L'érosion : processus et paysages

Cours complet · SVT (seconde), chapitre 6 · seconde générale, sciences de la vie et de la Terre

Les paysages que nous observons — vallées, falaises, canyons, plaines alluviales — ne sont pas figés : ils résultent d'une lutte permanente entre les forces internes du globe, qui soulèvent les reliefs (tectonique, volcanisme), et les processus de surface qui les usent et les redessinent. Ce second ensemble de processus porte un nom : l'érosion. Ce chapitre décrit comment les roches se dégradent sur place (altération), comment les particules ainsi produites sont arrachées et déplacées (transport), et comment cette dynamique façonne, à l'échelle des temps géologiques, les paysages actuels.

6.1 L'érosion, un système de processus

Définition 6.1L'érosion

L'érosion est l'ensemble des processus qui usent, fragmentent et transforment les roches à la surface de la Terre, puis déplacent les matériaux ainsi produits vers d'autres lieux (transport), avant leur dépôt. Elle regroupe trois étapes enchaînées : l'altération des roches, l'arrachement des particules et leur transport.

Propriété : Un moteur externe

L'érosion est un processus externe : son énergie provient du Soleil (cycle de l'eau, vents, gel-dégel) et de la gravité (écoulements, éboulements), et non de la chaleur interne du globe. Elle s'oppose ainsi aux processus internes (tectonique, volcanisme) qui, eux, construisent le relief. Le paysage observé à un instant donné résulte de l'équilibre entre ces deux dynamiques opposées.

Sur un versant, ces trois étapes s'enchaînent de l'amont vers l'aval : la roche s'altère sur place, les fragments libérés sont arrachés puis transportés vers les zones basses (vallées, plaines, océans) où ils finissent par se déposer.

Coupe d'un versant : la chaîne altération (dégradation de la roche sur place)

\to

arrachement et transport des particules (par l'eau, la gravité, le vent)

\to

dépôt des sédiments dans les zones basses.

6.2 L'altération des roches

Avant d'être transportée, une roche doit d'abord être fragilisée et dégradée sur place : c'est l'altération. On distingue trois types d'altération, souvent associés dans la nature.

Propriété : Les trois types d'altération

Altération physique (mécanique) : la roche se fragmente en morceaux de plus en plus petits sans changement de composition chimique. Principales causes : le gel-dégel (l'eau s'infiltre dans une fissure, gèle, augmente de volume et élargit la fissure), la thermoclastie (dilatations et contractions répétées de la roche sous l'effet des écarts de température jour/nuit), et l'action des racines des végétaux qui s'insinuent dans les fissures et les élargissent en grossissant.
Altération chimique : la roche se transforme chimiquement au contact de l'eau (souvent chargée en $CO X_{2}$ ), ce qui produit des ions dissous emportés en solution et parfois de nouveaux minéraux (argiles). C'est la dissolution, l'hydrolyse ou l'oxydation.
Altération biologique : des organismes (lichens, bactéries, racines, animaux fouisseurs) dégradent la roche par une action à la fois mécanique et chimique (sécrétion d'acides organiques).

Les trois voies de l'altération. Seule la voie chimique change la nature de la roche : la voie physique n'en modifie que la taille des morceaux, et la voie biologique combine les deux effets. Dans la nature, elles agissent le plus souvent ensemble.

Le gel-dégel (ou gélifraction) est l'un des mécanismes les plus efficaces d'altération physique, en particulier en montagne et dans les régions froides, où l'eau change souvent d'état.

La gélifraction (gel-dégel). L'eau qui gèle augmente de volume d'environ

9 %

; répétée des milliers de fois, cette poussée fait éclater la roche en débris anguleux sans en modifier la composition chimique : c'est une altération purement physique.

Exemple 6.2La dissolution du calcaire et le karst

Le calcaire (roche sédimentaire composée de carbonate de calcium $CaCO X_{3}$ ) est peu soluble dans l'eau pure, mais l'eau de pluie, en traversant l'atmosphère et les sols, se charge en dioxyde de carbone $CO X_{2}$ et devient légèrement acide. Cette eau acidulée dissout le calcaire selon la réaction :

$CaCO X_{3} + CO X_{2} + H X_{2} O Ca X^{2 +} + 2 HCO X_{3} X^{-}$

Les ions calcium ( $Ca X^{2 +}$ ) et hydrogénocarbonate ( $HCO X_{3} X^{-}$ ) sont évacués en solution par les eaux d'infiltration. À grande échelle et sur de longues durées, cette dissolution chimique creuse des paysages caractéristiques : lapiaz, dolines, gouffres et grottes — c'est le relief karstique, ou karst.

Méthode : Interpréter une expérience de dissolution du calcaire

On observe fréquemment en classe l'expérience suivante : un fragment de calcaire est plongé dans un tube contenant de l'eau acidifiée (ou du vinaigre) ; on observe un dégagement gazeux (effervescence) et le fragment se réduit progressivement de volume.

Identifier le réactif solide : le calcaire ( $CaCO X_{3}$ ) et le réactif liquide : une solution acide.
Interpréter l'effervescence : elle correspond au dégagement de $CO X_{2}$ gazeux, produit de la réaction inverse de celle du karst (ici l'acide est plus concentré qu'en conditions naturelles, ce qui accélère la réaction).
Relier à l'échelle naturelle : la même réaction, beaucoup plus lente, se produit dans le sous-sol avec l'eau de pluie chargée en $CO X_{2}$ atmosphérique et du sol ; c'est pourquoi la formation d'un paysage karstique demande des dizaines de milliers à des millions d'années.

6.3 Les facteurs qui contrôlent l'érosion

L'intensité de l'érosion en un lieu donné n'est pas la même partout : elle dépend de plusieurs facteurs qui se combinent.

Propriété : Facteurs contrôlant l'intensité de l'érosion

La nature de la roche : une roche tendre et poreuse (argile, calcaire) s'altère et s'érode plus vite qu'une roche dure et compacte (granite, quartzite).
Le climat : les alternances gel/dégel favorisent l'altération physique (climats froids ou de montagne) ; l'abondance des précipitations favorise l'altération chimique et le transport par l'eau (climats chauds et humides).
La pente : plus la pente est forte, plus l'énergie de l'eau ruisselante ou des matériaux soumis à la gravité est grande, donc plus l'érosion (arrachement et transport) est intense.
La couverture végétale : la végétation protège le sol en freinant le ruissellement, en retenant les particules avec ses racines et en limitant l'impact direct des précipitations ; sa disparition (déforestation, incendie) accélère fortement l'érosion.

Exemple 6.3Un désert, un paysage peu végétalisé

Dans les régions désertiques, la rareté de la végétation laisse le sol nu exposé à l'action directe du vent et des rares mais violentes précipitations. Le vent y transporte et façonne des formes caractéristiques (dunes, roches sculptées en champignon par abrasion éolienne), tandis que l'altération physique (fortes amplitudes thermiques jour/nuit) fragmente activement les roches en l'absence d'eau abondante pour l'altération chimique.

6.4 Le transport et le dépôt des matériaux

Une fois arrachées, les particules issues de l'altération (sable, argile, galets) sont déplacées par différents agents de transport, avant de se déposer plus loin.

Définition 6.4Agents de transport

On appelle agent de transport tout élément du milieu capable de déplacer les particules issues de l'érosion. Les principaux agents sont :

l'eau : ruissellement, rivières et fleuves, qui transportent des particules de toutes tailles (argiles en suspension, sables, galets roulés sur le fond) ;
le vent, qui transporte surtout les particules fines (sables, poussières) sur de grandes distances ;
la glace : les glaciers, en s'écoulant lentement, arrachent et transportent des blocs rocheux parfois volumineux (blocs erratiques) ;
la gravité, directement, dans les éboulements, glissements de terrain et coulées.

Propriété : Tri des particules pendant le transport

Plus l'énergie de l'agent de transport diminue (ralentissement d'un cours d'eau, chute du vent), moins il peut transporter de grosses particules : les plus lourdes (galets, sables grossiers) se déposent en premier, tandis que les plus fines (argiles) restent en suspension plus longtemps et se déposent plus loin. Ce phénomène, appelé tri granulométrique, explique que l'on trouve des galets en amont d'une vallée et des sédiments fins (limons, argiles) en aval, près de l'embouchure.

Le tri granulométrique le long d'un cours d'eau. À mesure que l'énergie du courant diminue vers l'aval, les particules se déposent par taille décroissante : les blocs et galets restent en amont, les sables plus loin, les limons et argiles atteignent l'embouchure.

6.5 L'érosion façonne les paysages

À l'échelle des temps géologiques (des milliers à des millions d'années), l'accumulation de ces processus élémentaires — altération, arrachement, transport — sculpte progressivement le relief.

Méthode : Relier un paysage à ses processus d'érosion

Face à un paysage inconnu, on peut chercher à identifier les processus qui l'ont façonné en suivant cette démarche :

Repérer la roche dominante (calcaire, granite, roche sédimentaire meuble…) : elle conditionne le type d'altération dominant.
Identifier l'agent de transport probable à partir de la forme du relief : un tracé sinueux et des dépôts alluviaux évoquent une rivière ; une vallée en auge à fond plat évoque un ancien glacier ; des dunes évoquent le vent.
Évaluer le rôle du climat et de la pente : un relief très découpé et des ravines évoquent de fortes pentes et/ou peu de végétation ; des formes arrondies et lisses évoquent une altération chimique intense (climat humide).
Conclure en reliant la forme observée (vallée en V, canyon, karst, dune, moraine…) au processus dominant qui l'explique.

Exemple 6.5Quelques paysages façonnés par l'érosion

Une vallée en V, creusée par une rivière qui érode son lit vers le bas (érosion verticale) : caractéristique des cours d'eau de montagne, à forte pente.
Un canyon, résultat d'une érosion fluviatile intense et prolongée dans une roche relativement résistante, en climat souvent aride où la végétation ne freine guère le ruissellement.
Un relief karstique, produit par la dissolution chimique lente d'un massif calcaire (voir l'exemple précédent).
Une vallée glaciaire en auge, au profil en U caractéristique, façonnée par l'écoulement lent et l'arrachement mécanique d'un ancien glacier.

Propriété : Une échelle de temps très longue

Les processus d'érosion, pris individuellement, sont souvent d'une lenteur extrême à l'échelle d'une vie humaine (quelques millimètres à quelques centimètres par siècle pour l'altération d'une roche dure). C'est leur action cumulée sur des temps géologiques — des dizaines de milliers à plusieurs millions d'années — qui permet de façonner des paysages aussi spectaculaires qu'un canyon ou un massif karstique. L'érosion illustre ainsi, comme la tectonique des plaques, le principe selon lequel des causes lentes et discrètes peuvent produire, cumulées dans le temps, des effets considérables.

L'essentiel du chapitre

L'érosion regroupe trois étapes : altération des roches sur place, arrachement des particules, puis transport.
L'altération est physique (gel-dégel, thermoclastie, racines), chimique (dissolution, ex. calcaire $\to$ karst) ou biologique (organismes) ; elle produit des particules (sédiments) et des ions dissous.
L'intensité de l'érosion dépend de la roche, du climat, de la pente et de la végétation.
Le transport des particules se fait par l'eau, le vent, la glace ou la gravité, avec un tri granulométrique des particules selon la distance parcourue.
À l'échelle des temps géologiques, ces processus lents façonnent les paysages (vallées, canyons, karsts, reliefs glaciaires).

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