Système Terre GEO1122: Géomorphologie éolienne PDF

SYSTÈME TERRE GEO1122 Géomorphologie éolienne Plan du cours Régions désertiques Processus éoliens d’érosion Transport des sédiments Dunes Dépôts éoliens Aérosols minéraux Formations éoliennes Érosion éolienne dans les climats froids Régions désertiques...

SYSTÈME TERRE GEO1122 Géomorphologie éolienne Plan du cours Régions désertiques Processus éoliens d’érosion Transport des sédiments Dunes Dépôts éoliens Aérosols minéraux Formations éoliennes Érosion éolienne dans les climats froids Régions désertiques Courant jet polaire Courant jet sous-tropicale Haute pression Cellule de subtropicale Cellule de Hadley Ferrel Continentalité Cellule polaire Courants océaniques froids Ombre pluviométrique Distribution des regions désertiques Érosion éolienne Les processus éoliens sont plus efficaces dans les régions arides et semi-arides (avec peu de végétation) Vents forts causés par: Mouvements de convection (réchauffement du sol) Systèmes synoptiques (gradients de pression) Phoenix, AZ Tempête de poussière sur Mars Tempête de poussière sur l'Atlantique au large du Sahara occidental ÉROSIVITÉ ÉRODIBILITÉ Comment débute une tempête? densité de l'air, particules fragiles, vitesse des vents, Eb turbulence L’énergie de cohésion Probabilité Ei Végétation, L’énergie d’impact croûte du sol, humidité du sol Érosion Energié 7 Transport éolien Fonction de la Creep: >500 µm Suspension: taille de Saltation: 70-500 µm - Court: 20-70 µm sédiment - Long: 95% des sables éoliens se trouvent dans des mers de sable/ergs – Les particules fines sont enlevées par le vent – Les matériaux plus éloignés de la source sont mieux triés – L'accumulation de sable doit être de sable en premier Dunes de sable Les dunes se forment lorsqu’il y a: Source abondante de sable Forts vents assez constants Une barrière qui cause une perte de vitesse du vent et l’immobilisation du sable Barchan dunes Champ de dunes Tifernine, Algeria (space Noachis Terra, Mars, HIRISE Image shuttle) Dunes de sable Les dunes sont asymétriques, elles sont en pente douce face au vent et en pente abrupte sous le vent (ce côté est le plan de glissement). Les dunes sont stable au vent à cause des impacts des grains Dunes de sable Le sable remonte la pente au vent par reputation et saltation. Il retombe du côté sous le vent lorsque le vent perd sa vitesse. Namibia, © Jerome Mayaud Dunes de sable La face de glissement des dunes: le sable s’accumule au sommet, la pente deviant trop abrupte et des mouvements de masse (avalanches) se produisent du côté sous le vent. White Sands, New Mexico Dunes de sable Créent des surfaces solides, compactées, et en pente douce du côté face au vent Et des surfaces abruptes, peu consolidées sous le vent Dunes de sable Le type de dune obtenu depend de la quantité de sédiments apportés et de la direction du vent Dunes de sable Le type de dune obtenu depend de la quantité de sédiments apportés et de la direction du vent Dunes longitudinales Dunes étoilées Barkhane Dunes Dunes paraboliques Pas de Dunes dunes transversales Végétation Dunes de sable : Barkhane En forme de croissant, les pointes orientées sous le vent, elles requièrent un apport sédimentaire moyen et une vitesse moyenne de vents par dessus une surface stable; leur déplacement est rapide. Bodele Depression, Chad Dunes de sable : longitudinales De longs promontoirs étroits parallèles au vent. Se forment losrqu’il y a peu de sédiments disponibles mais que les vents sont puissants. Simpson Desert, Australia. NASA Dunes de sable : transversales Promontoirs asymétriques et continus, perpendiculaires au vent le plus fort, demande beaucoup de sédiments. Rub al Khali, UAE from ISS Dunes de sable : paraboliques Typiques des dunes côtières ayant de la végétation qui agit pour stabiliser la dune. White Sand, New Mexico Dunes de sable : étoilées Isolées et stationnaires, se forme où le vent change souvent de direction et qu’un quantité moyenne de sédiment est apportée Dunes étoilées de 300 m de hauteur en Libye; radar satellite image Dunes de sable Radar à pénétration de sol ET Luminescence stimulée optiquement Dunes de sable Les dépôts anciens de dunes sont identifiables par leurs couches abuptes entrecoupées de couches en pente douce. Les sédiments sont fins et très bien triés Dépôts entrecroisés: des couches à pente faible séparent des couches à pente abrupte Les grains de sable sont arrondis et mats Red Rocks Canyon, Nevada: Patrons causés par l’intersection de joints et de lits entrecroisés  NASA MODIS Aqua image: Juin 24, 2014 Tempêtes de sable Transport de sédiments fins sur de longues distances (pas vraiment du sable) Voyagent sur milliers kms et pendant 10+ jours Influence le bilan radiative, la formation de nuages et apporte des nutriments essentiels aux sols/oceans. Difficile à modéliser car le transport n’est pas canalisé Formations éoliennes Abrasion - Ventifacts - Vernis de roche - Couches de tourbe Déflation (accumulation) - Bassins - Ondulations Mackay (1968) - Dunes Dépôt - Loess - Niveo-aéolien - Dépôts de lag Autres - Lacs orientés - Déduire la direction du vent https://photolibrary.usap.gov/PhotoDetails.aspx?filename=valleys-ventifact.jpg 34  Importance de la neige/glace comme agent abrasif ? Sastrugi Cristaux de glace @ -78°C Blackwelder (1940) Cristaux de glace @ -44°C https://www.passcal.nmt.edu/~bob/passcal/antarctica/ant15.html Kok & Wegener (1930) Mais: La glace a une densité plus faible que les grains minéraux -> moins énergie cinétique. https://www.gemsociety.org/article/select-gems- ordered-mohs-hardness/ 35 Formations éoliennes Abrasion Vernis de - Ventifacts roche - Vernis de roche (ou vernis de - Couches de tourbe désert) Déflation (accumulation) - Bassins https://www.researchgate.net/figure/Desert-varnish-on-entrada-sandstone-in- Big-Dominguez-Canyon-CO-Preferential-weathering_fig3_279853633 - Ondulations - Dunes Dépôt Schefferville - Loess Abrasion des , Québec couches de - Niveo-aéolien tourbe sur les - Dépôts de lag palses Autres (Cummings & Pollard, 1990) - Lacs orientés - Déduire la direction du vent Esri 36 Formations éoliennes Abrasion - Ventifacts - Vernis de roche - Couches de tourbe Déflation (accumulation) - Bassins - Ondulations - Dunes Dépôt - Loess - Niveo-aéolien - Dépôts de lag Autres - Lacs orientés - Déduire la direction du vent Hesp et al. 2016 37 Formations éoliennes Abrasion Lake Athabasca, - Ventifacts SK - Vernis de roche - Couches de tourbe ESRI Déflation (accumulation) - Bassins - Ondulations - Dunes Dépôt - Loess - Niveo-aéolien - Dépôts de lag Autres 20 km - Lacs orientés https://explorewoodbuffalo.ca/explore-wood- - Déduire la direction du vent ESRI buffalo/athabasca-sand-dunes 38 Formations éoliennes Abrasion - Ventifacts - Vernis de roche - Couches de tourbe Déflation (accumulation) - Bassins Loess “Ohne Frost, kein Löss” - Ondulations - Dunes Dépôt - Loess - Niveo-aéolien - Dépôts de lag Autres Loess - Lacs orientés Glaciers Muhs et al. (2013) - Déduire la direction du vent 39 Formations éoliennes Abrasion - Ventifacts - Vernis de roche - Couches de tourbe Déflation (accumulation) - Bassins - Ondulations - Dunes Dépôt - Loess - Niveo-aéolien - Dépôts de lag Autres Bullard et al., 2016. - Lacs orientés - Déduire la direction du vent 40 Formations éoliennes Abrasion - Ventifacts - Vernis de roche - Couches de tourbe Déflation (accumulation) - Bassins - Ondulations - Dunes https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Desert_pavement_2.jpg Dépôt - Loess - Niveo-aéolien - Dépôts de lag Autres - Lacs orientés Dixon (2018) - Déduire la direction du vent 41 Formations éoliennes Abrasion - Ventifacts - Vernis de roche - Couches de tourbe Déflation (accumulation) - Bassins - Ondulations - Dunes Dépôt - Loess - Niveo-aéolien - Dépôts de lag Autres - Lacs orientés - Déduire la direction du vent Price (1997) 42 Formations éoliennes Abrasion - Ventifacts Contemporain à paléo - Vernis de roche - Couches de tourbe Déflation (accumulation) - Bassins - Ondulations - Dunes Dépôt - Loess - Niveo-aéolien https://throughthesandglass.typepad.com/.a/6a01053614d678970c0120a7c81ce2 Whiteman (2000) - Dépôts de lag 970b-pi Autres - Lacs orientés - Déduire la direction du vent 43 Processus éoliens dans les climats froids Mais comment définir les climats froids ? 44 Les climats froids “Définir l'Arctique” - 66° 34’ North - 10°C juillet isotherme Processus éoliens en climat froid ? Focus ici sur les processus des hautes latitudes. Mongolie Désert froid et aride. ~45°N Wikipedia Commons University of Lapland Les climats froids “Définir l'Arctique” - 66° 34’ North - 10°C juillet isotherme Processus éoliens en climat froid ? Focus ici sur les processus des hautes latitudes. Plus précisément : - Environnements saisonnièrement froids (la température mensuelle moyenne la plus froide est moins de -3°C). - Environnements périglaciaires (la température annuelle moyenne de l'air est moins de +3°C). University of Lapland 46 Glaciations et poussières Les périodes glaciaires empoussièrent la Terre. Inlandsis Lambert et al. 2008 47 Glaciations et forçage radiatif Neff et Bertler 2015 Fretwell482016 Dépôts de lœss Muhs 2007 Bertran et al 2021 Dépôts de lœss Muhs 2007 Circulation des poussières minérales à haute latitude 51 Résumé L’érosion éolienne se produit dans les régions arides par les forts vents produits par les gradients de pression, l’absence de végétation réduisant les obstacles naturels à l’amplification des vents. Trois principaux types de formes de dépôts causées par les vents Dunes de sable possèdent des sections caractéristiques selon les processus dominants, et 5 morphologies distinctes selon l’apport sédimentaire, la force/direction du vent et la végétation. La datation des roches sédimentaires peut informer sur la durée et la sévérité des périodes de sécheresse Les tempêtes de sable (de poussière) affectent des processus majeurs à l’échelle globale, selon les directions et la distance parcourue. La formation et le dépôt de lœss ont permis de déterminer l'état des périodes glaciaires antérieures.