ROCHES (Formation)Érosion et sédimentation

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L'histoire des continents résulte d'une évolution où interfèrent des forces internes nées de déséquilibres crustaux et des forces externes qui détruisent les constructions orogéniques édifiées par les premières. Tous les reliefs ne sont que des états transitoires de cette évolution. Actuellement, le globe constitue un système clos, pour l'essentiel, et la conservation de la matière implique que la destruction des continents par l'érosion soit compensée par une sédimentation corrélative.

En fait, l'existence de ce couple érosion-sédimentation a été mise en évidence depuis fort longtemps. L'idée de cette relation se trouve déjà clairement exprimée, pour la première fois, semble-t-il, dès la fin du xviiie siècle dans les travaux du géologue écossais James Hutton. Au tout début du siècle suivant, John Playfair, explicitant et diffusant la pensée huttonienne, la reprend dans le cadre de son « cycle géologique » et de sa conception de l'histoire terrestre fondée sur une succession de « mondes ». Selon le géographe Henri Baulig, l'idée même d'un rajeunissement périodique de la Terre apparaît dès l'Antiquité. Mais elle reste le fruit d'une pure réflexion, alors que le système huttonien représente l'interprétation d'un grand nombre d'observations contrôlables.

Phases de l'érosion et sédimentation

La destruction par divers agents des portions de la croûte terrestre exposées à leur action fournit des matériaux meubles. Après modifications et transport, ils s'accumulent et constituent les dépôts sédimentaires.

En français, le terme érosion groupe l'ensemble des processus qui conduisent à une usure de la surface terrestre et au façonnement des formes de relief sous l'action des agents météoriques (météorisation) et de transport (morphogenèse). En revanche, les auteurs de langue anglaise séparent la désagrégation et l'altération des roches en place (processus physico-chimiques ou climatiques) de l'élimination des produits résultants par les agents vecteurs (eau, vent, etc.).

Altération des roches mères

La météorisation des roches représente la première phase de l'érosion, où l'eau joue un rôle essentiel. Elle met en œuvre des processus de natures différentes, mécaniques (fragmentation, désagrégation), chimiques (altération) et biochimiques (pédogenèse). Dans le cas des roches compactes, leur intervention est un préalable indispensable à celle des agents de transport, qui ne peuvent exercer leur activité qu'aux dépens des produits de leur ameublissement.

Les continents ont une surface voisine de 149 millions de kilomètres carrés, dont 75 p. 100 environ sont occupés par des roches sédimentaires, bien que celles-ci ne représentent qu'à peu près 5 p. 100 du volume de la croûte terrestre. Les roches nues, inaltérées, n'affleurent que dans des régions où les possibilités d'évacuation par les agents de transport dépassent la quantité de matériel fournie par la seule météorisation. De tels affleurements sont confinés aux étages élevés des chaînes de montagnes et à certaines parties des domaines aride et semi-aride, ainsi qu'à certaines marges littorales. Dans ce cas, et en dehors des possibilités d'altération, c'est la cohésion des roches qui intervient : seuls les sables ou les cendres peuvent être directement mobilisés. La fragmentation des roches cohérentes demande l'intervention de processus physiques où l'eau joue toujours un rôle prédominant : cryoclastie, thermoclastie, alternances sécheresse-humidité. Intervient alors aussi la conformation même des reliefs, l'accroissement des pentes facilitant le jeu de la gravité, qui utilise les discontinuités internes (failles, diaclases) des massifs rocheux.

Dans tous les autres domaines, l'ablation s'attaque au résultat de l'altération et de la pédogenèse des roches en place. Les modalités en sont très complexes, car on y retrouve les interférences constantes entre les caractéristiques propres du matériel et les modes d'action des divers agents. C'est ainsi que des roches de composition voisine peuvent réagir très différemment. La texture et la granulométrie commandent, par exemple, la pénétration de l'eau, et le même matériel volcanique est beaucoup plus rapidement altéré sous forme de cendres que sous forme de lave consolidée. La division naturelle des cendres permet d'ailleurs l'action immédiate des facteurs de transport mécanique. Deux granites de même composition globale peuvent se comporter de façons très diverses : la répartition des éléments noirs (micas, amphiboles), la texture règlent l'altération. Un léger métamorphisme de type alpin suffit à « immuniser » les plagioclases.

Érosion hydrique

Photographie : Érosion hydrique

Figures d'érosion hydrique dans des tufs volcaniques d'âge tertiaire. 

Crédits : P. Jaccod/ De Agostini/ Getty Images

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L'altération est une somme de réactions qui tendent à une plus grande stabilité du binôme eau-produits d'altération. Les eaux météoriques, peu chargées en ions, ont tendance à dissoudre les minéraux. En se chargeant de matières dissoutes, elles deviennent moins agressives et l'altération diminue. Il s'établit ainsi des chaînes dont les instabilités se compensent plus ou moins, et où le pH et le potentiel d'oxydoréduction jouent un grand rôle. Aux processus de dégradation succèdent des synthèses de minéraux plus stables, mais l'évolution est lente car les températures sont faibles. Des séquences minérales nouvelles soulignent ces transformations et leur agencement spatial, vertical et horizontal témoigne de la plus ou moins grande vigueur de l'altération. L'influence de la matière organique mérite d'être signalée : elle permet une meilleure rétention des eaux et donne des éléments actifs (acides humiques, etc.). Mais si la quantité de débris organiques fournie par la couverture végétale augmente avec la chaleur et l'humidité, sa conservation dans les sols diminue exponentiellement quand la température s'accroît.

L'ablation du matériel issu de l'altération est très sensible à la nature de celui-ci : l'évacuation rapide des solutions sera fonction de l'importance de la percolation ; la fragmentation facilitera le transport mécanique. Un granite qui libère peu de matières dissoutes peut donner une quantité considérable d'arènes ; une roche basique fournit beaucoup de matières dissoutes mais son altération conduit souvent à la genèse de carapaces qui bloquent les possibilités de l'érosion mécanique. On rencontre d'autres types de carapaces (croûtes calcaires ou gypseuses) dans les domaines aride et semi-aride : elles signalent la réalisation d'équilibres nombreux qui freinent l'ablation des versants.

Cheminées de fées

Photographie : Cheminées de fées

Les cheminées de fées, ou demoiselles, sont des structures géomorphologiques dues à l'érosion. Elles se forment par ravinement dans des terrains argileux, limoneux ou gréseux, contenant dans tous les cas des blocs plus importants (les coiffes), qui protègent leur fine colonne de l'érosion. 

Crédits : Dieter Meyrl/ Getty Images

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Cette rapide analyse des modalités de la météorisation des roches mères suffit à montrer que les sédiments ne seront bien souvent que de pâles reflets des roches dont ils dérivent. La part d'héritage est souvent bien faible, comparée à l'apport de la genèse de minéraux nouveaux et aux perturbations introduites par le facteur biologique.

Transport

Le transport des produits de l'altération et des particules des r [...]

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Érosion hydrique

Érosion hydrique
Crédits : P. Jaccod/ De Agostini/ Getty Images

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Cheminées de fées

Cheminées de fées
Crédits : Dieter Meyrl/ Getty Images

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Monument Valley, 2

Monument Valley, 2
Crédits : Y. Gautier

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Érosion et sédimentation sur un bloc continental

Érosion et sédimentation sur un bloc continental
Crédits : Encyclopædia Universalis France

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Écrit par :

  • : professeur des Universités, professeur émérite à l'université de Paris-I-Panthéon-Sorbonne
  • : professeur à la faculté des sciences de l'université de Paris-VI-Pierre-et-Marie-Curie, directeur du laboratoire de géologie de l'École normale supérieure de Paris

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Pour citer l’article

Roger COQUE, André JAUZEIN, « ROCHES (Formation) - Érosion et sédimentation », Encyclopædia Universalis [en ligne], consulté le 01 décembre 2021. URL : https://www.universalis.fr/encyclopedie/roches-formation-erosion-et-sedimentation/