Vous êtes ici

Station 5: La pédologie et la minéralogie, étude du sol et des roches

Informations générales

La première chose qui vous a probablement sauté aux yeux quand vous êtes arrivé dans la vallée du Leinbach outre le ruisseau lui-même est probablement le grand nombre d’arbres et d’arbustes. Mais avez-vous songé à ce qui se trouve sous vos pieds ? De quoi est fait le sol, quand il s’est formé et quelles différences existent ? Vous trouverez ici les réponses à ces questions.

 

 

 

 

 

1. Les roches

1.1 Le grès bigarré (buntsandstein)

 

2. Les types de sols

2.1 Les sols bruns

2.2 Les luvisols

2.3 Les gleys

2.4 Les pseudogleys

2.5 Les podzols

 

 

1. Les roches

1.1 Le grès bigarré (buntsandstein)

La formation du grès bigarré date d’une époque distante de 215 à 230 millions d’années. Il se compose principalement de sables de quartz (avec une coloration rouge ou rouge brunâtre, parfois jaune, blanche voire violette). La couleur rouge-brun caractéristique est due à une mince couche d’oxyde ou d’hydroxyde de fer qui l’entoure.

En Europe, les formations de grès bigarré s’étendent d’est en ouest de la France et du Luxembourg jusqu’à la Pologne et à la Biélorussie. Sur l’axe nord-sud, on le trouve de la Suisse aux pays scandinaves.

A l’époque où les couches de grès se sont formées, des périodes de temps humide et de sécheresse s’alternaient. Les périodes de climat désertique laissaient de nombreuses fissures dans les couches argileuses à cause de la sécheresse. Il y a peu de fossiles qui datent de cette époque. Parmi eux, des morceaux de fougères, de prêles et de conifères, des traces et des parties de squelettes de vertébrés, quelques animaux d’eau douce... En fonction de l’absence ou de la rareté de fossiles, les formations rocheuses sont classées selon la succession de sédimentation en trois couches :

  •           Le buntsandstein supérieur (Röt), d’une épaisseur allant de 100 à 190 mètres
  •           Le buntsandstein intermédiaire, d’une épaisseur allant de 140 à 240 mètres
  •           Le buntsandstein inférieur, d’une épaisseur allant de 200 à 310 mètres.

[www.themenpark-umwelt.baden-wuerttemberg.de]

Illustration du grès bigarré: [www.data6.blog.de] 

 

Le buntsandstein supérieur

Vers la fin de l’époque de formation du grès (époque du grès supérieur) la mer a laissé des sédiments qui contenaient entre autres des coquillages ou des carapaces de limules. Sur cette roche, on trouve des sols sablo-argileux un peu plus fertiles que sur des substrats du grès moyen.

Sous des couches d’argilite du « Röt », on distingue des couches de grès dites « en plaques », à la partie inférieure desquelles on trouve des concrétions de cornaline et de dolomite, souvent utilisées pour déterminer les délimitations. Ces couches sont souvent composées de grès à grain moyen présentant des couches minces horizontales riches en mica. Il y a encore des petites carrières où on exploite ce « grès en plaques » pour la construction entre autres.

Dans les argilites du Röt, on distingue les argilites supérieures et inférieures, qui sont séparées par le quartzite du Röt. Ce quartzite du Röt est un grès « silicifié » présentant des fossiles. Les argilites du Röt sont des roches d’argile et de silt brun-rouge avec un horizon de réduction, des couches intermédiaires de grès et qui présentent par endroits des dépôts de marne gypseuse et rocheuse. Dans la partie supérieure, la présence de calcaire dolomitique présentant des fossiles caractéristiques des eaux marines peu profondes, témoigne de l’avancée de la mer faisant la transition vers le calcaire coquillier.

 

Le buntsandstein intermédiaire

La couche du buntsandstein intermédiaire commence avec un horizon inférieur qui forme une série gréseuse dans laquelle sont inclus des graviers. Les couches du buntsandstein principal, qui se trouvent au-dessus, sont exemptes de graviers. Elles se subdivisent en deux compartiments en fonction de la présence ou de l’absence de taches brunâtres formées de sable meuble qui forment des trous suite aux processus d’érosion par les intempéries. Le buntsandstein principal est en partie traversé par des couches fines de limon et se compose de bancs rocheux d’épaisseur importante. Le grès a été exploité dans de nombreuses carrières et il l’est encore de nos jours.

 

Le buntsandstein inférieur

Il s’agit d’un grès surtout argileux, sableux et fortement coloré, d’une teinte rouge soutenue et homogène en général, rarement de couleur gris-jaunâtre. Cette roche s’est probablement formée en bord de mer, dans un estuaire, sous une faible hauteur d’eau. La partie supérieure contient par endroits des concrétions qui forment de véritables boules de pierre. Dans la série du Lopingien, les grès tachetés représentent une particularité. Ils se distinguent par des taches jaunes, grises, voire noires formées par des oxydes de manganèse.
 

Illustration du Kugelsandstein et Tigersandstein:[www.themenpark-umwelt.baden-wuerttemberg.de]

 

2. Les types de sols

2.1Les sols bruns

Dans les régions tempérées, les sols bruns ou brunisols, qui se subdivisent en plusieurs catégories, sont les plus répandus. Ils couvrent rarement de grandes étendues d’un seul tenant et se distinguent par une grande variété de substrats. Les sols bruns sont de formation récente, post-glaciaire (comme tous les sols d’Europe centrale) et se développent souvent à partir de rankers ou de rendzines (des sols peu épais). La hauteur du profil est de 1,5 mètre. L’horizon supérieur est un horizon A riche en humus. Il est suivi d’un horizon B brunifié et pour finir d’un horizon C avec la roche-mère. Ils se forment à partir des roches (dures ou fragmentées) les plus diverses (sables, lœss) ainsi que de grès, granit, basalte, gneiss ou de terres peu compactes contenant des pierres. Les sols bruns se caractérisent par une accumulation d’humus à leur partie supérieure et par la brunification. Cette dernière est due au fait que le fer qui se libère forme des oxydes et hydroxydes de fer qui ont une couleur brunâtre. Autrement dit, de la rouille se forme. Un autre processus qui se produit également dans l’horizon Ah est la formation de minéraux argileux à faible granulométrie (argile). Ces deux processus qui ont lieu dans l’horizon Ah ne sont pourtant pas directement reconnaissables car la couleur sombre de l’humus les masque. Un troisième processus important est le lessivage des éléments alcalins. Du fait qu’il contient des minéraux non encore désagrégés, l’horizon Bv, brun et argileux, contient des réserves d’éléments nutritifs et se fond sans délimitation nette dans l’horizon C. Les brunisols riches en humus et en substances nutritives se forment généralement à partir de basalte ou d’argile à blocaux (originaire de glaciers ou moraines). Ils sont légèrement acides à neutres, bien aérés et humides et présentent donc un potentiel de production important. Par contre, les brunisols sur substrat granitique ou sableux sont acides, pauvres en bases et de granulométrie grossière. Du fait de leur bilan hydrique favorable, ils sont aussi un peu bourbeux. Mais un apport d’engrais permet d’y remédier. Malgré leur aspect peu impressionnant, les sols bruns sont des sols variés et intéressants [www.hypersoil.uni-muenster.de] [www.bodenkunde.uni-hohenheim.de] [www.bodenwelten.de].

Illustration du sol brun: [www.hypersoil.uni-muenster.de]

 

2.2 Les luvisols

Tout comme les sols bruns, les luvisols (sols lessivés) font partie des plus répandus dans les zones tempérées et humides d’Eurasie et d’Amérique. Ils font partie des sols la série des marnes qui se développent le plus souvent à partir de pararendzines ou de brunisols où le faible degré d’acidification et le lessivage du calcaire permettent la migration des argiles. Les roches-mères sont peuvent être des substrats à granulométrie fine, le plus souvent meubles, pas trop acides, tels que des lœss ou des sédiments marneux d’origine glaciaire. L’horizon Al, clair et acide (horizon d’appauvrissement par lessivage) et l’horizon Bt sous-jacent de couleur brun-rouge (horizon d’enrichissement en argile) sont caractéristiques des luvisols. Lorsque ces sols se constituent, à partir de la couche supérieure riche en humus, l’horizon Al se forme par appauvrissement en argile. Du fait de la migration de particules, il s’éclaircit. Ces particules d’argile s’accumulent dans l’horizon Bt, ce qui se voit sur les parois des cavités rendues brillantes par les dépôts d’argile. En outre, cet horizon prend une couleur sombre du fait de son enrichissement en argile. L’horizon C se compose du substrat. Sous couvert forestier notamment, une forte acidification peut podzoliser ces sols. Par migration de l’argile ou si les précipitations sont abondantes, il peut y avoir une saturation en eau (hydromorphie) et les sols peuvent évoluer en sols bruns de type pseudogley, puis en pseudogleys. Les sols lessivés forment des terres arables profondes, fertiles et faciles à travailler. Ces propriétés sont assurées par les fortes teneurs résiduelles en minéraux, une teneur importante en humus, des minéraux argileux à trois couches qui facilitent les échanges et une bonne structure. Cependant ces sols ont tendance à s’éroder facilement s’ils ne sont pas suffisamment couverts. L’utilisation d’engins agricoles lourds entraîne une altération de leurs propriétés et une compactisation [www.hypersoil.uni-muenster.de] [www.bodenkunde.uni-hohenheim.de].

Illustration du luvisol: [www.hypersoil.uni-muenster.de]

 

2.3 Les gleys

Les gleys subissent une forte influence des nappes phréatiques et se distinguent par un niveau d’eau élevé. On parle donc de sols hydromorphes. Ils présentent une capacité d’échange importante due à leur forte teneur en argile. En cas de sécheresse, ils peuvent se fissurer et en cas de forte humidité, ils sont très difficiles à travailler. Du fait des problèmes liés aux nappes phréatiques, d’un lent réchauffement, d’une forte mobilité des nutriments dissous dans les nappes phréatiques et du peu de place qui reste pour les racines, ces sols sont peu intéressants pour les cultures. L’horizon Ah a une épaisseur de 20 à 30 cm. Il est riche en humus et pauvre en calcaire. La strate sous-jacente argileuse et marneuse se forme par érosion chimique. Du fait du manque d’oxygène dans la partie baignée par l’eau de la nappe, les hydroxydes trivalents de fer et de manganèse, de couleur rouille, sont réduit en oxydes bivalents. Dans la partie située juste au-dessus, dans laquelle le niveau de la nappe fluctue, ils sont déposés et forment des bandes tachetées. Dans l’horizon sous-jacent (horizon de réduction), l’aspect tacheté est remplacé par des couches vertes-bleues-grises [www.hypersoil.uni-muenster.de].

Illustration du gley: [www.hypersoil.uni-muenster.de]

 

2.4 Les pseudogleys

On les trouve généralement sur des substrats argileux, sableux et limoneux dans les cuvettes et dans les dépressions. Ils se composent d’un profil à deux couches, le pseudogley primaire et secondaire. Le pseudogley primaire se forme par sédimentation. Il s’agit d’une couche aquifère présentant une texture très grossière dans l’horizon AI. Le pseudogley secondaire se forme quant à lui à partir de parabrunisols présentant des migrations d’argile importantes. Il constitue une couche imperméable à l’eau et à teneur faible en argile dans l’horizon Bt. Pour que les deux couches se forment, il faut une alternance entre des phases humides, très humides et sèches de longueurs différentes. Le profil « marbré » est caractéristique des pseudogleys. Dans l’horizon Bt, il présente en outre des coloris bruns-rouges avec des stries et des taches grises. La stratification est une des conditions de la pédogenèse. Les précipitations traversent l’horizon AI, qui est perméable, et forment une nappe au dessus de l’horizon Bt, qui est imperméable. Cette nappe ne s’asséchera qu’en cas de températures estivales, une fois que les plantes auront consommé toute l’eau accumulée. La durée des phases sèches et humides est conditionnée par différents facteurs : hauteur de la nappe, texture de l’horizon Al, relief de la surface de la strate imperméable et de la surface du sol, abondance et répartition des précipitations, température et humidité.

Pendant les phases humides, la vie dans le sol est très limitée du fait du manque d’air. Les racines ne peuvent se développer que dans l’horizon AI, celui-ci étant plus meuble, bien aéré et perméable à l’eau. Sans amendement des sols (par drainage, chaulage, apport d’engrais etc.), le pseudogley n’est pas exploitable en agriculture ou ne l’est que difficilement [www.hypersoil.uni-muenster.de] [www.bodenkunde.uni-hohenheim.de].

Illustration du pseudogley: [www.hypersoil.uni-muenster.de]

 

2.5 Les podzols

Le terme podzol veut dire « sol de couleur cendre ». L’horizon qui leur a donné ce nom, d’une couleur pâle, gris clair avec une pointe de violet, se situe sous une couche superficielle d’humus brut et un horizon humique fin. Dans cet horizon « cendré », l’humus et le fer ont été lessivés. Ils se sont accumulés dans l’horizon sous-jacent, de couleur brun-noir et brun-rouge. Il est souvent très compact et accompagné de bandes brun noir à brun rouge dans le sous-sol. Les podzols sont caractéristiques des climats humides et froids à tempérés. Dans les zones froides (subpolaires), ils sont majoritaires. L’évolution en podzol se fait dans des zones où la roche-mère est pauvre en éléments nutritifs, comme le grès, le granit, les sables etc. En outre, ces zones sont caractérisées par de fortes précipitations, une humidité de l’air importante et une moyenne de température annuelle faible. La podzolisation est liée à une forte acidification. De ce fait, il est très difficile pour les micro-organismes de décomposer les résidus de litière présents dans les landes ou les forêts. Il y a donc accumulation d’humus et libération d’acides organiques. Ceux-ci se combinent avec l’aluminium et le fer provenant des minéraux dégradés pour former des substances solubles. Celles-ci sont lessivées dans le sol. C’est ainsi que se forme la stratification horizontale caractéristique des podzols, par précipitation des substances du fait d’une modification de la chimie du sol. Il est possible de rendre ces sols de nouveau cultivables en les amendant par apport de chaux, broyage des pierres dures, entretien intensif de l’humus et irrigation [www.hypersoil.uni-muenster.de] [www.bodenkunde-online.de].

Illustration du podzol: [www.hypersoil.uni-muenster.de]

 

 

 

 

Français