la nature, la diversité et la formation des sols
TRANSCRIPT
La nature, la diversité et la formation des Sols
Bilan sur les sols :https://www.youtube.com/watch?v=U3-hA6RwiWs
Définition du sol
Le sol est la couche superficielle meuble de l’écorce terrestre.
Comment s’organise un sol en profondeur?Comment se forme un sol?Quelle est la diversité des sols? Comment expliquer cette diversité?Quels sont les processus à l’œuvre dans un sol?
Pourquoi s’intéresser aux sols?
✓ Prévenir l’érosion des sols
✓Aléas naturels
✓ Production de biomasse et
maintien de la fertilité des sols
✓ Lutte contre le
réchauffement climatique/
piège de Carbone
✓ Biodiversité
✓ Recyclage/
✓piégeage des déchets
✓ pollution✓ formation des paysages
Diverses menaces
La disparition La Compaction
Source: Science, 2004
La Pollution
Source: Science, 2004
La désertification La salinisation
La perte de nutriments
La baisse de la teneur en Matière Organique L’érosion
Diverses menaces
Un sol s’organise en horizons : différentes couches superposées avec différentes propriétés physico-chimiques)
Un sol contient une phase solide (les minéraux), une phase liquide (l’eau qui s’infiltre) et une phase gazeuse
Comment s’organise un sol en profondeur?
BASE: Une roche mère = substratum du sol, roche du socle ou roche sédimentaireSOMMET:Végétation
Est-ce qu’un sol se forme ‘par le haut’ (rôle de la végétation) ou ‘par le bas’ (rôle de la roche mère)?
La granite est une roche du socle, il s’agit d’un des composants principaux de la lithosphère continentale. Cette roche estissue de la cristallisation d’un magma en profondeur, sur des temps très longs (années). Le granite ci-dessus a été soumis àdes pluies pendant toute une saison. Les photos aux différents stades reflètent le processus d’altération.
Le granite sain est composé de 3 minéraux principaux : le quartz, gris vitreux, le fledspath, blanc cassé, le mica, noirbrillant.
A partir de l’observation des photos, déterminez comment évolue le granite au cours de son altération, et déduisez-enl’origine des sols. Justifiez l’expression de ‘roche mère’.
Activité 1: Comment se forme un sol (Pédogenèse)? L’exemple de l’altération du granite
Activité 1: Comment se forme un sol (Pédogenèse)? L’exemple de l’altération du granite
b
c
d
Regardons à présent un granite ‘en place’, à l’affleurement, dans une carrière.Sur la photo A, les lettres indiquent d’où viennent les échantillons présentés en b,c,d.
Sous la forme d’un schéma, présentez comment un sol se forme par altération du granite, en figurant les 3 horizons.
CORRECTION
Les photos montrent que le granite se dégrade. Tout d’abord, ilchange de couleur, ceci est lié à la libération d’ions qui étaientpiégés dans les minéraux du granite. Sur la troisième photo, on voitque les micas et les feldspath ont quasiment disparu du granite :l’eau les a transformés, les éléments qui composaient ces minérauxont été emportés et vont composer les argiles. Les éléments restant,les quartz, plus résistants à l’altération, deviennent du sable.
Sur l’affleurement de la carrière, on voit que la roche devient deplus en plus altérée vers le sommet, ce qui montre que la rochemère est à l’origine du sol. Le comportement mécanique de la rochechange, les horizons sont moins cohésifs, moins résistants et plusfriable en allant vers le sommet. Les minéraux deviennent plusfaciles à arracher, et plus mobiles.
Comment se forme un sol (Pédogenèse)? L’exemple de l’altération du granite
Le sol est formé par l’altération de la roche mère. L’altération correspond à la fragmentation de la roche mère enparticules plus petites, pouvant aller jusqu’à la taille des ions. Tout facteur constant par ailleurs: plus l’altération estimportante, plus le sol est épais. La végétation, lorsqu’elle peut se développer, pousse ensuite sur les horizonsformés par l’altération de la roche mère.
Le terme de roche mère vient du fait que c’est l’horizon qui donne naissance au sol par son altération
Comment se forme un sol (Pédogenèse)? L’exemple de l’altération du granite
CORRECTIONBILAN
Le sous-sol est ici essentiellement constituéd'une roche cohérente et résistante : le granite.Vous pouvez observer ici un affleurement degranite sain entouré d'un sable grossier. Le sable,appelé arène granitique, provient de ladésagrégation progressive et très lente dugranite sain
Un massif granitique présente donc denombreuses fissures: les diaclases, par lesquellesl'eau de pluie va s'infiltrer. L'eau provoque alorsune transformation chimique des minéraux quicomposent le granite. L'altération des minérauxdu granite est ainsi responsable du passage d'uneroche cohérente (le granite sain) à une rochefriable, puis à une roche meuble (l'arènegranitique) qui devient in fine du sable.Les minéraux les plus fragiles comme lesfeldspaths et les micas vont s'altérer et setransformer en minéraux argileux responsables dela couleur rouille de l' arène granitique
Comment se forme un sol (Pédogenèse)? L’exemple de l’altération du granite
CORRECTION& COMPLEMENT
Hydrolyse de la biotite :
2 K(Fe,Mg)3AlSi3O10(OH)2 (Biotite)+ 17 H2O →Si2O5Al2(OH)4 (Kaolinite)+ 6 FeO(OH) (Limonite/Goethite) + 4 Si(OH)4
+2 K+ + 2 OH-
Exemples d’hydrolyses de feldspaths•Hydrolyse de l’orthose
2 KAlSi3O8 (Orthose)+ 11 H2O → Si2O5Al2(OH)4 (Kaolinite) + 4 Si(OH)4 (Acide silicique) + 2 K+ + 2 OH-
•Hydrolyse de l’anorthite (plagioclase calcique)
2 CaAl2Si2O8 (Anorthite) + 4 CO2 (Dioxyde de carbone) + 6 H2O → 2 Ca++ + 4 HCO3- + 2 Si2O5Al2(OH)4 (Kaolinite)
•Hydrolyse de l'albite (feldspath sodique)
NaASi3O8 (Albite) + 8 H2O → Al(OH)3 (Gibbsite) + 3 Si(OH)4 (Acide silicique) + Na+ + OH-
Les réactions chimiques d’altération sont complexes (pas à connaître) …
Hydrolyse : réaction d’altération faisant intervenir l’eau
L’incorporation de la matière organique dans le sol
Rôle de la litière
Différents sols selon l’efficacité de l’incorporation de la litière
dans le sol.L’efficacité est fonction de
l’activité biologique et de la biodiversité des sols
Activité 2: La diversité des sols
On peut avoir différents sols selon la nature de la roche mère, et selon l’activité biologique
Activité 2: La diversité des sols
Sol ferrallitique : description et propriétés
On distingue :
- un horizon A, organo-minéral, un peu plus
sombre, peu épais ;
- un horizon Sk, d'altération à structure
pédologique, riche en argile kaolinite, rouge ; et en
goethite et hématite
- un horizon C, d'altération, blanc tacheté puis
rouge. La roche mère est un granite
Sol Ferralitique
Auteur(s) : Alain Ruellan
Date : 8 janvier 1974
Lieu : Cameroun
La kaolinite est une espèce d’argile composée de silicate d'aluminium hydraté, de formule Al2Si2O5(OH)4
La Goethite est une espèce minérale de formule FeO(OH)L’hématite est une espèce minérale composée d’oxyde de fer(III) de formule Fe₂O₃
Hauteur de la coupe : une quinzaine de mètres
Climat : Tropical humide
Evolution de l’altération selon la latitude
Les sols ferralitiques sont issus eux aussi de l’altération d’un granite (roche mère). Ces sols sont utilisés pour fabriquerles briques. Cependant, les propriétés du sol sont totalement différentes du sol issu de l’arénisation du granite, telqu’on a pu l’étudier sous nos climats tempérés. A partir des documents, fournis, déterminez l’origine de la couleurrouge du sol ferrialitique, et expliquez comment peut-on obtenir des sols différents à partir de la même roche mère.
Activité 2: La diversité des sols
Activité 2: La diversité des sols
La couleur rouge est liée à la libération d’ions ferreux dans lesargiles lors de l’altération, ions capables de s’oxyder et dedonner la couleur rouge (même réaction chimique que larouille). Ces minéraux sont la goethite et l’hématite.L’horizon SK est plus rouge que la roche mère sous jacente :cela reflète bien la libération des ions ferreux à partir de laroche mère. Lorsqu’ils sont prisonniers dans la roche mère, ilsne s’oxydent pas et la roche reste claire.
Le diagramme nous indique que les processus d’altérationsont différents selon la latitude et le climat. Les climatstropicaux/équatoriaux ont un profil de température et depluviométrie qui favorise la formation de latérite (fortes pluies> 2000 mm annuels, température >20°C).Ces conditions font que l’altération est très importante sousces latitudes, avec des sols épais de plusieurs dizaines demètres.Selon les propriétés du climat, les réactions chimiques etl’intensité de l’altération changent : on peut donc formerdifférents sols à partir de la même roche mère.
CORRECTIONBILAN
A grande échelle,
La distribution des ceintures climatiques explique la diversité des sols.
Les facteurs qui changent sont : la presence d’eau, la temperature (qui conditionne certaines reactions
chimiques, l’activité du vivant…)
CORRECTIONBILAN
Formation du sol : BILAN/COURS A APPRENDRE
Le sol est recouvert de végétation qui donne la litière ou
horizon organique. Lorsque l’on étudie cette litière, on retrouve
des êtres vivants appelés décomposeurs et/ou consommateurs
qui sont responsables de la transformation de la matière
organique en éléments minéraux. L’horizon humifère est une
couche qui apparaît sombre et qui est riche en humus.
On trouve ensuite l’horizon minéral qui comprend des débris
minéraux issus de l’altération de la roche mère située à la base
du sol.
Le sol forme donc un lien entre la biosphère et la lithosphère.
Etape 1 : La roche mère est exposée à la surface. Elle va subir
des altérations résultant de différents agents comme l’eau, le
vent, … qui vont conduire à sa fragmentation (action mécanique)
et à sa dissolution et hydrolyse (action chimique des eaux de
pluies acides).
Etape 2 : La surface altérée de la roche mère est colonisée par
les végétaux. La litière puis l’horizon humifère se forment.
Etape 3 : L’altération de la roche est de plus en plus profonde.
Les horizons se différencient. L’horizon humifère est de plus en
plus profond ce qui favorise le développement de la végétation.
Etape 4 : Les eaux de pluies s’infiltrent dans le sol ce qui
favorise l’approfondissement de l’horizon humifère.
La formation d’un sol est un processus lent. On estime que
0,02 à 0,1 mm de sol se forme par an. La plupart des sols actuels
sont formés à l’Holocène (10 derniers milliers d’années).
Les paramètres qui vont influencer ce processus sont :
- La nature de la roche mère : elle va déterminer la nature des
végétaux qui vont s’implanter.
- La nature de la faune présente dans la litière
- Les conditions climatiques : les précipitations favorisent la
formation des sols car elles vont permettre l’hydrolyse des
minéraux et l’apparition de nouveaux minéraux comme l’argile.
Cette réaction est accélérée par des températures plus élevées.
Définition : Le sol est la couche superficielle meuble de l’écorce
terrestre. Il se forme par la transformation du matériau parental au
contact de l’atmosphère et des êtres vivants sous l’influence des
processus physiques, chimiques et biologiques.
Pour réviser:https://www.maxicours.com/se/cours/un-sol-fragile-qui-se-forme-lentement-et-difficilement/
Formation du sol5 facteurs déterminants
D’après Dokuchaev (1900)
et Jenny (1944)
Matériau parental
Le sol: un réacteur biogéochimique « carrefour »
Laurent Caner