GEOLOGIE EXTERNE : EVOLUTION DES PAYSAGES

 

CHAPITRE 8 : Le modelé des paysages


La géologie est la science qui étudie la Terre (T dans le sigle SVT !). Nous aborderons en cette fin d'année de 5ème la géologie externe, c'est à dire celle qui traite des phénomènes affectant la surface de la terre. Les phénomènes internes (séismes et volcanisme) seront vus en début de 4ème...Pour commencer, nous allons nous intéresser aux paysages de notre environnement en élargissant l'étude aux autres paysages admirables sur notre territoire.

Pb : Comment se forment les paysages ?

I- Etude d'un paysage particulier : la côte de granite rose

Activité : sortie d'une journée sur le terrain (avec le professeur d'arts plastiques qui travaillera en parallèle le croquis)

Remarque : certaines notions seront retravaillées en classe (fragmentation, dissolution, transport et sédimentation des particules).

Etude du modelé d’un paysage : le chaos granitique de Ploumanac’h

Introduction

Le sentier des douaniers reliant Ploumanac’h à Perros Guirec permet d’observer un affleurement remarquable d’intérêt national : le chaos de granite rose. Cet enchevêtrement de gros blocs rocheux vieux de 300 Ma fait face à la réserve ornithologique des Sept Iles, important site de nidification des fous de bassan et limite sud de l’aire de répartition des macareux, emblèmes du Trégor. Cette sortie géologique sur le terrain est l’occasion de comprendre l’importance de l’érosion dans la formation d’un paysage.

1- Observation du site


Objectif : dessiner un croquis du paysage sur une feuille blanche au format A4 et l’annoter en précisant l’orientation (les 5 éléments caractéristiques doivent être présents)

Durée 1h

2- Etude de la roche constituant le paysage


Repérer les 3 minéraux constituant le granite et apprécier leur cohésion puis dessiner dans la loupe (voir ci-dessous) quelques cristaux en précisant leur taille (Attention, dans cet exercice, il ne s’agit pas de remplir la loupe mais de bien dessiner un petit nombre de cristaux clairement identifiés en respectant les proportions)

Conseil : laisser les feldspaths en blanc (quitte à les colorer plus tard à la maison en rose/orangé), griser légèrement les quartz et appuyer sur le crayon gras pour les micas noirs)
N’oubliez pas la légende et attention à l’orthographe !

Durée : 30 min
3 - Etude de l’érosion du granite

La mer frappe tous les jours ces rochers...et le Trégor est une région bien arrosée...
Formuler deux hypothèses qui permettraient d’expliquer l’érosion du granite et la formation du chaos.

Hypothèse 1 : On peut penser que la mer est responsable de l'érosion du granite
Hypothèse 2 : On peut penser que l'eau de pluie est responsable de l'érosion du granite

Utiliser le graphique fourni ainsi que des indices de terrain (cuvettes, rigoles de débordement) pour rejeter une des hypothèses.

Hypothèse la plus probable : c’est l'eau de pluie qui serait responsable de l’érosion du granite et la formation du chaos.

- Observer du granite pourri, apprécier sa cohérence et identifier l’argile issu de la transformation des feldspaths et des micas : comprendre l’action chimique de l’eau.
- Comparer la surface du granite sain et la surface du granite pourri (diaclases)
- Observer l’arène granitique et comprendre l’action physique de l’eau (transport et tri des particules)
- Faire une petite synthèse en complétant le schéma bilan avec les mots ci-dessous en écrivant très petit mais de manière lisible !
Espace vide / boule de granite / Arène / Pluie / diaclase/ granite sain/ / sol / végétaux / circulation d’eau

Marche de 10 min en direction du Squewel...

- Observer un affleurement de sédiments quaternaires surmontant le granite dans l’anse du squewel.
- En démo : test à l’acide chlorhydrique sur le loess pour mettre en évidence la fraction carbonatée du dépôt.
- Dessiner une cuvette et une rigole de débordement : travail délicat de perspective !


Conclusion (texte à trous à compléter dans le car)

Ce paysage formé de blocs énormes appelés chaos est le résultat de l’action chimique (transformation de certains minéraux) et physique (transport des particules) de l’eau de pluie qui a pu stagner pendant très longtemps dans les fissures du granite quand il était encore enfouis sous terre (donc non visible à l’affleurement).
Aujourd’hui, le processus de l’érosion continue seulement dans les endroits où l’eau séjourne pendant un certain temps comme dans les cuvettes par exemple. Les particules de l'arène granitique sont transportées et triées par l’eau qui ruisselle jusqu’à la mer. Dès que le courant devient faible, les particules se déposent et s’accumulent en couches successives : on dit qu’elles sédimentent et constituent des sédiments.
Le quartz, minéral très résistant, constitue avec les débris de coquilles l’essentiel du sable des plages. Les argiles
sont transportés plus loins et ne peuvent se déposer que dans les milieux très calmes. Ne reste donc sur place qu’un empilement de blocs granitiques sains (car peu fissurés) dont les formes spectaculaires ont inspiré nombre d’artistes. Matériau de construction fort apprécié, le granite est également la matière première de sculpteurs talentueux...

 

Dans un paysage, on peut identifier des éléments significatifs :


- LA FORME DU RELIEF (plaine, plateau, colline, montagne, gorge…)
- LA VEGETATION (forêt, prairie, culture…)
- LA PRESENCE D’EAU (mer, fleuve, lac, glace…)
- LES AFFLEUREMENTS (falaise, carrières = les endroits où la roche est à nue)
- LES TEMOINS DE L’ACTIVITE HUMAINE (pont, ville, route…)

Le modelé du paysage est souvent en relation avec la nature des roches du sous-sol ; d’où la nécessité d’aller sur le terrain pour bien identifier et étudier les roches en place.

 

II- A la découverte d'autres paysages

1 – Un paysage en région calcaire

Activité : manuel (nathan p168) + diapos + carte de France

Le calcaire est une roche claire assez dure qui affleure surtout dans le bassin parisien et le bassin aquitain.
Son érosion peut conduire à la formation de fentes où l’eau peut circuler et quitter le sol pour alimenter les nappes phréatiques. Les plateaux calcaires présentent souvent une végétation sèche (ex : les Causses)


2- Un paysage en région argileuse

Activité : manuel (nathan p169) + diapos

 

L’argile est une roche meuble présente dans la plupart des régions. Son érosion est rapide et les particules argileuses sont facilement entraînées par les cours d’eau. Une région au sous-sol argileux est souvent une zone humide (présence de marais, de lacs...)

 

Document photo extrait du manuel Hatier p202 (ancienne édition) montrant une doline (= cuvette argileuse sur un plateau calcaire)


Pb : L’eau est un des agents les plus efficaces de l’érosion : comment agit-elle ?


III- Le comportement des roches vis à vis de l’eau


1- Notions de fragmentation et de dissolution


Expérience : fragmentation du granite pourri / dissolution d’une craie dans une eau acide

 

La fragmentation des roches conduit à la formation de matériaux meubles, constitués de particules de différentes tailles.
La dissolution d'une partie des constituants des roches conduit à la formation de solutions
Particules en suspension et éléments en solution sont entraînées dans le ruissellement.

 

Pb : L’eau détruit-elle seulement la roche en surface ou peut-elle rentrer dans la roche ?


2- Notions de porosité et de perméabilité


Activité : TP

Il existe une grande diversité de roches visibles dans des affleurements naturels (falaise) ou artificiels (carrière). Au toucher, une roche peut être plus ou moins dure et solide. Trois cas peuvent se présenter :

La roche est formée d'éléments soudés qui résistent à la pression des doigts : elle est cohérente.
La roche s'effrite et laisse des traces sur les doigts : elle est friable.
La roche est formée d'éléments indépendants qui coulent entre les doigts : elle est meuble.

1) Identification de deux roches

Description de l'échantillon A : La roche est blanche et friable

Test acide chlorhydrique (+ / -) : + donc c’est une roche calcaire (une craie)

Description de l'échantillon B : La roche est blanche et meuble

Test acide chlorhydrique (+ / -) : - donc ce n’est pas une roche calcaire, c’est un argile (le kaolin)

2) La notion de porosité

Si l'eau peut pénétrer dans une roche, on dit que cette roche est poreuse.
Dans le cas contraire, on dit qu'elle est non poreuse.

Testez le comportement des trois échantillons vis à vis de l'eau et concluez :

Echantillons A = Calcaire B = Argile C = Granite
Résultat L’eau peut rentrer L’eau peut rentrer L’eau ne peut pas rentrer
Conclusion Elle est poreuse Elle est poreuse Elle est non poreuse


3) La notion de perméabilité

Si l'eau peut traverser une roche, on dit que cette roche est perméable.
Dans le cas contraire, on dit qu'elle est imperméable.

Testez la perméabilité du sable et de l'argile :


Résultat :

Conclusion :

La craie est une roche poreuse et perméable alors que l’argile est une roche poreuse mais imperméable.
Nos hypothèses sont donc confirmées : dans une doline, l’argile retient l’eau en surface.

De la nature des roches dépendent :
- L’efficacité de l’érosion (en fonction de la porosité)
- Le type de végétation qui va s’installer sur le sol (en fonction de la perméabilité)

Remarque : une roche cohérente comme le granite peut être fracturée et présenter des fissures où l’eau peut pénétrer et avoir un pouvoir d’érosion important (cf Chaos granitique de Ploumanac'h !)

 

IV- Le devenir des produits de l’érosion


1- Des produits qui restent sur place


Activité : cf sortie à Ploumanac'h...

 

Sous l’action de l’eau, le granite peut se fragmenter pour former l’arène granitique. Certaines particules restent sur place et participent à la formation d’un sol

.

2- Des produits qui sont transportés

 

Activité : observation d’une rive concave et d’une rive convexe sur le Léguer + dessin


formation des méandres par érosion de la rive concave et sédimentation sur la rive convexe. L'ensemble se déplace vers l'aval. Recoupement de méandre et développement d'un méandre abandonné.

L'érosion fluviale est responsable de la formation des méandres. Ces méandres ont tendance à se déplacer vers l'éxtérieur et vers l'aval du cours d'eau par érosion sur la rive concave et dépôt sur la rive convexe (sous la forme de point bars ou lobes de méandre). Le recoupement des méandres génère des méandres abandonnés.

Diagramme de Hjulstrom : ce graphe (essentiellement basé sur des expériences en laboratoire) montre la vitesse minimale d'un courant nécessaire pour mobiliser, transporter et déposer des grains de quartz de granulométrie variable


Exercice : Avec un courant de 20 cm/s, peut-on transporter un grain de sable de 0.5 mm ? un gravier de 5 cm ?

Certaines particules issues de l’érosion sont transportées par les cours d’eau depuis la source jusqu’à l’estuaire en fonction de leur taille et donc de leur masse. Les particules les plus fines se éposent dans les zones de faible courant : on dit qu’elles sédimentent.


Lien vers une animation pour bien comprendre le déplacement d'une rivière : http://www.wwnorton.com/college/geo/egeo/animations/ch14.htm