Chapitre 7 — L’érosion, processus et conséquences · Thème 2.A : Géosciences
et dynamique des paysages · Topic 2 : Transport et modelage des paysages · Leçon 2.1
Tu as vu dans le Topic 1 comment l’altération fabrique en continu des ions dissous et des particules
solides à la surface des roches. Mais une fois libérés, où vont ces matériaux ? La réponse tient
en un mot : l’eau. Rivières, fleuves et torrents sont les grands transporteurs
de la planète, capables de charrier chaque année des milliards de tonnes de matière
de la montagne vers la mer. Encore faut-il comprendre comment ils transportent : en
solution invisible, en suspension trouble, ou en bondissant sur le fond ? C’est ce que cette
leçon va démonter.
🎯 Objectifs pédagogiques
À la fin de cette leçon, tu sauras :
- Distinguer charge dissoute et charge solide d’un cours d’eau.
- Décrire les trois modes de transport particulaire : suspension,
saltation, traction. - Définir la compétence et la capacité d’un cours d’eau.
- Lire le diagramme de Hjulström pour prévoir érosion, transport ou dépôt.
- Analyser des mesures réelles de charge sédimentaire (HYBAM, BRGM) comme argument scientifique.
🧭 Plan de la leçon
- Deux grandes catégories : charge dissoute et charge solide.
- Les trois modes de transport particulaire.
- Compétence, capacité et diagramme de Hjulström.
- Les grands fleuves transporteurs et leurs sites de dépôt.
- Argument scientifique : mesurer la charge sédimentaire d’un cours d’eau.
1. Deux grandes catégories : charge dissoute et charge solide
Un cours d’eau transporte simultanément deux types de matière très différents, résultat direct
de l’altération chimique et de l’altération physique vues au
Topic 1.
La charge dissoute (ou charge en solution) regroupe les ions
libérés par la dissolution du calcaire et l’hydrolyse des silicates : Ca²⁺, Mg²⁺, Na⁺, K⁺,
HCO₃⁻, SiO₂ dissoute… Ces ions sont totalement invisibles à l’œil nu — l’eau paraît
limpide — mais leur masse totale est considérable. À l’échelle mondiale, environ 4 milliards
de tonnes d’ions sont exportés chaque année vers les océans par les fleuves.
La charge solide (ou charge particulaire) regroupe tous les fragments solides
arrachés à la roche mère : argiles, limons, sables, graviers, galets, blocs. C’est elle qui
donne à une rivière en crue son aspect trouble, brun ou ocre.
Charge sédimentaire totale = charge dissoute (ions) + charge solide (particules).
La charge solide se subdivise elle-même en : charge en suspension (fines particules
portées dans la colonne d’eau) et charge de fond (particules plus grosses qui progressent
au contact du lit).
2. Les trois modes de transport particulaire
Selon la taille des grains et la vitesse du courant, les particules solides se déplacent de trois
manières bien distinctes :
- Suspension : les argiles (< 4 µm) et les
limons (4–63 µm) restent en permanence dans la colonne d’eau, maintenus par la
turbulence. Ce sont eux qui donnent la couleur trouble aux rivières en crue. - Saltation : les grains de sable (0,063–2 mm)
bondissent par sauts successifs au fond du lit, soulevés brièvement par la turbulence
puis retombant sous leur poids. - Traction (ou roulement) : les graviers, galets et blocs
(> 2 mm) roulent, glissent ou basculent sur le fond sans jamais quitter le contact avec le lit.
| Mode de transport | Particules concernées | Taille typique | Localisation dans le cours d’eau |
|---|---|---|---|
| Solution | Ions dissous | Molécules / ions | Toute la colonne d’eau |
| Suspension | Argiles, limons | < 63 µm | Toute la colonne d’eau |
| Saltation | Sables | 0,063–2 mm | Près du fond (sauts) |
| Traction | Graviers, galets, blocs | > 2 mm | Sur le fond (contact permanent) |
3. Compétence, capacité et diagramme de Hjulström
Deux notions permettent de caractériser la puissance transportante d’un cours d’eau :
- La compétence désigne la taille maximale des grains qu’une rivière
peut mobiliser. Un torrent alpin en crue peut rouler des blocs de plusieurs tonnes ; un
ruisseau de plaine ne déplace que du sable fin. - La capacité désigne la masse totale de sédiments qu’une rivière peut
transporter par unité de temps. Elle dépend du débit, de la pente et de la disponibilité en
matériaux.
Ces deux grandeurs dépendent avant tout de la vitesse d’écoulement. Le géographe
suédois Filip Hjulström a synthétisé cette relation en 1935 dans un diagramme
célèbre qui croise vitesse du courant (m/s) et taille des grains (mm). Il définit trois domaines :
- Érosion : vitesse suffisante pour arracher les grains au lit.
- Transport : vitesse insuffisante pour éroder mais suffisante pour maintenir
en mouvement les grains déjà mobilisés. - Dépôt (ou sédimentation) : vitesse trop faible, les grains tombent sur le fond.
Contrairement à l’intuition, il faut une vitesse plus grande pour éroder des argiles
(fortement cohésives entre elles) que pour éroder des sables fins. Mais une fois mises en suspension,
les argiles se déposent extrêmement lentement (vitesse de chute quasi nulle) et sont transportées
sur d’énormes distances — jusque dans les fonds océaniques.
4. Les grands fleuves transporteurs et leurs sites de dépôt
Les fleuves du monde exportent chaque année environ 19 milliards de tonnes de
matériaux solides vers les océans. Quelques ordres de grandeur :
- L’Amazone (Brésil) : ~1 200 millions de tonnes/an — le plus grand
transporteur mondial (données HYBAM/IRD). - Le Nil (Égypte) : ~120 millions de tonnes/an avant le barrage d’Assouan
(1970) — désormais bloquées en amont. - Le Rhône (France) : ~2 millions de tonnes/an de matière solide,
principalement en suspension. - La Loire (France) : ~0,7 million de tonnes/an, avec de fortes variations
saisonnières. - L’Isère (Alpes) : torrent alpin dont la charge de fond (galets) domine
en période de crue.
Lorsque la vitesse du courant chute (à l’entrée d’un lac, d’une plaine, d’un océan), les particules
se déposent selon leur taille dans des sites de dépôt caractéristiques :
- Cônes de déjection (ou cônes alluviaux) : à la sortie d’une vallée
torrentielle sur la plaine, les blocs et galets s’accumulent en éventail. - Plaines alluviales : sables et limons déposés lors des débordements.
- Deltas : dépôts en éventail à l’embouchure d’un fleuve dans une mer calme
(delta du Rhône en Camargue, delta du Nil). - Estuaires : embouchure élargie où la marée redistribue les sédiments
(Gironde, Seine).
Avant la construction du barrage d’Assouan (1970), le Nil déposait chaque année
environ 100 millions de tonnes de limons sur les terres cultivées d’Égypte lors de sa
crue estivale — c’était la fertilisation naturelle qui a permis la civilisation pharaonique pendant
5 000 ans. Depuis Assouan, ces sédiments sont bloqués dans le lac Nasser : les agriculteurs
doivent désormais recourir massivement aux engrais chimiques, et le delta du Nil recule sous l’action
de la mer, faute d’apports solides.
5. Argument scientifique : mesurer la charge sédimentaire d’un cours d’eau
Comment sait-on vraiment ce qu’une rivière transporte ? Depuis les années 1970,
des observatoires internationaux — notamment le programme HYBAM (IRD, CNRS) sur
l’Amazone et l’Orénoque, ou les stations BRGM sur la Garonne et l’Isère — mesurent
quotidiennement la charge sédimentaire des grands fleuves.
Question de départ : Que transporte réellement une rivière, dans quelles
proportions, et à quel moment de l’année s’effectue l’essentiel du transport ?
Protocole : À la station de mesure (par exemple sur la Garonne à Toulouse,
ou sur l’Amazone à Óbidos pour HYBAM), on effectue trois séries de prélèvements. (1) Pour la
charge en suspension : prélèvement d’eau à différentes profondeurs, puis filtration
sur filtre 0,45 µm et pesée du résidu sec. (2) Pour la charge dissoute : filtration
puis évaporation du filtrat et pesée des sels dissous, complétée par dosage ionique. (3) Pour la
charge de fond : prélèvement par bennes ou pièges au fond du lit. Ces mesures sont
répétées en étiage (basses eaux) et en crue, sur plusieurs années.
Résultats observés : La charge dissoute est stable, entre 50
et 200 mg/L quel que soit le débit. La charge solide, au contraire, est multipliée par 100
à 1 000 lors des crues. Les mesures HYBAM montrent qu’en Amazonie, plus de 80 % du transport
solide annuel s’effectue lors des quelques mois de hautes eaux. Sur l’Isère, les mesures BRGM
révèlent une nette dominance de la charge de fond (galets) par rapport aux fleuves de
plaine où domine la suspension (argiles).
Conclusion : Une rivière transporte simultanément trois types de charge
— dissoute, en suspension, de fond — dans des proportions qui dépendent du contexte géologique
et climatique. Surtout, les crues constituent le moment décisif : 90 % du
transport solide annuel peut se concentrer sur quelques jours d’événements extrêmes. Ces mesures
valident quantitativement le rôle des cours d’eau comme vecteur principal du transfert
de matière des continents vers les océans.
Version courte, réutilisable en devoir surveillé (moins de 100 mots) :
« Un cours d’eau transporte deux grandes catégories de charge : la charge dissoute
(ions Ca²⁺, HCO₃⁻… invisibles) et la charge solide, elle-même en suspension (argiles, limons),
en saltation (sables) ou en traction (galets). La compétence (taille max) et la capacité (masse
totale) dépendent de la vitesse : le diagramme de Hjulström distingue érosion, transport,
dépôt. Les mesures HYBAM montrent que 90 % du transport solide annuel s’effectue en quelques
jours de crue. Les sédiments se déposent enfin dans les plaines alluviales, deltas et
estuaires. »
🧠 À retenir absolument
- Deux catégories : charge dissoute (ions) + charge solide (particules).
- Trois modes particulaires : suspension (argiles/limons), saltation
(sables), traction (galets). - Compétence = taille max ; capacité = masse totale
transportée ; toutes deux dépendent de la vitesse. - Diagramme de Hjulström : érosion / transport / dépôt selon vitesse
et taille des grains. - Les crues assurent la majorité du transport annuel (jusqu’à 90 %).
- Sites de dépôt : cônes de déjection, plaines alluviales, deltas,
estuaires.
❓ Questions fréquentes
Pourquoi une rivière en crue est-elle marron ou ocre ?
Parce que la vitesse du courant est suffisante pour mettre en suspension d’énormes quantités
d’argiles et de limons. Ces particules très fines ne se déposent pas tant que
la turbulence est forte : elles restent dans la colonne d’eau et lui donnent une couleur
trouble. En étiage, la vitesse chute, les particules sédimentent, et l’eau redevient claire.
Un fleuve peut-il transporter plus d’ions dissous que de particules ?
Oui, notamment dans les régions calcaires en climat tempéré où la dissolution du CaCO₃ est
intense et les reliefs peu érodés. Pour la Seine par exemple, la charge dissoute est du même
ordre de grandeur que la charge solide en dehors des crues. À l’inverse, dans un torrent alpin
ou un fleuve tropical érodant activement, la charge solide domine largement.
Pourquoi les galets deviennent-ils ronds dans une rivière ?
Parce qu’ils sont transportés par traction sur le fond : en roulant,
basculant et s’entrechoquant, leurs arêtes vives sont progressivement usées. On parle d’usure
par abrasion. Plus un galet a été transporté loin, plus il est arrondi : c’est un
indicateur du temps et de la distance de transport.
Pourquoi construit-on des barrages en amont pour piéger les sédiments ?
Un lac de barrage ralentit brutalement l’eau : la vitesse chute quasiment à zéro, donc
toutes les particules solides sédimentent dans la retenue. C’est utile pour prévenir des crues
chargées en aval, mais problématique à long terme : le barrage se comble progressivement
(Assouan, Serre-Ponçon…) et le littoral en aval, privé d’apports sédimentaires, recule sous
l’action de la mer.
Que devient la matière transportée jusqu’à l’océan ?
Les particules solides se déposent dans le delta ou l’estuaire, puis sur la
plate-forme continentale et jusque dans les fonds océaniques. Ces dépôts,
compactés au fil des millions d’années, forment les futures roches sédimentaires
(argilites, grès, calcaires détritiques) : c’est le début d’un nouveau cycle géologique.
🚀 Pour aller plus loin
Tu veux replacer le transport dans le cycle global de l’érosion, ou voir concrètement comment
un paysage se façonne ?
- Leçon 1.1 — Altération et érosion : les processus fondamentaux
- Leçon 1.2 — Rôles de l’eau, du climat et de la végétation dans l’altération
- Leçon 2.2 — Étude d’un paysage local par la démarche géologique
Sources scientifiques : Observatoire HYBAM (IRD/CNRS),
Bulletins de mesures sédimentaires Amazone-Orénoque ; BRGM, Suivi de la charge
sédimentaire des fleuves français ; Cojan & Renard, Sédimentologie (3e éd.,
Dunod) ; Campy & Macaire, Géologie de la surface (2e éd., Dunod).
Contenu pédagogique original — Réussir SVT. L’équipe Réussir SVT.