Généralement, une avalanche est déclenchée lorsqu'une masse trop importante de neige dévale brusquement une pente montagneuse. Une avalanche peut également se produire lorsque la montagne cède soudainement, entraînant avec elle un mélange de roches, de graviers et de sable. Un tel phénomène peut être déclenché par des pluies abondantes, un tremblement de terre ou une accumulation de pressions rendant la formation instable. L'amas de débris formé n'est généralement pas uniforme : les roches les plus volumineuses ont tendance à rouler en bas de la pente alors que les petits rochers et les graviers restent accrochés un peu plus haut. Comment cela s'explique-t-il ?

Répartition en fonction de la taille

Imaginez une roche dévalant une pente irrégulière en rebondissant. Elle peut être bloquée dans une cavité et s'arrêter. Tout comme les roches et les graviers dans une avalanche, la taille des irrégularités de la pente peut également varier. Certaines dépressions rocheuses peuvent être suffisamment importantes pour immobiliser un petit caillou, mais pas pour retenir une roche plus volumineuse, qui continuera à dévaler la pente. Ce qui apparaît comme une surface lisse pour un gros rocher est en fait très accidentée pour un minuscule grain de sable. Plus un débris est petit, plus il risque d'être immobilisé en haut de la pente. Les roches volumineuses ont donc plus de chance de rouler jusqu'en bas de la pente.

Les débris transportés par l'eau peuvent également être répartis naturellement en fonction de leur taille. Dans le cadre du programme de recherche Géologie assistée par ordinateur, Ian Bryant et Peter Tilke décrivent la formation des « lobes de méandre » dans les coudes de rivières. L'eau à débit élevé érode la rive externe d'un coude. Les graviers, le sable et le limon sont transportés sur la rive interne. Lorsque le débit de l'eau ralentit, les plus gros éléments coulent en premier, créant une stratification caractéristique dans laquelle les grains fins sont en haut et les gros grains en bas.

Les roches et les graviers peuvent donc se répartir naturellement en fonction de la taille des fragments. Il n'est pas surprenant de trouver du grès avec des grains fins à la surface et de gros grains au-dessous. Mais pourquoi des rayures ? Quel processus naturel peut entraîner la formation de couches alternées ?

Répartition en fonction de la forme

Selon vous, qu'est-ce qui dévalerait une pente plus facilement : une balle ronde ou une boîte rectangulaire ? Plus un objet est sphérique, plus il descend rapidement. Les grains de sable ou de gravier ronds tendent à descendre plus bas que les particules irrégulières ou à « facettes », qui sont généralement plus facilement bloquées dans les irrégularités de la pente.

Ainsi, les gros grains ont tendance à descendre plus bas que les grains fins. De même, les grains ronds ont plus de chance de descendre bas que les grains à facettes. Mais que se passe-t-il si l'on est en présence d'un mélange de gros grains à facettes et de grains ronds fins ? Les gros grains à facettes atteindront-ils la partie inférieure de la pente car ils sont plus volumineux ou resteront-ils en haut car ils possèdent plusieurs côtés ? Les grains ronds fins risquent-t-ils de rester en haut parce qu'ils sont petits ou de dévaler la pente parce qu'ils sont ronds ?

Nous sommes en pleine contradiction. Comment la résoudre ? Est-ce que les grains se mélangent et restent amalgamés ? Il s'avère que certains mélanges de gros grains à facettes et de grains ronds fins forment une sorte de « stratification ». Hernán Makse peut vous en faire la démonstration avec une cellule de Hele-Shaw, qu'il a conçue avec un équipement et du matériel que vous pouvez, vous aussi, utiliser. Cliquez ici pour aller à l'activité.

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