Transport de sédiments

Le rôle des courants, des marées et des dérives dans le transport des sédiments

Voyons comment les courants, les marées et la dérive littorale affectent le transport des sédiments.

Les courants

Les courants côtiers sont des masses d'eau en mouvement. On les trouve entre le littoral et le bord du plateau continental. Ils ont deux composantes : les courants littoraux (ou parallèles à la côte) et les courants transversaux (ou perpendiculaires à la côte). Les courants sont poussés par les vents ou initiés par des différences de densité, de température ou de salinité de l'eau. Les courants de retour sur la plage transportent des sédiments de quelques mètres vers le large pendant quelques heures lorsque le vent souffle directement sur la côte.

Les marées

Les marées sont des variations du niveau de la mer produites par l'attraction gravitationnelle de la lune et du soleil. La marée montante et la marée descendante peuvent créer des courants de marée dans les zones littorales et au large qui transportent des sédiments.

Dérive littorale

La dérive littorale, également connue sous le nom de dérive littorale, déplace des matériaux le long du rivage sous l'action des vagues. Elle se produit généralement dans une seule direction (en fonction du vent), et les vagues s'approchent de la plage en formant un angle. Le swash transporte les matériaux vers le haut et le long de la plage à un angle d'environ 45 degrés, tandis que le backwash transporte les matériaux vers le bas de la plage à angle droit (en raison de la gravité). Au fil du temps, cela crée un déplacement net de matériaux le long de la côte. La dérive littorale contribue à la formation d'une série de reliefs de dépôt, tels que les flèches littorales et les barres littorales.

Fig. 1 - Ce diagramme illustre le processus de la dérive littorale.

Dérive littorale et cellules sédimentaires

La dérive littorale joue un rôle essentiel dans les cellules sédimentaires côtières et le transport des sédiments. Les côtes peuvent être divisées en sections appelées cellules sédimentaires. Par exemple, le littoral de l'Angleterre et du Pays de Galles est divisé en 11 cellules sédimentaires primaires, avec des sous-cellules à l'intérieur de chaque cellule primaire. Ces cellules se trouvent le long du littoral et de la zone côtière, où le mouvement des matériaux est principalement autonome. Elles sont considérées comme un sous-système côtier fermé car leurs limites sont formées par des promontoires importants ou de grands estuaires, qui dirigent le mouvement des sédiments à l'intérieur de la cellule. Les sédiments sont en grande partie recyclés à l'intérieur de ces cellules plutôt que d'avoir de nouvelles entrées ou sorties significatives.

Les cellules sédimentaires constituent un système dynamique. Cela signifie que les sédiments sont constamment générés dans la région source, transportés via la région de transfert et déposés dans la région puits.

• Lesapports se situent là où les sédiments sont générés (falaises ou dunes de sable érodées). Ils peuvent également provenir de barres au large et de systèmes fluviaux.
• Lessorties sont les zones où le dépôt est dominant.
• Lestransferts sont des zones où la dérive littorale et les courants du large déplacent les sédiments le long de la côte, aidés par les plages alignées par la dérive et les parties de dunes et de marais salants.
• Bien que la plupart des sédiments restent dans la cellule, les changements de direction du vent et les mouvements des courants océaniques affectent une partie des sédiments dans des conditions de haute énergie. Ainsi, une partie des sédiments se déplacera vers le large dans les réserves de sédiments à long terme du fond de l'océan.

Transport des sédiments et dépôt côtier

Pendant le transport des sédiments, les vagues perdent parfois de l'énergie, et lorsque c'est le cas, les sédiments tombent et commencent à se déposer. C'est ce qu'on appelle le dépôt côtier.

Le dépôt est susceptible de se produire lorsque le vent est faible ou réduit, que les vagues pénètrent dans une zone d'eau peu profonde, que le swash est plus important que le backwash, que les vagues pénètrent dans une zone abritée (une crique ou une baie), qu'une rivière ou un estuaire se jetant dans la mer réduit l'énergie des vagues, qu'il y a une bonne réserve de matériaux et que l'énergie des vagues n'est pas en mesure de transporter la quantité de matériaux qu'elle renferme.

Les reliefs côtiers sont créés lorsque (a) il y a beaucoup de vagues constructives et (b) l'accumulation de sable et de galets est supérieure à ce qui est enlevé.

Les formes de relief des dépôts côtiers

Voyons quels sont les types de reliefs créés par les dépôts côtiers.

Plages

Il s'agit de la caractéristique de dépôt temporaire la plus fréquente le long du littoral. Lesdépôts de sable, de galets, de cailloux, de boue et de vase qui se trouvent sur l'estran et l'arrière-plage forment des plages. Cela se produit parce que le swash est plus fort que le backwash, de sorte que les matériaux se déplacent vers le haut de la plage. Les plages protègent la côte de l'érosion. Les plages de sable sont créées dans les baies abritées, tandis que les vagues qui projettent des rochers massifs et de gros galets sur la plage pendant les tempêtes forment des plages de tempête.

Plages de tête de baie

Les plages de tête de baie se forment le long des côtes alignées sur la mer où la réfraction des vagues répand l'énergie des vagues sur le périmètre de la baie. Ici, les vagues peuvent se briser à 90 degrés par rapport au littoral, déplaçant les sédiments dans une baie et formant une plage de tête de baie.

Tombolos

Les tombolos sont des crêtes linéaires de sable et de galets qui relient une île au large à la côte continentale. La réfraction des vagues autour de l'île crée une zone d'eau plus calme où le dépôt se produit entre l'île et la côte. Parfois, des courants littoraux opposés sont impliqués, auquel cas la caractéristique de dépôt est similaire à une flèche littorale.

Fig. 2 - Tombolo de l'île de St Ninian, Shetland, Écosse

Les flèches

Ce sont des étendues de sable instables, étroites et longues qui sortent dans la mer. Elles sont reliées au continent à une extrémité. Les flèches se forment sur les côtes alignées par la dérive, là où le littoral change de direction à cause d'une baie ou de l'embouchure d'une rivière. À l'endroit où la flèche tourne, la dérive littorale déplace des matériaux le long du littoral. La réfraction des vagues et les courants provoquent la dispersion de l'énergie des vagues, ce qui entraîne la formation de dépôts sur le fond marin. Au fil du temps, la quantité de sédiments déposés est exposée, prolongeant la plage dans la mer sous la forme d'une flèche littorale.

Trois facteurs déterminent la longueur d'une flèche : les courants secondaires qui provoquent l'érosion, le débit d'une rivière et l'action des vagues.

Double flèche

On parle de double flèche lorsque deux flèches s'étendent dans des directions opposées des deux côtés de la baie vers le milieu. Les doubles flèches se forment lorsque la dérive littorale agit dans des directions différentes sur les côtés opposés de la baie. L'élévation duniveau de la mer, qui entraîne des crêtes de matériaux de la zone côtière vers le rivage, peut également former des flèches doubles . Un cordon littoral poussé en travers d'une baie crée une barre (côtes de Haff), mais un fort courant fluvial sortant peut ouvrir une brèche dans la barre et former une double flèche.

Les flèches à crochets/recourbées

Les flèches en crochet/recourbées sont des flèches dont les extrémités sont incurvées vers l'intérieur des terres, formant ainsi une baie ou un bras de mer. La réfraction des vagues autour de l'extrémité distale transporte et dépose les sédiments sur une courte distance en direction de la terre. Le vent et les fronts de vagues forment un angle opposé au vent dominant, ce qui génère de courtes périodes de dérive littorale dans la direction de la terre.

Avant-plages cuspidées

Les avant-plages en cuspide sont des promontoires de faible altitude et de forme triangulaire qui s'étendent à partir d 'un littoral formé de sédiments déposés. Ils sont créés lorsque des courants de dérive littorale de directions opposées se rencontrent à la limite de deux cellules sédimentaires. Les sédiments sont déposés par les deux courants, créant ainsi une zone de forme triangulaire. Elles s'étendent de quelques mètres à plusieurs kilomètres.

Fig. 3 - Diagramme montrant les reliefs côtiers et océaniques

Barres

Une barre est une crête de sable ou de galets qui relie deux promontoires de part et d'autre d'une baie. Elle est formée par la dérive littorale qui transporte les sédiments le long du littoral. Une lagune, formée par l'eau emprisonnée, est généralement créée derrière la barre.

Barres au large

Les barres offshore sont des crêtes de sable ou de galets dans la zone offshore. Elles sont créées à partir des sédiments déposés à la limite de la zone marine et de la zone littorale.

Elles sont également connues sous le nom de barres de rupture, car la limite entre le large et le littoral est l'endroit où les vagues commencent à se briser. Elles sont parfois exposées par la marée de mortes-eaux (lorsque la marée est à son minimum).

Dunes de sable

Les dunes de sable sont de petites crêtes de sable que l'on trouve en haut d'une plage, hors de portée des vagues. Elles sont créées par le vent qui souffle sur la plage. Les plus gros morceaux de sédiments s'appuient sur les obstacles, créant ainsi une crête. Dans le même temps, des particules plus petites se déposeront sur le côté opposé de la crête, formant un embryon de dune.

Fig. 4 - Les dunes de sable sont un exemple classique de transport de sédiments.

Au bout d'un certain temps, la pile de matériaux devient trop abrupte et instable et s'effondre, permettant aux particules plus petites de tomber de l'autre côté. Cela se poursuit jusqu'à ce qu'un angle stable soit atteint (le sable cesse alors de glisser). Le sable devient lui-même un obstacle, et d'autres dunes peuvent se former devant lui par le même processus. Plus le vent est fort, plus les dunes sont hautes.

Le matériau est transporté de la manière suivante :

• Lasuspension , c'est lorsque le sable est ramassé et transporté au sein du vent. Environ 1 % du mouvement du sable est transporté de cette façon.
• Lasaltation est le fait que les grains de sable rebondissent sur la plage lorsqu'ils sont ramassés et lâchés par le vent. 95 % des mouvements de sable sont dus à la saltation.
• Lefluage, c'est lorsque les grains de sable s'entrechoquent et se poussent les uns les autres le long d'autres grains. 4 % du transport se fait par reptation.

Marais salé

Un marais salé est également un marais salé côtier ou un marais intertidal. Il est situé dans une partie abritée du littoral, entre la terre et l'eau salée ou saumâtre ouverte, qui est régulièrement inondée par les marées. Ici, la boue et le limon peuvent se déposer à une vitesse supérieure à celle du transport en raison du manque d'énergie des vagues. Souvent, les marais salés se trouvent à l'intérieur d'une flèche littorale.