Transport et sédimentation des produits de l'altération

Les produits de l’altération des roches de tailles variées (du bloc rocheux aux particules fines) et les ions dissous, restent rarement sur place.
Ce transport est une étape du processus d’érosion.
L’eau est le principal agent de transport des particules le long des torrents, rivières, fleuves... jusqu’à la mer.

Doc. 1 : Vue en coupe d'une rivière

Doc. 2 : Vue aérienne d'un bassin versant

Le transport des produits de l’altération se fait de l’amont d’un cours d’eau vers l’aval.
Le transport dépend de la taille des particules solides et de la vitesse du courant de l’eau.
La vitesse du courant est élevée dans les torrents des montagnes en amont par exemple, puis diminue le long des rivières et fleuves jusqu’à leur embouchure en aval.
Lorsque la vitesse du courant devient insuffisante par rapport à la taille de l'élément solide, celui-ci se dépose.

Le diagramme de Hjulström illustre le comportement des grains, par exemple en fonction de leur taille et de la vitesse du courant.

Doc. 3 : Diagramme de Hjulsöm

Pour des vitesses fortes de l’eau, dans les torrents par exemple, les particules sont arrachées du fond et transportées.

Pour des vitesses plus faibles, les particules en suspension dans l’eau ayant un faible diamètre sont transportées. Elles se déposent quand le courant est insuffisant pour les transporter ou si le diamètre de ces dernières est trop important.

Prenons l’exemple des particules de 1 mm de diamètre.

• Lorsque la vitesse de l’eau est importante (> 60 cm/s), le courant est assez puissant pour altérer la roche et transporter les particules (point 1 sur le graphique).
• Lorsque la vitesse de l’eau est comprise environ entre 8 cm/s et 60 cm/s, les particules sont transportées (point 2 sur le graphique).
• Lorsque la vitesse de l’eau est plus faible (< 8 cm/s), les particules ne se déplacent plus et se déposent sur place : elles sédimentent (point 3 sur le graphique).

Ce tri des particules le long des cours d’eau en fonction de leur taille s’appelle le tri granulométrique.

Lors du transport par l’eau, les particules solides de grosses tailles poursuivent leur désagrégation si le courant de l’eau est fort. Elles se fragmentent.
Les plus petites particules, comme les grains de sable, changent de forme au cours de leur transport dans les cours d’eau.

Doc. 4 : Croquis présentant deux grains de sable ayant subi une durée de transport différent

Les grains anguleux sont non usés. Cela signifie qu’ils ont été peu transportés par l’eau. Ils se sont vite déposés.
Les grains ou galets arrondis et émoussés sont usés. Cela signifie que le transport par l’eau a été plus long.

Le long d’un cours d’eau, de l’amont vers l’aval, la quantité de grains anguleux sera donc de moins en moins importante, tandis que la quantité de grains arrondis sera de plus en plus importante.

À leur dépôt, les éléments solides de l’altération forment des sédiments, qui s’accumulent sous forme de couches au fond des cours d’eau ou de la mer.

Doc. 7 : Schéma représentant le dépôt des particules le long d'un cours d'eau

Certains lieux sont plus propices à ce phénomène de dépôt sédimentaire : c’est le cas des deltas.

Doc. 8 : Photo aérienne du delta du Mississippi

La couleur beige sur la photo du delta montre les dépôts sédimentaires importants de type sable fin.
Le courant devenant très faible dans le delta, les particules les plus fines ayant été transportées se déposent.
Plus de 500 millions de tonnes de particules fines solides se déposent dans le delta par an.

Sous l’effet du poids des couches sédimentaires qui s’accumulent, l’eau présente est chassée : c’est l’étape de déshydratation.

Le poids important des couches sédimentaires a aussi pour conséquence une augmentation de pression qui participe à l’étape de compaction.

Le vide entre les particules des couches de sédiments est alors réduit.

Doc. 9 : Croquis illustrant le processus de compaction des sédiments

Le reste d’eau, qui circule encore au sein des couches sédimentaires, dépose des substances minérales qui constituent un ciment. Ce phénomène porte le nom de cimentation.

Cela va donner une cohérence aux sédiments.

Doc. 10 : Croquis illustrant le processus de cimentation

Après déshydratation, compaction et cimentation, on obtient alors des couches sédimentaires horizontales, appelées aussi strates, qui se superposent dans un ordre chronologique.

La déshydratation, la compaction et la cimentation permet de former une nouvelle roche. L’ensemble des processus permettant la formation d’une roche se nomme la diagenèse.

Doc. 11 : Croquis présentant la transformation des sédiments en couches sédimentaires

Doc. 12 : Schéma résumant les principales étapes de la formation des roches sédimentaires détritiques

Les phénomènes de sédimentation, de compaction et de cimentation permettent la formation de roches sédimentaires, qui peuvent être de nature détritique. Ce processus, permettant la formation d'une nouvelle roche, se nomme la diagenèse.

Certaines particules solubles issues de l’altération, en précipitant, contribuent à la formation d’un ciment qui permet de lier les débris sédimentaires et rendre les couches de sédiments plus cohérentes.

Dans d’autres cas, certaines particules solubles peuvent précipiter au fond des océans et participer à la formation des roches sédimentaires de type calcaire (riche en carbonate de calcium).

Ces particules solubles qui précipitent pour former du carbonate de calcium sont les ions Ca²⁺ et HCO₃^-.

L’équation suivante résume la réaction chimique de précipitation :

La précipitation de ces ions varie en fonction de la température de l’eau.

La formation du carbonate de calcium est favorisée dans les eaux chaudes et peu profondes. Les zones les plus propices à la formation de roches calcaires se trouvent donc en bordure de continents, surtout en zone tropicale et équatoriale.