Séquence 3 : Quels sont les comportements des roches vis à vis de l'eau ?

Porosité, perméabilité en grand et en petit des basaltes

L'eau des précipitations peut ruisseler en surface, et participer à la formation des cours d'eau aérien, ou s'infiltrer en profondeur et donner naissance à des nappes d'eau souterraines. La proportion d'eau qui ruisselle et qui s'infiltre dépend de la perméabilité et de la porosité du sol et des roches du sous-sol

Quel est le comportement du basalte vis à vis de l'eau ?

 

Doc 1 : La source Lebon dans le lit de la rivière des Remparts

Questions :

1) en t'aidant de la photographie ci-dessous, attribue aux légendes suivantes le numéro correspondant sur le schéma d'interprétation : lit amont de la rivière, lit aval de la rivière, cœur massif de coulée, couche de gratons, source, sédiments déposés par le rivière, végétation, écoulement d'eau en surface.

Sur la carte topographique de la région de Saint-Joseph apparaît dans le lit de la rivière des Remparts un trait bleu pointillé qui se transforme, à partir de la source Lebon en un trait continu.

 

 

Questions :

2) Observe le lit de la rivière de Remparts en amont et en aval de la source Lebon ; Où observe-t-on un écoulement d'eau ?

3) Détermine à quoi correspond le figuré trait bleu-pointillé et trait bleu-continu

 

 

Vue du lit de la rivière des Remparts en aval des sources Lebon

Vue du lit de la rivière des Remparts en amont des sources Lebon

 

Doc 2 : Le lit de la rivière des Remparts est donc par endroit à sec. Pour expliquer la disparition de l'écoulement de surface nous allons étudier la perméabilité des roches constituant le lit de la rivière. Les paysages de la Réunion résultent d'un empilement de coulées ; chaque coulée est constituée de deux niveaux de gratons encadrant un cœur massif. Nous allons mesurer la perméabilité d'un échantillon de roche provenant du niveau de gratons situé sous le cœur massif d'une coulée

- Localisation du site de prélèvement de l'échantillon

- Dispositif de mesure de la perméabilité

Mesure de la perméabilité :

- Remplir de gratons sur une hauteur L du tube en plexiglas.
   - Verser de l'eau : celle-ci traverse les gratons et s'écoule à la base.
   - Régler le débit de l'eau tel que l'eau en excès soit en permanence éliminée par le trop-plein (B) : la colonne d'au a une hauteur constante H.
   - L'eau ayant traversé les gratons est recueillie dans une éprouvette graduée (C)
   - Lorsqu'un écoulement régulier est établi, mesurer, à intervalles de temps constants, et pendant 30 minutes, le volume obtenu, ce qui définit le débit sortant. Ce débit dépend de la section S du tube et de la hauteur H de l'eau. On peut définir le coefficient de perméabilité K par la formule suivante : K = Q x L / S x H (unité : m.S-1)

Mesure de la porosité efficace**:

- Placer 100 cm3 de gratons dans le tube de droite A ;
   - Le robinet 1 étant fermé, remplir d'eau le tube gradué de gauche B ;
   - Repérer le niveau d'eau du tube B ; Ouvrir le robinet 1 : le niveau de l'eau monte dans le tube A ;
   - Fermer le robinet 1 lorsque l'eau atteint la surface supérieure des gratons ;
   - Mesurer sur le tube gradué B le volume V1 écoulé de B vers A ( V1 = porosité totale* ) ;
   - Débrancher le tuyau C. Ouvrir le robinet 1 pour recueillir dans le bécher D le volume d'eau V2 qui ‘écoule des gratons ( V2 = eau de gravité )
   - Mesurer le volume V2.

 

* Porosité : volume de vide existant à l'intérieur d'une roche, estimé en pourcentage du volume total de celle-ci.

** Porosité efficace : volume d'eau pouvant librement s'écouler sous l'effet de la gravité, estimé en pourcentage du volume total de la roche.

 

- Dispositif de mesure de la porosité

 

Questions :

4) Recherche dans le dictionnaire la définition du mot perméabilité

5) Mesure de la perméabilité et de la porosité puis complète le tableau ci-contre.

 

Echantillon

Porosité (L.m3)

Perméabilité (m.s-1)

Fragment du cœur
massif de la coulée

0

0

Gratons

 

 

 

Doc 3 : Le fond de la rivière des Remparts est tapissé par une coulée massive de basalte (voir photographies des documents 1 et 2)


Questions :

6) D'après les résultats de doc 2, est-il normalement possible à de l'eau s'écoulant en surface, de disparaître en s'infiltrant en profondeur ?

7) Comment expliquer alors que la rivière ne « coule » pas en amont de la source Lebon ? Pour répondre à cette question, observe les photographies ci-dessus et propose une hypothèse explicative.

8) On parle de perméabilité en grand ou de perméabilité fissurale pour les roches constituant le cœur massif des coulées de basalte ; justifie cette dénomination.

 

Activité proposée par Jean-Luc Cheverry
Crédit photos : Jean-Luc Cheverry
   

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