Altération et Érosion

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Vincent Briand
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1 Altération et Érosion Interface entre climat et tectonique Par Lorraine Ruzié

2 Introduction Définition de l altération: Ensemble des modifications chimiques et physiques qui affectent les sédiments et les roches exposés à l atmosphère, à l hydrosphère et à la biosphère Elle est contrôlée par: la solubilité des minéraux la structure de la roche le climat (température et précipitations) la présence de sol et de végétation la durée d exposition 1. Introduction

3 Introduction L altération produit toutes les argiles du monde, tous les sols et les substances dissoutes que les rivières amènent aux océans. L altération physique et l altération chimique. Ne change pas la composition chimique Modifie la composition chimique Une fois les roches réduites en particules elles sont déplacées par l érosion. 1. Introduction

4 Cycle des roches L altération et l érosion sont des phénomènes clés dans le cycle des roches 1. Introduction

5 Altération Physique L altération mécanique modifie les rapports surface/volume La fragmentation facilite l altération. L altération augmente la surface. 2. Altération Physique

6 Altération Physique 1. Gel 2. Végétaux Les alternances de gel-dégel, en climat suffisamment humide, fragmentent les roches (cryoclastie). L'eau en gelant augmente son volume de 9-10% et élargit progressivement les fractures. Éclatement de la roche par les racines 2. Altération Physique

$Tectonique microfractures L altération dans ce cas progresse le long de plans de fracture (diaclases) d origine vraisemblablement tectonique, géométriquement$

7 Altération Physique 3. Tectonique microfractures L altération dans ce cas progresse le long de plans de fracture (diaclases) d origine vraisemblablement tectonique, géométriquement ordonnés, plus ou moins horizontaux et verticaux. Cela donne un débit en boules avec une disposition plus "géométrique" 2. Altération Physique

8 Altération Physique 4. Dilatation thermique dans les régions désertiques 5. Abrasion (vent, sable, rivière turbulente ) 2. Altération Physique

Altération chimique L eau = agent majeur de l altération - + L eau est une molécule singulière La liaison O-H est polarisée La molécule d eau se comporte comme un dipôle

9 Altération chimique L eau = agent majeur de l altération - + L eau est une molécule singulière La liaison O-H est polarisée La molécule d eau se comporte comme un dipôle dont la force d attraction vis-à-vis d un ion détermine sa solubilité. La force d attraction dépend PI= e Charge du potentiel ionique (PI). r Rayon ionique 3. Altération Chimique

10 Altération chimique PI=1 PI=3 PI=10 3. Altération Chimique

11 Altération chimique PI=1 Le domaine des cations solubles Faible charge attire les dipôles d eau Na (principal constituant de l eau de mer) Ca, Mg(calcaire) Rem: PI<1 3. Altération Chimique

12 Altération chimique 3<PI<10 Le domaine des précipitations d hydroxydes (hydrolysats) X n+ +H 2 O XOH + H + Hydroxydes sont insolubles 3. Altération Chimique

13 Altération chimique PI<10 Le domaine des oxyanions solubles X n+ +H 2 O XO - + 2H + Exemples: carbonates, sulfates, phospates. 3. Altération Chimique

14 Altération chimique Deux types d altération: phénomène de dissolution = décomposition totale du minéral phénomène d hydrolyse = formation d une phase insoluble Mx primaires + Eaux d infiltration Mx résiduels secondaires + Eaux d altération 3. Altération Chimique

15 Températures et précipitations 3. Altération Chimique

16 Minéraux primaires Mx primaires + Eaux d infiltration Mx résiduels secondaires + Eaux d altération Olivine Anorthite Pyroxène Amphibole Biotite Orthose Muscovite Quartz Albite Résistance à l altération 3. Altération Chimique

Minéraux primaires Mx primaires + Eaux d infiltration Mx résiduels secondaires + Eaux d altération Minéral Durée de vie (ans) Anorthite 112 Diopside 6 800 Enstatite 8

17 Minéraux primaires Mx primaires + Eaux d infiltration Mx résiduels secondaires + Eaux d altération Minéral Durée de vie (ans) Anorthite 112 Diopside Enstatite Albite Feldspath K Forstérite Muscovite Quartz Durée de vie d un minéral de 1mm 3 (ph 5 et 25 C) 3. Altération Chimique

18 Minéraux secondaires et résiduels Mx primaires + Eaux d infiltration Mx résiduels secondaires + Eaux d altération En minéraux résiduels: Quartz Feldspath K Micas En minéraux secondaires: Phyllosilicates Oxydes et Hydroxydes (Fe, Al, Mn) Carbonates Sulfates 3. Altération Chimique

19 Les trois degrés d altération chimique.. NaAlSi 3 O H 2 O +.. H +.. (Si 3,7 Al 0,3 )Al 2 O 10 (OH) 2 Na 0,3 +.. H 4 SiO Na + albite smectite A.. NaAlSi 3 O H 2 O +.. H +.. Si 2 Al 2 O 5 (OH) H 4 SiO Na + albite kaolinite B.. NaAlSi 3 O H 2 O +.. H +.. Al(OH) H 4 SiO Na + albite gibbsite C Taux de lessivage d un élément: (n i solution/n i albite) x Altération Chimique

20 Les trois degrés d altération chimique Départs en solutions A B C % bases (Na) % Si % Al Pourquoi Na est-il plus lessivé que Si, qui est lui même plus lessivé que l Al? 3. Altération Chimique

21 Altération chimique 3. Altération Chimique

22 Les trois degrés d altération chimique Départs en solutions A B C % bases % Si % Al Processus d altération Bi Mono siallitisation allitisation Bisiallitisation Monosiallisation Allitisation 3. Altération Chimique

23 Altération et climats Latérite En fonction de la pluviométrie on retrouve les 3 degrés d altération 4. Altération et climats

24 Altération et climats Précipitations (runoff) Températures (augmentent les taux d altérations) 4. Altération et climats

25 Himalaya: pompe à CO 2? l'himalaya est le résultat de la collision de la plaque indienne et de la plaque eurasienne. Cette collision a commencé au crétacé supérieur (il y a environ 70 millions d'années) 4. Altération et climats

26 Himalaya: pompe à CO 2? CaAl 2 Si 2 O 8 + 3H 2 O + 2 CO 2 Al 2 Si 2 O 5 (OH) 4 +Ca HCO 3 - Ca HCO 3 - CO 2 + H 2 O + CaCO 3 L altération d une mole d anorthite a pompé une mole de CO2 4. Altération et climats

27 Himalaya: pompe à CO 2? 1 mole de CaO = 56g 1 mole de CO2 = 44g 1 mole de CaCO3= 100g La masse de CO2 consommé correspond donc à % de la masse de CaO altéré. On considère que l Himalaya a été érodé sur 10 km d épaisseur depuis sa formation et ce sur ces 2000 km de long et ces 100 km de large Densité= 3000 kg/m 3 Quelle quantité de masse a- t-on altéré? 4. Altération et climats

28 Himalaya: pompe à CO 2? La croûte continentale normale contient 5,5% de CaO, dont 2% dans les silicates et le reste dans les calcaires. Combien de kg de CO2 l altération a-t-elle consommée? L atmosphère actuelle contient Gt de CO2 Calculer le rapport entre le CO2 consommé et le CO2 atmosphérique?.. Rem: Correction détaillée sur le polycopié distribué. 4. Altération et climats

29 Altération et climat 4. Altération et climats

Conclusion L altération des roches est un

30 Conclusion L altération des roches est un processus géologique majeur. L altération forme les sols. L altération est un mécanisme de tri géochimique. L altération est un des mécanismes régulateurs de la composition de l atmosphère et de la terre. 5. Conclusion

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