Jacques Beauchamp/Applications de la géologie dans les travaux de génie civil

3.1 Erosion

Les courants générés par les vagues et les courants produisent un cisaillement sur le fond et un arrachement de matière. Les matériaux cohésifs comme les argiles résistent mieux que les sables et les galets,  non cohésifs. Les éléments frottent les uns sur les autres, s'usent (attrition) et s'arrondissent.

Les blocs apportés par les rivières ou arrachés de la côte (comme les rognons de silex des falaises de craie) usés, arrondis donnent des galets. Les petits éléments donnent des grains de sable, des limons et des argiles. Les coquilles subissent le même sort. Les courants peuvent également remobiliser des sables plus anciens déposés sur le fond à faible profondeur.

Sable de la Baie de Somme vu au microscope polarisant.

Grain de sable usé recouvert de quelques diatomées.

L'usure et le recul correspondant des falaises est un phénomène spectaculaire provoqué par le choc et l'effet de succion des vagues, mais surtout par les agents continentaux comme l'action de l'eau et du froid. L'action de la mer se résume au déplacement des matériaux libérés. La base de la falaise forme un platier d'érosion, estran rocheux colonisé par les coquillages fixés (moules). Ce platier joue un rôle protecteur pour la falaise car les vagues s'y cassent.

Facteurs d'érosion d'une falaise

Recul d'une falaise et formation d'un platier.

3.2 Transport

Le transport des matériaux libérés par l'érosion se fait par suspension et par traction.

a) Transport par suspension

Le transport par suspension a lieu pour les petites particules minérales (sables, limons et argiles) et pour la matière organique, vivante ou morte, plus légère que la fraction minérale. L'ensemble limon fin + argile + MatièreOrganique forme la vase.

La suspension d'une particule plus lourde que l'eau dans un courant est la conséquence du gradient de vitesse: la vitesse instantanée de l'eau augmente du fond vers la surface. Plus ce gradient est fort, plus la particule est soulevée jusqu'à atteindre un équilibre entre son poids apparent et la force de soulèvement. Toute variation de la vitesse instantanée entraîne une modification de cet équilibre et donc de la position de la particule. Lorsque le courant diminue jusqu'à devenir nul, la force de soulèvement disparaît et la particule tombe sur le fond: c'est la sédimentation.

Suspension d'une particule dans un courant.

Diagramme classique de Hjülstrom: comportement des grains du fond en fonction de la vitesse du courant.

b) Transport sur le fond:

Ce mode de transport concerne les éléments trop volumineux ou des courants trop faibles pour permettre le soulèvemnt en suspension. Il s'effectue par glissement, roulement et saltation: c'est le mode de déplacement des galets.

Actuellement, la remontée généralisée du niveau marin s'accompagne d'une remobilisation de sédiments d'origine marine , de leur transport et de leur dépôt particulièrement bien visible dans la Baie du Mont St Michel et la Baie de Somme.

Transport des sédiments près du rivage.

3.3 Sédimentation

La sédimentation de la charge transportée par un courant se produit essentiellement quand la vitesse diminue.  La diminution de vitesse  apparaît:

* à l'étale de haute mer et basse mer

* suite au frottement sur le fond près du rivage

* à la rencontre d'un obstacle naturel ou artificiel.

A ces mécanismes hydrodynamiques s'ajoutent des phénomènes particuliers comme:
* la  floculation des argiles d'origine continentale au contact de l' eau de mer (formation d'un bouchon vaseux dans les estuaires)
* la  précipitation chimique de certains cations comme le fer apporté par les rivières (voir le chapître "altérations").

Les sédiments déposés peuvent être repris si la vitesse du courant augmente. La remobilisation des sédiments est contrariée par les organismes benthiques (feutrage de tubes d'annélides, fixation de moules...) et la végétation qui joue le rôle d'obstacle. L'augmentation des nutriments dans l'eau de mer, à la suite des déversements d'origine anthropique, favorisent la prolifération des organismes, la production de M.O. et la fixation des sédiments. 

Tubes d'annelides formant feutrage sur l'estran.

"Schorre à buttes": développement de touffes de Spartine (Graminées) sur l'estran.

Il s'effectue sur le littoral un tri granulométrique en fonction de l'hydrodynamisme. Les particules trés fines sont déposées dans des lieux trés calmes (fond de golfe, lagune, marais maritimes); les particules argileuses apportées par les rivières s'agglomèrent et précipitent à la rencontre de l'eau salées (floculation dans les estuaires). Les éléments grossiers peuvent se déposer dans des eaux plus agitées.

En général dans les estuaires les courants de flots sont plus forts que ceux de jusant: il y a plus de charge en suspension qui rentre qu'il n'en sort, une partie des particules  restent et produit le comblement qui apparait comme généralisé en cette période de remontée eustatique.

Transport en suspension en Baie de Somme: la part de sédiment qui reste dans la baie augmente avec le coefficient de marée.

Exemples pris sur la côte picarde:
Sur le cordon littoral des Bas Champs les galets sont accumulés  dans la zone de déferlement de la marée haute : les vagues restent fortes car l'épaisseur d'eau est importante. Les sables sont déposés au pied du cordon car l'énergie des vagues est plus faible à marée basse suite à leur déferlement.
Aux pieds des falaises crayeuses, où l'hydrodynamisme est fort, on trouve peu de sable et beaucoup de galets transportés par roulement et glissement.
Sur les plages de la côte nord l'hydrodynamisme est encore fort et seul le sable se dépose (il n'y a pas de source de galets). Les particules plus fine se déposent temporairement dans des cuvettes calmes (bâches) à l'étale de basse mer.
Dans la Baie de Somme les sables se déposent dans les chenaux tandis que les vases décantent dans les zones abritées.; des voiles brunâtres de diatomées se développent en surface.



Voiles de diatomées vus au microscope électronique.

Limite sable-galet à la base du cordon littoral de la côte picarde.

Distribution des sédiment en Baie de Somme: les vases se déposent dans les zones plus calmes.

Les zones colonisées par la végétation mais recouvertes par les marées de vives eaux s'appellent le schorre (Pays Bas), les herbues (Normandie) ou les mollières (Picardie). Les zones vaseuses non végétalisées et recouvertes à chaque haute mer forme la slikke. Les sédiments sont finement laminés: une lamine correspond à un dépôt de marée.

Chenal de marée dans la slikke

Lamination des sédiments fins de la slikke.