LA GEODYNAMIQUE EXTERNE

LA GÉODYNAMIQUE EXTERNE 1. DEFINITION ET GENERALITES La géodynamique externe regroupe l’ensemble des phénomènes qui se déroulent à la surface de la Terre ou à proximité immédiate. Elle s’intéresse aux phénomènes tels que l’altération, l’érosion, le transport des particules, le dépôt de ces particules et la transformation de ces particules après leur dépôt. Ces différents processus sont conditionnés par l’Orographie : agencement des reliefs, leur tude et leur représentation, la végétation, la climatologie, l’hydrologie, l’océanographie et aussi Snipe to View de plus en plus par l’i

Les roches exogènes l’écorse terrestre. Ell ressources générales partie de l’uranium, pre ‘Homme. du volume de esque totalité des rbon et une grande osphates et les produits de base pour les mat riaux de construction (sable, argile, calcaire… ) L’étude des roches sédimentaires nous amène dans le domaine de la géodynamique externe qui est en interaction avec l’hydrosphère et l’asthénosphère.

Les roches des continents subissent au contact de l’atmosphère et de l’hydrosphère une fragmentation, une altération accompagnée d’une érosion Les particules dissociées subissent un transport et enfin une édimentation ou dépôt (La plupart du temps dans un milieu aquatique) l’enfouissement et la compaction des dépôts sédimentaires. 2. MODE DE FORMATION DES ROCHES SEDIMENTAIRES La formation des roches sédimentaires commence par la dégradation des continents : on parle de Météorisation (liée au climat) (s’il n’y a pas de roche, on ne p peut pas parler de dynamique) 2. . Météorisation Deux processus y ont lieu : un processus mécanique : la désagrégation physique qui ne modifie pas la structure des minéraux des roches. un processus chimique : l’altération qui détruit la structure des minéraux. Comme les silicates constituent l’essentiel des roches, c’est donc à ces minéraux que s’attaquent avant tout les processus de météorisation. Alors que le quartz résiste bien, aux agents corrosifs (il ne s’altère presque pas : difficilement), les autres silicates sont vulnérables et finissent tôt ou tard par se désintégrer totalement.

Une fractlon des éléments chimiques ainsi libérés se réorganise en minéraux dits de Néoformation (exemple des minéraux argileux). 2. 1. 1 . La désagrégation physique Elle est généralement le fait des écarts de température, elle provoque la désagrégation des roches. Cette désagrégation est souvent facilitée par la présence de diaclase, de plants de schistosité ou de sédimentation, de microfissures, de micro interstices. Le gel est le principal agent de la désagrégation même sous climat tempéré.

Quand les vides des roches sont imprégnés d’eau, il fait éclater ces dernières avec une pression importante • c’est le phénomène de gélifraction. Ily a augmentation du volume de l’eau lorsque celle-ci devient glace à 9-11 La désagrégation peut aussi être accentuée par la présence d’organismes notamment par les plantes qui, par leurs racines, grandissent les fentes et disloquent les blocs. Dans l’ensemble, sous les actions mécaniques, les roches se fragmentent sous diverses formes : La fragmentation par blocs anguleux.

La desquamation : Elle se caractérise par l’écaillement des roches par plaque. Elle atteint fréquemment PAG » 1 desquamation : Elle se caractérise par l’écaillement des roches par plaque. Elle atteint fréquemment les roches feuilletées (roches métamorphiques) mais elle peut aussi se manifester sur les roches massives (basaltes, granites). L’émiettement : se trouve généralement dans les structures ? grain dans les roches cristallines massives. . 1. 2. L’altération L’agent principal de la dissolution est l’eau autrement dit le phénomène d’hydrolyse.

Elle concerne l’attaque des roches par des eaux pures ou chargées en C02 (acide). La molécule d’eau est globalement neutre au point de vue électronique. Cependant, la disposition de deux atomes d’hydrogène sur un atome d’oxygène entraine un déséquilibre dans la répartition des charges. Une molécule d’eau isolée se comporte comme un dipôle, positif d »un côté et négatif de l’autre. Les cations attirent le côté négatif et les anions le côté positif.

Or cette force d’attraction dépend du otentiel ionique, rapport entre la charge (e) et le rayon ionique (r) illustré pour les divers éléments chimiques par le diagramme de GOLDSCHMIDT où on distingue 3 domaines • 1 er domaine : Le domaine des cations solubles (cations basiques) : e/r leur faible charge attire les dipôles d’eau. Les cations sont entrainés avec les dipôles et entrent en solution. C’est notamment le cas du Sodium (Na) (principal constituant de l’eau de mer), de Ca et de Mg qui seront évacués vers les océans.

Toutefois, les cations qui ont une très faible charge et un gros diamètre (e/r >1) ont moins d’attirance pour la molécule deau cations dits anti stockes : Cs, Rb, K). Ces cations ne s’hydratent pas. De ce fait, les cations anti stockes tels que K entrent facilement dans les structure minérales, PAGF30F11 fait, les cations anti stockes tels que K entrent facilement dans les structure minérales, ils sont beaucoup moins mobiles au cours de l’altération. K/Na = 1/10 dans les eaux douces et KINa = 1/28. 5 dans les eaux marines. ) C’est ce qui explique que les feldspaths potassiques (orthose) soient moins altérables que les feldspaths calcosodiques (plagioclases). 2ème Domaine : Domaine de précipitation d’hydroxydes Hydrolysats : Al, Fe, Mn) ; 3 e/r < 10. Les cations sont plus attractifs. Ily a rupture d'un des bras du dipôle et la paire électronique se déplace vers l'ion.

Les catlons précipitent alors à l’état d’hydroxyde insoluble à l’origine les gîtes métallifères résiduels (bauxites pour l’aluminium). 3ème Domaine : Domaine des oxyanions (soluble) e/r> 10. Du fait du potentiel ionique élevé, l’ion exerce une force d’attraction sur l’oxygène, provoque la rupture du dipôle et la libération de H+. Cest par exemple le cas des carbonates C032-, des sulfates S042-, des phosphates P043- et des Si044-.

Ces oxyanions solubles seront évacués par les eaux vers les l’océan où ils se recombinent avec les cations solubles (Ca2+ principalement) pour donner les roches sédimentaires chimiques et biochimiques Exemple : ca2+ + C032- généralement) cac03 (calcaire (CALCAIRE : Calcium et Carbonate GYPSE : Calcium et Sulfate APATITE : Calcium et phosphate) Du point de vue chimique, l’agrégation apparaît donc comme un processus de ségrégation qui sépare la phase résiduelle (les hydrolysats) et une phase mobile (cations et oxyanions solubles) tandis que la sédimentation chimique et biochimique apparaît comme un proce inaison entre ces deux PAGFd0F11 biochimique apparaît comme un processus de recombinaison entre ces deux catégories d’éléments. Ces considérations expliquent que l’hydrolyse des minéraux les plus communs dans les roches (les feldspaths : les tectosilicates) conduit au départ du Silicium et des cations basiques tandis que l’aluminium précipite. Envisageons à titre d’exemple l’altération de l’orthose qui est un feldspath potassique de formule Si3A108K. Les premiers stades d’altération de l’orthose aboutissent à la formation de minéral argileux (illite) ou si le drainage est mauvais (la montmorillonite).

La réaction globale est la suivante : Orthose + eau illite + Silice + Potassium Mais alors que dans l’orthose le rapport Si/Al -3, il devient égal à 2 dans l’illite d’où le terme de BISIALLITISATION appliqué à ce processus. Il en est de même lorsqu’il se forme la MONTMORILLONITE dont la formule globale est voisine de • [ (OH. ) ]nH20. Un stade plus poussé d’altération s’accompagne d’un lessivage plus important de silice et l’on obtient généralement de la Kaolinite suivant la réaction : KAOLINITE 2Si3A108K+ 1 1 H20 Dans la kaolinite, le rapport Si/Al est égal à 1 : c’est le processus de la MONOSIALITISATION ou KAO INISATION. Dans le stade ultime, en climat tropical humide (caractérisé par une forte pluviométrie, une forte chaleur et une végétation dense) toute la silice est lessivée.

Il ne reste qu’un hydroxyde d’aluminium, constituant unique de la bauxite appelée la Gibbsite de formule chimique Al(OH)3 dans laquelle le rapport Si/Al = O dont l’équation de la réaction est la suivante : Si3A108K + 8 s 1 dans laquelle le rapport Si/Al O dont Péquation de la réaction est la suivante : Si3A108K + 8H20 Ce processus est appelé ALLITISATION mals comme le plus souvent, le produit d’altération contient une certaine quantité de er on parle de FERRALITISATION ou TERITISATION (formation de latérite). Le passage d’un stade à l’autre est étroitement dépendant du climat. 2. 1. 3. Altération des roches (exemple du granite) 2. 2. Erosion l_Jne fois désagrégée, la roche va subir une érosion.

Les principaux agents de l’érosion sont : La pluie Le vent Le ruissèlement superficiel Les cours d’eau Les oceans Les glaciers L’homme contribue à l’érosion aussi dans une certaine mesure non négligeable par des débolsements excessifs. 2*3. Transport Les moteurs susceptibles de transporter les éléments de la lithosphère rendus mobilisables par les processus de ésagrégation et d’altération sont sur les continents. La pesanteur (gravité) Les eaux courantes et la glace. 2. 3. 1 . La pesanteur Le déplacement vers le bas s’effectue par chute le long des pentes, entrainement par glissement (intervention de l’eau) et les tassements et effondrements. Les tassements sont dus onstructions sur les PAGF60F11 légers. 2. 3. 3. Les eaux courantes Le principal agent de transport est l’eau.

Les eaux courantes les plus actives sont les eaux de ruissellement et les cours d’eau qui peuvent être temporaires (cas des torrents) ou permanents (rivières, fleuves) le transport dans peau peut se faire sous quatre ormes : En solution : les éléments légers En suspension : les éléments peu lourds sous forme solide En saltation : les éléments lourds sous forme solide où les particules avancent par petits sauts Par roulement : où les particules roulent au fonds de l’eau. 2. 3. 4. La glace La glace transporte tout, exemple des avalanches. Les glaciers issus des chutes de neige érodent (transportent) les matériaux et les déposent lors de la fonte de la glace. Pendant le transport, les processus d’altération et d’érosion se poursuivent. Le transport a pour effet secondaire L’usure des particules transportées. Le classement minéralogique des particules : (avec le transport d’une roche, les 1er élements qui vont s’en aller et arriver seront les plus légers. Plus le minéral est résistant, plus il pourra franchir des distances plus grandes que les particules friables.

Les minéraux légers seront transportés plus loin que les minéraux lourds : c’est un classement densimétrique (en fonction de la densité) Le classement gravimétrique : Lorsque le courant de Peau est faible, les particules les plus grosses se déposent d’abord, ensuite les plus légères. On parle de grano-classement (en fonction de la aille du grain). 2. 4 Dépôt 2. 4. 1. Dépôt des particules détriti ues Les phénomènes de sédi ent en fonction de la PAGF70F11 courant, et la Granulométrie d’un sédiment est déterminée par les conditions dynamiques du milieu au moment du dépôt. Lorsqu’une suspension se déclenche, les matériaux les plus gros atteignent le fond avant les plus fins.

Cest pourquoi dans les sédiments ainsi formés on trouve les matériaux les plus gros à la base du dépôt et les plus petits dans sa partie haute. C’est ce qu’on appelle Le Classement Vertical – Progressif ou Grano- classement au Classic GRADED BEDDING. Dans les ensembles détritiques, chaque stade (couche de terrain) possède son propre classement vertical. Le classement vertical est d’autant plus régulier que le dépôt s’est opéré dans des eaux plus profondes et plus calmes. Lorsque la sédimentation s’opère dans des endroits plus lacustres ou marins affectés par des courants, au classement vertical s’ajoute un classement Horizontal.

Il faut rappeler que le volume total des matériaux détritiques déversés dans les mers et les lacs est de beaucoup supérieur ? celui des substances apportées par les rivières à l’état de solution. C’est la raison pour laquelle parmi les sédiments les roches détritiques prédominent. 2. 4. 2. Sédimentation des particules en suspension. Les substances solubles sont d’abord lessivées par les eaux d’infiltration sur le continent puis entrainées par les eaux courantes. Dans l’ensemble, toutes ces substances se déversent finalement dans la mer et contribuent à la salinité de l’eau et aussi à la formation des roches chimiques et biochimiques. 2. 5.

Equilibre entre érosion, transport et dépôt. L’érosion, le transport et le dépôt des particules sont en fonction de la vitesse de courant de Veau. JUSTROME a établi expérimentalement les courbes d’équilibre (Erosion – T B1 de courant de Peau. JUSTROME a établi expérimentalement les courbes d’équilibre (Eroslon – Transport- Sédimentation). 2. 6. Diagenèse La diagenèse est rensemble des processus physiques et chimiques par lesquels un sédiment nouvellement déposé se transforme en une roche consolidée et cohérente. Lorsque l’on veut dire simplement qu’un sédiment meuble a durci sans se soucier des mécanismes mis en jeu, on emploie plutôt le terme de Lapidification.

Les sédiments affectés par la diagenèse euvent contenir deux sortes de minéraux Les minéraux Détritiques venus d’ailleurs. Les minéraux Authigènes formés sur place. La diagenèse peut s’accomplir par 4 mécanismes différents les uns des autres qui sont : La Compaction La Cimentation La Recristallisation La Métasomatose 6. 1. COMPACTION C’est le processus mécanique ou physique fondamental. II s’agit de la réduction du volume massique du sédiment sous le poids croissant des dépôts qui le recouvrent. Ce mécanisme conduit ? la réduction de la porosité. La compaction produit la chasse forcée de l’eau interstitielle et e réarrangement des grains les uns par rapport aux autres, leur surface de contact devenant plus importante.

La compaction est importante dans le cas de la transformation d’anciennes boues gorgées d’eau en argile en Pélites (argile en plus petite taille) ou en Schistes ardoisiers ( plus l’argile va en profondeur plus devient schistes du fait des effets de la température, ardoisier Le premier effet de la compaction est de chasser peau interstitielle. Une fois l’eau disparue et les particules minérales et colloïdales serrées les unes contre les autres, la roche est devenue imperméable. Son retour à l’état de l’eau par absorption d’eau devient impos la roche est devenue imperméable. Son retour à l’état de l’eau par absorption d’eau devient impossible. 6. 2. CIMENTATION C’est la modificatlon diagénétique la plus commune. Elle consiste en un remplissage des interstices entre les grains par un dépôt minéral.

En effet, dans les sédiments détritiques grossiers, quelquesoit leur état de compaction, il subsiste toujours des vides importants entre les grains A partir des solutions interstitielles remplissant ces vides, des minéraux diagéniques authigènes cristallisé, c’est la Cimentation ui transforme les roches meubles en roche rigides et cohérentes. Cette cimentation peut se produire rapidement au cours de la sédimentation ou plus tardivement. Les matériaux les plus fréquents du ciment sont La Calcite, la Dolomite, la Sidérite et la Silice. Ils peuvent se former à partir des sédiments ou de ces eaux interstitielles ou être introduite par les solutions extérieures. 2. 6. 3.

La recristallisation C’est l’apparition de minéraux nouveaux ; dans ce cas, certains minéraux de la roche primitive sont dissouts par les solutions interstitielles et la matière alnsl dissoute, va contribuer à nourrir ‘autres cristaux qui deviennent de plus en plus gros. Finalement la structure primitive du dépôt est complètement modifiée : on dit qu’il y a eu Recristallisation. Ce type de diagenèse se rencontre dans la plupart des calcaires. La recristallisation caractérise aussi la recristallisation des sables en Quartzites (métamorphique ou et sédimentaire). 2. 6. 4. La Métasomatose Cest la transformation d’une roche avec apport extérieur, c’est une sorte particulière de recristallisation. La métasomatose est une sorte de remplacement d’un minéral par un autre de compos 11