Inondations : géologie appliquée

A l'heure des interrogations de nombreux experts se sont répandus sur : le réchauffement climatique - la météorologie - l'hydrologie - le système d'alerte mais rien sur la géologie ! Le spectaculaire glissement de terrain d’Erftstadt-Blessem donne pourtant l'impression que l'on a bâti sur des terres arables ou du remblai ! Un autre fait attire l'attention, les zones touchées sont contiguës au plissement Hercynien du système Carbonifère de l'ère primaire ou paléozoïque ! A cette époque, l'écorce terrestre était chaude et constamment arrosée par des pluies chaudes.

Le terrain ne s'analyse pas uniquement en fonction de son orographie, la qualité d'un terrain à bâtir dépend de sa portance. Le sol ne doit pas se gonfler sous l'humidité ni se rétracter sous l'effet de la sècheresse, pas plus de se déplacer sous l'action du vent, de l'eau, ni être déséquilibré. Les fondations d'une construction contribuent à la répartition des charges : fondations superficielles et hors gel si le terrain est de nature stable - fondations semi-profondes (plusieurs mètres) pour atteindre le sol capable de supporter la charge de la maison (portance) - fondations profondes (sol instable et/ou sensible à la compression) micro-pieux, pieux refoulant, pieux vissés, pieux métalliques. Si le sol et le sous-sol sont de même nature, leurs qualités ou défauts s'ajoutent, s'ils sont différents, leurs défauts ou qualités peuvent venir se contrarier.

« le sol est la formation naturelle de surface, à structure meuble et d'épaisseur variable, résultant de la transformation de la roche mère sous-jacente, sous l'influence de divers processus physiques, chimiques, biologiques ». La profondeur d'un sol correspond à l'épaisseur de terre colonisée par les racines des végétaux. Si on pratique une coupe verticale dans le sol, on constate la présence d'une couche foncée (humus) ou terre arable, suivie d'une couche plus claire (sol inerte) et une couche profonde reposant sur un roche mère. « Les sols résiduels sont formés sur place par décomposition de la roche mère sans transport des produits de décomposition. Les sols transportés sont ceux dans lesquels les produits de décomposition de la roche mère ont été déplacés par le vent, l'eau ou la glace. Les podzols (sols de forêts de climat froid) sont le fait de conditions de formation très différentes. L'humidité de la forêt favorise l'action de l'humus, mais celui du sous les forêts de conifères est acide ; il s'ensuit que matériaux organiques et inorganiques se mélangent difficilement et que ces sols se décomposent lentement ».

Une roche est une portion quelconque de l'écorce, portion qui présente seulement une homogénéité relative. (...) L’appellation roche n'implique par une dureté particulière. Le sable, l'argile sont des roches aussi bien que le granit. Une roche est dure si les minéraux qui la constituent présentent un indice de dureté élevé (1 : talc, 2 : gypse, 3 : calcite, 7 : quartz, 8 : topaze, 10 : diamant). La notion de roche dure n'est que relative, le sable est une roche dure puisque son principal constituant, le quartz, est un minéral dur, mais sa résistance à l'érosion n'a que peu de rapport avec sa dureté.

L'écorce terrestre n'a pas été seulement modifiée par les éruptions volcaniques ni par les tremblements de terre, elle a aussi subi des transformations lentes (à l'échelle géologique). De nombreux facteurs dégradent l'écorce terrestre. Désagrégation physique : les roches sont attaquées, modifiées et déplacées. Les roches sont fragmentées désagrégées en plus petits éléments et déplacées. La foudre est capable de pulvériser les roches - les variations de température (variation diurne/nocturne, gel/ dégel) d'entrainer leur rupture - l'action éolienne - pluviale - cours d'eau - glaciers - leur émiettement (sable, limon, argile) et leur transport jusqu'à rencontrer un obstacle qui les fixe. Désagrégation chimique : l'oxygène et le gaz carbonique contenus dans l'eau agissent par dissolution (argile), hydratation (kaolin, limon), concrétion, cimentation (grès), oxydation (fer, manganèse). Désagrégation biologique : taret, vers de terre, pédofaune, racines des plantes, lichens.

Les roches sédimentaires, représentent 75 % (en volume) des roches terrestres, sont exogènes (origine externe). Elles proviennent de la destruction des roches d'un autre type ou d'autres roches sédimentaires qui se sont déposées et superposées en strates parallèles horizontales, les couches les plus anciennes recouvertes par les strates récentes. Lorsque les couches supérieures ont une aire plus grande que les couches inférieures (comblement d'une dépression par exemple), on parle de stratification transgressive, si les couches supérieures présentent une surface plus faible que les couches inférieures (ennoyage), de stratification régressive. La continuité des couches sédimentaires est rompue par la dislocation des terrains (failles, ruptures) ou les terrains plissés ou renversés.

On classe les roches sédimentaires en différents groupes. Les roches siliceuses agglomérées résultent de la cimentation de roches meubles par un dépôt minéral (grès). Le silex est un amas de silice formé par un dépôt chimique sur une roche calcaire ; la meulière une roche siliceuse formée par infiltration dans une roche calcaire. Les roches argileuses : le kaolin est une roche argileuse composée d'argile presque pure ; les argiles ferrugineuses rouges, ocres ou noires doivent leur coloration à un oxyde de fer ; les schistes sont des argiles divisées par la pression en feuilles parallèles. Les roches calcaires : la rencontre d'eaux contenant du bicarbonate de calcium avec du gaz carbonique dissous, entraîne le dégagement d'anhydride carbonique pour former des tufs et travertins. De grands dépôts de calcaire résultent de l'accumulation de débris organiques. La craie mélangée à l'argile est une marne. Le calcaire grossier est formé par l'accumulation de coquilles de mollusques (pierre à bâtir). Roches d'origine organique qui proviennent de la dégradation lente des végétaux : anthracite, houille, lignite, et tourbe. Les roches sédimentaires ont été en grande partie, transformées en roches cristallophylliennes : granites, gneiss, micaschistes, calcaires cristallins

Les propriétés physiques du sol sont intimement liées à leur texture ainsi qu'à leur structure. La texture correspond à la granulométrie : cailloux, galet, gravier, sable grossier, sable fin, limon, argile. Le sable favorise la perméabilité à l'air et à l'eau, les limons enrobent les éléments, et l'argile compact est imperméable. L'humus (terre humifère) qui résulte de la décomposition des débris organiques végétaux est très perméable à l'eau et en absorbe plusieurs fois son propre poids (rôle d'éponge). La structure, les particules terreuses sont séparées par des espaces vides (espaces lacunaires) formant des canaux capillaires permettant la circulation de l'air (aération), de l'eau (perméabilité) et des racines (ténacité). La végétation dépend du sol et du climat. Les terres pentues exposées au sud reçoivent une insolation plus importante que les terres horizontales ; le sol couvert de végétation s'échauffe moins rapidement mais retient la chaleur plus longtemps. La vitesse de réchauffement et de refroidissement du sol dépend de l'ensoleillement, de la couverture nuageuse, de sa chaleur spécifique et du taux d'humidité, donc de la saison...

La rétention d'eau au sol est en relation avec sa granulométrie, plus les particules terreuses sont fines, plus elles offrent une grande surface sur laquelle vient se fixer la pellicule d'eau. Un sol compacté ne peut absorber ni air ni eau ! Par contre des pluies violentes peuvent détruire les agrégats ou mottes (effet splash) et en disperser la terre. Lors des pluies, une partie de l'eau ruisselle en suivant la ligne de moindre résistance (ouvertures, pente), une partie s'évapore et une autre partie s'infiltre dans le sol par gravité. La capacité de rétention et la vitesse d'infiltration dépend de la nature du sol (100 cl/m³ pour sablonneux, 300 l/m³ pour sol argileux) et de sa végétation. En zone tempérée, la quantité d'eau s'inflitrant jusqu'à la nappe phréatique est éstimée à 300 mm/an ou 10 litres/seconde par km². Un glissement de terrain peut affecter une région sans pente prononcée, si l'eau abonde, la terre perd sa consistance et l'« entonnoir » s'effondre, s'élargit, le terrain se fluidifie (forces capillaires des sables mouvants et des baïnes) et la boue s'écoule. En présence d'un terrain argileux et schisteux, le glissement est facilité par un phénomène de « lubrification » interstitiel, les maisons se mettent à glisser avant de s'écrouler.

En 1997 et 2002, le sud-est de l'Europe a été marqué par deux événements météorologiques ayant provoqué de fortes crues de l'Elbe et de l'Oder. A chaque événement la région a connu une conjoncture météorologique particulière bien documentée depuis 1891 ! Wilhem Jakob Van bebber a décrit dans « la Prévision météorologique » un phénomène (Vb) similaire à celui de la « Goutte froide » ! « Les zones de basses pressions transitant normalement d'ouest en est peuvent sous certaines conditions fortement dévier vers le sud. Lorsqu'elles sont détournées jusqu'à la Méditerranée, elles absorbent d'importantes quantités d'humidité de la mer. Les dépressions reprennent ensuite lentement la route du nord , évoluant au-dessus de l'Autriche et de la Slovénie. Ensuite, selon l'endroit où les masses nuageuses précipitent, des crues importantes frappent l'Elbe, le Weichsel ou l'Oder ». Une première constatation s'impose, la région connait des crues de grande envergure liées à des précipitations importantes depuis des siècles. Il ne peut donc s'agir de la manifestation d'un bouleversement climatique récent !

La cause première semble imputable à la disparition de la végétation et à la « bétonnisation ». Une grande partie de la zone tempérée était couverte de forêts qui une fois défrichées sont devenues des terres agricoles. Le feuillage absorbe l'énergie cinétique de la pluie, le lit de feuilles mortes et les racines retiennent une partie du sol, et la végétation absorbe l'eau (un arbre peut, selon l'espèce, absorber 200 litres d'eau par jour). Lorsque le nombre d'animaux d'élevage ou domestique est trop important, leur piétinement saccage la végétation et le surpâturage aggravent les effets de l'érosion.

L'intervention de l'homme ne connaît de limites, il entend conformer la nature à ses desiderata : croissance des zones urbaines, industrielles, commerciales, de loisirs, équipement public, voies de communication, extraction de matériaux, zones drainées, orientation des cultures (le labour parallèlement à la pente n'est plus pratiqué), remembrement, spéculation foncière, réseaux d'évacuation des eaux pluviales sous-dimensionnés, etc. L'homme moderne a construit des digues, des polders, des enrochements, des barrages venus modifier le tracé des cours d'eau jusqu'à contre-carrer les zones d'infiltration naturelles. Les cours d'eau ne peuvent en occuper le lit majeur. L'homme est confronté au mythe de Sisyphe, tous ces ouvrages nécessitent des travaux constants sinon la nature reprend ses droits et détruit ce qu'il a façonné.

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