Geomorphologie littorale complet PDF

Preview

Summary

Cours de géomorphologie complet de Mr Caron...

Description

Géomorphologie Définition : c'est décrire et expliquer les différentes formes topographiques qui se rencontrent le long des côtes.

Qu'est ce qui modèle les côtes ? -

L’eau : la pluie (ruissellement de l’eau qui est responsable de l’érosion des côtes, de plus l’eau de pluie peu geler et la glace aura une action sur la modélisation/déformation des côtes)

-

La mer (action des courants, de la houle et des vagues mais aussi des marrées).

-

Le vent : les dunes sont formées sur les plages par le vent. Ce qui permet le transport de matériel qui est transporté pour former les dunes.

-

Facteur humain, son action dans l’aménagement des côtes qui modifient la dynamique normale du système des côtes.

-

La vie en générale sur les côtes : faune et flore qui modifie considérablement le modelage des côtes.

-

Les courants littoraux

Une des conséquences de ces agents est l'érosion. Le climat varie de façon saisonnière ou événementielle, on parle de temps longs (saisonnier) et courts (événementielle). Les climats sont contrôlé par la dimension des calottes polaires au Nord qui subissent une variation des diamètres sur des longues périodes de temps. En hiver les tempêtes sont plus fréquente dans l’hémisphère Nord.

Variation du niveau marin relatif : avec le passage d’un cyclone on a un gonflement du niveau marin donc une montée du niveau marin. De même quand on réchauffe l’atmosphère on a un phénomène de dilatation : avec le réchauffement climatique le niveau de l’eau va augmenter car le volume d’eau va gonfler. Les destructions et construction des calottes vont également faire varier le niveau marin et donc la ligne de rivage.. Déplacement de la ligne de rivage avec la montée ou descente du niveau de l’eau. 1

Matériel érodé : les dunes éoliennes. Les constructions organogènes (construction de structure rigide à la côte). La houle n'agit pas de la même façon que ce soit de beaux temps ou de tempêtes. Les Processus : érosion, transport + dépôt et construction organogène = certain organismes construisent des structures rigides à la côte et cela donne des formes particulière à la côte.

I) Littoral et environnement côtier

1) Niveau de la mer et ligne de rivage Définition : La ligne de rivage correspond à l'intersection entre la lithosphère et l'hydrosphère marine. Sa position est modifiée au cours d'un cycle de marée et selon la hauteur des vagues déferlantes (beau temps vs tempêtes = hauteur des vagues modifiées). Le niveau moyen de la mer (marées nulles et sans vagues) qui va modifié la ligne de rivage, est affecté par des variations à plus long terme dépendant d'interactions entre phénomènes d'ordre astronomique, climatique, géophysique et géodynamique.

Ce qui explique la variation du niveau marin sont : Pour les Océans : -

Le Tecno-eustatisme : (variation du niveau moyen de la mer) peut être lié à la tectonique donc à la dynamique de la Terre (mouvement des plaques qui peuvent produire des déplacements verticaux au fond des océans). Permet de faire varié le niveau des cuvettes.

-

Le Glacio-eustatisme : variation du niveau marin, du aux modifications du volume des glaces continentales. Si les glaces gonflent alors l'eau a été prise quelque part donc on diminue le volume d'eau, si elle fondent alors le niveau marin moyen augmente.

-

L’Eustatisme sédimentaire : Les cuvettes peuvent se remplir de roche sédimentaire ce qui fait monté le volume et donc le niveau marin.

-

Le Thermo-eustatisme : Les océans se dilatent si la température augmente (et augmentation du niveau marin) et si la température baisse alors les océans se contractent (= rétraction des océans et donc diminution du niveau marin).

2

Avec le réchauffement on a les glaces qui fondent et la température augmente donc on a une dilatation des océans. Pour les Continents : -

L’Hydro isostasie : Le volume d'eau exerce une charge sur le fond marin qui conduisent à son enfoncement sous l'effet de la charge de l'eau. Si on prend de l'eau aux océans (refroidissement des températures) on a moins de volume d'eau dans l'océans donc cela exerce une charge moins importante sur l'eau, alors le niveau remonte.

-

L’Isostasie glaciaire : Masse considérable des glaces ( formation de glacier = inlandsis) qui exerce une pression sur les continents. Mais lorsque la glace fond, on fait disparaître la masse et bien le continent (la coûte) remonte grâce à un rééquilibrage, et cela continu actuellement à le faire en Amérique du Nord.

-

L’Isostasie d'érosion : On enlève du matériel sur le continent, donc les continents sont plus légers et remonte car il y a moins de charge sur la lithosphère.

-

Des Mouvements tectoniques et des compactions également.

Tout cela déplace la ligne de rivage vers le continent ou bien vers l'extérieur. On voit un « trottoir » c'est une construction organogène marine d’origine, ce sont des gastéropodes qui construisent des micro- récifs à fleur d’eau, on peut voir le niveau marin ancien qui forme un « trottoir droit ».

En crête il y a très peu de marée, et en 2000 ans il y a eu une variation de 7m. Comment cela se fait ? Variation brutal quasiment instantanée, ce n'est pas le volume de la méditerranée qui a baisser mais la crête qui au cours d'un séisme à remontée. Le Paléo-rivage est à l’intersection entre la microfalaise et le « trottoir », ce qui matérialise un niveau marin ancien.

2) Transgressions et régressions Définition : -

Transgression : La ligne de rivage s'avance au-delà de sa position antérieure en direction de la terre.

-

Régression : La ligne de rivage se retire en deçà de sa position antérieure en direction de la mer.

3

Attention : Le déplacement de la ligne de rivage n’est pas forcément du à une diminution du niveau marin. Régression du à la baisse des niveaux marins, mais aussi à un remplissage d'un bassin par du matériel. Transgression, ligne de rivage se déplace vers l'intérieur du à l'érosion de la côte. Avancée de la ligne de rivage vers le large, on forme généralement des deltas (régression) à l'inverse dans le cas d'une transgression on forme des estuaires.

La remontée post-glaciaire du niveau de la mer : Il y a 18 000 ans, le niveau de la mer était déprimé d'une centaine de mètre par rapport à sa position actuelle. (On pouvait marche entre l'Alaska et l'est de la Sibérie). Les recompositions du niveau marin sont réalisés grâce à un élément de la géomorphologie littoral : les récifs corallien. Entre -12 000 et -7 000 la remontée à était très rapide. Les récifs corallien sont un très bon moyen de connaître le niveau marin. Si on trouve des récifs corallien à 100 m de profondeur et qu'on les dates à 12 000 ans alors cela veut dire que le niveau marin était beaucoup plus bas car les récifs corallien on besoin de lumière, donc ne sont pas très profonds.

II) Agents et processus de l'évolution des littoraux. 1) Les vagues Les vagues au large = la houle. On appel les vagues au large la Houle (lié à action du vent). - Apparaissent quand la vitesse du vent est supérieure à 3-4 m.s-1.

4

- Leurs caractéristiques dépendent de la vitesse du vent, de la durée d'action du vent et de l'étendue d'eau qu'il affecte. - Leurs caractéristiques sont : leurs longueur d'onde(ƛ), leur hauteur (H), leur période (T) ( = quand on est sur un point fixe, c'est la crête de vague que l'on va voir pendant un temps donné), et leur célérité (c) ( = vitesse à laquelle défile les trains de vagues).

- La profondeur du bassin va influencer sur les vagues - La célérité et la longueur d'onde sont proportionnel à la période. - En principe, la hauteur d'une vague H = vitesse du vent (m.s-1) / 2,5 - La hauteur significative d'une houle (Hs) correspond à la hauteur moyenne du 1/3 des vagues les plus hautes mesurées pendant 20 min. (Donc dans 99 vagues, on prends les 33 plus hautes et on fait ensuite la moyenne). Dans l'océan Atlantique, l’hauteur significative est Hs = 2m.

Les vagues à la côte : A l'approche de la côte, les vagues subissent des modifications qui affectent leur direction et leurs caractéristiques. Dès que la profondeur devient inférieure à (ƛ)/2, elles sont freinées dans leur propagation. Leur célérité (c), diminue et leurs effets se disposent parallèlement aux isobathes (= ligne virtuelle d’égale profondeur). C'est le phénomène de la réfraction . Le comportement des vagues est important à analyser car il détermine tout les processus de la côte, zone de concentration d’énergie = érosion du matériel des propriétés Les isobathes sont parallèles au trait de côte.

Sa vitesse diminue, donc les crêtes sont parallèles entre elles. Lorsqu'elles approchent de la côte, progressivement les crêtes vont se disposé parallèlement aux isobathes (ligne virtuelle d'égale profondeur).

5

Profondeur supérieur à la moitié de la longueur d'onde. Les crêtes de la houle restent parallèle entre elles. Lorsque la profondeur passe sous la moitié de la longueur d'onde. Les crêtes de vagues bleu parallèle et après, elles commencent à se mettre parallèle aux isobathes quand la profondeur est inférieur à la moitié de la longueur d'onde. Orthogonale : perpendiculaire à la ligne de crête. Concentration d’énergie au milieu et dispersion sur les cotés

Conséquences de la déformation des crêtes des vagues : - Les vagues qui déferlent ont une énergie. En certains point de la côte cette énergie est concentré (là ou les perpendiculaires des vagues déferlante arrivent. Là ou les vagues arrivent en premier sur le schéma) = on aura une forte érosion de la côte. -

Dispersion de l’énergie dans les creux sur le schéma = on aura des dépôts

Tout cela va influer sur la morphologie des côtes, les vagues transportent du matériel tant quelle ont une certaine énergie. La proximité du fond modifie le mouvement des molécules d'eau qui se déplacent sur une trajectoire qui est circulaire. Cette trajectoire devient elliptique. La houle se déforme, se cabre, devient asymétrique et forme une vague. Au cours de ce freinage, donc la célérité diminue avec la profondeur et la longueur d'onde aussi par contre la hauteur augmente. Lorsque la hauteur / par la longueur d'onde = 0,143 = le déferlement. Les orbites s'aplatissent et deviennent elliptiques. La célérité décroît avec la profondeur. Dissymétrie et cambrure (H/longueur d'onde) augmentent. (λ) diminue également. H augmente. Dissymétrie et cambrure (H/λ) augmentent.

Quand H/ longueur d'onde = 0,143, la crête des vagues s'écroule, l'eau basculant vers l'avant : c'est la déferlement. Il existe cependant d'autre paramètres déterminants. Pour accentué le freinage, le courant est un paramètre, mais aussi les propriétés du fond : le freinage ne sera pas le même selon ce que l'on a au fond (topographie du fond). Par exemple : si le fond est rugueux c’est un freinage brutale alors que si le fond est lisse le freinage sera plus tardif. La topographie et les propriétés du fond vont influer sur les zones de déferlement. Les zone de déferlement au large s’appelle en anglais les « surf ». 6

Image de la corse : Au large on a des déferlements qui sont bien avant la côte, lié à la topographie du fond et aux propriétés du fond. Les trains de houle n'ont pas tous la même longueur d'onde donc les zones de déferlement varient pour les trains de vagues. La vague déferle, s'écroule à la côte et la masse d’eau et s'effondre en libérant de l’énergie. L’énergie est dispersée par un paquet d'eau qui monte sur la plage et va redescendre (donc on a des formes qui se créent) = Berme. Cette masse d’eau va former un jet de rive qui peut potentiellement arracher des matériaux et qui va redescendre le long de la plage, on appelle cela des « nappe de retrait ». Les zones des embruns expliquent la zonation de la flore depuis la zone de déferlement jusqu'à la côte (dune). La puissance d'attaque des vagues : -

S'exerce sur les plages et sur les côtes rocheuses. Ses effets sont les plus spectaculaires au cours des grandes tempêtes. Cela dépend de la plage et de la force des vagues, ce qui provoquent différent dégâts. - Photo de gauche : Les vagues érodent les plages sableuse qui créer une micro falaise. C'est du matériel qui a était enlevé de la plage après le passage d’un cyclone. - Photo de droite : L'action des vagues sur des rochers, phénomène d'érosion, d'arrachement et d'éboulement de la falaise. Le recul des falaises et des plages du à l'activité des vagues a un impact considérable sur les politiques d'aménagement des côtes. On peut avoir des érosions des rivages , donc des transgression qui vont amener la mer à la limites des maisons sur les côtes.

Conséquences sur des installations à proximité des côtes : Remontée du niveau marin donc la ligne de rivage qui se déplace vers l'intérieur des terres et donc érodes les côtes. Certaines installations sont donc condamnées et menacées à disparaître de certaines villes. L'impact des vagues sur une paroi à une action mécanique :

7

-

Vibrations Accrues par le phénomène de résonance

Lorsque l'on jette un paquet d'eau sur une paroi, on a une vibration, donc on fragilise les substrats de la paroi. La résonance (la roche a une fréquence de vibrations et si les vagues vibrent en même temps alors on a un phénomène de résonance). Ces phénomènes forme la fracturation des blocs (substrats) rocheux. Fractures élargies par l'air comprimé par les vagues déferlantes et l'eau y pénétrant Phénomène de succion lors du retrait de l'eau déloge des blocs. Si on détache le matériel, lorsque le bloc se retire on a le phénomène de succion. -

La puissance d'attaque est renforcée par le matériel mobilisé (sable, galets).

Le bombardement à l'aide de galets, graviers, et grains de sable est responsable d'encoches au pied des falaises. Les encoches mettent en porte à faux la partie supérieure des falaises qui finissent par s'écrouler. Action mécanique des vagues au pied des falaises : Si l'encoche commence à se creuser, on va à l'effondrement au niveau de la paroi. Les falaises résultent donc du recul d’un versant par l’éboulisation discontinue ou par des mouvements de masses instantanés (éboulement, écroulement, glissement…) Ce recul est à l’origine de la formation d’une plate-forme d’érosion marine, ou platier rocheux. Images 1 : A marées haute, les vagues viennent jusqu’à la côte qui frappe les pieds de falaise. La plate-forme et l'encoche est un bon indicateur du niveau marin. Image 2 : La falaise était la avant, et cela recule jusqu’à sa position actuelle. Image Nouvelle Zélande : Érosion grâce aux vagues déferlantes, très bon indicateur du niveau marin.

La plateforme A était 3 m en dessous du niveau marin.

8

Ce sont des plates -formes d'abrasions : A : Strates avec pendage, recoupée par une plateforme d'abrasion marines B : Roches déformées rosâtres, coupée par l'action des vague et au dessus du matériel marin. C : Galets modelé par la mer D : Formation de plate forme Image terrasses marines : Bon exemple de plate-forme d'abrasion marines. Il y a A, B et D qui sont 3 plates formes. A l'époque le niveau marin était de 5 m (5m plus bas qu'actuellement) sous le niveau marin actuel, au niveau de la plate forme B. Mais à cause de déformation tectonique (compression par exemple) on a la remontée du continent.

L'abrasion mécanique : Le matériel est déplacé au fond de l'eau. Le matériel use le fond pour former une plate forme. Les galets sont déplacé image 3 par le jet de rive, on use le substrat rocheux.

9

2) Les courants littoraux dus aux vagues Ces courants ont un pouvoir d'érosion limité, mais leur capacité de transport des sédiments est importante. Ils déplacent en suspension et par saltation des silts et surtout des sables, par roulage des graviers et des galets. Les actions dynamique de ces courants obéissent aux courbes de Hjulström.

La dérive littorale : Estuaire de la Somme. Train de dune sous marines au bout de l'image qui vient barrer l'estuaire de la somme. Les dunes se formes grâce à l’action d’un courant littoral, la houle est oblique par rapport au trait de côte. Le courant emporte du matériel.

Une condition pour que la dérive littorale ait lieu est que les vagues doivent arriver au rivage avec une certaine obliquité. La dérive littoral S.S (longshore drifting) est un courant parallèle au littoral, qui se produit entre les lignes de déferlement (surf zone) et le trait de côte.

L’importance de phénomène dépend de la période et de l’angle d’incidence des vagues, de leurs hauteur, de la pente et de la rugosité du fond.

10

Facteur important : La houle puis les vagues arrive obliquement à la côte. Si les vagues arrivent parallèlement alors pas de dérive littoral. Un courant d'eau qui va être généré parallèlement au trais de côte. Le vent va donc jouer un rôle très important. Le matériel est également transporté sur la plage. Pente de la plage et déferlement : Le jet de rive est oblique. Le matériel transporté va être pris par le jet de rive, et déplacé obliquement par rapport à la plage. La nappe va redescendre perpendiculairement c'est à dire que le graviers va suivre un chemin assez précis. Si ce n'est pas oblique alors les graviers ne vont pas ce déplacer vers la droite.

Éléments physiographiques liés à la dérive littorale : Image : Baie d’Authie et estuaire de la Baie de Somme. Les vagues arrivent obliquement par rapport au trait de cote du sud, vers le nord.

Flèche littoral (exemple : le Hourdelle). Le matériel se déplace du nord vers le sud, les paquets de sable viennent barré la baie, cela peut former des barres littoral qu'on voient sur l'image n°2. Pour prévenir cette fermeture, il y a des épis en béton qui ont été construits, ce qui empêche le déplacement du matériel vers le sud.

11

On peut avoir la formation de barres littorales pour former l’estuaire et donc former des lagons.

Barre sableuse Tombolo. Autre l'île principale par

qui vont relié le continent jusqu’à une île = exemple à Saint Barthélémy, une île est liée à une langue = une barre = tombolo.

Exemples d’évolution morphologique du littoral en relation avec la dérive littorale : Ici, au Sénégal, en 1850 la flèche Littoral était à un endroit et progresse. L'embouchure a été forcé de se déplacé vers le sud, aujourd'hui ca s'est déplacer entre 20 et 30 km en raison d'une flèche littoral. Au Hourdelle, du matériel se dépose également donc l'ouverture de l'estuaire de la somme était beaucoup plus important qu'aujourd'hui.

Aménagements côtiers pour limiter les effets de la dérive littorale : Des conséquences localement positives (stabilisation des plages) mais ailleurs très négatives (érosion et recul de la ligne de rivage) Au Hourdelle, du matériel se dépose également donc l'ouverture de l'estuaire de la somme était beaucoup plus important qu'aujourd'hui. On construits donc des barres pour arrêter le déplacement du matériel = modification de la dynamique littoral. Cependant, la mer avec son énergie, transporte du matériel est possible si la dérive littoral est alimenté par du matériel, si elle n'a plus rien à transporté alors, elle va éroder.

12

Images : entre Hault et Cailleux. On peut voir les épis, mais la conséquence est que ailleurs, elle va éroder (donc conséquence localement positive mais très négatif ailleurs). Au cap breton, un port a été construit, des épis en béton on été construit, la dérive littoral est bloqué autour des aménagements, alors les dunes disparaissent car la mer est dépourvu de matériel (on peut voir la disparation des dunes sur laquelle on avait des bunker). Aujourd’hui les bunkers se r...