
Delta de la Volga en mer
Caspienne
• Certains deltas ont la forme
générale d’un triangle,
comme la lettre grecque
delta majuscule , dont ils
portent le nom. D’autres ont
des formes nettement plus
complexes.
Photo NASA, Visible Earth : http://visibleearth.nasa.gov/

Nous avons déjà parlé de stratification entrecroisée. C’est le
type de stratification qu’on retrouve dans un delta qui se forme
dans un lac, sans influence majeure des vagues, des courants
et des marées. Les alluvions s’y déposent de trois façons :
1. En avant du delta, des alluvions fines se déposent à plat sur
le plancher du lac. Ce sont les couches basales.
2. Au front du delta, les sédiments plus grossiers se déposent
en strates inclinées, les couches frontales, qui avancent sur les
couches basales.
3. Un vernis d’alluvions, prolongeant celui de la plaine
d’inondation, se dépose ensuite au sommet du delta. Ce sont
les couches sommitales.

Pourquoi peut-on penser que ce dépôt de sable
et de gravier (près de Radium Hot Springs en
Colombie-Britannique) est d’origine deltaïque ?
Question
Réponse : Parce que les strates sont disposées comme les
couches frontales d’un delta.

Marnage et dérive littorale
• Nous n’étudierons pas les divers types de deltas. Nous
allons nous contenter de faire la liste des divers agents qui
façonnent les deltas.
• Il y a d’abord l’eau du cours d’eau qui transporte et dépose
les sédiments.
• Il y a ensuite les vagues qui remanient les sédiments
jusqu’à une certaine profondeur. De plus, quand elles
frappent une plage avec une direction oblique, elles
déplacent les sédiments le long de la plage. Ce transport
latéral du sable et du gravier se nomme la dérive littorale.
• Il y a aussi le marnage, la différence entre le niveau de la
haute et de la basse mer. Si le marnage est important, les
mouvements d’avancée et de recul de l’eau associés aux
marées redistribuent les sédiments.

Ce jour là, la dérive littorale transportait le sable et le gravier
vers le bout de la Pointe-Pelée (Ontario).
grain qui descend la pente
grain poussé par la vague

Déflation et abrasion
• Comme l’eau, le vent érode
les terrains, transporte les
débris de cette érosion et les
dépose. Le transport des
particules se fait par
suspension, traction,
roulement et saltation, comme
pour l’eau.
• L’érosion se fait de deux
façons : par déflation, en
soulevant les particules
d’argile, de silt et de sable qui
jonchent le sol ; par abrasion,
en sablant les rochers avec
Journée d’abrasion aux
îles de la Madeleine
les particules en suspension
et en saltation.
Région du Sahara nettoyée par
déflation (il ne reste que le gravier)

Les dunes
• Le vent sépare les particules fines en suspension, qu’il
transporte au loin et qu’on retrouve dans les argiles des
grands fonds océaniques, du sable qu’il transporte à la
surface par traction, roulement et saltation.
• Les accumulations de sable déposé et constamment
remanié par le vent forment les dunes. On en retrouve
partout où il y a une source de sable : ancien delta, plage,
cône alluvial, dépôts volcaniques, etc.
• Une dune parabolique se forme quand le vent doit sécher
un sable humide pour le déplacer. Cela donne un creux,
une cuvette de déflation, là où le sable est prélevé et un
bourrelet qui avance dans la direction du vent.
• La face au vent du bourrelet a une pente plus douce que la
face sous le vent qui est une pente d’avalanche. Les côtés
du bourrelet, que la végétation stabilise, forment des bras
qui pointent dans la direction opposée à celle du vent. La
dune a donc une forme en U.

au vent : pente douce
sous le vent : avalanche
Dune parabolique
Cuvette de
déflation
vent

Barkhanes
• Quand le sable de la source est sec, le vent forme divers types
de dunes selon sa régularité, l’abondance du sable, le couvert
végétal et le relief.
• Un vent de direction constante qui déplace une quantité limitée
de sable tend à créer des barkhanes en forme de croissant.
Contrairement aux dunes paraboliques, les bras pointent dans
la direction du vent (photo ci-dessous). Celui-ci a plus de facilité
à déplacer le sable sur les côtés de la dune et les bras
avancent donc plus rapidement que le centre.
Photo de Yoshi Ogasawara : Geology of Western United
States : http://www.earth.edu.waseda.ac.jp/photogeology/

Voici une dune de la région de Kuujjuaq (Nunavik au nord
du Québec). Dans quel sens le vent qui déplace cette dune
souffle-t-il ? Comment le savez-vous ? De quel type de dune
s’agit-il ?
Question
Réponse : La pente plus douce indique que le vent vient de la
gauche. Les bras de la dune pointent donc dans la direction
opposée au vent. C’est une dune parabolique.
Photo de Jean-Marie Dubois, © Le Québec en images, CCDMD

Loess
• Nous avons dit que le vent sépare les fines poussières et
le sable. Il dépose les poussières dans les océans et aussi
partout où le relief fait que la vitesse du vent chute.
• Le loess est un dépôt poreux de silt, jaune ou beige, avec
un peu d’argile et de sable. Le vent en dépose une fine
couche chaque année et la végétation stabilise le dépôt au
fur et à mesure.
• Les sources de silt sont les déserts et les régions qui
étaient au front des grands glaciers continentaux qui ont
recouvert le nord de l’Amérique et de l’Eurasie. Ces
glaciers étaient des sources de farine de roche que l’eau
de fonte déposait à leur front.
• Les dépôts de loess sont donc abondants chez nos voisins
américains.

Transport du silt depuis la vallée du glacier Kaskawulsh
(Yukon) et dépôt de loess résultant.