Érosion, sédimentation et formation des sols — Exercices

Identifier les processus, lire un profil de sol, raisonner sur les enjeux agricoles. Corrigé en fin de fiche.

⏱ ~30 min✎ Calculatrice autorisée (exercices 4 et 5)

1Identifier les processus d'érosion/ 4 pts

Associe chaque phénomène au type d'altération correspondant (physique ou chimique) et justifie brièvement.

L'eau s'infiltre dans une fissure d'un rocher granitique, gèle en hiver et éclate la roche.
Un calcaire est dissous par l'eau de pluie chargée en $CO_2$, formant une grotte souterraine.
Le vent use la surface d'un bloc de grès par abrasion de grains de sable.
Les racines d'un arbre s'infiltrent dans les joints d'une roche et l'écartent progressivement.

2Lire un profil de sol/ 5 pts

On observe un profil de sol en forêt tempérée. De haut en bas :

Couche de feuilles mortes et branches en décomposition (5 cm).
Couche sombre, friable, riche en débris organiques et en vers de terre (20 cm).
Couche ocre-rouge, compacte, riche en argile (30 cm).
Fragments de granite friable, grisâtre (40 cm).
Granite sain, dur et non altéré.

Nomme les horizons de ce profil, de haut en bas.
Quelle est la roche mère de ce sol ?
Dans quel horizon l'activité biologique est-elle la plus intense ? Justifie.
Explique comment la couche ocre-rouge s'est formée.
L'épaisseur totale du sol est de 95 cm et la vitesse de formation est de 1 cm tous les 200 ans. Estime l'âge de ce sol.

3Du sédiment à la roche sédimentaire/ 3 pts

Remets dans l'ordre chronologique les étapes suivantes (A à E), puis réponds aux questions.

A. Dépôt des particules au fond d'un lac.
B. Altération d'un granite en surface par l'eau et le gel.
C. Transport des fragments par un torrent.
D. Compaction et cimentation des couches sédimentaires sous l'effet du poids.
E. Formation d'un grès compact.

Donne l'ordre chronologique correct des étapes (lettres).
Nomme le processus (étapes D → E) qui transforme des sédiments meubles en roche.
Quel principe permet d'affirmer que les couches les plus profondes sont les plus anciennes ?

4Enjeux : l'érosion des sols agricoles/ 4 pts

Un bassin agricole perd en moyenne 10 tonnes de terre par hectare et par an. On admet que 1 cm de sol correspond à environ 130 tonnes par hectare.

Calcule le nombre d'années nécessaires pour perdre 1 cm de sol à ce rythme.
Sachant que la formation naturelle d'un sol est d'environ 1 cm tous les 100 à 1 000 ans, ce rythme d'érosion est-il compatible avec un renouvellement naturel ? Justifie par un calcul de comparaison.
Cite deux pratiques agricoles qui augmentent l'érosion et deux qui la réduisent. Justifie chaque choix en une phrase.

5Problème intégré : falaise et cycle sédimentaire/ 4 pts

Une falaise calcaire en bord de mer recule de 2 cm par an sous l'action des vagues et de la dissolution chimique.

Calcule le recul de la falaise, en mètres, sur 1 000 ans.
Les matériaux arrachés forment, en s'éloignant du rivage : des galets, puis du sable, puis de la vase. Explique ce classement en termes d'énergie du milieu.
Ces sédiments accumulés peuvent donner naissance à une roche sédimentaire. Nomme le processus et le type de roche attendu ici.

Corrigé détaillé

1Identifier les processus d'érosion

a) $\text{Gel-dégel dans les fissures : fragmentation mécanique, sans changement de composition chimique.}$ $\text{Altération physique}$

b) $CaCO_3 + CO_2 + H_2O \rightarrow Ca^{2+} + 2\,HCO_3^{-} \quad \text{(réaction chimique)}$ $\text{Altération chimique}$

c) $\text{Abrasion par le vent : usure mécanique, aucune réaction chimique.}$ $\text{Altération physique}$

d) $\text{Pression mécanique des racines : fracture de la roche sans modification de sa composition.}$ $\text{Altération physique (d'origine biologique)}$

2Lire un profil de sol

a) $\text{De haut en bas :}$ $\text{Horizon O — Horizon A — Horizon B — Horizon C — Roche R}$

b) $\text{La couche la plus basse, non altérée, est du granite.}$ $\text{Roche mère : le granite}$

c) $\text{L'horizon A est sombre, riche en matière organique et abrite des vers de terre.}$ $\text{L'activité biologique est maximale dans l'horizon A : bactéries, champignons et vers y transforment la matière organique en humus.}$

d) $\text{L'eau percole à travers l'horizon A et lessive les argiles et oxydes de fer vers le bas.}$ $\text{Ces éléments s'accumulent dans l'horizon B (lessivage), lui donnant sa couleur ocre-rouge.}$

e) $95\text{ cm} \times 200\text{ ans/cm} =$ $19\,000\text{ ans}$

3Du sédiment à la roche sédimentaire

1) $\text{B (altération)} \rightarrow \text{C (transport)} \rightarrow \text{A (dépôt)} \rightarrow \text{D (compaction-cimentation)} \rightarrow \text{E (grès)}$ $\text{Ordre : B → C → A → D → E}$

2) $\text{Compaction + cimentation des sédiments sous le poids des couches successives.}$ $\text{Diagenèse}$

3) $\text{Les couches se déposent les unes sur les autres ; la plus profonde est la plus ancienne.}$ $\text{Principe de superposition}$

4Enjeux : l'érosion des sols agricoles

a) $\dfrac{130\text{ t/ha}}{10\text{ t/ha/an}} =$ $13\text{ ans pour perdre 1 cm de sol}$

b) $\text{Formation : }\dfrac{1\text{ cm}}{100\text{ à }1000\text{ ans}} = 0{,}001\text{ à }0{,}01\text{ cm/an.}\quad\text{Érosion : }\dfrac{10}{130} \approx 0{,}077\text{ cm/an.}$ $\text{L'érosion est 7 à 77 fois plus rapide que la formation. Ce rythme est incompatible avec un renouvellement naturel : le sol est une ressource non renouvelable.}$

c) $\text{Augmentent : labour profond (déstructure les agrégats du sol) ; sol laissé nu (aucune protection contre l'impact des gouttes de pluie). Réduisent : haies bocagères (brise-vent, retiennent la terre) ; couverture végétale permanente (protège la surface, ralentit le ruissellement).}$ $\text{(Toute réponse argumentée et cohérente est acceptée.)}$

5Problème intégré : falaise et cycle sédimentaire

a) $2\text{ cm/an} \times 1\,000\text{ ans} = 2\,000\text{ cm} =$ $20\text{ m}$

b) $\text{Près du rivage, l'énergie des vagues est forte : dépôt de galets (grossiers). En s'éloignant, l'énergie diminue : sable (moyen), puis vase (très fin).}$ $\text{Tri granulométrique : plus l'énergie du milieu est faible, plus les particules déposées sont fines.}$

c) $\text{Sédiments calcaires + compaction + cimentation sous pression (diagenèse).}$ $\text{Formation d'une roche sédimentaire calcaire par diagenèse.}$