Enquête sur la formation des plaines : processus et caractéristiques géologiques

Introduction aux plaines

Les plaines sont parmi les formes terrestres les plus répandues et les plus importantes de la planète, couvrant plus d'un tiers de la surface terrestre de la planète.Ces vastes étendues plates ou ondulantes sont cruciales pour l'agriculture, l'habitat humain, les réseaux de transport et la dynamique des écosystèmes. Leur formation résulte d'une interaction complexe de processus géologiques qui ont fonctionné pendant des millions d'années.

Qu'est-ce que les plaines?

En géomorphologie, une plaine est définie comme une vaste superficie de terres relativement plates à faible relief local. Contrairement aux plateaux, les plaines ne possèdent pas d'altitude significative au-dessus du terrain environnant; la plupart se trouvent à basse altitude, bien que certaines se trouvent à des altitudes plus élevées. Les plaines sont généralement sous-lacustres par des strates sédimentaires ou des dépôts alluviaux épais, et elles présentent souvent des pentes douces de moins de quelques degrés.

Principales caractéristiques des plaines

Suppression faible: Les changements d'élévation sont minimes, souvent inférieurs à 30 mètres sur des dizaines de kilomètres, ce qui entraîne des surfaces presque en niveau.
Couverture sédimentaire : La plupart des plaines sont recouvertes de sédiments lâches – sable, limon, argile ou gravier – qui ont été transportés et déposés par l'eau, le vent ou la glace.
Modèles de drainage:[ Les rivières des plaines se missent généralement, formant des canaux sinueux, des lacs de bardeaux et des plaines inondables en raison du gradient bas.
Fécondité du sol: Les plaines contiennent souvent des sols profonds et riches, développés à partir de dépôts alluviaux ou loess, ce qui en fait des régions agricoles les plus productives du monde.
Biodiversité Les points chauds: Les prairies, les zones humides et les plaines inondables des plaines abritent une flore et une faune distinctes adaptées à des milieux plats ouverts.

Processus géologiques en formation de plaine

La formation des plaines implique plusieurs processus géologiques principaux : l'érosion, le dépôt, l'activité tectonique et le volcanisme.Ces mécanismes fonctionnent souvent simultanément ou séquentiellement sur des échelles de temps géologiques, formant des plaines de différents types et caractéristiques. L'importance relative de chaque processus varie selon la géologie régionale, le climat et le cadre tectonique.

Procédés érosifs

Les plaines érosionnelles se développent lorsque des couches rocheuses résistantes sont progressivement usées, ce qui entraîne une surface plane ou ondulante, ce qui peut se produire par plusieurs agents d'érosion :

Érosion floviale: Les rivières et les cours d'eau ont été coupés vers le bas et latéralement, élargissant les vallées et réduisant les hautes terres. Au fil du temps, ce processus peut créer une pénéplaine, une surface presque-niveau qui représente la dernière étape de l'érosion dans un paysage. La théorie pénéplaine explique ce concept comme un cycle géomorphique culminant au nivellement du paysage.
Érosion glaciaire: Les plaques de glace continentales, comme celles qui couvrent le Canada et la Scandinavie pendant la période Quaternaire, ont des surfaces de roche-sols éclaboussées, créant de vastes plaines de till plats et des surfaces de roche-sols tronquée. Le Blindage canadien est un exemple de paysage façonné par une érosion glaciaire répétée.
Érosion éolienne: Dans les régions arides, la déflation du vent élimine les particules fines, abaissant la surface du sol et créant des plaines rocheuses connues sous le nom de hamadas ou de graviers regs. Le désert du Sahara contient des plaines de rog considérables formées par ce processus.
Érosion marine : L'action des vagues le long des côtes érode les falaises et les rives, formant des plates-formes de coupe de vagues plates. Lorsque le niveau de la mer diminue, ces plates-formes deviennent des plaines côtières, comme celles trouvées le long de certaines parties de la côte atlantique.

Processus de dépôt

Les plaines de dépôt sont formées par l'accumulation de sédiments transportés par l'eau, le vent ou la glace. Ces plaines contiennent souvent certains des sols les plus fertiles et soutiennent des populations humaines denses en raison de leur productivité agricole.

Dépôt alluvial: Les rivières déposent des sédiments sur les plaines inondables pendant les inondations saisonnières ou épisodiques, construisant des couches épaisses de limon, de sable et d'argile sur des millénaires. La plaine indo-gangétique en Asie du Sud, formée par les rivières Gange, Indus et Brahmaputra, est un exemple classique, avec des profondeurs de sédiments supérieures à 2 000 mètres dans certaines régions.
Dépôts glaciaires: À mesure que les glaciers se retirent, ils laissent derrière eux des tills, des sédiments non triés, et des plaines de lavage composées de sable stratifié et de gravier déposés par les cours d'eau de fonte.
Dépôt aéolien: Silt à vent, ou loess, s'accumule pour former des sols épais et fertiles. Le plateau de Loess en Chine, le plus grand et le plus épais dépôt de loess au monde (jusqu'à 330 mètres de profondeur), a été formé à partir de poussière soufflée du désert de Gobi pendant les périodes glaciaires.
Dépôt de lacustre: Les anciens lits de lacs remplis de sédiments fins deviennent des plaines plates lorsque le plan d'eau sèche ou recule. La région des Grands Lacs contient des plaines de lacustres laissées par les lacs proglaciaux comme le lac Agassiz et le lac Bonneville.
Dépôt de la vallée: Les deltas de rivière sont des plaines de dépôt formées où les rivières entrent dans les plans d'eau debout, déposant des sédiments qui s'accumulent dans le bassin. Les deltas du Mississippi et du Nil sont des exemples de plaines deltaiques fertiles et de faible altitude qui soutiennent une agriculture étendue.

Procédés tectoniques

Les forces tectoniques peuvent créer des plaines par élévation, subsidence ou faille, influençant leur élévation et leur caractère structurel.

Plaines surélevées (Pladeau Plaines):Ces plaines se forment lorsque de grandes régions de roches sédimentaires en couches horizontales sont élevées avec peu de déformation, créant des terres plates à haute altitude.
Plaines structurelles:[ Formées par pliage vers le bas (synclines) ou par faille, créant des bassins qui se remplissent ensuite de sédiments pour former des plaines plates. La vallée centrale de la Californie est un creux structural rempli d'alluvium et est une zone agricole clé.
Plaines de subsidence: Zones où la surface du sol a progressivement coulé en raison de l'extension tectonique ou de la charge de sédiments, créant ainsi un espace d'hébergement pour une accumulation épaisse de sédiments, formant ainsi de vastes plaines.

Processus volcaniques

Le volcanisme peut produire des plaines par l'effusion étendue de coulées de lave qui créent de vastes surfaces plates au moment du refroidissement. Ces plaines lava sont généralement formées à partir de lave basaltique à faible viscosité capable de s'étendre sur de grandes surfaces.

Le Columbia River Basalt Group dans le Pacifique Nord-Ouest des États-Unis couvre plus de 163 000 kilomètres carrés, formés par de multiples éruptions de basalte.
Les Déccan Traps en Inde représentent l'une des plus grandes plaines volcaniques de la Terre, formées par des flux massifs de lave basaltique durant le Crétacé tardif.
D'autres plaines volcaniques se trouvent dans des régions où les éruptions de fissuration sont importantes, comme l'Islande et certaines régions de l'Afrique de l'Est.

En-Depth Regardez les principaux types de plaines

Plaines alluviales

Les plaines alluviales sont les formes de terre les plus productives sur le plan agricole. Ces plaines sont constituées de sédiments non consolidés déposés par les rivières et les cours d'eau pendant de longues périodes. Les dépôts de limon et d'argile riches en éléments nutritifs qui réapprovisionnent le sol, supportent l'agriculture intensive. La plaine Indo-Gangétique], couvrant le nord de l'Inde, le Pakistan et le Bangladesh, soutient plus de 900 millions de personnes et produit une part importante de la région.

Les plaines alluviales présentent souvent divers éléments géomorphiques, notamment des digues naturelles formées par des dépôts de sédiments le long des berges de la rivière, des contre-sacs où l'eau se collecte dans les zones basses et des cicatrices de méandres, qui subsistent dans les canaux abandonnés de la rivière.

Plaines côtières

Les plaines côtières se trouvent le long des marges océaniques et maritimes, généralement en hausse douce du rivage aux collines ou escarpements intérieurs. Elles sont sous-jacentes aux roches sédimentaires et aux dépôts côtiers récents, souvent contenant des caractéristiques telles que les îles-barrières, les estuaires, les marais marémoteurs et les lagunes.

La plaine côtière atlantique de l'est des États-Unis s'étend du New Jersey à la Floride. Elle a été formée principalement par des transgressions et des régressions marines pendant l'ère cénozoïque, déposant d'épaisses couches de sables, de limons et d'argiles.

Les plaines de Loess

Les plaines de Loess sont formées par l'accumulation de particules de taille de limon qui ont été posées par le vent, créant des paysages très fertiles mais sujets à l'érosion. Le plateau de Loess en Chine, couvrant environ 640 000 kilomètres carrés, est le plus grand gisement de loess au monde, avec des épaisseurs atteignant 330 mètres. Ce plateau a été formé pendant le Pléistocène lorsque la poussière du désert de Gobi a été transportée par des vents dominants et déposée sur une vaste zone.

Les sols de Loess, comme chernozems[, sont riches en minéraux et favorisent une agriculture intensive. Cependant, leur nature fine les rend sensibles à l'eau et à l'érosion éolienne. Pour lutter contre cela, des projets de conservation à grande échelle comme le programme chinois « Grain for Green » ont été mis en œuvre, qui implique le reboisement et le terraçage pour stabiliser les sols.

Plaines glaciaires

Les plaines glaciaires comprennent plaines de laill[ formées par le dépôt direct de débris glaciaires non triés et plaines de law [ créées par le tri et le dépôt des sédiments dans les cours d'eau de fonte.

Les Grandes plaines d'Amérique du Nord contiennent également de vastes dépôts glaciaires, aux côtés des loess et des alluvials. Ces plaines sont cruciales pour la production de céréales et le pâturage du bétail.

Plateau Plaines

Les plaines du plateau sont des plaines à haute altitude souvent disséquées par des canyons et des vallées profonds. Leur aspect plat est le résultat de roches sédimentaires ou volcaniques planes qui résistent à l'érosion.Le plateau de Colorado aux États-Unis est un exemple emblématique, caractérisé par des mésas et des plateaux plats incisés par des rivières comme le fleuve Colorado, qui a sculpté le Grand Canyon.

De même, le plateau de Déccan en Inde est une vaste plaine volcanique formée par de vastes flux de lave basaltique. Les sols des plaines de plateau ont tendance à être minces et moins fertiles que les plaines alluviales et nécessitent souvent une irrigation ou une fertilisation pour l'agriculture.

Caractéristiques qui définissent les plaines

Topographie et pente

Les plaines se distinguent principalement par leurs faibles angles de pente, généralement inférieurs à 2°, et par leur relief local minimal, généralement inférieur à 30 mètres. Ce gradient doux permet aux rivières de se dénuder librement, créant de vastes plaines inondables et des caractéristiques associées comme les lacs de la sauvagine.

Terraces: Niveaux de plaine inondable abandonnés formés par incision de la rivière et changements du niveau de base.
Aventuriers alluviaux: Dépôts en forme de cône formés où des ruisseaux escarpés émergent sur des plaines plates, étendant les sédiments sur une vaste superficie.
Léves naturelles: Bancs élevés formés par des dépôts de sédiments le long des canaux fluviaux.

Développement des sols

Les types de sol dans les plaines varient considérablement selon les matériaux de base, le climat et les conditions de drainage :

Places alluviales: développent souvent des inceptisols ou mollicsols[ profonds avec une teneur élevée en matières organiques et en nutriments, soutenant une agriculture intensive.
Plaies de loess: Caractérisées par chernozems ou sols de terre noire, réputés pour leur fertilité mais vulnérables à l'érosion.
Les plaines arides:[ Dans les déserts, aridisols dominent, avec une faible teneur organique et souvent une salinité élevée, nécessitant une irrigation pour une utilisation productive.
Plaines glaciaires: Les sols peuvent être hétérogènes, avec des matériaux mal triés, nécessitant souvent une gestion des terres minutieuse.

Hydrologie et drainage

Les courants d'eau sont lents et peuvent entraîner la formation de milieux humides, de lacs de barbeau et de plans d'eau saisonniers ou éphémères comme les playas (lits de lacs secs). La nappe phréatique de nombreuses plaines est proche de la surface, ce qui favorise la diversité des écosystèmes riverains et des milieux humides.

Climat et végétation

Les plaines existent dans pratiquement toutes les zones climatiques de la Terre, et la végétation qui y est associée reflète ces conditions climatiques :

Plaines tempérées: Dominées par des prairies comme les steppes, les prairies et les pampas, caractérisées par des graminées et des plantes herbacées adaptées aux précipitations modérées et aux températures.
Plaines tropicales: soutiennent souvent des savanes ou des forêts tropicales, avec un mélange d'herbes, d'arbres dispersés et de faune diverse.
Desert plaines: Végétation sparcale avec des arbustes résistant à la sécheresse et des herbes rustiques; exemples comprennent le Rub' al Khali en Arabie.
Plaines humides: Les plaines inondables et les milieux humides abritent des plantes aquatiques et semi-aquatiques, fournissant un habitat vital aux oiseaux, aux amphibiens et aux poissons.

Exemples mondiaux et leur importance

Les Grandes Plaines (États-Unis/Canada): Une vaste plaine alluviale et loess couvrant environ 1,3 million de kilomètres carrés, elle produit une part importante du blé, du maïs et du bétail du monde. L'aquifère d'Ogallala sous-jacent à une grande partie de la région sert de source d'eau souterraine cruciale, bien qu'il soit en voie d'épuisement rapidement.
Les Pampas (Argentine/Uruguay): Plaines fertiles avec des sols profonds et riches en nutriments, les Pampas sont des terres agricoles de coeur d'Amérique du Sud, soutenant l'élevage de céréales et l'élevage de bétail.
La plaine d'Europe du Nord: S'étendant des montagnes de l'Oural au canal anglais, cette plaine est la région la plus peuplée d'Europe, accueillant des villes importantes comme Berlin, Varsovie et Moscou.
La plaine indo-gangétique (Inde/Pakistan/Bangladesh): L'une des régions les plus peuplées et les plus intensives sur le plan agricole, elle est alimentée par la fonte des neiges de l'Himalaya et les pluies de mousson, produisant des cultures de base pour plus d'un milliard de personnes.
La plaine sibérienne (Russie): La plus grande plaine continue du monde, couvrant plus de 2,5 millions de kilomètres carrés, est sous-exploitée par le pergélisol et riche en réserves de pétrole et de gaz.

L'importance des plaines pour la société humaine et la nature

Les plaines fournissent des services écosystémiques et des ressources économiques vitales pour la civilisation humaine et la biodiversité naturelle, dont l'importance comprend :

Agriculture:[ Les sols fertiles et les terrains plats des plaines facilitent la culture à grande échelle et le pâturage du bétail, alimentant des milliards de personnes dans le monde.
Établissement humain et infrastructure: La facilité de construire sur terrain plat a fait des plaines des centres d'urbanisation, des réseaux de transport (routes, chemins de fer, aéroports) et de l'industrie.
Biodiversité et écosystèmes:[ Les plaines abritent divers écosystèmes, notamment les prairies, les zones humides et les zones riveraines, qui fournissent un habitat à de nombreuses espèces végétales et animales.
Ressources hydriques: De nombreuses plaines contiennent d'importants aquifères et des masses d'eau de surface essentielles pour l'eau potable, l'irrigation et l'industrie.
Réglementation climatique: La végétation dans les plaines, en particulier les prairies et les zones humides, joue un rôle dans la séquestration du carbone et la modération climatique.

Toutefois, les plaines sont aussi confrontées à des difficultés importantes dues à l'érosion des sols, à la surextraction des eaux souterraines, à la perte d'habitat et aux effets des changements climatiques, tels que l'altération des précipitations et l'élévation du niveau de la mer.