De nombreux rochers dans les rencontres quotidiennes peuvent sembler incassables et immuables. Les roches subissent cependant des changements. L'un de ces changements s'appelle l'altération, et sur des périodes de temps courtes et longues, il peut altérer radicalement les roches de plusieurs manières.
Qu'est-ce que l'altération des roches?
L'altération des roches décrit le processus d'affaiblissement et de décomposition des roches et des minéraux. Cela peut se produire via des facteurs vivants et non vivants, tels que les changements de température, les plantes et les animaux, les acides, les sels et l'eau, qu'elle soit solide ou liquide. L'altération des roches a lieu sur une période de temps. Les roches à la surface de la Terre ont tendance à s'altérer plus rapidement que celles souterraines. L'altération est l'un des processus qui conduisent à la production de sol.
Quels sont les types d'altération?
Différents types d'altération affectent les roches. Ceux-ci comprennent l'altération physique/mécanique, l'altération chimique et l'altération biologique.
L'altération physique ou mécanique brise en fait les roches en morceaux. Une méthode d'altération physique implique le gel et le dégel de l'eau. Sous forme liquide, l'eau peut se glisser entre les pores ou les fissures des roches. Si cette eau gèle, elle se dilatera à l'intérieur de ces roches. Le volume peut augmenter jusqu'à 10 pour cent, exerçant une forte pression sur les rochers. C'est ce qu'on appelle le calage de la glace, ou cryofracturation, car la glace sépare les roches au fil du temps. Lorsque la glace dégèle et forme à nouveau de l'eau liquide, des parties de la roche seront emportées sous forme de minuscules morceaux par l'érosion. L'eau joue un rôle majeur dans l'altération physique. Il peut pénétrer dans les pores de la roche et de l'argile, les faire gonfler, puis altérer la roche plus dure qui les entoure. L'eau soulève les roches des surfaces sous-marines et lorsqu'elles retombent ou heurtent d'autres roches, elles peuvent se briser.
Le sel peut entraîner un type d'altération appelé altération en nid d'abeille. L'eau souterraine s'infiltre dans les fissures rocheuses par capillarité et finit par s'évaporer. Cela donne des cristaux de sel, qui augmentent la pression dans les roches. Les rochers finiront par s'effondrer. Cela peut laisser des noyaux de cristaux de sel qui ressemblent à des nids d'abeilles. L'altération due à l'altération due à la cristallisation du sel est souvent observée dans les climats secs.
Les températures extrêmes peuvent également affecter l'altération des roches. Un type d'altération physique est appelé stress thermique. C'est un facteur commun dans les climats désertiques, dans lesquels les températures diurnes sont très chaudes, alors que les températures nocturnes peuvent être assez fraîches. Lorsque cette variation sauvage des températures se produit à plusieurs reprises sur une longue période de temps, les roches finissent par s'effondrer et s'écailler. Cette action est appelée exfoliation. L'abrasion est un autre type d'altération physique dans lequel une exposition constante au frottement du vent, de l'eau ou de la glace expose progressivement les roches et les décompose.
Un autre type majeur d'altération est l'altération chimique. L'altération chimique résulte souvent de l'interaction de l'eau et de la température dans un environnement avec des minéraux dans les roches. Dans l'altération chimique, la composition moléculaire réelle des roches change. Un exemple est lorsque le dioxyde de carbone se combine avec l'eau, créant une carbonatation, qui produit de l'acide carbonique. L'acide carbonique à son tour dissoudra le calcaire, ce qui, avec le temps, forme des grottes calcaires souterraines.
L'oxydation est un type d'altération chimique dans laquelle les roches contenant du fer réagissent avec l'oxygène et l'eau, entraînant la rouille. La rouille se présente comme la couleur orange rougeâtre classique du fer. Cette rouille usera les roches. Dans l'hydratation, les liaisons chimiques réelles d'une roche changeront en raison de l'absorption d'eau. L'eau transforme ainsi l'anhydrite en gypse. L'hydratation entraîne également une déformation de la roche. Lors de la déshydratation, l'eau est retirée de la roche, comme lorsque l'eau est retirée de la limonite pour former de l'hématite. Lors de l'hydrolyse, les minéraux changent lorsqu'ils sont exposés à de l'eau acide pour former des solutions, telles qu'une solution d'eau salée. L'altération chimique, via l'hydrolyse du feldspath, rend également les minéraux argileux et le quartz très communs. L'hydrolyse du feldspath alcalin, ou orthose, peut également entraîner la formation de kaolinite et d'autres substances. Tous ces processus chimiques conduisent à une altération accrue des roches. L'altération chimique est plus fréquente et se produit plus rapidement dans les régions tropicales, en raison de la chaleur et de l'abondance de l'eau de pluie.
L'altération biologique est un type d'altération qui résulte d'influences végétales, animales et même microbiennes. Par exemple, les graines d'arbres briseront avec le temps les roches au fur et à mesure qu'elles deviendront des arbres matures. Les racines des arbres s'étendront continuellement et feront des fissures dans les rochers. Creuser des animaux tels que les taupes peut également briser les roches. Même les animaux au-dessus du sol peuvent briser les roches lorsqu'ils voyagent sur terre. Les plantes et les champignons vivants et en décomposition affectent les roches en produisant de l'acide carbonique. Les champignons présents dans le lichen décomposent les roches pour libérer des minéraux, et les algues symbiotiques participent à ces minéraux. Ce processus conduit à des trous dans les roches. Même de minuscules bactéries peuvent altérer et modifier la teneur en minéraux des roches! Au fil du temps, toute l'activité des organismes biologiques entraîne une altération accrue des roches.
Relation entre l'altération et l'érosion
Lorsque les roches sont usées par les intempéries au fil du temps, elles peuvent être emportées par le vent ou par les plans d'eau. Ce processus est appelé érosion. L'érosion a tendance à se produire dans les roches altérées à la surface de la Terre. L'altération et l'érosion sont répandues partout sur Terre, et leur combinaison modifie radicalement la surface sur de longues périodes de temps.
Exemples notables d'altération
Il existe de nombreux exemples d'altération des roches dans le monde, y compris certains monuments majeurs.
Saviez-vous que le plus grand canyon du monde a été fait par l'eau? Le Grand Canyon aux États-Unis a été sculpté dans sa forme actuelle pendant des millions d'années, en raison de l'altération des roches par l'eau, en particulier le fleuve Colorado. Un autre exemple d'altération est l'exfoliation qui conduit à des reliefs appelés bornhardts. Ces structures en forme de dôme ont tendance à se produire dans les environnements tropicaux; un exemple est le mont du Pain de Sucre au Brésil.
Les grottes calcaires sont un exemple d'altération. L'altération chimique a formé l'immense système de grottes du parc national de Carlsbad Caverns, aux États-Unis.
Les Appalaches en Amérique du Nord étaient autrefois plus hautes que le mont Everest. L'altération et l'érosion, au cours de plusieurs millions d'années, ont entraîné ces montagnes dans la chaîne inférieure et plus lisse qu'elles sont aujourd'hui.
Il est étonnant de penser que les intempéries causées par les produits chimiques, les plantes, les animaux et les microbes de toute taille, ainsi que la pluie et le vent peuvent apporter des changements si énormes au paysage !
Comment les intempéries affectent l'environnement
L'altération des roches joue un rôle crucial dans l'équilibre de l'environnement. Lorsque les roches sont altérées, passant d'objets tranchants à des objets plus lisses, elles sont prêtes à contribuer à la formation de sols. Les matières végétales et animales en décomposition, les bactéries et les minéraux altérés donnent des sols fertiles. Plus il y a de types de matériaux dans le sol, y compris des morceaux de roche altérés, plus le sol sera fertile. Ceci est important pour la culture des plantes et, en tant que tel, est important pour les agriculteurs qui cultivent de la nourriture pour les humains et les animaux. Si le sol ne contient pas un large mélange de composants biologiques et minéraux, il ne sera pas aussi fertile et, dans certains cas, peut manquer de toute fertilité.
L'action humaine peut augmenter le taux d'altération. La pollution de l'air par les combustibles fossiles entraîne des pluies acides, qui usent les roches telles que le marbre et le calcaire, ainsi que tous les bâtiments ou monuments qui en sont faits. La réduction de la pollution atmosphérique due à la production de combustibles fossiles peut aider à prévenir d'autres dommages causés à l'environnement par les pluies acides.