Cours de Géologie

GENERALITES

 Lorsque l'eau s'évapore, elle dépose ses particules détritiques et les ions qu'elle contient précipitent sous forme de sels. Les matériaux déposés constituent une séquence évaporitique. L'ordre de précipitation des sels est le suivant:

                    CaCO3 - CaSO4 - NaCl - MgSO4 - sels de Br et K

 Figure 11-1: masse de sels précipitée dans une saumure en cours d'évaporation.

 On distingue 2 types d'évaporites actuelles:
* les évaporites d'eau libre, provenant de l'évaporation d'un corps d'eau;
* les évaporites capillaires provenant de la précipitation des sels d'une saumure intertitielle dans les pores d'un sédiment.

GENERALITES

L'embouchure d'un cours d'eau dans la mer représente un domaine intermédiaire où s'affrontent les influences marines et fluviatiles. Le fleuve apporte des matériaux qui s'accumulent et gagnent sur la mer; la mer déblaie et remanie les matériaux apportés. Le résultat dépend du rapport de force existant entre le fleuve et la mer. Lorsque le fleuve a une influence dominante, il construit un delta; lorsque la mer est dominante, l'embouchure est un estuaire. Il existe en fait des intermédiaires entre ces deux types.

 L'embouchure est un estuaire quand le fleuve apporte peu de matériaux grossiers, surtout des suspensions fines et des matières en solution, et quand l'hydrodynamisme marin est fort: fortes marées, forte houle, courants littoraux. Ces conditions sont réalisées sur les côtes françaises de la Manche et de l'Atlantique: estuaire de la Seine, de la Loire.
 La circulation de l'eau salée et de l'eau douce suit un trajet complexe qui dépend du cycle des marées. La marée montante refoule l'eau douce en amont sur une distance qui peut être importante (100 Km dans l'Hudson sur la côte est des Etats Unis): c'est le mascaret. La vitesse du courant fluviatile diminue et les matériaux en suspension se sédimentent; les argiles s'agglomèrent en flocons (floculation) sous l'action des ions de l'eau de mer et forment un "bouchon vaseux". Le sédiment caractéristique est la vase. La vase est formée de particules fines de la classe des lutites (limons, argiles), de sulfures et d'hydroxydes de fer et de colloïdes organiques. Comme dans les vasières littorales, qui sont souvent des dépendances d'estuaires, la marée délimite la schorre, zone supratidale couverte de végétation, et la slikke, vase non fixée de la zone intertidale. Dans les régions équatoriales, les estuaires sont colonisés par la mangrove.
 Dans le chenal fluviatile peuvent se déposer des barres sableuses; quand celles-ci deviennent importantes au point de prograder vers la mer, l'estuaire se transforme en delta. C'est le cas actuel de la Gironde.

LE TALUS ET LE GLACIS

Structure

 Le talus borde l'extrémitée distale de la plate-forme. Il est généralement entaillé par des canyons sous-marins par où transitent les matériaux qui sont épandus sur le glacis et la plaine abyssale.

 Figure : Morphologie d'une marge continentale passive.

CARACTERES GENERAUX

 Les sédiments littoraux des régions de basses latitudes sont à dominance carbonatée. La raison en est le faible apport silico-clastique venant du continent, dû aux conditions topo-graphiques et climatiques, et surtout l'intensité de la production de carbonates d'origine biologique. Sous ces latitudes, les organismes marins côtiers prolifèrent et précipitent l'ion calcium prélevé de l'eau de mer sous forme de carbonate qui s'accumule puisque moins soluble dans les eaux chaudes. Le bilan du calcium en solution dans l'eau de mer reste plus ou moins équilibré : les fleuves apportent des ions calcium issus de l'altération continentale, une partie des carbonates marins est dissoute en eau froide.

 La précipitation biologique de carbonate de calcium se fait de diverses façons.
 * Des animaux fixés fixent le calcium dans leur squelette et édifient des constructions carbonatées (bioconstructions): c'est le cas des coraux (coelentérés), des bryozoaires, de certaines éponges.
 * des animaux benthiques fabriquent des coquilles ou tests calcaires qui sont transportés, brisés et accumulés après leur mort, par exemple: mollusques littoraux (gastéropodes, bivalves), oursins, foraminifères benthiques.
 * des micro-organismes et organismes planctoniques accumulent le carbonate de calcium dans leur test ou leur coquille qui tombent sur le fond après la mort: exemple des foraminifères planctoniques, des coccolithophoridés (à l'origine de la craie), des ptéropodes (gastéropodes pélagiques). Leur contribution
devient prépondérante en haute mer.
 * des algues et des cyanobactéries (ou "algues bleues") précipitent le carbonate autour de leur thalle et agglomèrent les particules calcaires par des mucilages pour  former des constructions appelées stromatolites.

LES MILIEUX LITTORAUX

Le littoral comprend la ligne de côte et une bande immergée de largeur variable dont la profondeur est inférieure à 200 mètres et qui correspond à la plate-forme littorale. La ligne de côte comprend les plages, les falaises et la partie du continent soummise plus ou moins directement à l'action de la mer: duneslittorales, marais côtiers, estuaires... La nature de la sédimentation littorale, ou néritique, dépend essentiellement des apports détritiques du continent et de la productivité biologique, ces deux facteurs dépendant eux-mêmes de la latitude et du climat. Dans les régions tempérées et froides, les matériaux détritiques dominent; leur composition est surtout siliceuse: on parle de sédimentation silico-clastique. Dans les régions chaudes nombreux sont les organismes qui fixent le carbonate de calcium ; à leur mort, les éléments carbonatés s'accumulent au point de constituer la matière principale du sédiment: on parle de sédimentation littorale carbonatée. Cette dernière fera l'objet du chapitre suivant. Les estuaires, deltas et lagunes seront étudiés dans des chapitres distincts .

Figure 1: zonation des milieux littoraux néritiques.

LES DEPOTS EOLIENS

Le vent dépose sa charge quand sa vitesse diminue. Tout type d'obstacle peut produire une sédimentation dans la zone protégée qu'il délimite: une touffe d'herbe, un mur ...Ces dépôts peuvent être remis en mouvement s'ils ne sont pas fixés par la végétation.. Les dépôts sont des sables et des poussières.

Dépôts de sable
les dunes

Les corps sédimentaires les plus caractéristiques sont les dunes éoliennes. Leur hauteur est de 5 à 10 m pour une longueur d'onde de quelques centaines de mètres au maximum. Leur forme varie en fonction du régime des vents et de leur charge en sable. On distingue: * les barkhanes, dunes en croissant avec concavité abrupte sous le vent * les dunes paraboliques en forme de langue (forme linguoïde) dont la convexité abrupte est sous le vent; * les dunes transversales, rubans perpendiculaires à la direction du vent; comme précédemment, la pente sous le vent est la plus forte; * les dunes longitudinales ou seif, parallèles au sens du vent; * les dunes d'interférence dont la structure complexe reflète le régime changeant des vents.

Les matériaux produits par les phénomènes d'érosion sont généralement déplacés sous l'action de la gravité et de l'eau, plus accessoirement sous l'action du vent.

TRANSPORT PAR GRAVITE PURE

Ce mode de transport se rencontre dans les régions présentant des différences d'altitude créant des pentes, et où la désagrégation mécanique est forte, c'est à dire essentiellement en montagne et en régions désertiques. Les él&eacuttagne et en régions désertiques. Les éléments sont déplacés sur une faible distance, quelques centaines de mètres, exceptionnellement quelques km et s'accumulent en cônes d'éboulis: par exemple ceux de la Casse déserte au col de l'Izoart. Ils sont non usés et de toute taille; les plus gros descendent plus loin et forment la frange du cône: un certain grano-classement horizontal s'établit. La porosité des éboulis est grande et la percolation des eaux bonne. La cimentation est rapide, surtout en pays calcaire, et donne une brèche de pente à éléments anguleux.

Très souvent, à la suite de fortes pluies par exemple, à la gravité pure s'ajoute l'action de l'eau. Les éboulis comprenant une phase fine d'argile forment des coulées boueuses qui glissent sur les pentes et peuvent causer des dégâts considérables. Les éléments sont anguleux, mal classés (en vrac) et emballés dans une matrice argileuse. Ce sont les "coulées de débris" ou "coulées de solifluxion" aériennes qui peuvent apparaître dans tout matériel meuble à éléments fins situé sur une pente et remobilisé par les pluies: sols, cendres volcaniques. Les coulées de solifluxion forment les colluvions des fonds de vallée.

Lorsque la quantité d'eau incorporée est plus grande, les coulées sont plus fluides et passent aux "laves torrentielles" s'écoulant dans les lits des torrents au cours d'un orage: le terrain de camping du Grand Bornand (Savoie) a été ainsi envahi par une coulée boueuse qui a dévalé le lit du torrent de la Borne à la suite d'un fort orage en 1987. Les eaux très chargées en matériaux des rivières de pays désertiques ("wadi") constituent des écoulements intermédiaires entre le courant de traction classique d'un cours d'eau et la coulée de débris.

PARAMETRES D'UN MILIEU DE DEPOT

Au cours de la sédimentation, les facteurs physiques, chimiques et biologiques interviennent d'une façon conjointe: cette interdépendance rend difficile leur étude systématique.

1 Agents de Transport

a)Principaux agents

Figure 2-1: Principaux agents de transport