ÉROSION MARINE


ÉROSION MARINE
ÉROSION MARINE

L’érosion marine est vigoureuse surtout le long des côtes ; elle y résulte essentiellement de l’alternance des agents d’érosion subaériens usuels (dont l’efficacité est souvent accrue par les conditions littorales) avec des agents d’érosion spécifiquement marins, dont le principal est l’abrasion marine.

Les côtes sont souvent l’objet d’une érosion spectaculaire, beaucoup plus rapide que celle qui affecte le continent, et c’est pourquoi les anciens auteurs rendaient volontiers l’érosion littorale responsable de larges aplanissements, attribuant à l’abrasion (c’est-à-dire au grattage superficiel) le rôle essentiel dans cette érosion. En fait, l’érosion littorale n’est spectaculaire que parce qu’elle a commencé récemment et qu’elle s’attaque à des formes qui étaient en équilibre avec d’autres conditions morphogénétiques. Une fois façonnées des formes adaptées aux conditions littorales, l’érosion marine perd son caractère spectaculaire et n’est plus faite que de retouches mineures et progressives, très comparables à celles qu’opère l’érosion continentale.

De même, l’abrasion marine proprement dite, due au frottement sur la roche des particules sédimentaires transportées par les eaux, ne joue un rôle important que dans les phases initiales de la morphogenèse littorale, celles qui suivent immédiatement l’invasion par la mer d’un milieu façonné par d’autres systèmes d’érosion. Même alors, elle n’est efficace que parce qu’elle utilise les matériaux mis à sa disposition par d’autres agents d’érosion qui ne sont pas spécifiquement marins, et aussi parce qu’elle exploite les lignes de faiblesse qu’ils ont créées. L’érosion littorale n’est donc pas caractérisée par des agents d’érosion propres aux littoraux, mais plutôt par des modalités particulières d’action d’agents d’érosion existant aussi dans d’autres milieux, et dont le rendement est simplement accru par la présence ou la proximité de la mer.

C’est seulement pour l’érosion sous-marine que les agents usuels d’érosion sont presque totalement relayés par des phénomènes proprement marins. Mais, l’érosion sous-marine est généralement très faible, ce qui montre bien que la vigueur des phénomènes érosifs sur les littoraux est due plus à l’alternance et à la complémentarité des agents subaériens et des agents marins qu’aux seules propriétés de ces derniers.

L’action chimique de l’eau de mer

À lui seul, le contact de l’eau de mer et des roches entraîne pour celles-ci des modifications chimiques superficielles, moins bien connues dans le milieu marin que dans les conditions usuelles, mais peut-être aussi rapides. C’est ainsi que, soit directement, soit par l’intermédiaire de réactions chimiques complexes (hydrolyse), un certain nombre de minéraux peuvent être mis en solution (solution vraie plutôt que solution colloïdale) par l’eau de mer.

Dissolution des roches carbonatées

Bien que l’eau de mer soit apparemment saturée en carbonate de calcium, il est constant que les embruns façonnent des lapiés spectaculaires sur les parois calcaires. Les eaux qui stagnent approfondissent et agrandissent les mares de l’estran jusqu’à ce que celles-ci se rejoignent, et cette action est l’un des plus efficaces modes d’érosion des estrans calcaires. Les formes ainsi façonnées, pour originales qu’elles soient, ne diffèrent pas fondamentalement des formes karstiques subaériennes. En revanche, au-dessous du niveau des plus basses mers, on n’observe plus de formes typiques, tels lapiés et cuvettes, ou, plus exactement, les formes que l’on observe (à l’exception peut-être de celles de la côte dalmate) semblent héritées des régressions versiliennes.

En effet, le façonnement des formes typiques de dissolution est dû à la concentration des eaux en certains points privilégiés, ce qui ne saurait évidemment être le cas dans un milieu entièrement aquatique, où la dissolution doit s’exercer avec la même vigueur en tous les points de la surface rocheuse exposée, et donc ne pas engendrer de formes différenciées. Faute d’une expérimentation in situ qui n’a pu être encore réalisée sur des durées suffisantes, la réalité de la dissolution sous-marine est contestée par beaucoup d’auteurs pour des raisons théoriques. Mais les expériences de laboratoire montrent que l’eau de mer, dans des conditions identiques, est plus agressive que l’eau douce, sans doute parce que le carbonate de calcium en solution peut réagir avec des minéraux dissous pour former d’autres sels, de sorte que l’agressivité de l’eau est rétablie (par exemple, le carbonate de calcium dissous en même temps que de la silice réagit avec celle-ci pour former un silicate de calcium, et l’acide carbonique libéré par la réaction peut participer à la mise en solution de nouvelles quantités de roches carbonatées).

Hydrolyse des minéraux

De même, le contact de certains minéraux avec l’eau entraîne leur hydrolyse. C’est, en particulier, le cas des minéraux silicatés:
en premier lieu, les bases (Na, K, Ca) sont libérées, et ensuite la charpente siliceuse est attaquée. Dans l’eau de mer, dont le pH s’éloigne peu de la neutralité, les éléments alumineux ne sont pas dissous, et la silice ne l’est guère que jusqu’à concurrence de 25 milligrammes par litre. Mais les minéraux ainsi libérés peuvent se recombiner pour former des argiles, de sorte que la roche est affaiblie par la transformation en argile d’une partie de ses minéraux originels. Dans les roches grenues, cette transformation n’affecte généralement que certains minéraux, les autres restant intacts, ou presque. La roche garde son apparence extérieure en perdant sa solidité, et l’arénisation ne peut se poursuivre que si la circulation de l’eau est assurée dans la masse altérée. C’est le cas sur l’estran, mais non en milieu sous-marin, où les roches grenues ne sont donc hydrolysées qu’en surface. Toutefois, cette arénisation superficielle peut être exploitée par une éventuelle abrasion, qui met à nu une nouvelle surface, offerte à l’hydrolyse: la collaboration des deux agents permet ainsi la poursuite de processus qui atteindraient rapidement leur limite sans cela.

Dans d’autres roches, comme certains basaltes, tous les minéraux sont sensibles à l’hydrolyse, et la roche se transforme entièrement en argile, aisément évacuée par la moindre agitation de l’eau: l’altération peut donc se continuer même en l’absence d’abrasion véritable. Aussi les basaltes sont-ils sensibles à l’hydrolyse même en milieu toujours submergé. En milieu littoral, leur attaque peut donner des cuvettes très larges, à fond plat, de dimensions très supérieures à celles des cuvettes façonnées dans les roches grenues.

Lenteur de l’action en milieu sous-marin

Dissolution et hydrolyse trouvent vite leur limite dans des eaux stagnantes, car ces eaux sont rapidement saturées en produits dissous. Or, le renouvellement indispensable des eaux au contact de la roche est lent en milieu sous-marin, et même presque nul pour les eaux interstitielles, ce qui inhibe la progression de l’hydrolyse au sein de celles des roches qu’elle n’attaque que partiellement. Ce renouvellement est rapide, au contraire, sur l’estran à cause des alternances de sécheresse et d’humidité et reste assez notable aux faibles profondeurs, en raison des houles. La lenteur de l’hydrolyse sous-marine est encore accentuée par la température généralement faible des eaux tant soit peu profondes, alors que les eaux de l’estran peuvent (fût-ce temporairement) être sensiblement plus chaudes. En revanche, la dissolution des calcaires pourrait être activée en profondeur par les fortes pressions, puisque l’activité du gaz carbonique dissous est fonction de sa pression partielle.

Le sec et l’humide

La remarquable activité de toutes les formes d’érosion sur les estrans est due en effet à l’alternance de submersion et d’assèchement, qui accélère la circulation de l’eau, non seulement en surface, mais même au sein des roches. L’alternance du sec et de l’humide a des effets aussi bien dans le domaine de l’érosion chimique que dans celui de l’érosion mécanique au sein des roches et dans celui de l’érosion par ruissellement. De plus, l’inégale vigueur de l’alternance, due tant au jeu des marées qu’aux possibilités climatiques de dessiccation, introduit des différences régionales marquées.

Intensification des processus chimiques

Les processus chimiques, essentiellement la dissolution et l’hydrolyse, ne sont donc efficaces de façon durable que si les eaux sont continuellement renouvelées. En milieu sous-marin, le renouvellement n’est assuré que par l’action des houles et des courants, et il reste superficiel, aucun de ces facteurs n’étant à même d’engendrer une circulation forcée au travers des pores des roches. En milieu subaérien, le renouvellement est assuré par l’écoulement de l’eau par gravité, et son remplacement par l’eau d’amont; mais ce remplacement peut être lent. Le milieu intertidal joint les avantages de l’écoulement par gravité pendant la basse mer à ceux d’une fourniture illimitée d’eau pendant la pleine mer. La submersion force l’eau à pénétrer dans les roches, tandis que l’émersion peut être assez longue pour que les pores se vident sur une assez grande longueur. C’est donc toutes les douze heures, dans les mers à marée semi-diurne, qu’une eau nouvelle arrive au contact des minéraux solubles ou hydrolysables. On comprend pourquoi la formation de lapiés et de cuvettes, soit par dissolution dans les calcaires, soit par hydrolyse dans les roches grenues, est particulièrement vive dans cette zone, et surtout au niveau des hautes mers, où l’eau nouvelle concentrée dans les creux dispose d’assez de temps pour y agir jusqu’à la marée suivante. Plus bas, le type de l’action chimique devient progressivement sous-marin, c’est-à-dire se manifeste sur toute la surface des roches, et non plus seulement dans les creux.

Effets mécaniques de l’alternance

Les effets mécaniques de l’alternance de sécheresse et d’humidité sont essentiels: ils tiennent, d’une part, aux variations de volume résultant directement de l’humectation, d’autre part, aux phénomènes accessoires liés à la marée: cristallisation du sel, variations de température (pouvant aller jusqu’au gel) lors du changement de milieu, alternance de compression et de décompression.

Les variations de volume par humectation se produisent soit au niveau des minéraux, soit à celui des masses rocheuses: certains minéraux, par simple absorption d’eau, gonflent et dégonflent, et ce jeu déchausse les minéraux voisins, ce qui est l’un des modes de désagrégation des roches grenues. En outre, les masses rocheuses, elles aussi, gonflent et dégonflent, surtout les masses sédimentaires, d’où la formation de fentes de retrait, qui seront ultérieurement exploitées par d’autres agents, dont l’abrasion marine.

L’évaporation de l’eau salée entraîne la cristallisation du sel et, lorsque celle-ci s’effectue dans un milieu semi-clos, la pression de cristallisation peut provoquer, à la longue, des ruptures. Des roches fréquemment aspergées d’embruns ou des roches de haut d’estran soumises à une dessiccation assez longue (en pays désertique, la dessiccation est plus rapide, et la cristallisation du sel peut affecter même des roches de bas d’estran) sont ainsi attaquées, et le phénomène semble entraîner de préférence la desquamation de la roche. En effet, la cristallisation la plus efficace s’effectue toujours à la même profondeur dans la roche, quelques millimètres en général: plus profondément, l’assèchement ne se réalise que lentement; plus près de la surface, la cristallisation se fait dans un milieu trop ouvert pour que la pression qu’elle développe soit utilisée. Le sel n’a d’ailleurs pas que cet effet purement mécanique: cristallisant sur les parois des falaises, il sale les eaux continentales qui ruissellent à la surface et y entrave le développement de toute végétation consolidatrice (ce phénomène est surtout marqué sur les falaises de limon).

Des variations de température accompagnent la submersion: il est rare que l’air et l’eau soient à la même température. Le phénomène est le plus violent au moment de la marée montante, à cause de la forte capacité thermique de l’eau; le refroidissement brusque des roches peut entraîner leur craquèlement superficiel, ce qui est particulièrement net dans les roches sombres (s’échauffant fortement) des pays tropicaux et désertiques (à fort ensoleillement) des façades occidentales des continents (où se produisent des remontées d’eau froide). Ces variations de température jouent en sens inverse dans les pays froids, où l’eau est plus chaude que l’air, du moins en hiver. Il peut alors se produire une alternance de gel et de dégel lors de chaque marée, avec tous les effets usuels qu’elle entraîne, renforcés par la forte pénétration de l’eau lors des submersions.

Enfin, un facteur d’érosion, trop souvent négligé, est l’alternance de compression et de décompression qui résulte, à chaque marée, de la submersion sous plusieurs mètres d’eau. Ce facteur joue au maximum en bas d’estran et doit entraîner la formation de diaclases de décharge.

Effets sur le ruissellement

Le ruissellement est considérablement plus important sur l’estran que dans le milieu continental voisin; en effet, la quantité d’eau ruisselant est accrue d’une partie importante des eaux de marée, retenues lors du jusant dans des milieux perméables qui ne la relâchent que progressivement: pores des roches, mais surtout interstices des accumulations sédimentaires et étendues de végétation halophile. En contrebas des marais maritimes, le ruissellement de l’eau sur l’estran est particulièrement soutenu; c’est là l’une des causes du fort calibre des chenaux axiaux des estuaires. Ces derniers sont d’ailleurs un bel exemple de cette accentuation du débit par la marée. Ce ruissellement d’estran a un effet abrasif; mais il provoque surtout le remaniement des sédiments meubles et des débris issus de la désagrégation des roches, qui sont ainsi étalés vers le bas d’estran; de plus, le transport subi par les produits de la désagrégation dégage les noyaux de roche saine et permet à l’attaque chimique de se poursuivre.

Répartition régionale des alternances

L’alternance de sécheresse et d’humidité est due à la conjonction de deux causes: les variations locales et accidentelles de niveau dues à l’agitation de la mer et les variations systématiques dues aux marées. Les secondes sont de beaucoup les plus efficaces, à cause de leur amplitude et de leur régularité.

Il en résulte une supériorité considérable pour les mers à marée, où l’humectation quotidienne est assurée même par temps calme, et où elle est totale sur tout l’estran. Les formes de dissolution et d’hydrolyse sont, certes, moins caractéristiques sur l’estran des mers à marée que sur les rivages des mers sans marée, parce que, dans ce dernier cas, il y a concentration de l’attaque en certains points qui se différencient rapidement; mais, quoique moins nettement discernable parce qu’uniformément répartie sur toute la surface, l’attaque chimique est bien plus rapide dans les mers à marée. De plus, la zone affectée par cette attaque, et par les effets mécaniques de l’alternance de sécheresse et d’humidité, peut être très large, surtout dans les régions de fort marnage; l’érosion littorale ne s’effectue pas alors le long d’un simple ourlet bordant le rivage, mais sur une zone de contact qui peut atteindre plusieurs kilomètres de largeur.

L’érosion est particulièrement active sur le littoral des mers à marée où l’assèchement est le plus rapidement réalisé à marée basse, c’est-à-dire là où le climat est le plus sec et chaud, ainsi que le long des côtes polaires, où la cryoclatie joue à plein. Il serait donc faux de s’imaginer que l’érosion littorale est un fait azonal, identique à lui-même sur l’ensemble du globe; la répartition et la vigueur des divers agents d’érosion est très variable: le modelé des estrans est dû surtout aux actions chimiques aux basses latitudes, à l’abrasion aux moyennes latitudes où règnent de grandes tempêtes et aux actions mécaniques le long des mers polaires.

L’action des êtres vivants

Plantes et animaux exercent une érosion chimique et mécanique et libèrent des matériaux qui seront utilisés pour l’abrasion.

Plantes

La couverture végétale du bas d’estran (zostères) et du haut d’estran (marais maritimes) installée sur les dépôts meubles contribue à la protéger contre l’érosion mécanique. Mais ces plantes exercent, par leurs racines, une action chimique.

Les plantes des roches et amas de cailloux (algues ou plantes halophiles) agissent surtout mécaniquement, car leurs racines s’insinuent dans les fissures, qu’elles élargissent. Les algues à flotteurs et crampons peuvent même, après avoir disjoint des fragments de roche, les transporter au loin par flottation à la faveur des tempêtes.

Animaux

L’érosion due aux animaux est surtout mécanique. Pour ne parler que de l’érosion directe, elle est surtout le fait des animaux fouisseurs: vers, crabes, sur l’estran; mais aussi oiseaux dans les falaises meubles, où ils construisent leurs nids. Quant aux animaux lithophages, ils forent dans les roches des cavités soit régulières (lithodromes, oursins, pholades), soit sinueuses (cliones), ou bien rongent peu à peu la surface (patelles).

Mais, de tous les animaux, le plus actif est actuellement l’homme: soit isolé, retournant les cailloux de l’estran lorsqu’il pêche à pied et piétinant la végétation dunaire, soit de façon organisée, par des aménagements des littoraux qui détruisent un fragile équilibre naturel. Il érode même le fond de la mer par des chaluts qui labourent la vase et en modifient la répartition.

Si le mode d’érosion que représente l’abrasion marine est spécifique du milieu marin, surtout littoral, son action n’est efficace que parce que des matériaux abrasifs sont préparés par d’autres agents d’érosion et parce que la résistance des roches est affaiblie par l’altération chimique ou la désagrégation. L’érosion marine est donc le fait de processus connus en milieu subaérien, mais qui sont ici valorisés par les conditions particulières du niveau marin, et en particulier par les alternances de sécheresse et d’humidité.

Encyclopédie Universelle. 2012.

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