Solutions, suspensions et sédimentation

 

C’est quoi ?

 
Dans la plupart des situations où on s’intéresse à la sédimentation et aux sédiments, les grains qui sédimentent ont des tailles très différentes. C’est le cas d’un sol où, de plus, la nature chimique des constituants (et par suite leur forme et les propriétés de mouillage par l’eau) est très variable. Ils sont constitués d’empilements de plaquettes de quelques nanomètres d’épaisseur et de quelques micromètres de taille dans le cas des argiles. Les limons ont une granulométrie de 5 à à 50 micromètres. Les grains de sable ont des tailles de 50 à 30 micromètres. En général un sol contient un mélange de ces trois constituants principaux  dont la vitesse de sédimentation diminue lorsque leur taille augmente. On aura aussi des composants organiques (sol noir) dus à la décomposition des végétaux en surface.
 
 

Que peut-on observer ?

 
Observer un sédiment dans un endroit calme d’un ruisseau et le fait qu’il est composé de couches superposées de grains de taille différente, les plus gros étant situés à la base.
 
Observer le dépôt de sable à l’amont de certaines mares : le même phénomène se retrouve, mais à une échelle centimétrique.
 
 

Que peut-on mesurer ?

 

Que cherche-t-on à faire ?

 
Observer la formation d’un sédiment à partir d’une suspension d’un échantillon de sol dispersé dans de l’eau. On pourra aussi en modifier la composition.
 

Quel matériel ?

 
Des pots de confitures à bords droits avec leur couvercle.
 
Des échantillons de sol.
 

Quel déroulement ?

 
On remplit au tiers le récipient du mélange solide et on complète par de l’eau.
 
Observer le dégagement  de bulles d’air piégées entre les grains.
 

Que voit-on ?

 
Après avoir secoué, on laisse reposer la suspension en observant les diverses étapes :
  • Chute des petits cailloux au fond.
  • Sédimentation progressive. Au bout d’une heure on peut observer la couche de sable (éventuellement plusieurs couches) superposée de la couche de limon.
  • Suivant la nature des argiles, on aura une couche supérieure d’argile (la boue).
 
Des argiles peuvent rester longtemps en suspension et rendre l’eau trouble. Dans ce cas, on peut faire floculer les particules qui forment des agrégats plus gros dont la vitesse de sédimentation est suffisante pour former  le dépôt argileux . C’est ce que réalise l’eau salée à l’embouchure des fleuves ou que l’on fait dans les piscines avec du sulfate d’alumine.
 
L’eau peut rester colorée par suite de molécules organiques provenant des couches supérieures du sol. On observe aussi des résidus organiques en surface.
 
 
 

Dans l’histoire ?

 
Henri Erhart a développé sa théorie appelée bio-rhexistasie dans un ouvrage paru en 1956 : La genèse des sols en tant que phénomène géologique. Aux périodes de biostasie, périodes chaudes et humides caractérisées par une végétation abondante favorable à l’altération des roches, elle oppose celles de rhexistasie (du grec rhèxis, action de rompre), pendant lesquelles la dégradation du couvert végétal liée à un refroidissement ou à un assèchement entraîne l’érosion des altérites et une sédimentation détritique dans les mers. Cette théorie, très féconde pour expliquer la formation de nombreux sites miniers, a fortement influencé la géomorphologie et la pédologie dans les décennies qui ont suivi.
 
 
 

Quels prolongements ?

 
En géologie, les bassins sédimentaires présentent des roches à grain grossier en périphérie (grès) et des roches à grain fin au centre (calcaires, marnes). Ces sédiments nous racontent l’histoire de leur construction initiale. Celle-ci résulte de la sédimentation des sédiments apportés par les rivières en milieu marin. Les grains les plus grossiers se déposent à proximité de la côte, les grains les plus fins, qui restent plus longtemps en suspension, se déposent au centre des bassins.
 
Lorsque l’on veut déterminer la granulométrie (taille des particules) d’un sédiment ou d’un sol, les particules de taille supérieure à une cinquantaine de micromètres peuvent être séparées par tamisage. Mais le tamisage ne peut pas être utilisé pour les tailles plus petites en raison du colmatage des tamis (dégagement de bulles d’air piégées entre les grains).
 
Les particules de petite taille sont étudiées par sédimentation dans l’eau.
 
 

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