Considérée comme l’un des derniers fleuves sauvages d’Europe, surnommée « fleuve royal » par les amateurs des nombreux châteaux construits le long de sa vallée ou encore « la majestueuse » par d'autres, la Loire représente pour les scientifiques un agent géologique puissant qui transporte chaque année des millions de tonnes de particules sédimentaires.
L’objectif de cette earthcache est de comprendre l’origine de certaines de ces particules et comment elles se déposent pour former les bancs de sables que vous pouvez observer depuis les coordonnées de cette earthcache (voir Fig.1)
L’origine du sable
Jusqu’un peu en amont du bec d’allier (situé vers Nevers), le bassin du cours supérieur de la Loire draîne une zone qui correspond au socle cristallin du massif central. Plus de la moitié des roches de cette zone sont des granites (en rouge sur la carte de la Figure 2) qui se sont mis en place durant l’ère primaire entre -300 et -400 millions d’années, au moment de l’orogénèse hercynienne.
Le granite est une roche entièrement cristallisée (holocristalline) qui contient 3 minéraux principaux : micas, feldspaths et quartz. L’eau est responsable de son érosion (Figure 3). Elle s’infiltre et provoque, lorsqu’elle gèle, la fissuration de blocs de granite. Elle en dissout certains minéraux : le feldspath et le mica sont progressivement transformés en particules fines d’argile (Figure 4). Le granite sain devient une arène granitique : une roche meuble constituée d’argile et de grain de quartz insolubles que les eaux de ruissellement transportent jusqu’aux cours d’eau.
Le transport et le dépôt du sable
Les grains de quartz parvenus jusqu’à la Loire après érosion du granite sont le principal constituant des bancs de sable qui se trouvent aux coordonnées de l’earthcache.
On parle de grain de sable pour les particules dont la dimension est comprise entre 1/16e de millimètre et 2mm. Les particules plus fines appartiennent à la catégorie des limons (ou silts), les particules plus grossières appartiennent à la catégorie des graviers.
Cette distinction de la taille des particules est importante car avec la vitesse du courant, elle est l'un des principaux facteurs dont dépendent leur transport. Le diagramme de Hjulström (voir Fig.5), même s'il est remis en question par des outils plus complexes multifactoriels, permet déjà de comprendre quelles sont les conditions indispensables au transport (voir Fig.6) ou au contraire au dépôt des particules sédimentaires.
Saumur se trouve au tout début du cours inférieur de la Loire (qui commence à Candes St Martin, au niveau du Bec de Vienne), dans une zone où des sables grossiers se déposent. En effet, au niveau de son cours inférieur, le lit de la Loire continue de s'élargir toujours plus et le fleuve est de plus en plus calme. Le courant n'est pas suffisant pour lui apporter des blocs ou des galets, mais il est encore trop fort pour que le sable fin ou les silts ne sédimentent (se déposent).
Le transport des grains de sable par saltation (mouvements irréguliers de “saut” des particules) s’interrompt et l’accumulation des particules finit par constituer des bancs de sable.
Questions
1)Quel est le nom de la roche dont l’érosion donne les grains de sable visibles sur le site de l’Earthcache ?
2) Quelle doit être la taille d’une particule pour que l’on parle d’un grain de sable ?
3) D’après le diagramme de Hjulström (Figure 5), qu’arrive-t-il à un grain de sable d’un millimètre si le courant de la Loire est de 10cm/scd ?
4) Quel est la largeur de la Loire au site de la Earthcache (utilisez la distance qui vous sépare de la cache de la Digue Nord, sur la rive en face. Coordonnées au cas où elle soit désactivée : N 47° 15.439 W 000° 03.259) ?
5)Combien de bancs se trouvent le long de la partie pavée du quai où vous vous trouvez aux coordonnées de cette Earthcache ?
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Considered as one of the last wild rivers of Europe, nicknamed " royal river " by fans of the many castles built along its valley or "majestic" by others, the Loire is a powerful geological agent that transports every year millions of tons of sediment particles .
The objective of this earthcache is to understand the origin of some of these particles and how they are deposited to form sandbanks that you can observe from the coordinates of this earthcache (see Fig.1)
Origin of the sand
Until just upstream of the confluence with river Allier (near Nevers), the Loire's upper basin drains an area corresponding to the crystalline basement of the Massif Central. More than half of the rocks in this area are granites (in red on Fig.2) which appeared during the Paleozoic era between -300 to -400 million years, all along the Hercynian orogeny.
Granite is a fully crystallized rock (holocrystalline) which contains 3 main minerals : mica, feldspar and quartz. Water is responsible for its erosion (Fig.3). It seeps and causes, when it freezes, cracks in granite blocks (joint). Water also dissolves minerals : feldspar and mica are gradually transformed into fine clay particles (Fig.4). Healthy granite becomes a granitic sand : a loose rock consisting of clay and insoluble quartz grain carried by runoff to the rivers.
Sand transport and deposit
Quartz grains that arrived to the Loire after erosion of granite are the main constituent of sand banks which are at the coordinates of the earthcache. To be called sand, a granular particule’s size has to be between 1/16th of a millimeter and 2mm. Smaller particles belong to the category of silts or clay, bigger ones belong to the category of gravel.
This distinction of particle size is important because with the speed of the current, it is one of the main factors affecting their transport. The Hjulström diagram (see Fig.5), although it is being challenged by more complex multifactorial tools, allows us to understand what are the conditions for the transport (see Fig.6) or for particle deposition.
Saumur is at the beginning of the lower part of the Loire (part starting at Candes St Martin : confluence with the Vienne), in an area where coarse sand deposit. Here, the bed of the Loire continues to grow wider and the river’s current is becoming calm. The current is not strong enough to bring blocks or pebble stones, but it is still too strong for the fine sands and silts to deposit. Sand moving by saltation (see Fig.6) stops and the sand accumulates to form sandbanks.
Questions
1) What is the name of the rock whose erosion gives the sand particles that compose the sandbanks at the Earthcache location ?
2) What should be the size of a particle for it to be called “sand” particle ?
3) According to Hjulström diagram (Fig.5), what happens to a one millimeter sand particle if Loire’s current is 10cm/scd ?
4) What is the width of the Loire at the Earthcache location (use the distance to reach the Geocache “La digue Nord” which is on the opposite side of the Loire. Coordinates in case of desactivation : N 47° 15.439 W 000° 03.259) ?
5) How many bench can you count along the paved portion of the dock where you are standing at the Earthcache location ?
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