EAU, PRINCIPAL AGENT D`ÉROSION ET DE TRANSPORT 5ème

Agrégation interne SVTU - Bordeaux
EAU,
2012/2013
PRINCIPAL AGENT D'ÉROSION ET DE TRANSPORT
5ème
1. Différents points sont à aborder dans l'introduction
Place du sujet dans les programmes officiels et objectifs cognitifs
Ce sujet est intégré à la partie du programme de 5ème «Géologie externe : évolution des paysages»
 chapitre : «Le modelé actuel du paysage résulte de l'action de l'eau sur les roches».
- les roches, constituant le sous-sol, subissent à la surface de la Terre une érosion dont l'eau est le principal
agent.
- les roches résistent plus ou moins à l'action de l'eau.
- le modelé actuel du paysage résulte de l’action de l’eau sur les roches, du transport des particules et de
leur accumulation sur place.
Commentaires programmes :
- c’est le modelé qui est observable, et qui constitue le point de départ d’une démarche d’investigation.
Toutes les activités menées dans cette partie doivent être logiquement intégrées dans cette démarche.
- il n'est pas opportun de multiplier les exemples de paysages; au contraire, il faut privilégier l'étude d'un
cas local si possible (cf sortie de début d'année) dans lequel on peut montrer que l'action de l'eau va
s'effectuer de manière différente selon la nature des roches par exemple.
- ce chapitre marque le début de l'enseignement de la géologie pour les élèves; d'un point de vue
méthodologique, cet enseignement présente des spécificités comme le recours fréquents aux modèles et
aux maquettes et la prise en compte de changements s'effectuant sur des périodes très longues.
 chapitre : «L’action de l’Homme, dans son environnement géologique, influe sur l’évolution des
paysages».
- l'Homme prend en compte les conséquences de son action sur le paysage.
- l'Homme peut prévenir certaines catastrophes naturelles en limitant l'érosion.
Commentaires programmes :
- les aléas engendrés par des actions humaines ont souvent pour effet l’apparition de risques liés à l’érosion
dont la prévention est à envisager. Il est souhaitable, à côté des conséquences parfois malheureuses de ces
actions de présenter aussi des exemples positifs d’aménagements limitant l’impact de l’action de l’Homme
sur le paysage et l’érosion.
- ce chapitre présente également des objectifs éducatifs concernant la responsabilité de l'Homme dans la
gestion des paysages et plus généralement dans le cadre du développement durable.
•
Ce sujet concerne donc essentiellement le début de la partie de géologie de 5ème.
Il s'agira donc de montrer que l'eau intervient dans l'établissement du modelé du paysage (c'est-à-dire les
formes topographiques) à la fois par son action érosive et aussi par son rôle dans le transport de certaines
particules. En revanche, compte tenu du sujet, il n'est pas attendu de traiter les modalités de la
sédimentation. Dans un 2d temps, il nous faudra montrer que l'Homme peut intervenir sur son
environnement géologique en agissant sur l'eau et ses effets.
Enfin, cette leçon doit faire suite à la sortie de géologie qui a pour objectif de présenter concrètement les
objets géologiques qui seront ensuite étudiés. Il n'est donc pas attendu en 5ème de rentrer dans le détail
des différents mécanismes d'érosion et de transports induits par l'eau; au contraire, il faut essayer
d'orienter le travail proposé en fonction du paysage rencontré avec les élèves. L'intitulé « agent principal »
suppose qu'il existe d'autres agents d'érosion et de transport mais ces autres agents ne sont pas inclus
dans le programme de 5ème et ne doivent donc pas être traités. Pour autant, ils pourront faire l'objet de
questions lors de l'entretien.
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Notion générale à présenter : ce chapitre doit être intégré dans la notion plus générale du cycle de la
géodynamique externe ; détailler un peu les grands éléments de cette notion et indiquer les limites de cette
étude en 5è en indiquant ce qui sera repris plus tard (ex : formation des hydrocarbures en 2de puis 1ère S
et surtout en TS).
Prérequis et place dans la programmation annuelle
Prérequis : cette notion n'est pas enseignée en tant que telle à l'élémentaire, mais la plupart des
élèves savent que l'eau peut avoir une action sur les roches.
Programmation : cette étude correspond au début de l'enseignement de géologie, au cours duquel il
faut trouver des stratégies motivantes pour les élèves. Le programme de géologie de 5ème débute par une
sortie sur le terrain au cours de laquelle le paysage est observé, des questionnements sur sa formation
sont émises et des indices divers sont récoltés.
Choix du paysage de référence qui a été étudié lors de la sortie de début d'année : site de Saucats (Moulin de
Bernachon)
Documents 1a et 1b : sites
géologiques du Moulin de
Bernachon
(http://www.mairie-saucats.fr)
Coupes disponibles sur le guide
géologique régional de l'Aquitaine
Occidentale
à l'oral :
1. justifier le choix de ce site : affleurement bien visible constitué de roches sédimentaires
permettant en classe de proposer des manipulations simples d'érosion avec ces mêmes roches (ce qui est
plus difficile avec des roches magmatiques par exemple), présence de dépôts visibles et existence d'une
zone de dépôt et d'une zone d'érosion; présence de fossiles dans les couches sédimentaires étudiées (donc
exploitables pour la suite du cours); zone avec des aménagements créées par l'Homme pour limiter l'érosion
….
2. préciser que lors d'une sortie avec la classe, on aurait réalisé un reportage photographique
permettant ensuite l'exploitation de différentes données observées sur le terrain, la récolte d'échantillons
étant interdite dans une réserve géologique !
On observe donc sur ce paysage l'existence d'une petite vallée qui découpe des ensembles sédimentaires.
Cette vallée est parcourue par un cours d'eau dont les deux rives présentent des aspects différents. On
cherche à comprendre ce qui a pu donner naissance à ce paysage et en particulier si l'eau, encore présente
dans la rivière, pourrait être à l'origine de ce paysage.
Comment expliquer l'aspect de ce paysage ?
L'eau peut-elle être à l'origine de ce paysage ?
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2. Proposition de progression ...
I. L'érosion des roches sous l'effet de l'eau.
A. L'eau peut provoquer l'érosion d'une roche.
Document 1 (manipulation) : placer, dans un entonnoir, des échantillons
correspondant aux roches visibles sur l'affleurement (essentiellement
sables, argiles et grès) et les soumettre à l'action d'un courant d'eau.
Remarque : utiliser un système de récupération de l'eau pour éviter le
gaspillage de l'eau.
Conclusion : sous l'effet du courant, une roche peut se transformer en
perdant certains de ses constituants. La roche devient alors plus petite et
peut éventuellement s'effriter; on dit qu'elle s'érode.
B. Les roches s'érodent différemment selon leur nature
Reprise des résultats de la manipulation 1 en relation avec le document 1b.
Conclusion : soumis à un même courant d'eau, certaines roches s'érodent très facilement (argiles, sables);
d'autres roches, comme les grès, résistent beaucoup mieux.
Cette propriété des roches peut permettre d'expliquer l'aspect des « falaises » de Saucats, dont la couche
argileuse est un peu plus érodée que celle des grès.
Remarque : On peut éventuellement envisager de s'intéresser à d'autres paysages pour illustrer les
conséquences d'une érosion différentielle, pas très visible à Saucats. L'exemple des cheminées de fée est
intéressant car il peut être en partie illustré par une manipulation.
(illustrations dans « Découverte géologique des Alpes du Nord » - Debelmas; BRGM; page 43).
Document 2 (manipulation) : modélisation de l'érosion différentielle selon les roches
Placer des blocs de grès espacés au-dessus d'un tas de sable et verser de l'eau; création de figures
d'érosion particulières (type cheminées de fée).
Conclusion : l'érosion plus importante de certaines roches (ici le sable / au grès) conduit à la mise en place
d'un paysage particulier (ex : cheminées de fées).
Ainsi, l'eau, par son action érosive, a pu creuser une vallée à travers les couches de roches sédimentaires.
Ces roches s'érodant assez facilement, la vallée a donc pu se mettre en place assez rapidement.
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Comment expliquer l'aspect différent des deux rives
au pied de la falaise ?
C. L'action érosive de l'eau varie selon la force du courant
Formuler une hypothèse en exploitant des données récoltées pendant le terrain (observation de la
vitesse du cours d'eau par exemple) : c'est la force du courant qui est différente. On peut fournir la
réponse et demander aux élèves de concevoir puis réaliser un protocole expérimental pour valider cette
hypothèse.
Document 3 (manipulation) : modélisation de l'érosion dans un méandre
mise en évidence de l'effet différent du courant selon sa trajectoire : on place un dépôt homogène dans le
lit de la rivière, puis on génère un courant et on observe les effets.
Conclusion : dans un virage, la vitesse du courant est + élevée à l'extérieur ce qui entraîne une plus forte
érosion.
Bilan : L'eau a bien une action érosive sur les roches : elle enlève une partie des terrains sur lesquels elle
circule. A Saucats, c'est le cours d'eau qui doit être responsable de cette action. La vitesse du courant
étant plus élevée au pied de l'affleurement visible (rive concave), l'eau a dû éroder de manière importante
les roches et permettre ainsi l'apparition de l'affleurement; au contraire, sur l'autre rive, les particules
sédimentaires se déposent en quantité.
Le paysage se transforme donc sous l'effet de l'eau : les roches s'érodent et des falaises apparaissent en
particulier sur la rive la plus soumise à l'érosion.
Transition :
nous venons de montrer que l'eau a une action érosive; cela signifie donc que les roches sont partiellement
décomposées.
Que deviennent alors les particules sédimentaires
produites par l'érosion ?
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II. L'eau est un agent de transport des particules sédimentaires.
A. Les conséquences de l'érosion d'une roche : libération de particules
Reprise de la manipulation 1 (suite) : comparaison de la composition de l'eau avant et après la manipulation
précédente.
à l'oral : on précise le but de cette activité – mettre en évidence que l'action de l'eau entraîne la libération
de particules de très petite taille, susceptibles d'être ensuite entraînées par le courant d'eau .
Mettre en relation ces données avec l'affleurement étudié et des prélèvements d'eau réalisés dans le cours
d'eau.
Conclusion : l'eau érode une roche ce qui libère des particules de taille variable.
Remarque : le cas des particules en solution (produites par dissolution chimique) n'est par traité ici compte
tenu de l'exemple choisi; mais cela peut être intéressant en mettant en relation la nature des roches
traversées avec la composition de certaines eaux minérales par exemple.
B. L'eau peut assurer le transport des particules issues de l'érosion.
On peut suggérer cette action de l'eau en observant l'état de certains cours d'eau après une forte pluie.
Cela conduit à considérer que l'eau peut non seulement créer des particules, mais également les transporter.
Les observations réalisées sur le site de la sortie ont permis de montrer une répartition différente des
particules sur les deux rives. On cherche à s'interroger sur les raisons de cette disposition qui caractérise
également le paysage.
Reprise de la manipulation 3 (suite)
Etude des conditions de transport des particules : plusieurs modalités sont possibles : un courant constant
et observer les zones de dépôt des particules; faire varier le flux d'eau et noter les zones de dépôt des
particules de même taille ...
Conclusion : l'eau assure le transport des particules; celui-ci dépend de plusieurs paramètres comme la
force du courant et la taille des particules. Dans le cas du paysage étudié, la force du courant étant plus
forte au pied de la falaise, on pourra y trouver des particules de taille plus grosse que sur l'autre rive où le
courant est plus faible.
III. L'Homme peut influencer l'action de l'eau sur les roches.
A. Impacts de l'Homme liés à l'exploitation de ressources naturelles
Conclusion : mise en évidence des conséquences de la déforestation sur l'érosion. L'absence de couvert
végétal sur les pentes de ce paysage favorise les flux d'eau rapides et donc l'érosion.
Remarque : on peut faire travailler les élèves sur différents paysages afin qu'ils repèrent des situations
favorisant l'action érosive de l'eau; il serait bien de privilégier des secteurs locaux et dont les
aménagements sont liés à l'exploitation d'une ressource géologique.
Exemple (non local) : les carrières d'ocres de Roussillon (Vaucluse)
B. Aménagements pour limiter l'action érosive de l'eau
Restanques ou terrasses installées dans le SudEst de la France pour la culture de l'olivier.
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Autres exemples : reboisement de montagnes, maintien de zones inondables ….Dans le cadre de l'exemple
étudié (Saucats), la création des aménagements limite les destructions générées par le passage de très
nombreuses personnes et ralentit l'érosion créée par le courant de la rivière.
Conclusion : l'Homme par ses actions peut amplifier l'action érosive de l'eau (en supprimant la végétation,
en amplifiant la vitesse du courant ...) mais aussi peut ralentir l'érosion grâce à des aménagements par
exemple, en replantant des végétaux.
Bilan final : le paysage étudié initialement a été fortement déterminé par l'action de l'eau sur les roches,
en particulier l'eau de la rivière. Cette action est d'autant plus importante que les roches locales sont
fragiles et que le cours d'eau est rapide dans le virage.
L'Homme, par ses actions, intervient sur l'importance de l'érosion. Dans ce site, réserve géologique, la
conservation du patrimoine géologique nécessite une protection pour limiter l'érosion naturelle, accélérée
par la fréquentation du site.
Au niveau méthodologique, de nombreuses approches ont pu être proposées aux élèves : observation de
différents échantillons, travail sur le terrain, utilisation et exploitation de modèles ….
3. Ressources bibliographiques et documentaires
Livres :
Guides géologiques régionaux
Découvertes géologiques … (BRGM)
Géologie de la surface; Campy et Macaire (Dunod)
Comprendre et enseigner la planète Terre; Caron (Ophrys)
Les risques naturels majeurs; Lefèvre et Schneider (Géosciences)
Echantillons : différentes catégories de roches, selon le site étudié.
Montage : différents montages pour tester l'érosion, la perméabilité des roches, les mécanismes d'érosion
dans les méandres ...
4. Entretien :
1. autres facteurs d'érosion et paramètres influençant l'érosion : vent, éléments biologiques, nature des
roches, présence d'eau et états de l'eau, pH ...
2. comportement des éléments chimiques au cours de l'altération : différences entre éléments solubles
(Si, Mg, K) et insolubles (Fe, Al) et les conséquences; formation des profils d'altération; importance du
lessivage.
3. influence de l'eau sur les roches : hydrothermalisme, subduction, métamorphisme ….
4. l'Homme et l'érosion : action mise en place ….
5. discussion sur la notion de modélisation et de modèles en géologie : intérêts, limites ….
6. place de la géodynamique externe dans les programmes : TS spécifique (Partie Géologie : Disparition
des reliefs) ; TS spécialité (Variations climatiques et ses origines : altération ….).