Karamö, le prof virtuelLeçon 15 sur 16
Les ressources géologiques de la Guinée : le sable
Je sais expliquer comment se forme le sable, reconnaître son origine par l'étude de ses grains, décrire son exploitation en Guinée et ses usages, et mesurer les dangers d'une extraction mal contrôlée.
- 1 h
- 5 exercices corrigés
- 2 schémas
- QCM de 5 questions
À la fin de la leçon, tu sauras :
- Définir le sable par la taille de ses grains et décrire sa composition
- Expliquer la formation du sable : altération, érosion, transport, tri et dépôt
- Déterminer l'origine d'un sable par la granulométrie et la morphoscopie
- Décrire l'exploitation et les usages du sable en Guinée, faire des calculs de chantier et proposer des mesures de protection de l'environnement
Avant de commencer : Les roches sédimentaires et le granite (11e) ; la géodynamique externe (altération, érosion) ; les roches utiles (leçon 11).
1Je découvre
Sur une plage de Basse-Guinée, Ousmane voit des jeunes remplir des sacs de sable et les charger dans un camion. Son oncle Ibrahima, maçon, n'est pas d'accord : « Le sable de mer est salé : si on l'utilise sans le laver, le sel attaque le fer du béton et la maison se fissure. Moi, je prends du sable de rivière. »
Le lendemain, Ousmane accompagne son oncle au bord d'une rivière. Des piroguiers plongent et remontent du sable du fond de l'eau, qu'ils entassent sur la berge. Un vieux pêcheur se plaint : « Depuis qu'on prend tout ce sable, la berge s'effondre et les poissons se font rares. Et sur la côte, la mer avance et détruit les maisons. »
Ousmane s'interroge : « Le sable semble partout et inépuisable. D'où vient-il vraiment ? Pourquoi le sable de mer et celui de rivière sont-ils différents ? Et pourquoi son extraction peut-elle être dangereuse ? »
Comment le sable se forme-t-il, comment reconnaître son origine, et comment l'exploiter sans détruire les rivières et les côtes de Guinée ?
2Je comprends
1. Qu'est-ce que le sable ?
Le sable est une roche sédimentaire meuble (ses grains ne sont pas soudés) formée de grains dont la taille est comprise entre 0,063 mm et 2 mm. C'est la taille des grains qui définit le sable, et non sa composition.
Les géologues classent les sédiments meubles selon la taille de leurs grains, la granulométrie :
| Nom | Taille des grains |
|---|---|
| Argile | moins de 0,002 mm |
| Limon (silt) | de 0,002 à 0,063 mm |
| Sable | de 0,063 à 2 mm |
| Gravier | de 2 mm à quelques centimètres |
| Galets et blocs | au-delà |
La plupart des sables sont formés surtout de grains de quartz (silice, SiO2), minéral dur et presque inaltérable. Ils peuvent aussi contenir des feldspaths, des micas (paillettes brillantes), des minéraux lourds noirs (magnétite, ilménite) et, sur les plages, des débris de coquilles.
Quand les grains de sable sont soudés par un ciment naturel (silice, calcite, oxydes de fer), le sable devient une roche dure : le grès, comme ceux du Fouta-Djallon.
2. La formation du sable
Le sable est le produit de la destruction des roches par la géodynamique externe. Les étapes sont les suivantes :
- Altération : sous le climat tropical, l'eau de pluie décompose les feldspaths et les micas des roches (granites, gneiss, grès) en argile ; le quartz, résistant, est libéré sous forme de grains.
- Érosion : le ruissellement arrache ces grains et les entraîne vers les rivières.
- Transport : les rivières (et le vent dans les régions sèches, les vagues sur les côtes) déplacent les grains. En chemin, les grains se choquent et s'usent : leurs angles s'arrondissent.
- Tri (granoclassement) : l'eau transporte plus loin les grains fins et légers ; les grains lourds et grossiers se déposent plus tôt. Les sédiments sont ainsi triés par taille.
- Dépôt : quand le courant ralentit (intérieur des méandres, confluences, embouchures, plages), le sable se dépose et forme des bancs.
- 1Altération du granite : les feldspaths deviennent argile, le quartz est libéré
- 2Érosion : le ruissellement entraîne les grains vers les rivières
- 3Transport par l'eau, le vent ou les vagues : les grains s'usent et s'arrondissent
- 4Tri : les grains fins vont plus loin, les grossiers se déposent plus tôt
- 5Dépôt en bancs de sable : lits de rivières, plages, dunes
- 6Enfouissement et cimentation (diagenèse) : le sable devient grès
3. Reconnaître l'origine d'un sable
Les types de sables selon leur milieu de dépôt :
- le sable fluviatile (de rivière) : grains de tailles variées, assez anguleux s'ils ont peu voyagé, mélangés à un peu d'argile ; c'est le sable le plus utilisé en construction en Guinée ;
- le sable marin et littoral (de plage) : grains bien triés, souvent arrondis et luisants, avec des débris de coquilles et du sel ;
- le sable éolien (des dunes) : grains fins, très bien triés, arrondis et mats (dépolis par les chocs dans l'air), comme au Sahel et au Sahara.
La morphoscopie consiste à observer les grains de quartz à la loupe binoculaire :
- grains non usés (anguleux) : transport court, près de la roche d'origine ;
- grains émoussés-luisants : transport dans l'eau (rivière, mer) ;
- grains ronds-mats : transport par le vent (dunes).
La granulométrie : on fait passer un échantillon sec à travers une colonne de tamis de mailles de plus en plus fines, on pèse ce qui reste sur chaque tamis (le refus), et on calcule les pourcentages. Un sable bien trié a presque tous ses grains d'une même taille (sable éolien ou de plage) ; un sable mal trié a des grains de toutes tailles (sable de rivière torrentielle).
- Grains de tailles variées, parfois anguleux
- Un peu d'argile et de débris végétaux
- Eau douce, sans sel
- Bon pour le béton après tamisage
- Extraction : risque pour les berges et les poissons
- Grains bien triés, arrondis, luisants
- Débris de coquilles
- Contient du sel qui fait rouiller les fers du béton
- À laver soigneusement avant usage
- Extraction : recul de la côte, érosion marine
Méthode
Pour interpréter une analyse granulométrique :
- Je calcule le pourcentage retenu sur chaque tamis : masse retenue ÷ masse totale × 100.
- Je vérifie que la somme des pourcentages fait 100 %.
- Je repère la classe dominante (argile, limon, sable fin, sable grossier, gravier).
- Si une seule classe domine largement, le sable est bien trié (éolien ou marin) ; si toutes les tailles sont représentées, il est mal trié (fluviatile).
- Je complète avec la morphoscopie pour conclure sur le milieu de dépôt.
Exemple
On tamise 500 g d'un sable sec. Refus : tamis de 2 mm : 20 g ; tamis de 0,5 mm : 60 g ; tamis de 0,2 mm : 390 g ; tamis de 0,063 mm : 25 g ; fond : 5 g. Interprète.
Pourcentages : 20/500 = 4 % ; 60/500 = 12 % ; 390/500 = 78 % ; 25/500 = 5 % ; 5/500 = 1 %.
Somme : 4 + 12 + 78 + 5 + 1 = 100 %.
78 % des grains sont entre 0,2 et 0,5 mm : c'est un sable moyen, bien trié.
Avec des grains arrondis et luisants et des débris de coquilles, ce serait un sable de plage.
4. L'exploitation du sable en Guinée
Le sable est la ressource géologique la plus utilisée en Guinée : chaque maison, chaque route, chaque pont en consomme. Avec la croissance des villes, la demande augmente fortement.
Les lieux d'extraction :
- les lits et les berges des rivières et des fleuves : extraction à la pelle, ou par des plongeurs et des piroguiers qui remontent le sable du fond ;
- les plages et les cordons littoraux de Basse-Guinée ;
- des carrières à terre, dans d'anciens dépôts alluviaux ou dans des arènes granitiques (granite altéré en sable grossier).
Les usages :
- béton et mortier (mélange de ciment, de sable, de gravier et d'eau), enduits, parpaings (agglos) ;
- remblais et couches de chaussées ;
- verre (fabriqué à partir d'un sable très pur en quartz) ;
- filtration de l'eau potable ;
- moulage en fonderie.
Les problèmes d'une extraction non contrôlée :
- sur la côte : le sable des plages protège naturellement le littoral ; son prélèvement accélère l'érosion côtière et le recul du rivage, menace les maisons, les routes et les mangroves, et favorise l'entrée de l'eau salée dans les terres ;
- dans les rivières : creusement du lit, effondrement des berges, destruction des frayères de poissons, eau trouble ;
- qualité des constructions : un sable de mer non lavé contient du sel qui fait rouiller les armatures du béton ; un sable trop argileux affaiblit le béton ;
- sécurité : noyades de plongeurs, éboulements de carrières.
Solutions : délimiter et autoriser des zones d'extraction, interdire le prélèvement sur les plages menacées, laver le sable marin à l'eau douce, utiliser le sable de concassage (roche broyée), reboucher et reboiser les carrières, protéger les mangroves.
Exemple
Pour construire une maison, un maçon doit couler 12 m³ de béton dosé à 350 kg de ciment par m³, avec environ 400 L de sable par m³. Quel volume de sable faut-il ? Combien de chargements d'un camion de 10 m³ ?
Volume de sable = 12 × 400 = 4 800 L = 4,8 m³.
Nombre de camions : 4,8 ÷ 10 = 0,48 : un seul chargement de camion suffit (à moitié plein).
Masse de ce sable, avec une masse volumique apparente d'environ 1,6 t/m³ : 4,8 × 1,6 ≈ 7,7 t.
3Je retiens
Je retiens
Le sable est une roche sédimentaire meuble à grains de 0,063 à 2 mm, surtout formés de quartz.
Formation : altération (le quartz est libéré), érosion, transport (usure), tri, dépôt ; cimenté, il devient grès.
Sable fluviatile : mal trié, grains variés ; marin : bien trié, arrondi, luisant, salé ; éolien : fin, rond et mat.
Granulométrie : tamisage et pourcentages ; morphoscopie : forme et aspect des grains.
Usages : béton, mortier, parpaings, remblais, verre, filtration.
Extraction mal contrôlée : érosion côtière, effondrement des berges, béton fragile (sel) ; il faut réglementer, laver, remplacer par du sable de concassage.
4Erreurs fréquentes
- Définir le sable par sa couleur ou sa composition : c'est la taille des grains (0,063 à 2 mm) qui définit le sable.
- Croire que le sable est une ressource inépuisable : il se forme très lentement, et les rivières et les côtes en ont besoin pour rester stables.
- Utiliser du sable de mer sans le laver : le sel fait rouiller les fers du béton armé, qui éclate et se fissure.
- Oublier de vérifier que la somme des pourcentages d'une analyse granulométrique fait 100 %.
5Je m’exerce
1Exercice 1
(Questions de cours)
a) Définis le sable. Entre quelles tailles de grains se situe-t-il ?
b) Pourquoi la plupart des sables sont-ils formés de quartz ?
c) Quelle est la différence entre un sable et un grès ?
Voir le corrigéCacher le corrigé
a) Le sable est une roche sédimentaire meuble formée de grains dont la taille est comprise entre 0,063 mm et 2 mm.
b) Le quartz est dur et presque inaltérable : lors de l'altération des roches, les autres minéraux (feldspaths, micas) se transforment en argile, tandis que les grains de quartz restent et résistent au transport.
c) Le sable est meuble (grains libres) ; le grès est une roche dure formée de grains de sable soudés par un ciment naturel.
2Exercice 2
Classe ces grains : 0,001 mm ; 0,05 mm ; 0,8 mm ; 1,5 mm ; 5 mm ; 30 mm (argile, limon, sable, gravier, galet).
Voir le corrigéCacher le corrigé
0,001 mm : argile ; 0,05 mm : limon ; 0,8 mm et 1,5 mm : sable ; 5 mm et 30 mm : gravier (30 mm peut aussi être qualifié de petit galet).
3Exercice 3
On tamise 200 g d'un sable. Refus : tamis de 2 mm : 30 g ; tamis de 1 mm : 50 g ; tamis de 0,5 mm : 50 g ; tamis de 0,2 mm : 40 g ; tamis de 0,063 mm : 20 g ; fond : 10 g.
a) Calcule le pourcentage de chaque classe et vérifie la somme.
b) Ce sable est-il bien ou mal trié ? D'où provient-il probablement ?
Voir le corrigéCacher le corrigé
a) 30/200 = 15 % ; 50/200 = 25 % ; 50/200 = 25 % ; 40/200 = 20 % ; 20/200 = 10 % ; 10/200 = 5 %. Somme : 15 + 25 + 25 + 20 + 10 + 5 = 100 %.
b) Aucune classe ne domine nettement : les grains ont des tailles très variées, du gravier aux particules fines. C'est un sable mal trié, probablement fluviatile (sable de rivière).
4Exercice 4
Un chantier doit couler 30 m³ de béton avec 400 L de sable par m³. La masse volumique apparente du sable est de 1,6 t/m³.
a) Calcule le volume puis la masse de sable nécessaires.
b) Combien de chargements de camions de 8 m³ faut-il ?
Voir le corrigéCacher le corrigé
a) Volume : 30 × 400 = 12 000 L = 12 m³. Masse : 12 × 1,6 = 19,2 t.
b) 12 ÷ 8 = 1,5 : il faut 2 chargements (le second à moitié plein).
5Exercice 5
(Type examen) Document : sur une partie du littoral de Basse-Guinée, les habitants prélèvent chaque jour du sable de plage pour la construction. Depuis quelques années, le rivage recule, des cocotiers tombent à la mer, la route côtière est menacée et l'eau des puits proches devient salée.
a) Explique comment se forme le sable d'une plage.
b) Établis la relation entre le prélèvement de sable et le recul du rivage.
c) Pourquoi l'eau des puits devient-elle salée ?
d) Un maçon affirme que le sable de plage est aussi bon que le sable de rivière pour le béton armé. Qu'en penses-tu ?
e) Propose quatre mesures pour protéger ce littoral tout en fournissant du sable à la construction.
Voir le corrigéCacher le corrigé
a) Les rivières apportent à la mer des grains de quartz issus de l'altération et de l'érosion des roches du continent. Les vagues et les courants les déplacent le long du rivage, les usent, les trient, puis les déposent sur la plage, avec des débris de coquilles.
b) Le sable de la plage amortit l'énergie des vagues et protège le rivage. Si l'on prélève plus de sable que les rivières et les courants n'en apportent, la plage s'amincit, les vagues atteignent directement la terre, l'érodent : le rivage recule.
c) Quand le rivage recule et que la plage disparaît, l'eau de mer pénètre plus facilement dans les sols et les nappes d'eau douce proches de la côte : les puits deviennent salés.
d) Il a tort, sauf si le sable est bien lavé : le sable de plage contient du sel qui attaque les armatures en fer du béton armé ; elles rouillent, gonflent et font éclater le béton. De plus, ses grains très arrondis et triés donnent un béton moins solide qu'un sable aux grains de tailles variées.
e) Interdire l'extraction sur les plages menacées et la réserver à des zones autorisées et surveillées ; utiliser du sable de rivière prélevé dans des sites contrôlés ou du sable de concassage ; laver le sable marin à l'eau douce quand il est utilisé ; protéger et replanter les mangroves et la végétation littorale ; informer la population des dangers.
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6Je vérifie
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