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Pédologie Introduction : La pédologie, science du sol est une discipline interdisciplinaire faisant appel à de nombreux éléments issus de la :  Physique : coexistence des 3 phases = gaz, solide, liquide  Chimie : réactions chimiques dans le sol  Biologie : le sol est un milieu...

Pédologie Introduction : La pédologie, science du sol est une discipline interdisciplinaire faisant appel à de nombreux éléments issus de la :  Physique : coexistence des 3 phases = gaz, solide, liquide  Chimie : réactions chimiques dans le sol  Biologie : le sol est un milieu vivant, interface de la botanique, zoologie et microbiologie  Géologie : la minéralogie et la géographie expliquent l’origine des sols  Agriculture : milieu de croissance des plantes Le sol constitue l’habitat et la source de nourriture des plantes mais c’est aussi un filtre contre la pollution due aux activités humaines. La formation d’un sol est un processus long dépendant de l’influence de facteurs environnementaux qui conditionnent la transformation des éléments minéraux et organiques (= base de la genèse des sols). Le matériau parental = substance de départ, est à la base de la formation d’un sol. En fonction de leur nature, des facteurs de l’environnement et le laps de temps durant lequel ils ont agi, le sol est modelé avec une organisation et une morphologie particulière qui caractérise l’influence conjuguée de ces éléments. L’organisation des différents constituants du sol entre-eux forme la matrice du sol : lors de la pédogenèse elle se différencie en couches = les horizons. Ce mécanisme diffère en fonction des facteurs cités ci-dessus => permet une classification en types. La pédologie explique donc la succession des couches du sol ainsi que leur origine en précisant leur influence sur la fertilité du sol. La géologie étudie l’origine du sol mais aussi du sous-sol : elle décrit les matériaux constituant le globe terrestre, les transformations actuelles et passées subies, elle permet d’expliquer l’origine de certains processus pédologiques. 1)Notions de géologie : 1.1) Origine du système solaire Il y a 13,7 milliards d’années une explosion d’origine inconnue a eu lieu : le Big Bang donnant naissance à une nébuleuse constituée à environ 99% d’H et d’He. Le soleil et les planètes du système solaire se seraient formés à partir de la même nébuleuse +- au même moment. Des forces extérieures auraient induit la contraction de la nébuleuse créant un champ gravitationnel interne de + en + intense ; la matière s’est accumulée principalement au centre et en réaction l’ensemble a commencé à tourner de + en + vite, la nébuleuse s’est aplatie en forme de disque. Au centre, la T° et la densité ont augmenté au point de fusion nucléaire de l’H => apparition du soleil. Le reste du disque a donné naissance aux planètes et satellites. Lorsque les gaz de la nébuleuse se sont refroidis, il y a eu condensation de l’H et de l’He ainsi que d’autres gaz => beaucoup de solides différents ont pu se condenser (leur nature devait être fonction de la T° à laquelle avait lieu la condensation). La T° était plus grande au centre du disque, c’est pourquoi des composés métalliques (Fe, Ni) et des substances réfractaires (qui fondent à haute T°) s’y sont condensées générant des oxydes et silicates de Fe, Mg, Al. Vers la périphérie, où T collision des particules => chaleur => une partie a été dissipée dans l’espace et l’autre a élevé la T° de la terre. La compression due à l’apesanteur a aussi engendré une élévation de la T°. La désintégration d’éléments radioactifs (uranium, thorium, isotope 40 du K) a été et est toujours une cause importante de chaleur. Avec l’augmentation de T°, la terre s’est réorganisée : le Fe (1/3 de la terre) a commencé à fondre et s’est concentré au centre formant le noyau (liquide et dense) => augmentation de 2000°C => fusion d’une partie importante de la terre. Les matériaux rocheux (+ légers) sont restés dans une enveloppe entourant le centre. La terre est passé d’un corps homogène à une planète stratifiée : un noyau entouré d’un manteau (formé de silicates de Fe et Mg), et une croute enrichie en O, Si, Al, Ca, Na, K. Les autres éléments chimiques sont répartis inégalement entre ces 3 grandes divisions de la planète (les éléments R.A ♥ l’O => se trouvent dans la croute, l’or et le platine n’♥ pas l’O et le Si => se trouvent surtout dans le noyau et le manteau). La différenciation de la terre est à la base de la formation de la croute terrestre et des continents, du dégazage de l’intérieur du globe ce qui a conduit à la formation de l’atmosphère (78% d’N, 21% d’O) et des océans. Les autres planètes telluriques ont subi une différenciation mais suivant des voies différentes. Les contient se sont formé suite à des émissions de lave qui se sont solidifiés en formant une fine couche. Par ailleurs la vapeur d’eau s’est condensée sous forme de pluies => altération et érosion des roches => des sédiments se sont accumulés, ont été envahis par des gaz et solution à T° élevée => transformation en nouvelles roches. 2)Notions de cristallographie / minéralogie : 88 éléments constituent la terre en proportions inégales. 99% de la masse provient des 8 éléments : Fe 35% O 30% Si 15% Mg 13% Ni 2.4% S 1.9% Ca 1.1% Al 1.1% O 46.6% Si 27.72% Al 8.13% Fe 5% Ca 3.63% Na 2.83% K 2.59% Mg 2.09%  Si on s’intéresse à la croute (10km), la proportion des éléments diffère : Les autres éléments représentent 1.5% de la croute => la majorité des roches observables à la surface de la terre sont constituées de minéraux dont les 8 éléments ci-dessus sont les composants majeurs. 2.1) Qu’est-ce qu’un minéral ? Les minéraux sont formés par des combinaisons d’éléments chimiques => composés chimiques inorganiques naturels solides et cristallins. Leur regroupement forme des roches => agrégats naturels (meubles ou indurés) formés d’un ou plusieurs minéraux. Minéraux = composés chimiques (= constitués d’1 ou + E.Chimique) homogènes (impossible de les subdiviser en composés + simples). La composition peut parfois varier : le quartz SiO2 à une composition fixe, mais la dolomite CaMg(CO3)2 peut contenir du Fe ou Mn à la place du Mg. Il se forment par processus naturel (par l’homme = de synthèse). H2O liquide n’est pas un minéral mais H2O solide (glace) en est un si elle est naturelle (glacier). Les minéraux sont des composés cristallins => atomes organisé de façon périodique (structure ordonnée). 2.2) Cristallographie : La distribution des atomes au sein d’un solide cristallin se fait selon un ordre établi => répétition d’un ensemble d’atomes dans les 3 directions de l’espace. Cet ensemble peut être constitué d’1 ou plusieurs atomes de même nature ou de nature différente. Un même motif est répété périodiquement dans les 3 directions de l’espace.  Distinction entre minéral et verre : un verre n’est pas un cristallin => ses atomes / ions/ molécules sont arrangées de manière semi-chaotique. Ex : la silice SiO2 forme le quartz lors d’un arrangement en structure cristalline, et forme le verre en arrangement semi-chaotique. 2.3) Minéralogie : Les atomes constituant les minéraux sont liés ensemble par différents types de liaisons :  Ioniques : liaisons hétéropolaires, entre ions de signes contraires (Na+ et Cl-), elles ont lieu entre atomes d’électronégativité différente.   De covalence : homopolaires, ont lieu entre atomes d’électronégativité semblable ou non ionisés, c’est une mise en commun d’e-. Liaisons très fortes.  Métalliques : Liaisons entre atomes de faible électronégativité qui ont peu d’e- dans leur couche externe (métaux et alliages).  Liaison de van der Waals = attraction électriques faibles entre atomes et ions.  Liaison H : H sert de pont entre 2atomes fortement électronégatifs. Les cristaux peuvent être classés en fonction de la nature des forces qui les assemblent :  Cristaux ioniques  Cristaux de covalence  Métaux et alliages  Cristaux moléculaires : les atomes se lient par des liaisons fortes pour donner des molécules finies qui seront assemblées entre-elles par des liens intermoléculaires de type faible. Ils sont rares car surtout organiques, et liaisons de plusieurs espèces en général. Le diamant est uniquement composé de C, de même que le graphite (mine de crayon), pourquoi est-il friable ? Les atomes du graphite sont disposés en feuillets liés les uns aux autres par des liaisons de V.d.W => facilement séparables. Dans le diamant les atomes de C sont disposé en tétraèdres avec liaisons covalentes => très solide. On peut décrire un minéral par une formule chimique traduisant les proportions entre les atomes des éléments chimiques majeurs (qui représente + de 1% en poids total des éléments). Les éléments mineurs (teneur comprise entre 0.01% et 1%) et en trace (< 0.01%) qui peuvent se retrouver dans les minéraux ne sont pas pris en compte dans la formule chimique de composition (simplification). On ne sait pas dire si les élément mineurs/ en trace sont des constituants du minéral ou des impuretés incluses dans un échantillon analysé. 2.4) Formation des minéraux : Il y a 5 possibilités pour former de nouveaux cristaux d’un minéral :  Solidification d’une substance en fusion : liquide qui se refroidi (glace)  Précipitation à partir d’une solution : les atomes, ions, molécules se lient avec H2O et s’en séparent lorsqu’elle est saturée.  Diffusion à l’état solide : mouvement d’atomes/ ions au sein d’un solide qui se réarrangent selon une nouvelle structure cristalline => processus lent.  Biominéralisation : des organismes vivants causent la précipitation de minéraux en leur sein, à leur surface, ou à leur proximité immédiate (organismes à coquilles).  Minéralisation fumerolique : formation à partir de vapeur près des cheminées volcaniques / geysers. Les gaz se refroidissent en entrant dans l’atmosphère, si bien que certains éléments ne savent plus rester sous forme de gaz (ex : dépôt de soufre près des volcans). 2.5) Phénomènes de substitution : Pour certains minéraux la composition en éléments majeurs est fixe, mais elle peut varier pour la majorité des autres. Ex : l’olivine varie de Mg2SIO4 à Fe2SiO4. Il peut y avoir substitution entre Fe et Mg => solution solide ou diffusion solide. On écrit dès lors la formule de l’olivine (Mg, Fe)2SiO4, ou (Mg 1-x, Fex)2 SiO4 avec 0 ≤x ≤ 1, d’un échantillon à l’autre la valeur de x variera. La substitution peut concerner + de 2 atomes (Mn et Ni aussi peuvent remplacer Mg et Fe dans l’olivine). La majorité des éléments mineurs et en traces apparaissent dans la composition d’un minéral sous forme de solution solide, par substitution. 2.6) Classification des minéraux : Regrouper les minéraux en fonction de l’anion ou du groupe anionique contenu pour plusieurs raisons :  Les minéraux avec le même anion/ groupe anionique ont des ressemblances beaucoup plus fortes et plus évidentes que les minéraux qui contiennent le même cation dominant.  Les minéraux avec le même anion/groupe anionique tendent à se rencontrer dans des environnement géologiques semblables.  L’analyse aux rayon X a montré que ce sont les anions/groupements anioniques qui déterminent les structures cristallines par leur taille. Il y a donc 12 classes : 1) Les éléments natifs : peu nombreux, composés d’un seul élément (Au, Cu, Ag, Pt, Fe, S, diamant, graphite).  1) Les sulfures : minéraux dont l’anion est S, As, Sb, Bi, Se, Te (pyrite FeS2) 2) Les oxydes et hydroxydes : l’anion est O ou OH, sauf ceux ou O est incorporé dans un groupement ionique. Classe qui renferme les vecteurs de métaux comme Al, Sn 3) Les halogénures : l’anion est un halogène F, Cl, Br, I (fluorine CaF2) 4) Les carbonates : le groupement ionique est CO3-- (calcite CaCO3), ex : dolomite, calcite 5) Les nitrates : le groupement ionique est NO3-- 6) Les borates : groupement BO3 7) Les sulfates : groupement SO4--, constituants de roches les évaporites (barytine BaSO4) 8) Les chromates, molybdates, tungstates : groupes CrO4--, MoO4--, WO4-- 9) Les phosphates, arsenates, vanadates : groupes PO4---, AsO4---, VO4---, classe riche en minéraux dont la majorité sont rares. Ex : apatite 10) Les silicates : groupe SiO4---- 11) Les minéraux organiques Les classes se divisent en sous classes, divisibles en groupes comprenant des espèces divisibles en variétés. Il y a plus de 4000 espèces minérales découvertes. Seuls quelques douzaines d’éléments sont considérés comme communs (minéraux des roches) : les silicates, carbonates et quelques oxydes. Les silicates : Classe la plus nombreuse : 95% du poids de la totalité des minéraux formant la croute. L’arrangement des O autour du Si est toujours un tétraèdre (Si étant le centre). Si peut être substitué par Al =>SiO4 a 4-, quand A3+ remplace Si4+, la charge du groupe AlO4 est -5 Les tétraèdres peuvent être liés les uns aux autres pour former de + grandes molécules en partageant des atomes O ce qui fait varier le rapport Si/O. Les silicates sont divisés en sous classes selon la façon dont les tétraèdres sont liés au sein du minéral :  Néosilicates : les tétraèdres sont isolés les uns des autres, ils sont reliés par d’autres cations (Mg2+ …). Ex : l’olivine (roches péridotites), les grenats  Sorosilicates : association des tétraèdres 2 à 2 en mettant 1 sommet en commun.  Cyclosilicates : mise en commun de 2 sommets  Inosilicates : structure formée de chaines simples (1 O en commun avec chacun des voisins) ou doubles de tétraèdres (2 ou 3 O sont partagés). Ex : le pyroxène.   Phyllosilicates : silicates à structure lamellaire, les tétraèdres forment des plans. Chaque T partage 3 O avec ses voisins => feuillets bidimensionnels, entre lesquels des ions ou H2O peuvent s’insérer. Ex : muscovite (micas blancs => micas = minéraux sous forme de feuillets, se cassent facilement, biotites = micas noirs), talc, kaolinite.  Tectosilicates : constitués d’une architecture en 3D de T liés entre - eux par tous leurs sommets = quartz SiO2 (chaque T partage ses 4 sommets O). Al peut se substituer à Si => introduction de charges – neutralisées par des cations (Na, K, Ca), orthose, albite. 2.7) Pétrographie : Discipline de la géologie qui étudie les roches (= agrégats naturels et cohérents d’un ou plusieurs minéraux. Elles composent la croute et peuvent être classé selon leur origine en 3 catégories :  Ignées (magmatiques) : se sont formées suite à la solidification d’un matériau (partiellement) fondu, au sein de la croute ou à la surface de la terre.  Sédimentaires : se sont formées par accumulation de couches à la surface de la terre. Il s’agit soit de particules provenant de l’altération et de l’érosion des roches transportées par l’eau/ vent/ glace, soit de précipités chimiques à partir d’eaux de surface (mers, lacs, rivières), soit de précipités biochimiques.  Métamorphiques : à l’intérieur de la croute sous l’action des T° et des pressions élevées y régnant, des roches sédimentaires ou ignées peuvent être transformées à l’état solide. Les ignées représentent 95% en poids de la croute (en y incluant les roches métamorphiques d’origines ignée), les sédimentaires représentant les 5% restant. Mais 75% de la surface de la terre est couverte par des roches sédimentaires contre 25% de roches ignées. a) Les roches ignées : Le magma est un matériau fondu ou partiellement fondu qui donnera des roches ignées par solidification. S’il atteint la surface terrestre => solidification => roches extrusives (volcaniques). S’il se refroidit en profondeur => roches intrusives (plutoniques) qui sont plus abondantes que les extrusives. Le magma se solidifie si les substances volatiles qu’il contient s’évaporent (H2O, CO2) ou s’il se refroidit (contre une roche froide, l’atmosphère, l’océan). La vitesse de solidification est + rapide en surface qu’en profondeur. Les minéraux des roches ignées sont des silicates (silicates de Al, Fe, Mg, Ca, Na, K). b) Les roches sédimentaires : Les roches en surface se dégradent lentement au contact de l’eau et de l’atmosphère => phénomène d’altération. Les fragments en résultant sont emportés => érosion, par le vent (ex : le sphinx) et l’eau (vagues, vallées en V et en U, demoiselles coiffées de Theus, gel) vers les océans où ils se déposeront => sédimentation. Ces débris vont ensuite se compacter et se transformer en roche cohérente. Après une longue période de sédimentation peut intervenir une phase de plissement, parfois accompagnée d’intrusion de roches ignées => une chaine de montagne surgit de l’océan (= orogenèse). Les roches seront altérées et érodées => nouveau cycle. A chaque fois les déchets des anciennes roches servent à l’élaboration des nouvelles. Les roches sédimentaires se forment à la surface/ près de la surface de la T, sont constituées soit de débris de roches préexistantes soit de restes d’organismes, soit de précipités par voie chimique/ biochimique d’éléments en solution soit par un mélange de ces composants. Les roches au contact de l’air, eau, organismes, s’altèrent => décomposition des roches en produits solubles (ions ou molécules = altération chimique) et en produits solides (= altération mécanique). Un transport suit la fragmentation (via eau, glace, gravité, vent), et une usure peut avoir lieu (chocs, frottements) => dépôts des fragments sur les continents (pied des versants, lits de rivières) ou dans le fond de la mer/ lacs = dépôts par sédimentation. La plupart des éléments en solution se retrouvent aussi dans l’océan où ils précipiteront directement ou via des organismes. La majorité des roches se forme donc sous l’eau, surtout en milieu marin. 70 à 85% des RS seraient des roches détritiques siliceuse ou argileuse et que 15 à 25% seraient des roches chimiques ou biochimiques carbonatées. Les RS ont souvent une grande valeur économique (hydrocarbure, charbon), sont employé dans la construction (grès, calcaires), verrerie (sable), chaux (calcaire). + les sédiments s’enfoncent + la T° et P augmentent => roche métamorphiques. Les roches détritiques : Composées de 50% de fragments (constitués de silicates) de roches préexistantes (I, S ou M), formés suite à l’érosion, du transport, de dépôt. Ex : le grès. Les roches chimiques et biochimiques :  Roches chimiques : formations à partir d’éléments en solution qui précipitent.  Roches biochimiques : des organismes extraient les substances de l’eau/ atmosphère Les roches carbonatées : roches constituées de CaCO3 (calcaire), de dolomies (CaMg(CO3))2, ou d’un mélange des 2. D’autres grains d’origine détritique (quartz, argiles) peuvent y être inclus. Elles représentent 10% des RS et sont souvent concentrées en hydrocarbures. La majorité des calcaires ont une origine biochimique (+ importante que les précipitations chimiques) => précipitation biochimique => des organismes extraient le CaCO3 de l’eau pour former un squelette interne ou externe, à leur mort le calcaire libéré subira une éventuelle altération et sédimentera au fond des eaux => formation de roches sédimentaires carbonatées. Ex de roches calcaire : marne (RS provenant d’un mélange de CaCO3 et argile), la craie (CaCO3 peu consolidé constitué de restes d’organismes planctoniques, dépôt en mer profonde). On utilise les calcaires comme pierres de construction, pour la fabrication de chaux (calcination à 600-800°C transformant CaCO3 en CaO) et de ciment. Les calcaires sont de bons réservoirs d’eau, de pétrole, et de gaz naturels.  Les roches siliceuses et non détritiques : composées de minéraux à base de silice provenant des roches méta et ignées des continents.  Les roches chimiques : les évaporites (roches salines) : se forment par évaporation de solutions salines, peu stables car repassent en solution au contact de l’eau. Les roches phosphatées : Très diverses, ex : le guano (phosphate d’origine continentale) = accumulation d’excréments et de squelettes d’oiseaux pêcheurs. Pour former ce dépôt il faut un climat sec (côte du Chili, Pérou) afin que les pluies ne l’emporte pas. Ces roches sont utilisées comme engrais après transformation en superphosphate. Les roches organiques (carbonées) : constituée entièrement ou en partie de C d’origine organique. L’ambre est une résine fossilisée produite par des gymnospermes (résineux). Les charbons se sont formées suite à l’accumulation de débris végétaux + ou – décomposés, on peut distinguer :  Tourbe : 50 à 60% de C, riche en eau, nombreux débris végétaux reconnaissables.  Lignite : 70% de C  Houille ou charbon : 80% de C, les matières organiques ont disparu  Anthracite : 95% de C, suppose un début de métamorphisme (s’il y a => C se cristallise en graphite). Conditions nécessaires à la formation de charbons = > une végétation abondante, un milieu anaérobie (marais d’eau douce), une sédimentation prolongée (qui explique l’épaisseur des dépôts). Les pétroles et gaz naturels sont des mélanges de divers types d’hydrocarbures et de composés organiques à base de N, S, O. Ils proviennent de la transformation de lipides et de protides d’origine planctonique => décomposition biochimique suivit de processus physico- chimiques. Les conditions de formation sont : production de grandes quantités de MO, milieu anaérobie protégeant la MO de l’oxydation (Mer Noire), sédimentation prolongée. c) Les roches métamorphiques : Une roche I ou S peut rencontrer d’autres condition de T° et de P que celles ayant mené à sa formation si enfouissement à grande profondeur ou développement de forces compressives dans une zone de convergence de plaques => Conditions supérieures à celles provoquant la diagenèse mais inférieures à celles produisant la fusion des roches. Le métamorphisme regroupe toutes les modifications minéralogiques et texturales qui ont lieu dans les roches à l’état solide sous l’influence des variations de T° et de P au sein de la croute. Facteurs influençant le processus métamorphique :  La T° : + on s’approche du centre + T° augmente (10 à 100°C selon les régions). Le métamorphisme a lieu à partir de 300°C (< 150°C = diagenèse, entre 150 et 300°C la distinction entre diagenèse et métamorphisme dépend du type de roche). La limite du métamorphisme = début de la fusion des roches (+ élevée si pas H20 : 1000°C).  La pression : augmente avec la profondeur => une roche est soumise au poids des roches la surplombant = pression lithostatique.  Le temps : les roches métamorphiques à gros grains sont formées dans des condition de haute T° et de P qui ont duré longtemps, les roches à grains fins se sont formées à + basse T° et P durant des temps + courts.  L’influence d’une phase aqueuse : les pores = vides présents dans une roche entre les grains qui la constituent, ils peuvent être remplis d’une phase aqueuse = fluide. Le M prograde = T° et P croissante, effets + prononcés que le rétrograde. Le M rétrograde = T° et P décroissantes. 3) Les constituants du sol : Le sol est l’épaisseur de la croute terrestre qui permet à la vie de se développer => interaction avec la vie sur terre (racines, animaux). Le sol se compose de 3 fractions :  Fraction gazeuse = atmosphère du sol. Dans les vides du sol il y a de l’air, important pour les organismes aérobies du sol.  Fraction liquide = présence de la solution du sol : eau se trouvant dans le sol et comprenant une certaine quantité d’éléments dissous (ex : minéraux).  Fraction solide : composée d’éléments minéraux (phylosilicates) et organiques (humus). 3.1) Les éléments minéraux ou constituants mécaniques : Sables grossiers et fins, limons, argiles, calcaires, oxydes de Fe et d’Al provenant de la désagrégation et de l’altération de la roche-mère, mais aussi des apports par l’homme. a) Granulométrie : Classification selon la grosseur des particules : il y a les éléments grossiers (particules d’un diamètre supérieur à 2 mm) et la terre fine (diamètre inférieur à 2mm). Éléments grossiers Cailloux ou pierres  Graviers Terre fine Sables grossiers Sables fins Sables très fins ou limons grossiers Limons fins Argiles b) Altération : Les fractions solides peuvent être séparés selon leur degré d’altération :  Les minéraux inaltérés ou faiblement altérés : pierres, graviers, sables et limons (= éléments sableux).  Les minéraux altérés : ont subi une modification chimique ou une diminution de la taille. Particules très fines qui forment une sorte de colle : l’argile = un colloïde minéral (pas le seul) mélangée avec des débris de quartz, de silice + ou – hydratée, des oxydes de Fe et Al colloïdaux et des cristaux de calcaire très fins. L’ensemble forme les colloïdes minéraux ou fraction argileuse du sol. c) Les éléments sableux : Ont plusieurs origines possibles :  Les éléments siliceux SIO2 résistent à l’altération chimique. Sols naturellement pauvres sauf s’il y a une activité biologique élevée  Les éléments silicatés (dérivés de silice = minéraux contenant SiO4 4-) peuvent se décomposer lentement et de façon continue => libération minime d’éléments contribuant à l’alimentation des plantes. Cette décomposition est + efficace quand les éléments sont fins.  Les éléments calcaires : source de Ca du sol (= éléments sableux constitués de CaCO3). Calcaire ≠ calcium => CaCO3 est un sel insoluble que l’eau chargée de CO2 peut dissoudre, peu à peu le CaCO3 disparait d’un sol, mais la solution du sol et l’argile gardent longtemps du Ca. Les propriétés des éléments sableux dépendent de leur nature et de leur grosseur.  Les pierres réduisent la capacité nutritive du sol car il y a – de terre fine, elles accentuent le drainage.  Quand les sables grossiers dominent => sols perméables, filtrants, chaud et léger.  Les sables fins ont des propriétés intermédiaires entre les sables grossiers et les limons.  Si les limons dominent => sol battant, imperméable en surface et asphyxiant. Si ces éléments sont calcaires on a un sol collant en période humide. d) L’argile, colloïde minéral :  Les éléments sableux sont enrobés d’une sorte de colle qui les réunit en de petits agrégats : donne une structure au sol. L’argile est un garde-manger pour les plantes. Les argiles proviennent de l’altération des minéraux silicatés ou bien sont des résidus de la dissolution lente du CaCO3 avec lequel l’argile se trouvait en mélange (= argiles de décalcification). Ex d’altération de minéraux silicatés : feldspath + 2H2O => montmorillonite + potasse + silice 3H2O => kaolinite Les micelles (agrégats de molécules semblables) d’argile sont de fins cristaux de forme hexagonale ou irrégulière, constitués de feuillets. L’épaisseur, la constitution chimique et l’écartement de ceux-ci varient avec le type d’argile et l’état d’hydratation. L’épaisseur des feuillets varie de 7 à 20 Å9 et d’une longueur de 0,01 à 1µm. Certains sont constitués de silice, d’alumine … C’est la disposition des feuillets et la distance qui les sépare qui les classe en 3 grands types d’argiles :  Kaolinite  Montmorillonite  Illite Les micelles d’argile sont entourés d’une couche dense de charges – provenant des valences non satisfaites à la périphérie des micelles et des substitution (ex : Si substitué par Al => manque une charge +). La localisation et l’abondance des charges varient d’un type d’argile à l’autre. Kaolinite Montmorillonite Illite Substitution / Dans la couche Dans les couches de d’alumine silice Charges En bordure des Sur les surfaces ext. et Sur les faces ext. et feuillets int. des feuillets int. des feuillets Capacité de fixation Faible Élevée (10 à 15 fois +) 2 fois + mais K+ + possibilité d’échange rétrogradé Écartement des feuillets 7Å 14 à 20 Å 10 Å 1 Å = angström = 10^-10m = 0,1 nm La structure feuilletée permet un développement de la surface de fixation et d’échange de l’argile. L’argile possède aussi des charges + (– nombreuses) aux points de rupture des feuillets ou suite à l’association entre argile et oxyde de Fe et d’alumine positifs. L’argile est hydrophile = capacité de fixer de l’eau (elle entoure les micelles, pénètre entre les feuillets. Surtout la montmorillonite car + grand écart entre les feuillets). 3 propriétés découlent du caractère hydrophile :   Plasticité : pouvant être modelé (test du boudin, s’il casse c’est des limons et pas de l’argile)  Adhésivité  Gonflement / retrait : pouvant changer de volume. Disposition des cations échangeables et non échangeables sur les sites – des argiles e) Propriété des colloïdes : Colloïde = substance qui peut se mettre en suspension colloïdale => comportement intermédiaire entre les corps solubles et ceux qui ne le sont pas. Les micelles d’argile sont dispersées dans tout le liquide et animés de mouvements perpétuels. Les argiles peuvent être dispersés ou floculés. Les micelles des colloïdes sont entourés d’une couche dense de charges électriques de même signe : des charges – pour les colloïdes électronégatif (argile, humus, complexe Fe- Si) et des charges + pour les électropositifs (oxydes de Fe et Al). Cette couche dense de charges électriques est entourée d’un nuage de + en + lâche de charges de signes >< constitué par des ions absorbés par le colloïde. Pour l’argile et l’humus, ces ions + sont les H+ et les cations (Ca2+, Mg2+, Na+, NH4+). A l’état dispersé, les ions + sont très peu nombreux. Les micelles chargées – se repoussent mutuellement et ne peuvent se déposer. Si l’on introduit dans le liquide des ions +, ceux-ci repoussent les ions + qui les entouraient vers les micelles. Ces ions venant s’y accoler neutralisent les charges – des micelles qui peuvent alors s’agglutiner et se déposer => floculation.  A l’état dispersé les micelles du même signe se repousses (déstructuration du sol, coulées de boue).  Dans cet état, l’argile et l’eau ne peuvent se séparer => mélange homogène. L’argile dispersée perd son aptitude à souder les agrégats terreux => la pluie dégrade la structure de surface.  A l’état floculé, les charges des micelles sont neutralisées par les cations => liaison entre les micelles (structure). Dans cet état, l’argile et l’eau se séparent facilement car les micelles argileuses s’agglutines. L’argile floculée soude les éléments sableux en agrégats solides => la structure de surface résiste à la dégradation par la pluie. 3.2) Les constituants organiques : Ils représentent un faible % mais jouent un rôle important sur la fertilisation. Les MO sont multiples et se transforment sans cesse. a) Formation des différents types de matière organique : (MOF) 1. Les végétaux et animaux morts. 1. Les matières organiques fraiches : d’origine végétale ou animale, elles ont la même composition que les tissus vivants dont ils proviennent (sels minéraux, matières azotées, substances hydrocarbonées). Certains corps sont faciles à décomposer et disparaissent vite, d’autres sont attaqués plus lentement et moins complètement. Ces substances seront attaquées par des animaux et végétaux au niveau du sol. 2. Les produits transitoires : maillons de la chaine de transformation entre les MOF et les substances minérales simples (CO2, H2O, matières minérale). La 1ère étape de l’évolution des MO dans le sol consiste en la décomposition des MO jeunes qui se déroule en deux phases :  Phase de prolifération bactérienne à partir de substances faciles à décomposer avec libération de CO2, H2O et chaleur. Pour ce faire les microorganismes du sol ont besoin d’N. Si les MO en question sont trop pauvres en N, ils utiliseront l’N présent dans le sol (importance du rapport C/N).  Phase de décroissance microbienne et libération des substances nutritives organiques et minérales provenant des MO décomposées et de la mort des microbes. Ces substances seront utilisées par les plantes, mises en réserve dans le sol ou servir à la synthèse de l’humus. Les produits transitoires constituent la fraction jeune des MO = humus jeune. Ils sont de différents types : lignine (), matières azotées à tous les stades, cellulose réduite en substance gélatineuse, sucre – acides organiques – alcools. L’humification est la 2e étape : certains produits transitoires, au lieu de se minéraliser complètement vont se regrouper et se condenser pour aboutir à des substances nouvelles à grosses molécules : les acides humiques.  1. Les acides humiques ou humus stable : Les matières premières de la synthèse du humus sont :  Sels minéraux  Matières azotées (surtout d’origine microbienne)  Résidus de lignine et de cellulose oxydée. Seules les MO végétales peuvent produire de l’humus = cellulose et lignine, mais les résidus animaux fournissent les protéines. La qualité et le type d’humus sont variables en fonction de la MO humifiable (N) et des conditions du milieu : T°, H2O, pH Le coefficient isohumique K1 est le pourcentage d’humus stable formé à partir de différentes MO. Le coefficient isohumique dépend du type de MO. L’humus stable est lentement minéralisé par les microorganismes de 1,5 à 2% / ans => coefficient de minéralisation K2. Ce coefficient dépend du type de sol. b) L’humus colloïde organique : L’humus est constitué de MO libre à évolution rapide, et de MO liée à évolution lente dont les acides humiques, fulviques et l’humine (= acides humiques très liés). On distingue les différents acides humiques et fulviques en fonction de la grosseur de leur molécule : Acides humiques gris Acides humiques bruns Acides fulviques Humus le + stable Humus – durable Produits chimiques imparfaits Activité microbienne intense Activité microb. – intense Activité des bactéries réduite,  surtout activité champi. Sol riche en Ca Sol légèrement acide Milieu très acide et mal aéré Végétaux cellulosiques Végétaux plus ligneux Végétaux ligneux Humus de synthèse Humus résiduel / Énormes molécules riches en Molécules + petites et + Petites molécules incapables N pauvres en N de se polymériser et pauvres en N Facilement floculées par Ca + difficile à floculer Non floculables CA-H très stable CA-H moins stable Dispersion de l’argile => lessivage voire destruction Propriété de l’humus : Dy fait de la présence de groupement COOH, l’humus a une réaction acide, mais n’acidifie pas le sol s’il se forme en de bonnes conditions. En effet il augmente le pouvoir de fixation des ions du sol ce qui limite le nombre d’ions H+ libres et améliore la structure du sol, favorisant l’activité biologique aérobie ce qui limite la formation d’acides organiques nuisibles. Du fait de sa réaction acide, il attaque des sels insolubles comme les phosphates. L’humus est hydrophile et peut contenir une + grande quantité d’eau que l’argile. Une grande partie de celle-ci est énergétiquement retenue et donc non disponibles pour les plantes. C’est pourquoi un sol peut être sec s’il est trop drainé malgré la présence de MO. Un humus desséché se réhumecte + lentement que l’argile seule. L’humus est un colloïde électronégatif, sa floculation est ralentie par l’épaisse couche d’eau qui entoure ses micelles. Les ions monovalents sont sans action sur lui, mais les ions bivalents peuvent le floculer, surtout Ca2+ (et Mg2+). De plus il faut 4 à 5 fois + de cations pour saturer l’humus ce qui améliore le pouvoir absorbant du sol. Mais l’action floculante des cations dépend beaucoup de la nature des acides humiques : les gris sont floculés de suite, les bruns + difficilement.  Les amendements calcaires devront précéder les apports de MO afin que l’humus puisse se former en présence de Ca. Rem : Les bois raméaux fragmentés, ou BRF : apporter au sol de jeunes rameaux de feuillus broyés, issus de la taille de haies ou d’élagage. Les types d’humus : On distingue 4 sortes d’humus en fonction des critères :  Vitesse de minéralisation  Importance des phénomènes de biosynthèse  La nature des produits formés et leur degré de liaison avec la matière minérale  Présence ou absence d’un milieu aéré  L’activité de la faune du sol  Nature du matériel parental   Ph Le Mull (= le meilleur) : se trouve en conditions favorables, en sols riches en bases échangeables, à bonne teneur en argile, bien aéré sous forets feuillues ou végétation herbacée. La décomposition des MO est rapide et l’humification intense. Production d’acides humiques gris => complexe argilo-humique CAH très floculé et stable. Couleur : entre celle du sol et noir. Ph > 6. Le Moder : se trouve en conditions moins favorables que celles pour le Mull => sols pauvres en bases échangeables, sols acides, sous climat froid (= activité biologique moindre). La décomposition des MO et l’humification sont lentes et incomplètes. Production d’acide humique bruns => CAH moins floculé, structure + labile, parfois un début d’accumulation de litière. Couleur + foncée (car il n’est pas mélangé à la matière minérale). Ph +- = 5. Le Mor : se trouve dans un sol très acide ou sous un climat humide et froid, sous végétation acidophile. L’activité biologique est très limitée => champignons. La décomposition des MO et l’humification sont lentes et incomplètes. Production d’acides fulviques, altération et migration de l’argile. Ces conditions conduisent à la podzolisation (sol lessivé). Couleur très foncée, ph < 5, accumulation de débris en surface. Tourbe : accumulation de MO non décomposées due à la présence d’une nappe d’eau permanente empêchant l’activité microbienne. Ne se dégrade pas. C = roche mère, O = litière (humus), A = horizon hémi-organique, B = horizon minérale. Mull : Ol = litière de 1an (fond de vallée), Moder : Ol et Of = litière fragmentée (feuilles fragmentées), Oah = compost, Ah = horizon hémi organique. c) Le complexe argilo-humique CAH : L’argile et l’humus peuvent s’associer en un complexe : le CAH, grâce à 3 procédés : 1. Par l’intermédiaire des ions Ca2+ : pont calcique = fixation énergétique (stabilité des agrégats) 1. Par l’intermédiaire des hydroxydes de Fe et Al = fixation moins stable 2. Par fixation directe de l’humus sur certaines charges + de l’argile L’humus constitue une enveloppe protectrice : il protège l’argile et stabilise la structure du sol. L’argile favorise l’humification et ralentit la destruction de l’humus. Sur un sol suffisamment argileux et bien pourvu en Ca => formation d’acides humiques gris. Sur un sol sableux et pauvre en Ca => formation acides fulviques. d) Fertilité du sol : Les MO sont à la base de la fertilité du sol. Les 4 formes de MO agissent ensemble par leur présence et par les transformations qu’elles subissent => elles améliorent les qualités chimiques, biologiques, physiques (structure, humidité, T°) et jouent un rôle dans la pédogenèse. Rem : faim d’azote : apport important de MO pauvres en N => développement bactérien car présence de beaucoup de C => nécessité d’N pour la production de nouvelles cellules. Si pas d’N en suffisance => les bactéries prélèvent N dans le sol => pénurie d’N pour les plantes et bactéries. Le profil du sol : Un sol est composé par une succession de couches = horizons, de composition et de structures différents et constituant son profil. On distingue généralement cinq types d'horizons :  L'horizon A = horizon de surface, constitué surtout de matières organiques et soumis à un fort lessivage qui l'appauvrit en éléments fins et en fer.  L'horizon B = horizon enrichi par illuvion en éléments fins et amorphes : argiles, oxydes de fer et d'aluminium, humus. Cet horizon est souvent appelé horizon structural ou horizon d'altération. Il diffère de l'horizon A par sa structure et de la roche-mère par son plus fort degré d'altération.  L'horizon C = horizon correspondant au matériau originel à partir duquel se forment les horizons A et B supérieurs. Il est peu différent de l'horizon RM désignant la roche- mère non altérée.  L'horizon G est un horizon de couleur gris verdâtre, caractéristique des sols hydromorphes, riche en fer ferreux, avec des taches de couleur rouille (fer ferrique) se formant au contact de l'oxygène encore présent dans la zone de battance de la nappe phréatique 4) Texture et structure : 4.1) La texture d’un sol : Teneur centésimale en sable grossiers et fins, en limons, argile, humus et calcaire. Grâce à la granulométrie il est possible de déterminer les différentes fractions en faisant passer la terre sur des tamis de mailles différentes. Sur le terrain, la structure s’évaluera au toucher :  Le sable crisse entre les doigts  L’argile est collante et plastique (si trop sec = teneur sous-estimée, si trop humide = teneur sur estimée)  Le limon est onctueux, humide ne colle pas, sec se compare au talc. Représentation de la texture = triangle des textures. Chaque côté du triangle représente une fraction granulométrique. Il n’est cependant pas tenu compte du calcaire et de la MO, mais ils doivent être pris en compte s’ils sont présents en grande proportion.  Porter sur les trois axes les pourcentages d'argile, de limons et de sables.  Pour chacun des points ainsi trouvés, mener une parallèle à l'axe précédent.  L'intersection de ces trois parallèles désigne la classe du sol. La méthode de profil indique en abscisse le % de chaque fraction et en ordonnée les épaisseurs des différents horizons. La texture d’un sol permet de connaitre une partie des propriétés physiques de ce sol => indique une tendance du sol. Lire d’abord de façon horizontale puis les côtés. Le % en sable du sol se mesure grâce au tamisage, le % en argile se mesure par la sédimentation (on met le sol dans de l’eau et on attend de voir celles qui tombent en premier : limon, puis l’argile), et enfin la centrifugation. Aire de faulde = anciennes charbonnières, plateau dans les forêts avec un sol très noir. Le bois était disposé en tas et recouverts de terre et de feuilles. Au centre, un trou laissé par le retrait d’un tronc permettait à la fumée de s’échapper. La couleur de la fumée indiquait au charbonnier le degré d’avancement de la cuisson du bois à l’étouffée, sans flammes ni cendres. On peut caractériser un sol grâce à 3 lettres : correspondant à la texture du sol (ex : sable => Z), au drainage et au profil du sol. 4.1) Structure : Structure = mode d’assemblage à un moment donné des constituants solides d’un sol (un sol avec une bonne structure = se décompose en fragments). L’organisation des particules se fait à deux échelons : 1. Microstructure : arrangement des particules élémentaires pour former un grumeau. Entre les particules il y a une microporosité remplie d’eau et de sols dissous => joue sur la retenue de l’eau (la remontée de l’eau se fait par capillarité). 1. Macrostructure : arrangement des grumeaux formant des petites mottes. L’espace entre les grumeaux est rempli d’air et correspond à la macroporosité => joue sur la circulation de l’air. Il est nécessaire d’avoir de la matière colloïdale floculée (Ca 2+, Mg2+) qui cimente les particules afin d’obtenir une structure du sol.  Les alternances de dessiccation et d’humectation provoquent l’effet de retrait des colloïdes => apparition de fissures et de zones de moindres résistance.  L’activité biologique provoque un effet de granulation des particules => les racines, faunes etc divisent les structures compactes ou agglutinent les éléments pulvérulents. La structure change à mesure que le sol se développe car elle dépend de la teneur en argile et de la teneur en MO évoluant au fil du temps. 4.2) Estimation de la structure sur le terrain : Il y a 3 caractères à observer : a) Le type : Aspect macroscopique de agrégats (forme et arrangement)  Structure élémentaire ou particulaire : pas de cohésion, constituants entassés sans liaison des colloïdes (ex : horizon E du podzol, pas de cations, sols acides).   Structure massive ou compactes ou continues : les éléments noyés dans une masse d’argile dispersée ne font qu’un seul bloc.  Structure fragmentaire : constituants assemblés en agrégats, groupés en éléments structuraux + - gros, d’aspect allongé, anguleux ou sphérique :  Structure lamellaire / feuilletée : face préférentielle de dissociation horizontales  Structure prismatique : face préférentielle de dissociation verticales  Structures en bloc : face préférentielle de dissociation dans 3 dimension = structure grumeleuse. L’aspect des angles limitant les éléments structuraux renseigne sur leur mode de formation. Si angles vifs = effet de retrait, si angles arrondis = effet de granulation. b) La classe : Grosseur moyenne des agrégats. < 1mm Très fine 1 à 2 mm Fine 2 à 5 mm Moyenne 5 à 10 mm Grossière > 10 mm Très grossière c) Le grade : Degré de développement de la structure = valeur et importance de l’agrégation par rapport à l’ensemble de la masse.  Bien développée : tout est structuré  Moyennement développée : + de la moitié de la masse est structurée  Faiblement développée : quelques unités structurales dans la masse ne sont pas structurées 4.3) Rôle de la structure : La fertilité d’un sol résulte de ses propriétés chimiques, physiques, biologiques => influencées par l’état de structure du sol. Les structures particulaires sont défavorables par manque de colloïdes => sols filtrants si éléments grossiers, sols battants et imperméables si éléments très fins. Sols sensibles à l’érosion. Les structures compactes sont nuisibles car asphyxiantes, difficiles à travailler, résistance à la pénétration des racines. Parmi les fragmentaires, la structure grumeleuse est la plus intéressante => les éléments sableux réunis en grumeaux par un complexe argilo – humique assez abondant, forment lors du travail du sol des petites mottes aux bords arrondis. Cette structure a divers avantages :  Circulation facile de l’eau  Bonne aération pour les racines, faune  Facile à travailler, préparer  Réchauffement plus rapide grâce à l’aération  Répartition uniforme des engrais  Meilleure absorption par les plantes, bonne germination, pénétration facile et profonde des racines. 4.4) La porosité : = Volume des vides du sol exprimé en % du volume total => mesure indirecte de la structure. Un sol est saturé en eau quand toute sa porosité est remplie d’eau. Il est égoutté quand sa macroporosité est remplie d’air mais que les vides les plus fins (microporosité) retiennent encore de l’eau. Porosité totale : (D-D’/ D) X 100 D = densité réelle (terre sans vide) D’= densité apparente (mesurée sur le terrain) = poids du sol (g)/ volume du sol en cm3 Microporosité = porosité capillaire => poids d’eau retenue par un volume de sol donné lorsqu’il atteint son point de ressuyage. Macroporisé = porosité totale – microporosité. La porosité peut varier fortement d’un sol à l’autre :  30 - 35% dans les sols à textures très fine et tassée, argileux tassé  45 - 50% dans les sols sableux  50 - 55% dans les sols limoneux  70% dans les chernozems (sols isohumique supportant une végétation de steppe = graminées)  80% dans la tourbe La porosité peut varier pour un même sol en fonction de l’état de son CAH (état grumeleux), de la nature du labour effectué et du tassement, et en fonction de la nature des engrais ajoutés. La microporosité dépend + de la texture que de la structure >< macroporosité. L’interprétation d’une valeur de porosité ne suffit pas pour connaitre le comportement du sol vis-à-vis de l’air et de l’eau, il faut analyser son profil, état structural, stabilité de la structure en place. a) Obtention d’une bonne structure : Sol pourvu en argile saturée de chaux et contenant de l’humus doux + action combinée du climat, des êtres vivants et du travail du l’homme qui vont influencer la structure du sol. Au niveau climatique, ce sont les alternances de dessiccation, d’humectation, de gel qui vont agir sur la structure. L’impact du gel dépend de l’humidité du sol et de son état de division. Le gel n’améliore la structure que si un bon drainage et une structure en grosses mottes limitent la remontée de l’eau lors du gel et assurent son écoulement rapide lors du dégel. Les êtres vivants granulent le sol en le divisant/ cimentant de MO :  Les vers : drainages, aération, mélange argile et humus  Les microorganismes : granulent le sol dans sa couche de surface très aérée (compostage de surface).  Les racines : surtout les graminées = moyen le + efficace pour améliorer la structure => fragmentation des sols massifs et agrégation des éléments sableux à structure particulaire. Leur effet de granulation est le résultats d’actions multiples d’origine biologique (fouissement des racines, entretien d’une rhizosphère, dépôt permanent de MO jeunes, humus stable autour des agrégats. L’homme par son travail cherche à rendre + efficace l’action des agents climatiques et des êtres vivants (labour, couverts). b) La stabilité structurale : Résistance opposée par les agrégats, grumeaux à toute action tendant à les dégrader/ détruire. Les agents de dégradation ont un rapport avec l’eau :  Impact des gouttes sur sol nu = battance  Éclatement des agrégats = l’eau comprime l’air dans les pores des agrégats les faisant éclater, surtout si : sol + mouillable, humectation + brutale, ciment argilo- humique – floculé  Dispersion des colloïdes (structure compacte)  Tassement en période humide = semelle  Effet de choc des outils Pour améliorer la stabilité structurale => actions préventives limitant les effets dégradants de l’eau, actions curatives améliorant la quantité et qualité du CAH. Préventives :  Elimination de l’excès en eau,   Éviter le tassement du sol et son travail en période humide,  Protection >< l’effet de choc des gouttes d’eau (paillis, engrais verts, labours dressés d’hiver des sols argileux / labour tardifs des sols limoneux). Curatives :  Modification de la texture (=> du % d’humus), floculation par le Ca du CAH,  Stabilisation des agrégats par les MO. Les produits transitoires et l’humus stable ont des effets différents :  PT : stabilité de structure remarquable mais de courte durée  HS : effet sur la stabilité – intense mais + durable Le bouleversement du sol peut amoindrir les effets améliorateurs => attention au labour ! NB : de quoi dépend un bon enracinement des arbres dans une forêt ?  L’hydromorphie limite l'extension en profondeur des racines de certaines espèces (Epicéa)  Une faible porosité et un manque d'aération s'opposent au développement des racines  Une forte densité peut limiter l’enracinement = résistance mécanique du sol  La richesse du sol en éléments nutritifs => plus de racines qui vont plus profond => l’arbre grandit.  Profondeur du sol  Stabilité structurale = cohésion des agrégats du sol, et leur capacité à résister à la dégradation (pluie/ excès d’eau). NB : le ph :  Le pH eau (potentiel Hydrogène) = concentration en hydrogène [H+] de la solution du sol, mesuré dans un mélange terre / eau. Le pH eau permet de distinguer 3 grands types de sol (acidité réelle) : - pH eau < 7 : sol acide - pH eau = 7 : sol neutre - pH eau > 7 : sol alcalin  Le ph KCL = concentration en hydrogène [H+] du sol obtenu après ajout de KCl. Le KCl va chasser les H+ fixés sur le CAH, ce qui permet de déterminer l’acidité totale ou acidité de réserve du sol (acidité potentielle du sol). 5) Pédogenèse : Ensemble des phénomènes qui décomposent les roches, produisant des sols et provoquant dans ceux- ci des transformations et des déplacements de substances. Processus très lent (vitesse de 0,02 à 0,2 mm / an = 1m en 10 000 ans). Sous-sol = roche mère géologique créant le sol par dégradation (matériaux parental). Sol :  En agriculture : couche arable, travaillée.  En pédologie : formation naturelle de surface à structure meuble et d’épaisseur variable résultant de la transformation de la RM sous-jacente, sous l’influence de facteurs physiques, chimique et biologiques. En effet, le sol est constitué de roches et de sédiments qui ont été modifiés par leur interaction physique et chimique avec la MO et l’eau.  En agrologie : le sol agricole = partie de la couche superficielle de l’écorce terrestre qui grâce à sa structure meuble et à sa composition physico-chimique, est en mesure d’assurer un développement normal des végétaux cultivés. => Milieu complexe et vivant qui évolue. Il y a 3 étapes dans la formation des sols :  Désagrégation physique et altération chimique  Décomposition des MO => humus  Déplacement d’éléments dans le sol L’altération chimique et la désagrégation physique produisent des débris non consolidés, de nouveaux grains minéraux (ex : argile) et des ions en solution. L’eau percole à travers ceux- ci et transporte les ions et les argiles vers le bas dans la zone de lessivage. Plus bas, de nouveaux cristaux minéraux précipitent directement dans l’eau, se forment quand l’eau réagit avec les débris ou abandonne sa charge en argile fine = zone d’accumulation. Les microbes, plantes, animaux, champignons, interagissent avec les sédiments et produisent des acides qui altèrent les grains en absorbant des atomes de nutriments (K, Ca, Mg) et en abandonnant des déchets. Les racines et animaux fouisseurs mélangent le sol, les microbes métabolisent les grains minéraux et libèrent des substances chimiques. 5.1) Désagrégation physique des roches (roches mères) : Elle est d’autant + intense que le relief est accentué et que le climat est extrême. L’eau et le vent = désagrégation dynamique. Les roches subissent une désagrégation statique sous l’influence de :  La t°(dilatations)  Gel (eau et t°)   Hydratation Les racines (prend le Ca ++ et rejette 2H +) et vers = désagrégation biologique. 5.2) Altération chimique et biologique des roches et formation des argiles (roches mères) : Les réactions chimiques => complexe d’altération = ensemble de produits solubles ou pâteux. Il contient des éléments solubles, des gels colloïdaux de Fe ou d’alumine, des argiles. L’altération demande de l’eau, O2, CO2, acides organiques et augmente avec la t°. Les mécanismes d’A des roches a un lien avec l’eau :  Dissolution pour les roches solubles (sel, gypse)  Hydratation : roches ferrugineuses  Hydrolyse : roches cristallines. Transformation par ions H+ ou OH- contenus dans H2O. Les argiles sont formées à partir des roches cristallines par héritage, transformation ou néoformation. Si l’hydrolyse est totale => acidolyse => formation d’argiles néoformés. Acidolyse = mise en solution de tous les constituants du minéral. Les constituants libérés sont dissociés sous forme ionique ou non dissociés => possibilité d’être recombinés pour donner de nouvelles argiles. Si l’hydrolyse est partielle, progressive, seule une partie de la silice libérée réagit pour former un nouveau minéral. Si la réaction est neutre ou légèrement acide => argiles héritées, si la réaction est acide => argiles transformées. Le milieu influence l’altération des roches et la formation des argiles => le climat (froid, tempéré, chaud, sous climat chaud = drainage, sous climat tempéré = formation d’humus), la station (roches mère, relief, végétation).  Si faible activité biologique, roche pauvre en bases, milieu filtrant = altération des argiles poussée. Cycle géologique des argiles : 5.3) Décomposition des MO et formation des humus : Le type d’humus formé est influencé par le climat, la RM et la végétation.  Le climat agit sur la vitesse d’humification par la t° et l’humidité ainsi que sur la vitesse de minéralisation de l’humus.  Milieu minéral = l ’activité microbienne (humification et minéralisation) est plus grande dans les milieux neutres ou peu acides.  La végétation peut être améliorante : C/N bas ( humus mull C/N élevé (>50) => humus mor ou moder. La végétation interagit avec le milieu minéral (évolution différente d’un moder sous végétation améliorante selon le type de RM. 5.4) Déplacements d’éléments à l’intérieur du sol. Migrations et cycle biogéochimiques : Il y a 2 grands types de mouvements : La migration descendante => création d’horizons appauvris = éluviaux (horizons de type A) et d’horions enrichis = illuviaux (H de type B) situé en dessous des A. La migration ascendante => occasionnées par l’eau et l’activité biologique. Il y a 3 types de migrations descendantes :  La lixiviation = migration de sels solubles, surtout pour K+, Na+, Ca2+, Mg+. En milieu non calcaire il y a désaturation du complexe absorbant et acidification. En MC on assiste à une décarbonatation.  La chéluviation = migration des complexes organométalliques Al3+ et Fe 3+  Le lessivage = migration des argiles (état Di). Il dépend de l’acidité et de la pauvreté en cations. Certaines argiles s’accumulent en profondeur => H illuvial enrichi en argile. Les 2 modes de remontées ascendantes : Les remontées compensatrices d’éléments peuvent avoir lieu par migrations ascendantes de la solution du sol (CaCO3, sel sodiques) ou par remontées biologique = cycles biochimiques (vers, racines). Déplacement d’éléments à l’intérieur du sol : influence du milieu : Le climat influence directement les migrations (drainage climatique) et indirectement par son rôle sur la végétation => conditionnement du type d’humus. De même, pour les éléments de la station : perméabilité de la roche, relief, propriétés chimiques de la RM, végétation (améliorante ou acidifiante). Sols podzolisés :  Les horizons organiques O : constitués de fragments de végétaux morts (feuilles, racines, écorces...) + - transformés en conditions aérobies et situés à la partie supérieure de la couverture pédologique = litière (A0). Selon le degré de transformation des débris végétaux, on distingue 3 type d'horizons O :  OL : débris peu transformés, toujours reconnaissables OF: débris mélangés avec de la matière organique fine sous forme de boulettes fécales *OH: une majorité de matière organique fine formée de boulettes fécales et de microdébris non identifiables à l'oeil nu.  Les horizons listriques H : entièrement constitués de matière organique.  Les horizons A : constitués d'un mélange de matière organique et de matière minérale, sous l'horizon O s'il existe. Les horizons A sont structurés par l'activité biologique (faune, racines...) qui contribuent à la formation de CAH.  L'horizon éluvial E : horizon appauvri en en Fe, en minéraux argileux, en Al par entraînement vers la profondeur et peuvent se concentrer et former un horizon BT ou BP.  Les horizons BT et BP : caractérisés par une accumulation de matières par rapport aux autres horizons du profil = enrichissement en Fe, Al, en argile, ou en humus. L'horizon argilluvial BT = enrichi en argiles provenant d'un horizon éluvial E au- dessus L'horizon podzolique BP = formé par des produits amorphes à base de matière organique et d'aluminium, avec éventuellement du fer. Sa couleur est orangée à rouge.  L'horizon C = horizon correspondant au matériau originel à partir duquel se forment les horizons A et B supérieurs. Il est peu différent de l'horizon RM (roche-mère) non altérée. Les horizons supérieurs, en particulier la litière, ne sont plus présents. On distingue de haut en bas, un horizon riche en matière organique, très sombre, un horizon plus clair, lessivé par les infiltrations d'eau, et un horizon de couleur rouille, constitué par les oxydes de fer lessivés au-dessus (horizon d'accumulation). Sous l'horizon rouille se trouve la roche mère, le sable de Fontainebleau. 5.5) Les sol autochtones et allochtones : Autochtones = sols formés sur place. Un éluvion = formation meuble de surface résultant de l’altération sur place d’une roche. Allochtones = sols dont les matériaux sont en tout ou en partie, le résultat d’un transport horizontal => éboulement (transport en masse de matériaux solides) ou solifluxion (coulées de terrain imbibé d’eau => gel – dégel + pesanteur => responsable d’accumulations au pied de la pente, de séparations mécaniques, de triage des éléments :  Colluvion : dépôts provenant de l’érosion de surface occasionnée par les eaux de ruissellement  Alluvions : matériaux transportés par les cours d’eau et dépôts sur les berges en aval, ou lors de crues (zones fertiles)  Lœss : sols lœssiques (structure grenue) et dunes : sols provenant d’un transport éolien  Moraine : matériaux déposés par les glaciers 5.6) Les sols en Belgique : Formations géologiques = d’origine marine (dépôts lors des inondations à l’ère primaire). On distingue :  Région ardennaise : sédiments de l’ère primaire métamorphosés  Formation cambro siluriennes : phyllades, schistes, quartzites  Formations dévoniennes : grès et schiste  Entre l’Ardenne et le sillon Sambre et Meuse : idem mais formations calcaires  Lorraine belge : formations calcaires de l’aire secondaire  Moyenne Belgique : craies, marnes, sables, calcaires datant de l’ère secondaire et de l’ère tertiaire.  Basse Belgique : les RM sont des roches meubles (sables, argiles) qui se sont déposées au cours d’inondations marines + récentes (ère tertiaire et quaternaires), pas encore métamorphosées. + la RM est altérable, + le sol sera profond. Les sols peu profonds se retrouvent sur les roches compactes dont la nature joue un rôle important, ex :  Sols peu profonds en Ardenne  Roches sédimentaires non calcaires, sol profond si le ciment est de l’argile  Roches sédimentaire carbonatées : sols argileux et limoneux. 6 : Les profils et les types de sols : Désignation des horizons :  1 symbole principal (1o ou 2 MAJ) = caractère principal  1 suffixe alphabétique (1 ou 2 MAJ) = caractère supplémentaire  1 suffixe numérique éventuel = sous horizons possibles  1 préfixe numérique s’il y a plusieurs RM