Météorisation

Météorisation

Les processus de météorisation entraînent la désintégration de matériaux rocheux dans la couche superficielle de la Terre. Ces mécanismes, à l'origine de liens vitaux entre éléments organiques et éléments inorganiques des écosystèmes, sont essentiels au maintien de la vie sur Terre. Bien qu'ils soient en réalité très interactifs, les processus de météorisation se regroupent en deux principales catégories : mécanique (physique) et chimique. Dans les processus mécaniques, des masses de roches se fragmentent mais ne subissent aucune modification minérale profonde. De nombreux facteurs déclenchent parfois la désintégration. L'allégement, sur une période prolongée, de la charge supportée par les roches formées originellement à de grandes profondeurs sous la surface de la Terre produit souvent des cassures en copeaux (joints de dilatation). La chaleur extrême fait subir à la roche une contrainte de dilatation suffisante pour fendre des rochers et produire des copeaux ou des lamelles. La fissuration par le gel survient là où se trouvent des cycles de gel-dégel, de rapides baisses de températures au-dessous du point de congélation et une quantité suffisante d'eau libre dans les fentes et dans les pores des roches. En forêt, les racines des plantes qui pénètrent et croissent dans le sol encouragent la fissuration des roches. Les animaux fouisseurs contribuent également à la décomposition de la matière rocheuse. L'haloclastie, ou le gonflement et l'expansion thermique des cristaux de sel dans la roche et dans les interstices du sol, contribue probablement à la météorisation dans les zones côtières et dans les déserts polaires comme ceux situés aux latitudes du Grand Nord canadien.

La météorisation mécanique produit des fragments rocheux plus gros que des particules argileuses. Ces fragments constituent une importante source de sédiments qui, plus tard s'effriteront, se déplaceront et se déposeront sous la force de la gravité, du vent, de l'eau ou de la glace. Ces fragments de roches de texture assez grossière contribuent, dans une certaine mesure, à la formation des sols à la surface de la Terre. Au cours des temps géologiques, à mesure que se poursuivent les processus de météorisation, chaque unité de volume de roche occupe une surface plus grande. Les processus de météorisation chimique sont alimentés par les nouveaux minéraux qui y sont exposés.

Le résultat du processus de météorisation chimique est la décomposition ou le pourrissement de la roche par les transformations minérales et par la réorganisation minéralogique de résidus d'altération primaire (y compris les argiles). La météorisation chimique se manifeste par ces divers processus : hydratation-déshydratation et hydrolyse (qui impliquent l'action de l'eau), oxydation (implique l'oxygène), carbonatation (action du dioxyde de carbone dissout dans l'eau), chélation (association d'une molécule organique et d'un métal), fixation, réduction et solution. À mesure que se poursuit la transformation de minéraux primaires en minéraux secondaires, les argiles s'accumulent dans le sol. Ces argiles contribuent largement au fonctionnement des processus pédologiques, surtout dans l'échange de base entre la végétation et les composantes minérales du sol. Dans les différents sols, la quantité d'argiles, ainsi que le type dominant, déterminent en grande partie la qualité et la transmission de l'eau. Lorsqu'elles sont saturées d'eau, certaines argiles se gonflent beaucoup, d'autres demeurent relativement stables. En grande partie à cause de ce facteur et des autres effets de la météorisation, la stabilité des pentes s'affaiblit généralement à mesure que la décomposition de la roche s'intensifie, que les matériaux du sous-sol deviennent plus argileux, et que, au-dessous du sol, la résistance au cisaillement de la roche diminue en raison de la décomposition. Dans le sous-sol, les processus de météorisation à long terme causent directement plusieurs types de glissements de pentes (voir GLISSEMENT DE TERRAIN, AVALANCHE DE PIERRES).

On peut donc dire que la météorisation a des fonctions à la fois destructives et constructives. Au fil du temps, la décomposition des roches forme la base de l'évolution des sols (pédogenèse) et de leur régénération. Au Canada, ce sont les milieux les plus chauds et les plus humides de l'Ouest de la Colombie-Britannique et du Sud de l'Ontario qui subissent le plus les effets de la météorisation chimique profonde et relativement intense.

De nombreux facteurs déterminent la combinaison du type dominant de météorisation, les processus sédimentaires et les nombreux facteurs pédogénétiques caractéristiques des différentes régions. Le climat habituel et les types de végétation en sont des facteurs essentiels. Dans les endroits où il y a pénurie d'eau, des températures extrêmes, ou les deux à la fois, plusieurs processus d'ordre chimique s'interrompent pour faire place aux processus d'ordre mécanique qui deviennent plus importants. Au Canada, les meilleurs exemples de ces écosystèmes se trouvent dans la toundra des latitudes nord et dans les régions alpines au-delà de la limite forestière. Dans ces régions, la couche de sol est mince, même au-dessus de zones stables, puisque les processus de météorisation ne suffisent pas à produire de bons mélanges de sol et d'argiles. Les types de végétation sont étroitement liés aux sols et à la météorisation. Ceux qui n'utilisent pas beaucoup les éléments basiques mais produisent des acides organiques en abondance maintiennent la lixiviation dans la couche superficielle. Seuls les minéraux primaires les plus résistants, comme le quartz, résistent aux effets des acides organiques, et les produits de météorisation secondaires (y compris les argiles) sont déplacés à une certaine profondeur au-dessous de la couche superficielle. Plusieurs types de sols de forêts boréales sont fonction de ce régime général de météorisation.

La susceptibilité du minéral aux agressions chimiques varie fortement, mais les roches contenant de fortes proportions de quartz résistent généralement mieux que d'autres à la météorisation. Ainsi, le cadre géologique de certaines régions détermine en partie l'efficacité des processus de météorisation (voir RÉGIONS GÉOLOGIQUES). L'« héritage » géologique peut aussi jouer un rôle important. Certains types de milieux sédimentaires favorisent l'accumulation d'argiles, tandis que d'autres retiennent les sables riches en quartz ou les graviers. De plus, comme la plus grande partie du Canada n'a émergé que récemment (en temps géologique) des nappes de glace du pléistocène (voir GLACIATION), la météorisation et les autres processus pédogénétiques ne sont à l'oeuvre que depuis quelques milliers d'années.Voir aussi RÉGIONS PHYSIOGRAPHIQUES.