Cours SVE3 - géoressources. (4)

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Phosphorite Glauconite Schéma illustrant les conditions de la phosphatogenèse dans un bassin à circulation restreinte

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Les minerais de fer sont exploités en Tunisie par la Société du Djebel Djerissa (SDD), avec 2 mines en service : les gisements de Tamera – Douahria , au Nord ouest, et la mine de Djerissa , au Nord est. L'exploitation a démarré, en 1901, d'abord, à ciel ouvert, et depuis 1960, par une extraction souterraine à la mine de Djerissa . La société exploite de l'hématite (Fe 2 O 3 ) à Djerissa et Tamera , à des teneurs allant de 40 à 55 % en Fe et de la sidérite (Fe 2 CO 3 ) , uniquement Djerissa , à une teneur en Fe de 40 % et une granulométrie de moins de 20 mm, destiné actuellement à l'exportation. Après avoir été destinée, depuis 1966, à la sidérurgie tunisienne (Menzel Bourguiba), la production est, depuis 1978, dédiée à l'industrie du ciment qui a fini par remplacer totalement, à partir de 2002, celle de la sidérurgie. Aujourd’hui, la production tunisienne du fer est consacrée notamment comme : additif dans l'industrie du ciment (94 %, sous forme d’hématite), additif dans l'alimentation des bétails (6 %, sous forme de sidérite), pigments dans l'industrie des colorants (petites quantités). Le reste de la production est tourné vers l’exportation.

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Le milieu doit être aride, mais pas nécessairement chaud, par exemple les ceintures tropicales et équatoriales, les zones à climat très froid. Il faut que les apports d'eau soient inférieurs à l'évaporation. Le système doit être plus ou moins isolé, de telle façon à minimiser les apports d'eau, qu'ils soient météoriques ou marins. Un tel isolement est possible par une barrière tectonique, volcanique ou sédimentaire. Un apport d'eau est cependant indispensable, car le système a besoin d'un apport d'ions constant. Les zones favorables sont donc les zones de rifts continentaux (Mer Morte), les zones de bassins intracratoniques , les lacs, les zones de collision, les bassins fermés où stagnent les eaux. Les évaporites, ou roches évaporitiques, sont des roches sédimentaires constituées de minéraux ayant précipité à la suite d'une augmentation de leurs concentrations dans une saumure. Cette augmentation de concentration provient d'apports terrigènes de sels minéraux et de l'évaporation de l'eau dans laquelle elles se forment. Les évaporites se forment par précipitation d'ions en solution, dans un milieu aqueux sursaturé (saumure) soumis à une évaporation intense. Diverses conditions sont nécessaires à la formation de gisements évaporitiques :

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Gypse Halite Sylvite Carnallite

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*** très commun ** fréquent * pas rare rare

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Dimension en mm Classe Roches meubles Roches consolidées 256 RUDITES Bloc Conglomérats 32 Grave 4 Cailloux-galets 2 Granule 1 ARENITES Sable très grossier Grès 0.5 Sable grossier 0.25 Sable moyen 0.125 Sable fin 0.0625 Sable très fin 0.0312 LUTITES Silt grossier Siltites 0.0156 Silt moyen 0.0078 Silt fin 0.0039 Silt très fin 0.0006 Argile Argilites Pré-colloïdes

Architecture des argiles:

Architecture des argiles

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Bauxite (Al 2 O 3 ,H 2 O) ; milieu alcalin Sol latéritique

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Chapitre IV Géomorphologie, Genèse du Paysage et Aménagement du Territoire

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II- Géomorphologie et Genèse du Paysage A - Les Principaux types de structure B - Grands traits de la Géomorphologie de la Tunisie La zone tellienne La région atlasique centrale Le secteur présaharien Le massif saharien C - Les paysages tunisiens Notion de paysage et méthodes de lecture Atouts et limites des paysages tunisiens Agents et processus de l’érosion Situation des cours d’eau Actions anthropiques et conséquences Etude de cas particuliers de dégradation des paysages Tunisiens (Désertification, littoral et milieu insulaire…) D - Aménagement du territoire et des paysages Notion d’aménagement Aménagements hydrauliques (barrages, aqueducs, canalisation et systèmes d’évacuation des eaux usées, stations d’épuration …). Aménagement et protection de l’environnement naturel (protection du littoral, lutte contre l’érosion et la désertification, carrières, gisements, décharges…). Aménagement et qualité de la vie en milieu urbain

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Notions et définitions de base en Géomorphologie

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Cours de la Medjerda Vue de Chott El Jerid Paysage de Kasserine Cours de Géomorphologie Paysage de Matmata Vue d’une plage à Jerba

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La Géomorphologie : (du grec Gaïa = la Terre , morphe = la forme et logos = l’étude ) est l'étude des formes des reliefs et des processus qui les façonnent sur la Terre (et les autres planètes telluriques). Les études géomorphologiques consistent à analyser les paysages, comprendre leur histoire et expliquer leur évolution tout en modélisant les changements à venir par le biais des observations de terrain, les expérimentations de laboratoire et les modélisations analogique et numérique. La Géomorphologie est une discipline se plaçant à cheval entre la Géographie physique et les Sciences de la Terre, avec 2 grands domaines portant sur : la G éomorphologie structurale , centrée sur les structures affectant les reliefs à différentes échelles (formes tectoniques, surfaces, escarpements, …), la Géomorphologie dynamique (ou G éomorphologie zonale ou climatique), centrée sur les processus (géodynamique) externes responsables de la formation ou la modification, ainsi que l'évolution des formes de relief, du littoral et du réseau hydrographique (érosion, altération, ablation, transport, dépôt, …), tout en accordant une place de choix à l’impact du climat actuel et des climats passés sur le modelage des grands traits du paysage terrestre.

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Définition sommaire : la Géomorphologie est la discipline scientifique qui décrit les formes de la surface de la Terre (relief) et explique leur formation et leur évolution. Quels sont ses objectifs ? Etablir et caractériser les processus qui déterminent la morphologie d’un paysage ; Etablir les échelles de temps associées à la mise en place et à la destruction des reliefs ; Reconstituer l’histoire de relief d’une région et proposer un modèle de son évolution future et ses conséquences sur de potentiels aménagements.

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Certaines structures géologiques demandent des millions d’années (MA) pour se former, …., d’autres, plus rares, seulement quelques secondes ! La morphologie, c’est aussi une notion de temps :

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… et les côtes des continents, aujourd’hui très éloignés, s’emboîtent parfaitement ! L es structures géologiques de même âge se poursuivent au travers d’un océan …

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Répartition pondérale des reliefs continentaux et des fonds marins à la surface de la Terre Les points extrêmes du relief de la surface de la lithosphère sont : le mont Everest dans l'Himalaya, le point le plus haut, à 8 848 m, et la fosse des Mariannes, le point le plus profond dans l'océan, à 11 034 m de profondeur. Entre ces deux points extrêmes, on a donc un dénivelé de l’ordre de 20 km. La terre est souvent appelée, à juste titre, « planète bleue ». En effet, les mers et les océans couvrent pas moins de 71% de la surface de la planète. (+ 8848 m)

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Everest, Chomolungma ou Sagarmatha Chevauchant la frontière séparant le Népal et le Tibet, le mont Everest est situé dans la partie orientale de la chaîne de l'Himalaya. Plus haut sommet au monde, il doit son altitude à la collision entre le sous-continent indien et le continent asiatique. D'abord désignée Peak B , cette montagne fut renommée Peak XV en 1852, puis sur recommandation de Sir Andrew Waugh, surintendant du Survey of India , elle a été rebaptisée Mont Everest , en 1856, en l'honneur de Sir George Everest, chef d’une mission technique britannique dans les Indes, sous domination britannique. En réalité, la montagne en question était désignée sous le nom de Tschoumou Lancma (carte du Tibet, 1733). Aujourd'hui, les Tibétains la désignent sous le nom de Chomolungma ( Qomolangma ), du nom de la déesse mère de la terre, alors que les Népalais l'appellent Sagarmatha ( la montagne dont la tête touche le ciel ).

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Bathyscaphe Trieste de Jacques Piccard En 1960, Jacques Piccard, ingénieur océanographe suisse (fils d'Auguste Piccard, inventeur du 1 er bathyscaphe en 1947), et Donald Walsh, de la marine américaine, réussirent à atteindre Challenger Deep , le point le plus profond de la Terre connu à ce jour (10 916 m), situé dans la fosse des Mariannes, à bord du bathyscaphe Trieste (engin sous-marin conçu pour l'exploration du fond des océans) Fosse des Mariannes : elle tire son nom des Îles Mariannes , d’origine volcanique, qui se sont formées sur le rebord de la fosse. C’est un domaine en forme d’arc qui s’étend sur plus de 2 550 km de long , pour une largeur d’à peine 70 km . Sa profondeur atteint 11 033 m , ce qui en fait la fosse océanique la plus profonde connue à ce jour. Elle est le résultat de la rencontre de deux plaques océaniques ( plaque du Pacifique et la plaque des Philippines ). La première, plus ancienne, s'enfonce par subduction sous la seconde, plus jeune et moins dense, au rythme de plus de 10 cm par an .

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Cartographie mondiale des tremblements de terre

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Distribution et nature des séismes à l’échelle de la Planète

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Distribution volcanique à l’échelle de la Planète

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Rift médio-océanique : Les dorsales médio-océaniques ne sont pas constituées d’une ligne morphologique continue, mais d'une suite de nombreux segments reliés par des failles transformantes. Le domaine axial des dorsales est souvent caractérisé par un fossé d'effondrement constitué d’une vallée étroite de quelques km de profondeur appelée rift médio-océanique , où les conditions sont très favorables au développement d’une vie sous-marine intense.

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Ces rifts, formant une dépression de 4 000 mètres de profondeur moyenne, constituent des dépressions qui « déchirent » les dorsales médio-océaniques en leurs axes, d’une manière continue, sur près de 60 000 km, au travers de tous les océans du monde. La morphologie de ces rifts est celle de fossés faillés – avec des miroirs de faille orientés vers l’axe du rift, parfois étroits (quelques centaines de mètres), parfois plus larges (quelques dizaines de kilomètres). Dans l’axe, se trouvent des zones de volcanisme sous-marin, constituées de : volcans et de coulées donnant naissance à des pillow lavas (ou laves en coussins) basaltiques qui sont les premiers témoins de la croûte juvénile néoformée, et, en d’autres endroits, des bouches hydrothermales laissant monter des fluides dont la température dépasse souvent la température critique de l’eau ( 373,995°C, sous 220 atm . ).

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Ride médio-océanique : C’est la frontière de divergence entre deux plaques tectoniques qui s'écartent l'une de l'autre avec création de lithosphère océanique. Guyot : C’est un relief sous-marin au sommet aplati. On explique l’existence de ces reliefs comme étant le résultat d’une érosion, à l'air libre de leur sommet, avant d’être progressivement enfoncés sous l’eau. Canyon sous-marin : C’est une vallée sous-marine profonde et encaissée, plus ou moins sinueuse et ramifiée, pouvant atteindre 1000 m de profondeur, entaillant le talus continental (et parfois même le plateau continental : on parle alors de gouf, quand ce type de relief se prolonge jusqu’aux environs de la côte), caractérisée par des versants raides, parcouru par des courants de turbidité. Les canyons sous-marins peuvent être le prolongement sous-marin de fleuves, mais ils peuvent également avoir d'autres origines.

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Volcans sous-marin : Il s’agit de fissures dans la croûte terrestre, obligatoirement immergées, d'où jaillit du magma, principalement dans le domaine des dorsales océaniques. Ce type de volcans produit environ 75 % de la totalité des magmas. La lave formée par les volcans sous-marins est différente de la lave continentale : au contact avec l'eau de mer, une couche solide se forme rapidement autour de la lave lui donnant une forme particulière de « coussins de lave » ( pillow lava ). Fosse hadale : Il s’agit d’une fosse sous-marine constituée en dépression profonde, de plus de 7 000 m, plus ou moins longue et étroite, présente dans les zones de subduction ou de divergence, caractéristiques des marges actives.

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Un des objectifs de la Géomorphologie est de proposer un modèle de l’évolution future de la Planète et ses conséquences sur de potentiels aménagements : un cas exceptionnel, le rift est-africain annonce la naissance prévisible d’un nouvel océan.

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Une plaine est une forme particulière de relief : il s’agit d’une large étendue, à basse altitude, présentant une surface topographique quasi-plane, avec des pentes relativement faibles. Les cours d’eau y sont donc moins encaissées que sur un plateau. Généralement, une plaine est dominée est dominée par les reliefs environnants. Parmi les plaines tunisiennes, on peut citer celles de la Medjerda, du Sahel, de la Jeffara , … Vue de la plaine de la Medjerda Vue de la plaine de la Jeffara Vue de la plaine de Mornag

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Cas particuliers de plaines : La plaine abyssale : large plaine sous-marine profonde (-4000 à -6000 m), à faible pente, conduisant aux dorsales océaniques. La plaine d'altitude (ou altiplano , en espagnol) désigne particulièrement une large plaine situé au cœur de la cordillère des Andes et qui est la plus haute région habitée au monde après le plateau du Tibet. La plaine de piémont : plaine située au pieds des chaînes de montagne et formée par le dépôt des matériaux charriés par les torrents et rivières provenant de ces montagnes. La plaine alluviale (correspondant au lit majeur d'un cours d'eau) : surface correspondant à la zone inondable d’un cours d’eau et constituée par les alluvions déposés lors de crues successives. La plaine deltaïque : elle est située à la confluence de la plaine alluviale et du domaine marin (ou lacustre ou de sebkha). La plaine d'épandage : une zone d'accumulation de dépôts variés charriés par les torrents (ou les moraines, dans le cas des glaciers). La plaine littorale : aire côtière non recouverte enrichie par les apports continentaux.

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Formation des chaînes de montagnes : voir cours de Tectonique et de Géologie structurale

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Morphologie structurale des reliefs sédimentaires

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Introduction à la morphologie structurale des reliefs sédimentaires : On appelle formes structurales, les formes dont la configuration est déterminée par la nature des roches et leur disposition (Coque, 1993). En fonction des déformations tectoniques subies par les roches, on distingue 3 types de reliefs principaux dans les structures sédimentaires : Les reliefs aclinaux ou tabulaires : les structures sédimentaires n'ont pas ou peu subi de déformations. Les couches sont en position horizontale ou subhorizontale. Les reliefs monoclinaux : les structures sédimentaires présentent des pendages de même direction sur une grande distance. Les reliefs plissés : les structures sédimentaires ont subi des déformations et présentent une succession de plis plus ou moins complexes (souvent compliqués par des accidents tectoniques) suivant l'intensité des déformations subies. A chaque type de relief sont associées des formes caractéristiques.

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Reliefs aclinaux ou tabulaires : vues panoramiques de certains reliefs en Tunisie, où les strates sont planes ou très faiblement inclinées. Reliefs du Sud-est de Tunisie Relief tabulaire et canyon à Tamerza Table de Jugurtha – Kalâat Sennan

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Reliefs monoclinaux : cas du Dahar (1 et 2), dans le Sud-est tunisien, et Tamerza (3), au Sud-ouest, où les strates présentent un pendage plus ou moins léger vers l’Ouest. - 1 - - 2 - - 3 -

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Reliefs plissés : largement répandus en Tunisie centrale, en Tunisie septentrionale et au Cap-Bon, de tels reliefs sont constitués de strates déformées par les plissements et les accidents tectoniques de tous genres.

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1 2 3 4 A - Principales formes de relief aclinal : La forme typique du relief aclinal est le plateau structural, plus ou moins entaillé par l'érosion.

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Les principales formes d’un relief aclinal (ou d’un plateau structural résultant de l'affleurement d'une couche résistante à l'érosion) sont : les mesas , les buttes-témoins et avant-buttes qui constituent des reliefs résiduels des plateaux démantelés par l'érosion, ces plateaux peuvent être entaillés par des canyons ou des reculées . Lorsque la série sédimentaire se compose d'une alternance de roches de dureté variable, le profil transversal est irrégulier et se présente sous forme d'une alternance de talus et de replats structuraux surmontés par une corniche sommitale.

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2 - Une Reculée dans le Jura (France) 3 - Relief tabulaire (Namibie) avec, au centre, une Mesa protégée, au sommet, par une couche résistante à l’érosion . 4 - L’érosion a dégagé une butte témoin (Monument Valley , USA) avec une épaisse couche gréseuse résistant à l’érosion et surmontant des faciès plus tendres. Illustrations photo. de certaines formes de reliefs aclinaux. 1 - Canyon entaillant la structure tabulaire de Tamerza , témoignant de l’efficacité de l’érosion

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Butes témoins de dépôts lacustres sahariens dans la partie nord du site d’ Arich el Metnane (Algérie), témoignant d’anciennes époques humides dans cette région. 1 : sables grossiers de l’Erg  2 : dépôts lacustres holocènes ; 3 : niveaux gris (palustres ?). ( D’après Yann Callot et Michel Fontugne , 2008 ) Reculée dans un relief tabulaire ( Tamerza )

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B - Principales formes de relief dans les structures monoclinales : La forme de relief typique des séries sédimentaires monoclinales à faible pendage est la Cuesta .

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Les forme de relief en cuesta sont typiques des séries sédimentaires monoclinales à faible pendage constituant le Dahar du Sud tunisien. Ici, la célèbre Cuesta de Kef El Anba (Béni Khedache ).

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Cuesta de Tataouine Butte témoin Cuesta de Toujane

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Les formes de relief monoclinal se développent dans des structures sédimentaires présentant des pendages de même direction sur une grande distance. La forme majeure est la cuesta ( côte , pente ou montée en Espagnol). Les cuestas se développent dans des séries sédimentaires, dont la lithologie est très contrastée et le pendage plutôt faible à modéré (ne dépassant guère les 15°). Il s'agit d'une forme de relief dissymétrique dégagée par l'érosion différentielle. La présence de buttes-témoins ou d' avant-buttes témoigne de l'ancienne extension des dépôts. Ces formes de relief sont plutôt visibles dans les zones climatiques arides ou semi-arides, en raison de l’excellent dégagement des affleurements. Il s'agit d'ailleurs souvent de formes héritées qui se sont formées aux cours de périodes climatiques passées plus humides dans ces zones.

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Reliefs en cuesta et butte témoin en Tunisie Vue panoramique de Kef El Anba – Beni Khedache J. Boulahnèche et Chirdou - Thala

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C – 1 – Principales formes de relief conforme associées aux structures plissées : Les formes de relief plissé se développent dans des zones où les couches sédimentaires ont subi des déformations, en formant alors une succession de plis synclinaux et anticlinaux.

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On parle de relief conforme lorsque les anticlinaux correspondent aux points culminants du relief et les synclinaux aux zones déprimées. On retrouve ce type de relief principalement en périphérie des chaînes de montagne, là où les couches n'ont pas subi de trop fortes déformations et n'ont pas été charriées (glissements sur de longues distances). C'est le cas, par exemple, de l’ Atlas tunisien . Les formes de relief plissé ne sont pas figées. Elles évoluent sous l'effet de l'érosion. Les anticlinaux, affaiblis par les fractures de tension qui se sont créées au niveau de la charnière lors de la phase de plissement, se démantèlent plus rapidement que les synclinaux qui, eux, ont été comprimés et sont donc plus résistants. La dépression située au cœur des anticlinaux évidés se nomme combe anticlinale et les corniches qui la délimitent, des crêts . Lorsqu'une couche plus résistante est mise à jour au centre de la combe, elle forme un mont dérivé . Le réseau hydrographique contribue de façon essentielle à l'attaque des plis. Il est composé de tronçons longitudinaux, parallèles à l'axe des plis, et de tronçons transversaux évoluant par érosion régressive : on appelle ruz l'entaille que forme un cours d'eau sur le flanc d'une cluse (ou clue ), la partie du tracé d'un cours d'eau qui traverse un anticlinal de part en part. Les formes de relief qui se développent dans les nappes de charriage (comme c’est le cas de l’ extrême Nord tunisien ) sont très complexes et difficiles à décrire et expliquer ici.

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Autre bloc diagramme illustrant les principales formes de relief plissé se développant dans des zones où les couches sédimentaires ont subi des déformations, en formant une succession de plis synclinaux et anticlinaux.

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C – 2 – Principales formes de relief inverse associées aux structures plissées : Contrairement à aux formes de relief conforme où les anticlinaux représentent les points culminants, les formes associées au relief inverse sont caractérisées par la culmination des synclinaux qu'on nomme synclinaux perchés. Cette situation est le résultat d’une érosion avancée, en ce sens que dans le cas des structures plissées, le démantèlement des reliefs commence au niveau des charnières anticlinales culminantes et déjà fragilisées par le processus de plissement. Les anticlinaux sont ainsi fréquemment évidés par l’érosion au point d’inverser les formes du relief (à l’origine, conforme) : les anticlinaux sont alors démantelés, alors que les synclinaux, mieux épargnés par l’érosion, culminent, au point d’être confondus, à première vue, avec des formes anticlinales : c’est ce qu’on appelle les synclinaux perchés. Anticlinal démantelé = Combe

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Les formes de relief inverse dans les structures plissées sont observées et analysées à une large échelle (régionale), souvent sur des plis réguliers de faible amplitude, et résultent d’un modelé d'érosion où les synclinaux deviennent exhumés (perchés) par l'abaissement des anticlinaux (par l’érosion). En Tunisie, le Jebel Gorra , à proximité de la ville de Thibar , culminant à 850 m, avec des falaises (crêt) de 20 à 40 m en calcaires très durs à nummulites reposant sur des faciès marneux, est un exemple de synclinal perché qui s’étend sur 6,5 km de long et environ 2,5 km de large. D’autres reliefs ( Serj , kesra , Jugurtha, …) présentent des caractéristiques morphologiques analogues. Plateau de Kesra - Siliana Jebel Gorra

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Définition de la morphologie karstique : Le terme Karst désigne une formation carbonatée largement affectée par la dissolution, suite à une altération et une érosion d'origine chimique. Ces formations carbonatées présentent alors des formes particulières aussi bien en surface (dolines, exo-karst) qu’en profondeur (grottes, endo -karst). Bloc diagramme illustrant les principales formes karstiques. Généralement, dans les pays karstiques, le paysage est souvent caractérisé par une réduction de l’importance du réseau hydrographique superficiel au profit du développement du réseau souterrain.

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Origine du mot karst : Le mot karst est d’origine allemande, mais tire sa dénomination de la région slovène Le Kras , un plateau calcaire de 440 km 2 , retenu, à l’échelle internationale, comme éponyme des phénomènes karstiques (le terme allemand est conséquent de l’occupation de La Slovénie par l’Autriche jusqu'en 1918). La région du Kras est inscrite depuis 1986 au patrimoine mondial de l'UNESCO en raison du caractère exceptionnel des morphologies karstiques (grottes de Postojna et de Skocjan ). Principe de dissolution et précipitation des calcaires : Dissolution CaCO 3 + H 2 O + CO 2 Ca(HCO 3 ) 2 Précipitation Carbonate de Ca Bicarbonate de Ca Gaz carbonique Eau La teneur en CO 2 dans le milieu est déterminante pour la quantité de carbonates formés ou dissous : L’augmentation de cette teneur dans l’eau est synonyme d’acidification accrue de l’eau et donc une plus forte dissolution des calcaires en bicarbonates. A l’inverse, la baisse de la teneur en CO 2 est synonyme de précipitations des bicarbonates en calcaires.

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La Tunisie est un pays sédimentaire par excellence. On note l’abondance des carbonates, c’est pourquoi plusieurs réseaux karstiques sont formés en Tunisie : Zembra et Zembretta , Le réseau karstique de Ain Khamouda , Les massifs de la dorsale Tunisienne : Djebel Zaghouan, Djebel Ressas , Djebel Serdj , … Le Dahar et la chaîne de Gafsa. Bien que les différentes figures karstiques (gouffres, grottes, dolines, …) sont réparties un peu partout, il n’en reste pas moins que le domaine le plus concerné par la karstification est celui de la Dorsale tunisienne, surtout au niveau des jebels Serdj , Bargou et Zaghouan. Figures karstiques du Jebej Serdj

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