Documents concernant l'étude de l'origine des sols - TP. 10
Le sol et le sous-sol

Le sol est un milieu meuble au contact de la lithosphère (roches de la croûte terrestre), de la biosphère et de l'atmosphère.
Sauf dans les régions à forte pente (massifs montagneux) ou dans les régions arides et semi-arides, le sol recouvre (et masque à la vue) la roche qui affleure.
Sur une carte géologique, c'est la roche qui affleure qui est représentée, le sol ne l'est pas.

Les caractéristiques du sol et de la végétation dépendent en partie des propriétés de la roche-mère.

Dans l'exemple d'un plateau calcaire (le Causse Noir),

  • la roche calcaire très perméable et soluble ne retient pas l'eau qui s'infiltre profondément,
  • la végétation est parsemée, elle ne retient pas le sol lors des fortes pluies et apporte peu de matières organiques de décomposition,
  • le sol est peu fertile, peu épais et souvent absent (les blocs de calcaire affleurent).

Dans l'exemple d'un sol argileux (la Sologne)

  • l'argile mouillée étant imperméable par gonflement, les eaux de pluie et de ruissellement restent en surface constituant un paysage d'étangs et de marécages
  • le sol est riche en eau et parfois même tellement gorgé d'eau qu'il est nécessaire de drainer les terres pour les rendre cultivables.
  • la végétation importante et l'absence de relief sont des facteurs de rétention du sol qui est épais et fertile.
La roche mère est altérée

Les roches observées semblent naturellement fragilisées dès leur formation. Les schistes sont feuilletés. Les calcaires sont poreux et solubles. Une roche comme le granite est traversée de fissures découpant des blocs parallélépipédiques : ces fissures sont nommées des diaclases. Les roches volcaniques sont poreuses et diaclasées (2 images ci-dessous).
Les fissures naturelles permettent le passage de l'eau et de l'air.

Structures géologiques facilitant l'altération de la roche - Exemple d'un paysage basaltique
Coulées de la lave récentes (Ardoukôba, 1978 - Djibouti)
Roche volcanique poreuse et fissurée
 Coulées de lave en strates diaclasées (Région de Randa, Djibouti)
(découpage en blocs parallélépipédiques de la roche massive en place)

La colonisation d'un milieu minéral par la végétation favorise et accélère son altération

A. Altération mécanique

Une forme d'altération mécanique est celle observée au sommet des aiguilles granitiques de la chaîne du Mont Blanc dans les Alpes. En altitude, l'eau qui s'infiltre dans les diaclases qui affectent tout granite, elle gèle et écarte les fissures. De gels en dégels, l'écartement est suffisant pour provoquer le détachement d'un bloc qui, par gravité, chute et participe à la formation d'un éboulis au pied de l'aiguille. Voir Animation
Un autre phénomène s'observe dans nos régions, sous l'action des importantes variations de température, les blocs se dilatent et se rétractent, ouvrant ainsi les fissures pré-existantes.

L'échantillon photographié ci-contre a été utilisé pour mettre en évidence l'action du gel et du dégel sur l'ouverture d'une fissure au laboratoire.

"L'échantillon a été plongé dans l'eau, on a observé des bulles d'air qui se sont échappées de la fissure, puis il a été placé au congélateur.
Cette manipulation a été répétée une dizaine de fois jusqu'à repérer à l'aide d'une épingle insérée sans forcer dans la fissure, un élargissement de cette fissure.
Cette expérience, plutôt qualitative que quantitative, nous a permis de montrer :
• l'action du gel et du dégel sur l'ouverture de fissures préexistant dans la roche
• que cette action cyclique doit être répétée de nombreuses fois pour être efficace."
(Lycée Georges Pompidou - L'eau façonne les paysages - 2004)

B. Altération chimique

1. Observations des roches observées dans la région de Tayyibah

On observe à la surface des roches altérées et dans les fissures, des taches de "rouille" (oxydes de fer), des cristaux entourés d'une auréole de couleur rouille et une poudre fine argileuse. Par contre lorsqu'on casse la roche elle apparaît "saine" à l'intérieur.

La présence de fissures facilite l'altération de la roche sous l'action de l'eau et de l'oxygène de l'air. Cette altération est le résultat d'une réaction chimique (comme il a été mis en évidence expérimentalement en cours de chimie et en IDD avec la formation de la rouille à partir de laine de fer).

L'image ci-contre présente des phénomènes de désagrégation chimique des schistes observés dans la région de Tayyibah (Émirats).
On observe parfaitement la formation de dépôts d'oxydes de fer (de couleur rouille) en bas à gauche et de poudre argileuse sur la moitié droite.

2. Le phénomène d'altération chimique d'une roche à partir de l'étude d'un granite altéré.

Dans un affleurement de granite d'un massif ancien (carrière, tranchée de bord de route du Massif Central ou du Massif Armoricain) on observe du granite diaclasé (fracturé) en place. Au niveau de la carrière on peut prélever le granite sain, en surface et au pied dans les éboulis naturels, on peut prélever le granite altéré plus ou moins friable et plus bas un matériau meuble, l'arène granitique. Images ci-dessous.
1 - Granite sain diaclasé du socle du Massif Central affleurant dans une carrière Vue macroscopique du granite sain extrait de la carrière (paysage 1)




2 - Granite très altéré avec formation d'arène granitique Vue macroscopique d'un granite en début d'altération




Vue macroscopique de l'arène granitique (paysage 2) Vue macroscopique du granite très altéré visible sur le paysage 2