Les rochers Hopewell Rocks, site naturel le long de la baie de Fundy, constituent l’une des merveilles maritimes de la planète, une attraction unique où l’on peut observer les plus hautes marées du monde.

Les rochers Hopewell Rocks, site naturel le long de la baie de Fundy, constituent l’une des merveilles maritimes de la planète, une attraction unique où l’on peut observer les plus hautes marées du monde.
Photo Credit: tourismenouveaubrunswick.ca

Des arches de grès stabilisées par le stress

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Les arches élégantes, les piliers majestueux et les alcôves intimes sculptés dans le grès par l’érosion des marées restent en place grâce au poids des rochers, ce qui leur donne force et résistance et leur permet de tenir face aux assauts des éléments tels la pluie, le vent et la neige.

Ce sont là les conclusions d’une étude récemment publiée dans le journal Nature Geoscience. Ce serait en fait la toute première explication scientifique du mécanisme de stabilisation des magnifiques paysages de grès naturellement sculptés par la nature.

L’équipe de chercheurs, menée par le professeur Jiri Bruthans de l’Université Charles de Prague en République tchèque, a mené des expériences érosives dans plusieurs conditions climatiques sur des blocs de grès.

Ils ont trouvé que, comme les faces des blocs s’érodent, le poids de la matière rocheuse au-dessus des zones érodées était porté par de moins en moins de grains de sable, augmentant de ce fait le stress sur ceux-ci.

«Comme la section transversale sous le dôme restant s’amenuise, le stress vertical augmente jusqu’à un point critique, un point de rupture», peut-on lire dans l’étude.

«À ce seuil, l’emboîtement des grains de sable a pour effet de rendre la roche sédimentaire de plus en plus dure. Les piliers et les arches ainsi formés deviennent alors plus résistants que le matériau érodé à de futures attaques érosives. »

Le professeur Bruthans et ses collègues en sont venus à la conclusion que les zones de grès des rochers exposés qui ne supportent que peu de masse sont plus susceptibles de subir les effets de l’érosion.

Afin de démontrer que l’érosion est régulée par le stress l’équipe du professeur Bruthens a développé une série de modèles numérisés en se basant sur un éventail de scénarios.

Dans une expérience, ils ont mis un bloc de grès dans l’eau.

Ils ont constaté une désagrégation rapide du bloc parce que l’air présent des les pores rocheux était comprimé par l’eau, générant ainsi suffisamment de pression pour déloger des grains de sable des faces du bloc.

Par contre, quand un poids était placé sur le dessus du bloc de grès immergé, la désintégration du bloc cessait quand une forme de sablier était atteinte et que les grains de sable restant dans le goulot avaient atteint un niveau critique de stress, niveau atteint quand le col du sablier formé représentait à peu près 20 % de la masse originelle de cette partie du bloc immergé.

Dans une autre expérience, on a exposé des blocs de grès, certains lestés et d’autres non, à des simulations de pluie et de marées.

Résultat: les blocs non lestés se sont complètement désintégrés en cinq à sept minutes; les autres ont tenu beaucoup plus longtemps, s’érodant beaucoup moins vite. Le phénomène s’est complètement arrêté après une heure d’exposition, le bloc conservant 70 % de son volume original.

L’équipe s’est aussi lancée dans des tests d’exposition au froid et à l’eau salée.

Dans ces conditions, les blocs lestés se désintégraient quatre fois moins vite que les blocs non lestés.

Ainsi, en conclusion, les auteurs affirment que des blocs de grès qui ne connaissent que peu de stress de masse voient leur sable constituant se sépare en grains individuels alors que ceux qui subissent des conditions de stress intense présentent un emboîtement des grains de sable, emboîtement qui résiste à l’érosion.

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Publié dans : Environnement, International, Internet et technologies

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