Opus 1 La pluie : l'eau, source de vie, oui mais.. EarthCache

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Si l'eau est la source de toute vie sur terre, elle peut parfois être la cause de catastrophes naturelles occasionnant la mort.

L'objet de cette earthcache est de décrire les effets que la pluie a sur notre planète en termes d'érosion,  de glissements de terrains, d'éboulements et d'illustrer ces phénomènes dans notre région.

Se déclinant sur 3 thèmes comportant une description commune, ce premier opus est consacré aux éboulements

La pluie est un phénomène naturel par lequel des gouttes d'eau tombent des nuages ou brouillards du ciel vers le sol.. Il s'agit, avec la bruine, la neige, le grésil, la grêle, le givre, les grélons d'orage, d'une des formes les plus communes de précipitations ou d'hydrométéores sur terre. Son rôle est prépondérant dans le cycle de l'eau

Elle est naturellement acide par l'effet de dissolution de dioxyde carbone ou gaz carbonique acide : le potentiel hydrogène ou pH de l'eau de pluie recueillie dans les pluviomètres est de l'ordre de 5,7. Elle contient en conséquence de très faibles quantités d'acide carbonique, en particulier des ions bicarbonates et des ions hydronium. Il peut exister une grande quantité d'ions ou de composés différents, de grandes variétés d'origine y compris radioactives ou toxiques par polluants. En présence d'acide nitrique ou d'acide sulfurique, le pH des gouttes peut descendre exceptionnellement à 2,6. Il s'agit de pluies acides ou à potentiel acidifiant.

Elle prend nombre de formes allant de pluie légère au déluge, d'averses à la pluie continue, de fines gouttelettes à de très grosses.

Formation

Les nuages chargés d'eau représentent la phase aérienne de la condensation en micro-gouttelettes d'eau (d'une taille de l'ordre du micromètre jusqu'à 30 μm) de la vapeur d'eau de l'air de préférence chaud et humide sur des noyaux de condensation. L'eau qui forme ces nuages provient de l'évaporation de l'humidité qui existe dans la nature et plus particulièrement des grandes étendues d'eau (lacs, mers, etc.). Cette vapeur d'eau se mélange à la masse d'air. Lorsque l'air s'élève à cause des mouvements de l'atmosphère, il se refroidit par détente. La vapeur d'eau contenue dans l'air se condense autour de noyaux de condensation (poussières, pollen et aérosols) lorsqu'une légère sursaturation est atteinte. Ces gouttelettes donnent des nuages. C'est le grossissement de ces gouttelettes qui donnera la pluie.

Tailles des gouttes d'eau :
A) En réalité, les gouttes d'eau n'ont pas la forme 'classique'.
B) Les gouttes très petites sont presque sphériques.
C) Le dessous des gouttes plus grandes s'aplatit par la résistance de l'air, et donne l'apparence d'un petit pain de hamburger.
D) Les grandes gouttes ont beaucoup de résistance à l'air, ce qui les rend instables.
E) Les gouttes très grandes sont divisées par la résistance de l'air.

La pluie est polydisperse : la taille des gouttes varie du dixième de millimètres à quelques millimètres (en moyenne 1 à 2 mm). Aucune goutte ne dépasse 3 mm, au-delà elles se pulvérisent. Néanmoins, certaines gouttes peuvent dépasser cette taille par condensation sur de grandes particules de fumée ou par des collisions entre les gouttes de régions proches d'un nuage à très forte saturation. Le record atteint (10 mm) a été enregistré au-dessus du Brésil et dans les îles Marshall en 2004 Quand elles sont trop lourdes (environ 0,5 mm de diamètre) pour être soutenues par le courant ascendant, elles tombent, formant ainsi une pluie.

Facteurs de l'érosion hydrique :

Les causes d'érosion des sols sont multiples :topologie (déclivité des pentes), activités humaines (cultures, urbanisation), régression du couvert végétal (abattages, incendies), précipitaions (effets de battage), ruissellement, etc..

Quand la pluie commence à produire des flaques d’eau ou un film d'eau sur le sol, cette eau dissout une partie de la matière organique ou des molécules du substrat ou de molécules absorbées sur ce substrat.

Battage du sol
Désagrégation du sol Libération des particules fines		Perte du sol
Obturation de la porosité de surface		Erosion
Réduction de la capacité d'infiltration
Augmentation du ruissellement

En plus des facteurs favorisant le ruissellement, l'entraînement des particules du sol est facilitée par les caractères du sol comme sa texture, sa minéralogie, sa stabilité structurale et la matière organique qu'il contient. Les sols limoneux et limono-sableux sont les plus sensibles à l'érosion et à la battance, alors que les sols argileux plus fins résistent mieux à l'action du cisaillement par l'eau de ruissellement. Le détachement des particules est important pour des tailles de grains compris entre 63 et 250 µm. La stabilité des agrégats maintient la structure du sol et s'oppose à l'érosion. Les argiles gonflantes comme les smectites diminuent la résistance des agrégats. Par ailleurs, la matière organique favorise au contraire l'agrégation des particules et l'infiltration.

Le critère le plus important pour apprécier la résistance d'un sol à l'érosion est la stabilité structurale qui est l'aptitude de la terre à résister à l'action dégradante de l'eau. Cette résistance reflète leur comportement à l'humectation lorsqu'ils sont soumis à l'impact des gouttes de pluie. La stabilité structurale est influencée par de nombreuses caractéristiques des sols dont les plus souvent évoqué sont la texture, la nature minéralogique des argiles, la teneur en matière organique et l'état et l'histoire hydrique.

Triangle permettant la détermination de la battance des sols
à partir de leur texture 

La structure initiale du sol peut être totalement détruite si l'action des pluies sur la surface du sol détruit les agrégats selon les mécanismes décrits précédemment et si la texture et la composition physico-chimique du sol s'y prêtent, La surface du sol passe d'un état meuble et poreux à un état plus compact. La couche superficielle s'individualise par rapport au reste du profil et forme une croûte de battance qui diminue considérablement la perméabilité du sol. Elle participe ainsi à la formation du ruissellement

D'autres composantes climatiques peuvent jouer un rôle primordial. L'évaporation qui intervienne d’abord entre les périodes pluvieuses peut jouer sur le degré de dessiccation des fragments de surface et modifier la stabilité structurale et le profil hydrique des couches superficielles et modifier ainsi l'infiltrabilité. Les alternances humectation/dessiccation quant à elles, peuvent engendrer, en sol limoneux, une certaine micro-fissuration du sol ce qui favorisera le détachement des petits agrégats. Les alternances gel/dégel enfin, ont sans doute pour effet majeur d'engendrer en surface et dans certaines conditions des teneurs en eau particulièrement élevées.

Ainsi, l'eau de pluie accumulée dans les sols (argile, calcaire) aura tendance à les faire gonfler, puis l'asséchement les fera rétreindre occasionannt des vides et micro fissures dans lesquels l'eau de pluie viendra de nouveau s'infiltrer provoquant au fil du temps des cassures lesquelles seront à l'origine de glissements de terrains et d'écroulement de falaises très fréquents dans le pays de Caux.

L'histoire hydrique intervient du fait des modifications de mouillabilité des constituants organiques. La stabilité du sol augmente si le sol reste faiblement humide pendant plusieurs jours et inversement, diminue lorsqu'il est à proximité de saturation. Les flux d'infiltration qui conditionnent le ruissellement dépendent de l'état de surface et du système de porosité, influencé par l'état de compacité, la fissuration et l'activité biologique

Glissements de terrain :

Parmi les nombreuses causes pouvant entraîner des glissements de terrain (diminution des résistances du sol et sous-sol, augmentation des charges en amont, diminution des appuis en pied de pente, vibrations et séismes, déforestation de pente), la pluie peut être à l'origine de glissements de terrain en raison du réchauffement global effritant et fragilisant le sol d'une pente par asséchement puis engorgement par de fortes pluies provoquant le décollage et la rupture des  couches du sous-sol. Les sturzstrom sont des glissements de terrain ayant des effets similaires à une coulée de boue, même en  terrain aride

Quelques vidéos impressionnnantes de glissements de terrain :

San Fratello en Sicile : https://youtu.be/KeOvlZXJpRc

Johnsons Landing, en Colombie Britannique : https://youtu.be/_yVu53jR2Mc?t=9

Ecroulements de falaises:

En géologie, un écroulement, ou effondrement, est une désolidarisation soudaine d'une structure géologique sur une vaste surface et qui s'accompagne d'une chute massive de matériaux. Les effondrements sont notamment étudiés par l'analyse de la stabilité des pentes.

La géomorphologie est une discipline qui analyse l'une des composantes du milieu naturel, en relation étroite avec les autres disciplines de la géographie physique et des sciences de la terre (géologie). Deux domaines se partagent le champ scientifique de la géomorphologie :

• la géomorphologie structurale concerne l'influence de la structure sur le relief à différentes échelles depuis la tectonique des plaques jusqu’aux formes structurales élémentaires (surfaces,, escarpements,, etc.)  ;
• la géomorphologie dynamique se spécialise dans l'étude analytique des processus externes qui contribuent à la formation et à l'évolution des formes de relief (l'érosion, l'altération, l'ablation, le transport, le dépôt, etc. )

La géomorphologie dynamique distingue trois catégories de déstabilisation de pentes, parois ou surplombs  :

1. lorsque cette désolidarisation concerne quelques pierres jusqu'à 10 m³, on parle de chute de pierres.
2. Lorsque cette désolidarisation va de 10 m³ à 100 m³, on parle d’éboulement.
3. Au-delà, il s'agit d' écroulement.

Ces trois catégories correspondent à trois processus différents, caractérisés par des rythmes et des intensités différentes. La pluie, par son action d'infiltration dans le sol et le sous-sol, conjugée aux phases successives de gel et de dégel, créant des fissurations et diaclases, contribue aux phénomènes d'écroulements. 

Quelques vidéos impressionnantes d'écroulements de falaises :

Eboulement d'une falaise à St-Jouin-Bruneval en Seine-Maritime : https://youtu.be/_5T2oDDE2cs

Ecroulement de falaises près de Fécamp (Seine-Maritime) : https://youtu.be/IfearuPL2iU

Ecroulements de falaises en Seine-Maritime : https://youtu.be/Yf7zqEQprkk

Eboulement près d'Arromanches à Cap Manvieux (Calvados) : https://youtu.be/V2pIDWSF_o8

Ecroulement de falaise en Cornouailles : https://youtu.be/__5FEX3cxq0

Ravinements :

Le ravinement, processus de formation des ravines, est favorisé sur les versants nus et sur les terres imperméables soumis à des précipitations pluvieuses courtes mais intenses. C'est une incision linéaire, forme élémentaire d'érosion, créée par le ruissellement concentré des eaux sur un versant. Les ravines peuvent constituer des réseaux et rejoindre le réseau hydrographique.

Le ravinement décolle les couches superficielles (herbe, terre, pierres), les déplace et met à nu les roches constituant le sous-sol. La poussée des terres, qui intervient alors pour rompre un talus situé en contre-bas ou autre barrage, n'est plus celle d'un terrain sec mais celle d'une terre mouillée ou même complètement noyée et, dans ce cas, la poussée est beaucoup plus considérable. Une brêche s'ouvre dans le talus, le reste du terrain imprégné d'eau glisse ensuite, la base du terrain partant la première et le haut en dernier lieu.

Le ruissellement concentré et le ravinement qu'il engendre sont à l'origine de dégâts importants. Les observations montrent que la topographie (pente), la couverture végétale, la forme du bassin versant, et la lithologie sont les principaux facteurs qui contrôlent l'érosion spécifique annuelle des bassins versants.

L'érosion provoquée se différencie par l'agressivité des pluies, par le modelé des bassins versants et, dans une moindre mesure, par leurs roches-mères. La différenciation des sols dépend d'abord de la lithologie ; elle aboutit à des pélosols et brunisols plus ou moins gypsiques, argileux à argilo-limoneux fins, sur les marnes et les argilites, et à des lithosols et calcosols sablo-limoneux lorsque les calcaires, les calcaires gréseux ou les grès calcaires dominent. La structuration du sol dépend donc quasi exclusivement des colloïdes minéraux.

Des mesures effectuées montrent que le volume fissural peut retenir entre 50 et 100 mm des premières pluies automnales avant la fermeture des fentes. Enfin, en profondeur, la dissolution du gypse est à l'origine d'effondrements structuraux puis du "piping" préparant le ravinement.

Dans une certaine mesure, par dissolution de la craie sous l'effet d'une circulation d'eau souterraine et de surface, les valleuses du pays de Caux en bordure de mer font figure d'immenses ravines. D'autres moins impressionnantes peuvent être observées à l'intérieur des terres.

LA  EARTHCACHE opus 1

Pour illustrer les éboulements de falaises en Normandie à l'intérieur des terres, j'ai choisi de vous emmener sur le site des falaises de La Vacherie sur la rive de l'Iton opposée à Hondouville (Eure). Il vous faudra exécuter un petit parcours pour trouver les réponses aux questions C,D, E, F et la question finale.

- L'étape 1 se fait au pied de la falaise aux  coordonnées indiquées en-tête de listing. Vous y répondrez à la question C

- L'étape 2 nécessite que vous empruntiez un petit sentier, dont les coordonnées sont indiquées en Way-Point, praticable à pied sous certaines précautions, qui monte dans la colline et vous conduira jusqu'à une plate-forme située à mi-hauteur. De cet endroit vous trouverez un autre petit sentier à flanc de côteau que vous suivrez vers la gauche (face à la falaise) pour répondre aux questions D, E et F puis, une fois les coordonnées fictives reconstituées, vous vous dirigerez vers celles-ci pour m'indiquer ce que vous y observez. dans le domaine géologique.

Il est rappelé qu'en aucun cas vous ne devez escalader la falaise ni rester dessous en raison des chutes de pierre pouvant se produire et qu'une attention toute particulière doit être apportée sur les risques d'éboulement du sol en empruntant le chemin à mi-côte. Faites attention où vous metttez les pieds et éloignez vous le plus possible du bord. N'emmenez pas d'enfants avec vous. Nous ne pourrions en aucun cas être tenus pour responsables des accidents.

En ayant sélectionné les bonnes réponses aux questions posées ci-après, vous substituerez les numéros de ces réponses aux lettres des coordonnées fictives ci-dessous pour reconstituer les coordonnées finales auxquelles vous devrez vous rendre pour répondre à la dernière question. .

Pour finir, vous m'enverrez votre réponse soit par la messagerie géocaching.com soit par email à l'adresse indiquée sur mon profil et je vous contacterai en cas de problème. Une photo optionnelle de vous et/ou de votre GPS sur le site de cette falaise sera la bienvenue pour lever tout doute éventuel.

N 49°08. A B C   -   E 001°07. D E F

A : L'érosion par écroulements et éboulements de falaises relève de : Réponse 9 : la géomorpholie structurale ; Réponse 0 : la géomorpholie dynamique

B : Un éboulement est caractérisé par une désolidarisation allant en volume : Réponse 1 : jusqu'à 10m3 ; Réponse 2 : de 10 à 100 m3 ; Réponse 3 : plus de 100 m3

C : Aux coordonnées N49°08.135 E1°07.596 figurant en-tête de listing, que voyez-vous au premier plan : Réponse 1 : une chute de pierres ; Réponse 2 : un écroulement total de la falaise ; Réponse 3 : de la boue résultant d'un glissement de terrain

D: Aux coordonnées N49°08.117 E1°07.612, qu'observez-vous dans la falaise en face de vous : Réponse 5 : deux grandes diaclases verticales ; Réponse 4 : une grotte ; Réponse 6 : un écroulement

E : Aux coordonnées N49°08.090 E1°07.584, que voyez-vous dans la partie supérieure de la falaise : Réponse 6 : d'énormes surplombs de roche surmontés de végétation ; Réponse 7 : des grottes et excavations

F : Aux coordonnées N49°08.048 E1°07.555, à vos pieds quelle est la couleur de la roche : Réponse 0 : noire ; Réponse 9 : blanche

Et pour finir, aux coordonnés reconstituées, que voyez-vous ?

Bonne balade et soyez prudent !

A translation in english is provided in the attached 3 word worksheets that provide full explanation of this earthcache and logging requirements.