Le but de cet exercice est de préciser la notion d'altération d'une roche à l'aide de l'étude d'un paysage et des roches qui le composent.
Le relief karstique
Les karsts sont des terrains présentant une morphologie très particulière. Le calcaire est la roche prédominante, et son altération mène au creusement de la roche et à la formation de grottes, de gorges, etc.
© Hugo Soria, CC BY-SA 3.0, via Wikimedia Commons
L'altération du calcaire
Le calcaire est une roche composée de carbonate de calcium, dont la formule chimique est \ce{CaCO3}. L'ajout d'acide chlorhydrique (\ce{HCl}) sur cette roche provoque une effervescence (dégagement de \ce{CO2}) et un creusement : au contact d'un acide, le calcaire est dissous.
La réaction acido-basique qui se produit a pour équation bilan :
2 \ce{H+} + \ce{CaCO3} + 2\ce{Cl-} \ce{->} \ce{Ca^{2+}} + \ce{CO2} + \ce{H2O} + 2 \ce{Cl-}
© Alessandro e Damiano, CC BY 4.0, via Wikimedia Commons
Qu'est-ce que l'altération d'une roche ?
L'altération correspond au processus de modification chimique ou physique d'une roche, par l'intervention des phénomènes de surface (pluie, vent, gel, action de l'eau, etc.).
Sachant que l'eau de pluie est naturellement acide (contient des ions \ce{H+}), quelle est son action sur le calcaire ?
Le document 2 montre l'action d'un acide sur le calcaire. L'eau de pluie est un acide plus faible que l'acide chlorhydrique, mais est capable de dissoudre et de creuser le calcaire sur de longues périodes de temps.
Que deviennent les ions \ce{Ca^{2+}} issus de l'altération du calcaire ?
Les ions \ce{Ca^{2+}} libérés lors de l'altération du calcaire se retrouvent sous forme dissoute dans l'eau, et sont transportés avec elle par ruissellement.
Comment se forment les reliefs karstiques ?
Les reliefs karstiques (document 1) sont le résultat à grande échelle de l'altération de la roche calcaire (document 2) : l'action de l'eau cause l'altération et la dissolution de la roche, qui se creuse localement. À l'échelle du paysage, des grottes et des gorges se forment.
Peut-on également parler d'érosion ici ?
L'érosion désigne la mobilisation et le transport des éléments issus de l'altération des roches. Ici, l'altération et l'érosion se déroulent au même moment, puisque les éléments issus de la dissolution du calcaire (\ce{H2O}, \ce{CO2} et \ce{Ca^{2+}}) sont directement transportés par l'eau de pluie ou dégagés dans l'atmosphère.