[SdS] 12 - Fersiasol éluvique EarthCache

Le Sentier des Sols / The Soils' Trail

Le sol est la partie la plus superficielle de la croûte terrestre, véritable interface entre biosphère et lithosphère. Cette formation est d'ailleurs le produit résultant de la transformation de la roche mère sous-jacente au contact de l'atmosphère et des êtres vivants sous l'influence de processus physiques, chimiques et biologiques.

D'une importance primordiale, il pourtant souvent mal connu. Cette anonymat se retrouve dans le panorama des caches géologiques, ou la science du sol, ou pédologie, est peu présente.
Un petit test... Vous pouvez certainement nommer 3 types de roches, 3 types de minéraux... Mais êtes vous capable de citer 3 types de sol ?

Cette série de caches géologiques, ou plutôt pédologiques, va être l'occasion de partir à la découverte de cet univers du sol en s'appuyant sur le Sentier des Sols, un très beau circuit pédagogique mis en place sur la commune d'Osenbach.

Chaque cache géologique sera l'occasion de découvrir un type de sol, ses caractéristiques, ses propriétés et sa formation, grâce à des panneaux explicatifs et à des coupes de sol, dont la majorité a été prélevée sur le territoire de la commune.

The soil is the outermost part of the Earth's crust, real interface between biosphere and lithosphere. It is also the product resulting from the processing of the underlying bedrock with the influence of the atmosphere and living beings under the influence of physical, chemical and biological process.
On paramount importance, yet it often poorly understood. This anonymity is reflected in the panorama of geological caches where the soil science, has little presence.
A small test ... You can certainly nominate three rock types, 3 types of minerals ... But are you able to quote 3 soil types?
This series of caches geological, or rather soil ones, will be an opportunity to explore this ground, so complex and so diverse, relying on the Soils' Trail, a very nice educational tour set up on the town of Osenbach.
Each geological cache will be the occasion to discover a type of soil, its features, its properties and its formation, through explanatory panels and soil sections, the majority was taken in the soils of the municipality.

Quelques définitions pédologiques / Pedological definitions

- Roche mère : roche sous-jacente dont la dégradation est généralement à l'origine de la fraction minérale du sol.
-Bedrock : underlying rock whose degradation is usually the source of the mineral fraction of the soil.

- Horizon : le sol présente deux fractions (organiques et minérales) qui se mélangent à des degrés divers selon la profondeur et donnent différents niveaux parallèles à la surface au sol, appelées horizons, d’abord humifères, puis minéraux. Ils sont généralement désignés par une lettre et ses dérivés (O ; A/A1 ; E ; B ; S / Sal ; C ; R).
- Horizon : the floor has two fractions (organic and inorganic) that mix to varying degrees depending on the depth and provide different levels parallel to the ground surface, called horizons, first humus and minerals. They are generally designated by a letter and its derivatives (O; A / A1; E; B; S / Sal, C, R).

- Granulométrie : La classification de la fraction minérale se fait principalement sur le diamètre de ces éléments (granulométrie) :
• les graviers et cailloux (> 2 mm)
• les sables (20 µm-0,2 mm)
• les limons (2 µm-20 µm)
• l'argile granulométrique (< 2 µm)

- Texture : Le niveau de granularité et la proportion de chaque taille d’éléments minéraux détermine la texture du sol (sol sableux, limoneux ou argileux, ainsi que toutes les variantes intermédiaires).
- Texture : The level of granularity and the proportion of each size of mineral elements also determine the soil texture (sandy, loamy or clay soil, as well as all the intermediate variants).

- M.O. : Matière Organique, issue de la décomposition des êtres vivants (végétaux et animaux) et formant la fraction organique du sol.
- M.O. : Organic matter derived from the decomposition of living organisms (plants and animals) and forming the organic fraction of the soil.

Le sol : Fersiasol éluvique / Fersialitic Soil of Red Hardt

Le Fersiasol éluvique, ou Sol fersialitique de la Hardt Rouge, est peut-être le sol le plus particulier observé pendant notre balade pédologique, tant par son substrat d'origine que par ses propriétés physico-chimiques.

           ►  Caractéristiques

Le Fersiasol éluvique est avant tout caractérisé par sa couleur rouge vif, due à sa richesse en Fer.
Cette propriété a d'ailleurs donné le nom à la partie de la plaine alsacienne où se trouve ce type de sol : la Hard rouge (entre Mulhouse et Neuf Brisach).

A cette propriété chimique s'ajoute une particularité de substrat, car à la différence des autres sols à la roche mère homogène, le fersialsol s'est développé sur une roche mère alluviale (plaine alluviale du Rhin) composée d'un mélange de roches calcaires et de roches plus acides comme du granite ou du gneiss.
Cette "roche mère" s'est par ailleurs constituée en deux temps (un premier sol noté II principalement fait de galets, puis un second sol noté I car plus jeune fait d'alluvions beaucoup plus fins).

La pédogenèse de ce substrat particulier a conduit à un sol composé d'horizons très hétérogènes :
- un horizon A de surface, issu de la pédogenèse du premier substrat, de couleur gris plutôt sombre, de texture plutôt fine (limono-sableux) et assez riche en matière organique avec un complexe argilo-humique bien développé.
- un horizon E pédologique (E pour Eluvial) aussi issu du premier sol, ancien horizon A2 appauvri en fer et en argile. Il est de couleur rougeâtre, mais plus clair que les horizons inférieurs, et surtout, présente une texture limono-sableuse sans élément très grossier.
- un horizon IIE, (II pour second sol, E pour Eluvial), qui provient de l'altération de la seconde roche mère (alluvions très grossiers, galets), qui va nous donner un horizon brun-rouge, à texture grossière mais lui aussi appauvri en fer et en argile.
- un horizon IIFSt (II pour second sol, FS pour FerSialitique, t pour enrichi en argiles ), est l'horizon le plus caractéristique du fersialsol. Rouge très prononcé, du fait de sa très grande richesse en fer, il présente une grande proportion d'argile issu du lessivage des couches supérieures, le tout dans un substrat grossier avec d'abondants galets.
- un horizon C d'altération en dessous des horizons pédologiques, composé de galets avec sa matrice interstitielle formée de sables calcaires cimentés, et qui n'a pas été touché par la migration du fer, d'où sa couleur grise-blanche.

Ce sol peut sembler étonnant en Alsace, car il est beaucoup plus caractéristique des milieux méditerranéens.
Sa formation semble notamment dû au contraste entre périodes sèches et humides, mais dans des conditions climatiques qui n'existent plus aujourd'hui en Alsace.
C'est en fait un sol relique formé il y a plusieurs milliers d'années, vraisemblablement pendant les périodes glaciaires et inter-glaciaires.

C'est un sol contrasté d'un point de vue agronomique, avec des points forts (fort complexe argilo-humique) et faibles (très filtrant, faible réserve en eau, part d'éléments grossiers très importante).
Ces derniers l'emportent, rendant ce sol impropre aux cultures et principalement réservé à l'implantation de la forêt.

           ►  Formation

Implanté dans la plaine du Rhin,le matériel de départ de ce sol n'est pas endogène à son milieu, mais provient d'alluvions issus du fleuve ou des rivières vosgiennes.
On y trouve deux niveaux :
- Un niveau de base (roche mère II) composé de galets d'origine alpines dragués par le Rhin avec un mélange de roches calcaires et de roches acides (granites, gneiss).
- Un niveau supérieur (roche mère I), formé d'alluvions beaucoup plus fin avec quelques galets principalement issus de l'érosion vosgienne.

Ces couches de roches mères ont subi le processus de pédogenèse sur un processus assez long, suite à la modification du cours du Rhin :

- Altération de la matrice et des éléments calcaires des premiers horizons et décarbonatation (libération des carbonates HCO3- qui sont lixiviés par les eaux dans ce sol très filtrant), ne laissant que les roches acides. Infiltration également en profondeur de l'argile.
Il en résulte les horizons A puis les deux horizons E.

- Intensification de l'altération des roches entraînant une forte libération du fer, qui se fixe sur les argiles lixiviés venant des horizons supérieurs, et entraînant un phénomène de rubéfaction (colorisation du sol) intense dans l'horizon inférieur.
Cela aboutit à la formation de l'horizon FSt, qui est un horizon d'accumulation (fer, argile, une partie des carbonates HCO3-).

- Seule la partie inférieure du sol (horizon C) n'est pas touchée par ce phénomène de rubéfaction, et conserve sa matrice calcaire riche en carbonates de calcium (CaCO3).

           ►  le pH et le sol

Le pH (ou potentiel hydrogène) est une notion primordiale de la qualité d'un sol et sa fertilité ; il mesure l’acidité ou l’alcalinité de ce sol par sa capacité à retenir les ions Hydrogène (H+).
Un pH est dit neutre s'il est de 7 ; En dessous, il est acide, au-dessus, il est basique (ou alcalin).

Ce pH d'un sol dépend énormément de sa composition minérale et celle de sa roche mère ; des roches riches en minéraux acides comme la silice (SiO2) donneront un sol acide (cas du granite ou du gneiss). Inversement, des sols riches en minéraux basiques comme les carbonates (HCO3-) donneront des sols basiques, c'est par exemple le cas des sols sur roche calcaire.

           ►  Facteurs de la sédimentation en milieu fluvial

Quand le vecteur principal d'origine des sédiments d'un sol est l'eau, la nature des débris à l'origine du substrat dépend fortement de la vitesse du courant, comme le montre le diagramme de Hjuström :

The fersialitic Soil of red Hardt may be the most particular soil soil observed during our ride, both in its original substrate by its physicochemical properties.

           ►  Caracteristics

The fersialitic Soil of red Hardt is primarily characterized by its bright red color due to its richness in iron.
This property has also gave the name to the part of the Alsatian plain wherethis type of soil takes place, the Red Hard (between Mulhouse and Neuf Brisac).

To this is chemical property add a feature of susbtrat because, unlike other soils with homogeneous bedrock, the fersialsol grew on an alluvial rocks (alluvial plain of the Rhine) composed of a mixture of limestone with more acidic rocks such as granite or gneiss.
This "bedrock" is also set up in two stages (a first sol noted II mainly made of rollers, and a second ground denoted I as younger made much finer alluvium).

Soil formation of this particular substrate led to a soil composed of very heterogeneous horizons :
- Horizon A, surface, resulting from the soil formation of the first substrate, rather dark gray color, texture rather fine (sandy loam) and fairly rich in organic matter with clay and humus complex well developed.
- Horizon E (E for eluvial) as from the first floor, the former A2 horizon depleted of iron and clay. It is reddish in color, but lighter than the lower horizons, and especially has a silty-sandy texture without very rude element.
- Horizon horizon IIE (II for second floor, E for eluvial), which comes from the weathering of the second rock (very coarse silt, pebbles), which will give us a reddish-brown horizon, coarse-textured but also depleted in iron and clay.
- Horizon horizon IIFSt (II for second sol, FS for FerSialitic, t for enriched-clays), is the one which is the most characteristic of fersialitic soil. Color red very pronounced, due to its very rich in iron, it has a high proportion of clay leaching from the upper layers, all in coarse substrate with abundant pebbles.
- Horizon horizon C of alteration below the soil horizons, consisting of pebbles with its interstitial matrix formed of cemented calcareous sands, which was not hit by the migration of iron. This color is gray-white.

This ground may seem surprising in Alsace, as it is much more typical of Mediterranean environments. His training seems particularly due to the contrast between dry and wet periods, but in climatic conditions that no longer exist in Alsace.
This is actually a relic soil formed there are several thousands of years, probably during glacial and inter-glacial periods.

This is a mixed soil from an agronomic point of view, with strengths (strong clay-humus complex) and weak (very filtering, low water reserve, very important share of gross elements).
These last ones prevail, making this unsuitable soil to crops and mainly reserved for the implementation of the forest.

           ►  Rock formation

Located in the Rhine valley, the starting material of the soil is not endogenous to the middle, but comes from alluvial deposits from the Rhine or the Vosges rivers.
It includes two levels :
- A basic level (parent rock II) composed of alpine origin pebbles dredged by the Rhine with a mixture of limestone and acid rock (granite, gneiss).
- A higher level (parent rock I), consisting of much finer sediments with some pebbles mainly from the Vosges erosion.

These layers of rocks have undergone the soil formation process on a fairly long process, following the amendment of the Rhine :

- Alteration of the matrix and calcareous elements of the first horizons and decarbonization (release of carbonates HCO3- that are leached by water in this very filtering soil), leaving only the acid rock. Infiltration also deep of clay.
This results in the A horizons and the two horizons E.

- Intensification of the weathering of rocks leading to high iron release, which attaches to the leached clays coming from the upper horizons, and causing a phenomenon of reddening (colorization ground) intense in the lower horizon.
This results in the formation of FSt horizon, a horizon accumulation (iron, clay, some of the carbonates HCO3-).

- Only the lower part of the soil (C horizon) is not affected by this phenomenon of reddening, and kept its rich limestone matrix calcium carbonate (CaCO3).

           ►  pH and soil

PH (or hydrogen potential) is a key concept of the soil quality and fertility; it measures the acidity or alkalinity of the soil by its ability to retain the hydrogen ions (H +).
A neutral pH is said it is 7; Below, there is acidic, above, it is basic (or alkaline).

The pH of a soil depends hugely on its mineral composition and that of its parent rock; rocks rich in mineral acids such as silica (SiO2) give acidic soil, while these soils rich in minerals such basic carbonates (HCO 3) will provide basic soils.

           ►  Factors sedimentation in river environment

When the main vector of origin of a floor sediment is water, the nature of the elements causing the substrate depends strongly on the flow velocity, as shown in the diagram Hjuström:

Les Questions / The Questions

Questions pour valider :"Fersiasol éluvique / Sol fersialitique de la Hardt Rouge"
Questions to validate: "Fersialitic Soil of Red Hardt"