L'altération est la première étape du cycle sédimentaire : elle transforme sur place les roches saines en débris et en minéraux nouveaux, préparant l'érosion. Ce chapitre distingue l'altération physique, qui fragmente sans changer la composition, de l'altération chimique, qui fabrique argiles, oxydes et ions dissous, puis montre comment le climat commande le type d'altération et le sol qui en résulte. C'est l'un des chapitres les plus interrogés de l'examen.
1. Définition et agents de l'altération
L'altération (ou météorisation) est la modification des propriétés physiques et chimiques des minéraux, donc des roches, par les agents atmosphériques, sans transport notable. Un minéral est une substance naturelle, généralement inorganique, définie par sa composition chimique et l'agencement de ses atomes ; il est stable dans les conditions de sa formation (haute température et haute pression pour les minéraux magmatiques) et devient instable à la surface, où règnent basse température, basse pression, eau, oxygène et CO2. L'altération est donc un retour vers l'équilibre. Elle produit un manteau de débris meubles, le régolithe, dont la partie superficielle vivante est le sol.
2. L'altération physique (mécanique)
L'altération physique fragmente la roche sans modifier sa composition. La gélifraction (cryoclastie) est due au gel de l'eau dans les fissures : l'eau augmente de volume d'environ 9 % en gelant et fait éclater la roche ; elle domine en montagne et aux hautes latitudes, produisant les éboulis. La thermoclastie résulte des dilatations et contractions répétées liées aux fortes amplitudes thermiques journalières des déserts, qui provoquent la desquamation en écailles des roches. L'haloclastie est la cristallisation de sels dans les pores, efficace en zones littorales et arides. S'y ajoutent la décompression des roches profondes mises à l'affleurement (fissures parallèles à la surface) et l'action des racines. L'altération physique multiplie les surfaces exposées et facilite l'altération chimique.
3. L'altération chimique
L'altération chimique modifie la composition des minéraux grâce à l'eau, agent principal, enrichie en CO2 et en acides organiques. La dissolution affecte les sels (halite) et surtout les calcaires : CaCO3 + CO2 + H2O → Ca2+ + 2 HCO3-. Cette réaction est à l'origine des paysages karstiques (lapiaz, dolines, grottes, stalactites) comme ceux du Moyen Atlas. L'hydrolyse est la réaction des silicates avec l'eau : les feldspaths et micas des granites se transforment en minéraux argileux tandis que les cations (K+, Na+, Ca2+) et une partie de la silice partent en solution ; le quartz, très résistant, subsiste sous forme de grains. L'oxydation transforme le fer ferreux (Fe2+) des minéraux ferromagnésiens en oxydes et hydroxydes ferriques (hématite, goethite), responsables des couleurs rouges et ocres des sols. L'hydratation (anhydrite → gypse) s'accompagne d'une augmentation de volume.
Réaction de décomposition d'un minéral silicaté par l'eau, libérant des ions en solution et formant des minéraux argileux secondaires ; son intensité croît avec la température et le drainage.
4. Contrôle climatique : l'intensité de l'hydrolyse
Le type d'argile formée dépend de l'intensité du lessivage, donc du climat. En climat tempéré, l'hydrolyse est modérée (bisiallitisation) et forme des argiles à deux couches de silice comme les smectites ou l'illite, qui conservent une partie des cations. En climat tropical humide, plus intense (monosiallitisation), les cations sont entièrement évacués et il se forme de la kaolinite. En climat équatorial très chaud et très humide, l'hydrolyse totale (allitisation) évacue même la silice et ne laisse que des hydroxydes d'aluminium et de fer : ce sont les latérites et les bauxites, minerai d'aluminium. En climat froid ou aride, l'altération chimique est faible et l'altération physique domine.
5. Résultat : les sols et leurs horizons
Le sol est le produit de l'altération de la roche mère combinée à l'activité biologique. Un profil de sol montre, de haut en bas, l'horizon A riche en matière organique (humus), l'horizon B d'accumulation des argiles et des oxydes lessivés depuis A, l'horizon C de roche mère altérée, puis la roche mère saine (R). La pédogenèse dépend du climat, de la roche, de la topographie, des organismes et du temps ; elle produit par exemple les sols rouges méditerranéens (terra rossa) sur calcaires au Maroc.
| Altération physique | Altération chimique | |
|---|---|---|
| Effet | Fragmentation, composition inchangée | Nouveaux minéraux et ions dissous |
| Agents | Gel, variations thermiques, sels, décompression | Eau, CO₂, O₂, acides organiques |
| Mécanismes | Gélifraction, thermoclastie, haloclastie | Dissolution, hydrolyse, oxydation, hydratation |
| Climat favorable | Froid ou aride | Chaud et humide |
| Produits | Éboulis, arènes, sables | Argiles, oxydes de fer, latérites, karst |
Altération physique et altération chimique
- L'altération transforme la roche sur place ; l'érosion enlève les produits : ne pas confondre.
- Physique : gélifraction (gel, +9 % de volume), thermoclastie (déserts), haloclastie (sels).
- Chimique : dissolution des calcaires (karst), hydrolyse des silicates (argiles), oxydation du fer (couleur rouge).
- Intensité de l'hydrolyse croissante : smectite/illite (tempéré) → kaolinite (tropical) → latérite/bauxite (équatorial).
- Le quartz résiste à l'altération chimique et forme les sables ; les feldspaths donnent les argiles.
- Profil de sol : horizons A (humus), B (accumulation), C (roche altérée), R (roche mère).
Sujet très fréquent : « Décrivez l'altération d'un granite en climat tempéré » (arène granitique : quartz conservé, feldspaths → argiles, micas → argiles + oxydes). Écris l'équation de dissolution du calcaire et sache que le CO2 dissous rend l'eau acide. Les QCM jouent sur les correspondances climat-argile (kaolinite = tropical, bauxite = allitisation) et sur la distinction altération/érosion.