Travail géologique des cours d'eau

Après avoir lu cet article, vous en apprendrez plus sur: - 1. Introduction au travail géologique des cours d’eau 2. Érosion des cours d’eau 3 . Cours d'eau classés 4. Transport fluvial 5 . Dépôt de rivière 6. Vitesse de sédimentation et tri des particules 7. Emplacement et types de gisements fluviatiles 8. Levées naturelles et plaines inondables 9. Gisements de chenaux 10. Deltas.

Introduction au travail géologique des cours d'eau:

L'eau courante est un agent géologique de grande importance. Il faut savoir qu'une grande partie du paysage terrestre doit sa forme actuelle à l'action de l'eau. Il est à noter que la plupart des matériaux actuellement présents dans les roches sédimentaires ont été à une époque déplacés par les eaux courantes. Chaque année, les rivières transportent plus de 10 11 kN de sédiments vers la mer.

On estime que les cours d'eau transportent chaque année environ 33350 kilomètres cubes d'eau. Cela équivaut à environ 1057520 cum / sec. Une part considérable de l'énergie des cours d'eau est consommée par l'érosion et le transport des sédiments. La construction de ponts, l'utilisation de l'énergie des cours d'eau, la création de réservoirs pour l'irrigation, la lutte contre les inondations et l'alimentation en eau, la régulation des rivières pour la navigation, etc.

Certains gisements du passé et du présent sont des sources économiques de matériaux de construction. Inversement, certains dépôts de cours d'eau peuvent obstruer ou obstruer les canaux, remplir des réservoirs ou endommager des terres développées.

La fonction première des cours d’eau est de drainer les eaux excédentaires des terres. En remplissant cette fonction, les cours d’eau érodent eux-mêmes les vallées, ramassent et transportent les débris rocheux, amènent une partie de la matière en solution et accumulent des dépôts de matières sédimentaires.

L'érosion, le transport et la déposition sont donc les principales divisions du travail dans les cours d'eau. Les flux peuvent être mieux étudiés en considérant leur énergie et ses effets. L'énergie d'un cours d'eau réside dans sa capacité à effectuer les travaux qui consistent à enlever les roches, les sédiments et les matières dissoutes.

Si le flux possède une grande quantité d’énergie, il est un agent efficace d’érosion et, lorsqu’un flux a une faible quantité d’énergie, il est un agent de dépôt. Si le cours d'eau est simplement capable de supporter sa charge, on dit qu'il est classé ou à la pente.

Erosion des cours d'eau:

L'érosion des cours d'eau désigne l'élimination mécanique ou chimique du matériau rencontré. Les cours d'eau dissolvent la matière rocheuse, en particulier des roches du groupe des carbonates. Les cours d'eau érodent le matériau du lit et les berges de diverses manières mécaniques.

Les flux captent les particules:

(i) par impact

(ii) par friction

(iii) par soulèvement hydraulique

(iv) par corrasion

(v) par corrosion et

(vi) par arrachage hydraulique.

(i) Erosion par impact:

Ce type d’enlèvement de matière se produit lorsque la force actuelle dans la direction du délogement est supérieure à la composante du poids de la particule dans cette direction.

(ii) érosion par frottement:

Cela se produit lorsque le frottement entre l'eau courante et une particule au fond du flux dépasse la composante du poids de la particule dans la direction du mouvement.

iii) érosion par ascenseur hydraulique:

Cela se produit lorsque la force de levage exercée par l'eau dépasse le poids submergé de la particule. La vitesse du flux où les fragments reposent sur le fond est zéro. La vitesse de l'eau à un niveau supérieur est supérieure. Ces changements de vitesse entraînent une pression plus élevée à la base et une pression plus basse au-dessus de la particule. Cette augmentation de pression à un niveau inférieur et la poussée ascendante correspondante peuvent suffire à soulever les fragments.

iv) érosion par corrosion ou abrasion:

Les sédiments transportés par un cours d'eau sont responsables du pouvoir érosif du cours d'eau. L'eau claire est relativement inefficace pour causer l'érosion. Les fragments emportés par le courant en mouvement servent d’outil pour provoquer l’érosion.

En même temps, cela s’accompagne de l’usure abrasive des fragments eux-mêmes lors du transport par frottement ou meulage. Ce faisant, les fragments sont arrondis et la surface de la roche polie. L'érosion est également due à l'impact de la roche sur la roche.

v) érosion par corrosion:

L'érosion se réfère ici à l'action du solvant de l'eau sur les minéraux de la roche. L'action de dissolution d'un cours d'eau dépend du type de roche qu'il traverse. En particulier, le calcaire et la dolomite sont solubles dans les eaux acides (on peut également noter que la majeure partie de la matière dissoute trouvée dans un cours d'eau provient de l'eau souterraine qui s'écoule dans le cours d'eau).

vi) Érosion par arrachage hydraulique:

La pression de l'eau dans les fissures d'une roche comprime l'air qui s'y trouve, ce qui peut extraire des blocs de différentes tailles. Les berges douces des ruisseaux sont souvent endommagées par l'eau courante qui en résulte. Un tourbillon d'eau tourbillonnant peut soulever des particules libres. La turbulence peut parcourir le lit et les côtés du chenal.

Taux d'érosion des cours d'eau:

La vitesse à laquelle les cours d'eau entraînent l'érosion de leurs lits dépend de plusieurs conditions.

(i) Les roches faibles contenant des éléments solubles sont soumises à une usure rapide, tandis que dans les roches fortes non solubles, leur action est retardée. Les roches stratifiées s'avèrent moins résistantes que les roches massives. Toutes choses étant égales par ailleurs, les roches avec de nombreux joints et fissures s’usent plus rapidement que d’autres, car ces ouvertures sont des plans de faiblesse.

(ii) Les flux à mouvement rapide portent des coups plus durs et plus nombreux que les flux à flux lent et portent donc davantage leurs canaux. La vitesse d'un cours d'eau dépend (a) de la pente du lit (b) de son volume (débit), (c) de sa charge et (d) de la forme de son chenal. Évidemment, plus le lit du canal est escarpé, plus la vitesse sera grande. L'énergie est dépensée pour déplacer les sédiments.

Toutes choses égales par ailleurs, un cours d'eau clair a une vitesse plus élevée que lorsqu'il contient des sédiments. Un courant est retardé par friction avec son lit et ses côtés. Le canal tordu avec le fond large et irrégulier offre un frottement important qui tend à produire un courant lent. Les canaux droits avec des fonds étroits et lisses offrent moins de friction et favorisent une plus grande vitesse.

(iii) Etant donné que la vitesse d'un courant diminue à mesure que sa charge augmente, il en résulte que les coups de la charge seront également diminués. Cela signifie que plus le nombre d'outils emportés est grand, plus le nombre de coups délivrés dans un temps donné est important, mais plus chaque coup sera faible. Au contraire, moins les outils portés sont nombreux, moins le nombre de coups délivrés dans un temps donné est important, mais plus chaque coup devient puissant.

Cours d'eau classés:

Lorsque la pente d'un cours d'eau est juste suffisante pour lui donner la vitesse nécessaire pour laver en avant les sédiments qui lui sont apportés depuis les pentes des affluents, on dit qu'il est en pente. S'il est capable de transporter plus que ce qui est livré, il enlève les matériaux de son lit jusqu'à ce qu'il arrive à niveler sur une pente plus faible.

S'il n'est pas en mesure de transporter tout ce qui est livré, une partie du chargement est laissée en dépôt. De cette manière, le chenal est élevé et la pente devient progressivement plus raide, jusqu'à ce que le ruisseau coule suffisamment vite pour emporter les sédiments qui y sont entraînés.

Transport fluvial:

Tous les matériaux transportés par un flux depuis les différents points d'érosion jusqu'au lieu de dépôt constituent la charge du flux.

Les matériaux transportés par un flux proviennent d’un certain nombre de sources indiquées ci-dessous:

(i) La majeure partie de la charge d'un cours d'eau est alimentée par le processus d'altération, de glissement et de déplacement de roches des pentes des affluents. Au début de la saison des pluies, les eaux de ruissellement sont boueuses et pleines de déchets, car elles coulent violemment le long des ravines, les pentes des collines. Dans les régions de culture, si les sols labourés sont en pente, un certain nombre de très petits ruisseaux et de petits affluents transporteront le matériau en vrac non consolidé dans le flux principal.

(ii) Les matériaux dus à l'usure des berges et du lit du cours d'eau s'ajoutent à la charge du cours d'eau.

(iii) Les matériaux provenant de rives abruptes peuvent tomber dans le ruisseau car ils pourraient être délogés soit par gravité, soit par tout mouvement de la terre.

(iv) Au lieu de la végétation très éparse, les poussières de sable, etc., du sol, peuvent être enlevées par le vent et peuvent tomber dans le cours d'eau.

(v) Les cendres volcaniques transportées par le vent peuvent tomber dans le cours d'eau.

(vi) Les glaciers en fusion transportant du limon et de la poudre de roche peuvent se déplacer dans le cours d'eau.

(vii) Les eaux souterraines ajoutent une grande quantité de matières solubles.

Les moyens de transport:

La charge du flux est transportée par un flux par le processus de traction, suspension et solution.

je. Traction:

Les sédiments trop gros ou trop lourds pour être transportés en suspension forment la charge du lit. Ces particules plus grossières se déplacent au fond du cours d'eau et constituent la charge du lit. La charge du lit par son action de meulage fait le travail maximum par érosion.

Les particules formant la charge du lit se déplacent le long du lit du flux par laminage, glissement et salation. Lors de la saltation, les particules de sédiment font des séries de sauts ou de sauts le long du lit du cours d'eau.

Cela se produit lorsque les particules sont propulsées vers le haut par des collisions ou soulevées par le courant, puis acheminées en aval sur une courte distance jusqu'à ce que la gravité les ramène vers le lit du cours d'eau. Les particules les plus lourdes qui ne peuvent pas se déplacer par la salinisation roulent ou glissent le long du fond en fonction de leur forme.

ii. Suspension:

Dans la plupart des cas, les cours d'eau transportent la majeure partie de leur charge en suspension. En effet, le nuage visible de sédiments en suspension dans l'eau est la partie la plus évidente de la charge d'un cours d'eau. Dans des conditions normales, le sable, le limon et l'argile sont mis en suspension. Mais lors d'inondations, des particules plus grosses sont également transportées en suspension. La quantité totale de matières en suspension augmente en aval à mesure que de plus en plus d’affluents rejoignent le flux principal.

iii. Solution:

En plus du matériau transporté mécaniquement, un volume considérable de matériau est transporté en solution. La majeure partie de la charge dissoute transportée par les cours d'eau est fournie par les eaux souterraines. L'eau qui pénètre dans le sol acquiert des composés solubles du sol. Cette eau s'infiltre à travers les fissures et les pores des roches du fond et peut également dissoudre des matières minérales supplémentaires. Enfin, une grande partie de cette eau riche en minéraux se déverse dans les cours d’eau.

On peut se rendre compte que la vitesse du flux n'a aucun effet sur la capacité du flux à supporter la charge dissoute. Une fois que le matériau est en solution, il va où que soit le flux, quelle que soit sa vitesse.

La quantité de charge dissoute dépend du climat et du contexte géologique. La charge dissoute est généralement exprimée en parties de matière dissoute par million de parties d'eau (parties par million ou ppm). La charge dissoute moyenne des fleuves du monde est estimée à 115 à 120 ppm. Environ 4 milliards de tonnes de matières minérales dissoutes sont fournies aux océans chaque année par les cours d'eau.

Dépôt de rivière:

Si les conditions qui permettent à un flux de transporter sa charge sont inversées, le flux déposera sa charge. Tous les dépôts de cours d'eau sont appelés alluvions.

Les différentes causes de dépôt par un flux sont les suivantes:

(a) Une pente décroissante dans les parties centrale et inférieure des grandes vallées ralentit la vitesse du courant et entraîne le dépôt de sédiments.

b) Les rivières qui coulent dans des régions à pluviométrie insuffisante perdent souvent de l’eau à la fois par évaporation rapide et s’enfoncent dans le sol. Un volume réduit signifie une vitesse réduite et une puissance de transport réduite. Le dépôt se produit en conséquence.

(c) De nombreuses rivières se déposent à l'embouchure où le courant est contrôlé.

d) Les dépôts sont également provoqués par des modifications de la forme des chenaux des rivières. Si, par exemple, l’eau chargée de sédiments laisse une section étroite, droite et lisse du chenal pour entrer dans un large, tordu et irrégulier, le frottement du courant avec le lit et les berges est augmenté et la vitesse du courant est donc réduite, ce qui entraîne dépôt de sédiment.

e) Les affluents à hauts gradients amènent souvent dans leurs cours d’eau paresseux plus de sédiments que ce que ces derniers peuvent laver, ce qui entraîne des dépôts sur le fond de la vallée principale.

Régulation de la vitesse et tri des particules:

Lorsque la vitesse d'un cours d'eau diminue, sa capacité à transporter les sédiments diminue et il commence à réduire la charge de sédiments. Les plus grosses particules sont les premières à se déposer. Chaque taille de particule a une vitesse de sédimentation critique.

Lorsque la vitesse du courant tombe en dessous de la vitesse de sédimentation critique d'une certaine taille de particules, le sédiment de cette catégorie commence à se déposer. De cette manière, le transport de flux fournit un mécanisme par lequel les particules solides de différentes tailles sont séparées. Ce processus s'appelle le tri, ce qui explique pourquoi des particules de taille similaire se déposent ensemble.

Emplacement et types de dépôts de cours d'eau:

Un ruisseau dépose le matériel transporté (alluvions) au pied de pentes abruptes, dans le ruisseau lui-même, dans les plaines inondables et à l'embouchure de la rivière.

Ventilateurs et cônes alluviaux:

Un éventail alluvial est un dépôt de ruisseau qui est construit là où la pente d'un cours d'eau diminue brusquement. Celles-ci sont couramment observées lorsqu'un ruisseau quitte une montagne et émerge dans une large vallée ou un sol plat. Ce type de dépôt est dû à la diminution soudaine de la vitesse du cours d'eau transportant les sédiments.

Le dépôt ressemble à un tas en forme d'éventail ou à un cône vieillissant vers le point de rupture du gradient du cours d'eau et s'appelle un éventail alluvionnaire. Au fur et à mesure que le ventilateur devient plus raide, plus épais et plus grossier, le dépôt prend une forme quelque peu conique et est appelé un cône alluvial.

Parfois, nous trouvons un certain nombre de ruisseaux parallèles qui descendent de la pente de la montagne jusqu'au sol, créant une série de ventilateurs alluviaux. La caractéristique formée lors de la fusion des ventilateurs alluviaux adjacents porte différents noms: ventilateur alluvial du piémont, ventilateur alluvial composé ou bajada (terme espagnol).

Dépôts dans et le long de la Manche:

Les cours d'eau rapides avec des gradients modérément élevés tendent à s'éroder que les dépôts et leurs cours sont donc principalement caractérisés par des caractéristiques telles que des nids-de-poule, des cascades et des rapides que par des dépôts de sédiments.

On peut noter que même dans les canaux de tels flux, des dépôts peuvent parfois se produire. Par exemple, nous pouvons généralement trouver une barre de gravier en aval d'une cascade, où les débris rocheux plus grossiers retirés de la plongée se sont accumulés.

Dans un autre cas, un affluent au débit rapide peut apporter plus de charge au flux principal que ce que ce dernier peut supporter. Cela provoque la formation d'un dépôt de sable ou de gravier en aval de la jonction.

Dans certaines situations, un cours d'eau peut être alimenté avec tellement de sable qu'il nécessite ce qu'on appelle un motif tressé. Dans ce cas, le canal devient un labyrinthe de barres entre lesquelles s'écoule l'eau.

Les barres de sable sont également courantes lorsque les cours d'eau s'écoulent en une série de coudes appelés méandres. Lorsqu'un cours d'eau coule dans un coude, la vitesse de l'eau du côté extérieur augmente, ce qui conduit à l'érosion de ce côté. Dans le même temps, l’eau à l’intérieur du méandre ralentit, ce qui conduit au tassement des sédiments. Ces dépôts situés à l'intérieur de la courbe sont appelés barres de points.

À certains endroits, un flux peut créer un court-circuit sur son trajet en regroupant un itinéraire en boucle déjà formé. La boucle de canal restante est totalement déconnectée du ruisseau et la caractéristique formée s'appelle un lac de boeuf ou un méandre abandonné.

Levées naturelles et plaines inondables:

Lorsqu'une rivière alluviale monte en crue et finit par dépasser ses rives, elle perd immédiatement une grande partie de sa charge, car la vitesse diminue brusquement dès que l'eau quitte le chenal de confinement.

À mesure que le trop-plein s'éloigne lentement du chenal, les saules et autres végétaux aident à ralentir son mouvement et à diminuer son énergie. Le résultat est qu'une crête de sédiments fins est construite juste de chaque côté du canal. Ces crêtes s'appellent des levées naturelles.

Une grande rivière peut être bordée de digues naturelles de 4 à 6 m de hauteur. Une seule inondation peut ajouter de 15 à 60 cm de sable fin et de limon. Les levées naturelles ne sont présentes que le long des grandes rivières, souvent très chargées et inondées.

Les terres basses limitrophes, entre les digues naturelles et les parois de la vallée qui sont également inondées, reçoivent des sédiments. Ainsi, des plaines fluviales avec des dépôts alluviaux se construisent se confondant progressivement avec les levées naturelles. Ces plaines de dépôt sont appelées plaines inondables. Les plaines inondables reçoivent une couche de sédiment fin à chaque inondation. Ces dépôts de limon reconstituent la fertilité des plaines inondables.

En raison de la fertilité des sols, la plupart des zones inondables sont densément peuplées. Les levées naturelles servent de protection aux plaines inondables lorsque les eaux sont modérément hautes, car les digues retiennent les eaux dans le chenal.

Dépôts dans les canaux:

L'alluvion déposée dans le canal d'un flux est appelée remplissage de canal. Ces accumulations peuvent prendre diverses formes, mais sont généralement appelées barres de rivière ou barres de sable.

Ces dépôts sont formés aux endroits suivants:

(a) Sur les bords de l'écran

(b) À l'intérieur d'un virage serré.

(c) obstructions environnantes

d) sous forme d'îles basses

Un flux d'alluvions excessivement surchargées peut déposer sa charge par décalages dans différentes positions, ce qui entraîne la scission du flux en canaux imbriqués qui se réunissent à nouveau. Cette fonctionnalité est appelée flux tressé. Il existe également des situations où un cours d'eau se dépose et érode les dépôts alternativement en raison d'une diminution et d'une augmentation de la vitesse du cours d'eau. Cette fonctionnalité s'appelle récurer et remplir.

Dépôts aux courbes:

Dans le cas d'un cours d'eau présentant un coude prononcé, la masse d'eau située près de la rive extérieure se déplace à une vitesse supérieure à celle située près de la rive intérieure. Il en résulte une érosion concentrée sur les régions extérieures du chenal, qui conduit à une pente de glissement, c'est-à-dire à des hauts-fonds situés à l'intérieur de la courbe.

L'écoulement hélicoïdal des ruisseaux (Fig. 7.7) ainsi que la diffusion turbulente transportent les sédiments de la partie profonde et profonde du ruisseau à l'extérieur du coude jusqu'aux eaux peu profondes et peu turbulentes de l'intérieur du coude où il se dépose. . Ainsi, alors que l'érosion élimine les rives d'un côté, le côté opposé se crée et, par conséquent, le flux migre latéralement.

Deltas:

Les deltas sont des dépôts formés à l'embouchure des cours d'eau qui transportent des sédiments. Certains des sédiments que les rivières apportent à la mer ou aux lacs sont emportés par les vagues et les courants. Une grande partie des sédiments s'accumulent souvent à l'embouchure des rivières, surtout s'ils s'écoulent dans des plans d'eau dépourvus ou presque. Ces dépôts peuvent former des deltas.

Lorsque la rivière pénètre dans l’eau relativement calme d’un océan ou d’un lac, sa vitesse diminue brutalement. Cette situation finit par étouffer le canal avec les sédiments provenant du ralentissement des eaux. En conséquence, la rivière recherche un itinéraire plus court et plus incliné jusqu'au niveau de base. Dans cette action, le canal principal se divise en plusieurs canaux plus petits appelés distributaires.

Les deltas se caractérisent par ces canaux changeants qui agissent de manière opposée à celle des affluents. Les affluents acheminent de l'eau dans le chenal principal, tandis que les répartiteurs l'éloignent du chenal principal. Après un certain nombre de décalages du chenal, un seul delta peut se transformer en une forme approximativement triangulaire comme la lettre grecque delta (A).

Les facteurs favorisant la construction d'un delta sont les suivants:

(i) Grande quantité de sédiment dans le cours d'eau.

ii) Absence de vagues ou vagues faibles dans la masse d’eau stagnante réceptrice (lac, mer).

iii) Salinité de la mer. Le sel agit comme un coagulateur des composants de l'argile dans les sédiments.