Altération : Ensemble des processus chimiques et physiques qui transforment les roches en sol.
- Identification des minéraux de la roche mère
- Étude des agents d'altération
- Observation des produits d'altération
- Quantification de la vitesse d'altération
Gel-dégel, variations thermiques, action des racines
Hydrolyse, carbonatation, oxydation
2KAlSi₃O₈ + 2H⁺ + 9H₂O → Al₂Si₂O₅(OH)₄ + 4H₄SiO₄ + 2K⁺
CaCO₃ + H₂O + CO₂ → Ca²⁺ + 2HCO₃⁻
Minéraux primaires → argiles secondaires
L'altération transforme les roches en minéraux secondaires et particules fines constituant la fraction minérale du sol.
• Équation d'Arrhénius : k = A × e^(-Ea/RT) - Vitesse dépend de la température
• Loi de Goldich : Minéraux plus instables dans la série de Bowen s'altèrent plus vite
• Équation de vitesse : r = k[A]^n - Cinétique de réaction
Lessivage : Processus de dissolution et de transport des substances solubles vers les horizons profonds.
L'eau de pluie pénètre dans les couches superficielles
Les substances solubles (bases, silice, argiles) se dissolvent
Les solutions se déplacent vers les horizons inférieurs
Les substances lessivées peuvent précipiter en profondeur
Épuisement en surface, accumulation en profondeur
Le lessivage modifie la composition chimique des horizons en transportant les substances solubles vers le bas.
• Loi de Darcy : Q = K × A × (Δh/Δl) - Écoulement de l'eau
• Équation de diffusion : J = -D(dC/dx) - Transport des solutés
• Capacité de rétention : Dépend de la surface spécifique des particules
Podzolisation : Processus d'acidification intense et de lessivage des oxydes de fer et d'aluminium.
Production d'acides organiques par la décomposition de la litière
Les oxydes de fer et d'aluminium deviennent solubles
Transport des composés solubilisés vers les horizons profonds
Horizon E blanchâtre (éluvié), horizon Bt brun-rouge (illuvié)
pH acide, structure grumeleuse, faible fertilité
La podzolisation crée des sols acides avec des horizons très contrastés en composition et structure.
• pH = -log[H⁺] : Acidité due aux acides organiques
• Équation de solubilité : Fe(OH)₃ + 3H⁺ → Fe³⁺ + 3H₂O
• Équation de complexation : Fe³⁺ + 6OH⁻ → [Fe(OH)₆]³⁻
Humification : Processus de transformation de la matière organique en humus stable.
Réduction en petits fragments par les macroorganismes
Action des microorganismes sur la matière végétale
Transformation en composés simples (CO₂, H₂O, NH₄⁺)
Synthèse de molécules complexes et stables (humus)
Formation de complexes humus-minéraux résistants
L'humification transforme la matière organique fraîche en humus stable, résistant à la décomposition.
• Rapport C/N : 10-15:1 pour une décomposition optimale
• Équation de décomposition : MO → CO₂ + H₂O + NH₃ + Humus
• Constante de décomposition : k = ln(2)/t₁/₂ - Demi-vie du processus
Érosion : Détachement et transport des particules de sol par l'eau ou le vent.
Force des gouttes de pluie ou du vent sur les particules
Écoulement de surface ou en suspension
Les plus fines sont emportées plus loin
Arrêt du transport selon la taille des particules
Appauvrissement du sol, modification du paysage
L'érosion modifie la composition et la structure du sol en sélectionnant et transportant certaines particules.
• Équation de Stockos : A = R × K × LS × C × P - Perte de sol
• Loi de Stokes : v = (2gr²/9η)(ρp - ρf) - Vitesse de sédimentation
• Force de cisaillement : τ = ρghS - Force d'érosion
Horizons pédologiques : Couches distinctes du sol résultant des processus pédologiques.
Litière non décomposée et en décomposition
Horizon de surface riche en matière organique
Horizon éluvié, appauvri par lessivage
Horizon d'accumulation des substances lessivées
Roche mère partiellement altérée
Les horizons pédologiques témoignent des processus en cours et de l'évolution du sol dans le temps.
• Système WRB : Classification des sols selon les horizons
• Loi de Jenny : Sol = f(Climate, Organisms, Relief, Parent material, Time)
• Horizons diagnostic : Caractéristiques spécifiques pour la classification
Influence climatique : Le climat affecte la vitesse et le type des processus pédologiques.
Influence la vitesse des réactions chimiques (Arrhénius)
Quantité et intensité affectent l'altération et le lessivage
Contrôle l'humidité du sol et les processus biologiques
Alternance sécheresse-humidité affecte la structure
Tropical : altération intense, tempéré : équilibre, aride : érosion dominante
Le climat est un facteur majeur qui conditionne la nature et l'intensité des processus pédologiques.
• Index de Thornthwaite : I = Σ(10Ti/P) - Humidité relative
• Équation de vitesse : k = A × e^(-Ea/RT) - Température
• Bilan hydrique : P = E + R + ΔS - Précipitations
Impact végétal : La végétation influence les processus pédologiques par divers mécanismes.
La végétation protège le sol de l'érosion
Feuilles mortes, racines, excréments
Production d'acides organiques, modification du pH
Racines qui stabilisent les agrégats
Stimulation de la vie microbienne
La végétation modifie les processus pédologiques par protection, apport de matière organique et stimulation biologique.
• Rapport C/N : Influence la décomposition de la litière
• Équation de protection : E = E₀ × (1 - f_coverage) - Érosion
• Productivité primaire : P = f(LAI, PAR, efficiency) - Apport de MO
Cinétique pédologique : Vitesse des transformations dans le sol au cours du temps.
dN/dt = -kN - Décroissance exponentielle
t₁/₂ = ln(2)/k - Durée pour atteindre 50% de transformation
Ordre zéro, premier ou second ordre selon le processus
Température, humidité, pH, surface spécifique
k = A × e^(-Ea/RT) - Influence de la température
La cinétique des processus pédologiques dépend de nombreux facteurs et suit des lois cinétiques classiques.
• Équation de vitesse : dC/dt = -kC^n - n: ordre de réaction
• Équation de Michaelis-Menten : v = Vmax[S]/(Km + [S]) - Cinétique enzymatique
• Équation de diffusion : J = -D(dC/dx) - Transport
Activités humaines : Actions anthropiques qui modifient les processus pédologiques naturels.
Modification de la structure et aération du sol
Modification de la composition chimique
Modification du régime hydrique
Contamination chimique et biologique
Imperméabilisation et destruction du sol
Les activités humaines modifient profondément les processus pédologiques naturels, souvent de manière irréversible.
• Système de gestion : Impact = Pression × Sensibilité
• Équation de bilan : Changement = Inputs - Outputs - Stocks
• Indice de dégradation : ID = (État actuel - État naturel)/État naturel
