Classification des sols 7

VII : LES SOLS RICHES EN SESQUIOXYDES

Sols des climats chauds: Méditerranéens, tropicaux,équatoriaux.

1. Caractères communs à ces sols  

1) Altération des minéraux primitifs plus poussée et s'exerçant plus en profondeur  qu'en climat tempéré : d'où profils plus profonds.

2) Evolution très rapide de la matière organique qui demeure superficielle.

3) L'altération est une hydrolyse neutre ou peu acide ( OH- provenant de la roche mère ), d'ou conservation dans le profil des hydroxydes libérés ( Al et surtout Fe). Sur roche mère équivalente , les sols des climats chauds sont donc plus riches en Fer que les sols tempérés. Altération des minéreaux silicatés et ensuite néoformation ( cristallisation) d'argile .

4) La synthèse d'argile est en général plus importante en sols de climats chauds chaque fois que le pédoclimat subit de fortes alternances saisonnières d'humidité , et les argiles de néoformation sont de deux types opposés selon l'acidité et la richesse en cations du milieu : montmorillonite ou kaolinite.

5) La coloration par le fer est très marquée sur ces sols riches en sesquioxydes. Sur le plan écologique, ils correspondent aux climats suffisamment humides pour permettre le développement de formations ligneuses : sols ferralitiques de climats humides , sols fersiallitiques, sols ferrugineux tropicaux. Tandis que les climats plus secs correspondent à des steppes plus ou moins sèches et à des sols du type isohumiques.

2. Classification

La classification française des sols répartit ces sols de climat chaud en deux classes distinctes :

- Les sols à altération ferrugineuse = sols fersiallitiques

- Les sols à altération ferallitique  ( libération du Fe + Alumine + silice )

Remarquons que la correspondance entre les diverses classifications mondiales soit difficile à établir de sorte que les limites des groupements effectués ne correspondent pas toujours.

A. Les sols à altération ferrugineuse ou sols ferrugineux des climats chauds ( ULTISOLS de la classification américaine )

1. Caractères généraux

I. Intermédiaires entre les sols tempérés et les sols ferallitiques équatoriaux sur le plan de l'altération . En effet

- Le rapport Fer libre / Fer total est supérieur à celui des sols tempérés ( plus de Fer libre ), mais il n'y a pas d'alumine libre dans le profil

- Les argiles sont lessivées en surface , mais non détruites

- Les argiles sont un mélange de kaolinite et d'argile 2/1

- La teinte des sols est prononcée ( abondance d'oxydes de fer).

- La capacité d'échange à pH 7 est supérieure à 16 milliéquivalents pour 100 grs d'argile.

II. Végétation naturelle toujours ligneuse : Forêts ( à feuilles persistantes ou non ) : formations arbustives  et aussi dans les savanes climatiques des régions tropicales.

III. Pluviosité : 700/1000mm. par an, mais il y a toujours une saison sèche marquée ( qui est l'été en climat méditerranéen). Donc dans certains cas déshydratation +- complète du fer lié à l'argile : rubéfaction.

2. Classification  : Deux sous classes

- Les sols fersiallitiques : région méditerranéenne et assimilées ( Mexique, Californie, Afrique du Sud, Australie du sud,...) . Sols riches en argiles , parmi lesquelles les plus dominantes sont les argiles 2/1; liaison étroite argile/fer.

- Les sols ferrugineux tropicaux  : Afrique noire à climat soudanien ( moins de 1000 mm. annuellement et saison sèche dépassant 8 mois). Formations ligneuses de savanes arborées . Sols pauvres en argile et à texture grossière : kaolinite plus importante que les argiles 2/1 et absence de liaison argile - fer. Beaucoup de fer libre sous forme de contrétions .

LES SOLS FERSIALLITIQUES

1. Caractères généraux

- Les sols fersiallitiques les plus typiques ( sols rouges ) s'observent dans les zones les plus humides du domaine méditerranéen.

Leur évolution semble avoir été très lente car ils ne s'observent que sur des formations géologiques anciennes telles que des vieilles terrasses et des surfaces karstiques bien protégées contre l'érosion. ( Cependant on peut aussi rencontrer des sols fersiallitiques "actuels" en Afrique du Nord et dans le bassin méditerranéen oriental : montagnes humides , enneigées l'hiver et très ensoleillées l'été).

- La rubéfaction . Phénomène encore mal connu ; survient lorsque le pédoclimat est très contrasté, donnant au sol une teinte rouge vif.L'origine de cette teinte serait une déshydratation partielle des oxydes de fer liés à l'argile

La rubéfaction se produirait en deux phases :

• Tant que le milieu garde une certaine humidité, les argiles liées au fer ( Fe₂O₃ ) incomplétement déshydratés, restent dispersables et peuvent migrer
• En saison sèche par contre, les oxydes se déshydratent complètement et l'ensemble précipite en formant de fins agrégats stables : la teinte devient rouge .

 

la rubéfaction dépend aussi de la roche mère . elle est ralentie sur calcaire tendre ou roches marneuses riches en calcaire actif ( CaCO₃ ); elle est favorisée lorsque le complexe absorbant est saturé en Ca⁺⁺ et Mg^++, donc après décarbonatation , ainsi que sur schistes +- métamorphiques , les plus riches en minéraux altérables et en fer.

- Le lessivage oblique généralisé : on constate en régions tropicales et subtropicales l'existence d'un phénomène appelé " appauvrissement " des horizons supérieurs sans qu'il se forme un B . Il s'agit d'une élimination latérale des argiles fines dispersées lors des fortes pluies , même dans les régions à topographie plane.

2. Profils types   

- Sol rouge fersiallitique lessivé

Trois horizons typiques dans le profil :

A1 Mull grumeleux, partiellement brunifié, très aéré, appauvri en argile

A2 ou A/B : structure plus grossière ( polyèdres +- émoussés) un peu plus argileux et plus rouge

Bt argileux rouge vif, structure polyédrique ou prismatique; pH +- 7 , complexe absorbant presque saturé.

R = Ca : Roche mère= calcaire dur non altéré ( parfois existe une croûte calcaire ).

Les roches mères peuvent être variables : terra rossa ( = argiles de décalcification rubéfiées) ou alluvions caillouteuses des terrasses anciennes , schistes métamorphiques.

Ce sont des sols forestiers des régions méditerranéennes humides ( Chêne pubescent et Chêne zeen en Afrique du nors) et subhumides ( Chênes liège sur roche sioliceuse, Chêne vert sur calcaire ). Sous bois dense protégeant bien les horizons superficiels contre l'érosion et contre la dessication, d'où les A2 et B sont les seuls rubéfiés.

- Sols bruns fersiallitiques lessivés

Même succession des horizons mais non rubéfié

Rap

pelle le sols brun lessivé tempéré dont il se distingue par un pH plus élevé et une teinte plus rouge du B  ( est plus riche en fer que son homologue).

Substrat : roche non calcaire , au contraire du précédent, mais roches silico-alumineuses acides , riches en quartz .

3. Sols apparentés

- Sols rouges tronqués : Erosion du sol rouge lessivé par élimination des A1 et A2 ; horozon humifère sur Bt.Végétation : guarrigue = végétation buissonnante remplaçant la forêt.

-Sol rouge colluvial : remaniement des sols rouges en place , en particulier des terra rossa.

- Sol brun fersiallitique non lessivé : sur des surfaces d'érosion récentes : schistes et granites en montagne .

- Sol rouge fersiallitique non lessivé : rare. Rubéfaction rapide, récente sans qu'il y ait lessivage.

4. Note sur les Terra rossa.

Terres argileuses rouges remplissant les excavations et fissures des karst sur roches calcaires dures . Ces fissures ont été élargies et usées par l'action d'eaux corrosives acides ( phénomènes karstiques ). L'ensemble est un sol discontinu, la roche mère calcaire apparaissant à nu sur de larges surfaces . C'est une formation géologique ancienne , servant de substrat à des sols ayant subit une évolution récente : en effet , elle comprend un mélange d'argile rouge de décalcification provenant de la roche mère sous jacente et un complexe détritique formé d'éléments quartzeux grossiers.

Profils A1/A2/Bt rouge

Les types d'argile des terra rossa sont très variables : kaolinite, illites ( les plus récents ) et montmorillonites ( mauvais drainage .

5. La dégradation des sols bruns et rouges méditrerranéens  ( voir schéma ci-dessous).

La destruction de la forêt ou de ses formations de substitution a pu, et peut encore induire une modification des sols très différents selon la roche mère.

La réduction de la densité de la forêt, ou du maquis ( sur roche mère silico-alumineuse ) ou de la guarrigue ( sur roche mère calcaire ) par exploitation , par surpâturage, ou par incendie , modifient la partie la partie supérieure du profil. Il s'ensuit une minéralisation accélérée de l'humus , susceptible d'entraîner une destruction de la structure et enfin une déshydratation des oxydes de fer libérés des horizons minéraux , dénudés par érosion . Trois cas peuvent se présenter :

•  Sur les pentes faibles et si la roche mère est rubéfiée ( terra rossa), on assiste à une mise à nu des horizons rouges profonds, à peine couverts par une mince couche humifère.
• sur pente , la roche mère est presque entièrement dénudée et le sol est d'érosion de type Ranker ( roche mère silico-alumineuse).
•  sur calcaire tendre , le sol est de type humo-carbonaté ou rendzine.

 

6. Valeur culturale des sols méditerranéens.

L'optimum est le sol climacique mais il a souvent disparu.

Les sols rouges tronqués sont compacts et sans structure; il manquent d'eau qui s'infiltre mal : buissons et Guarrigue ; le reboisement est souvent aléatoire.

Les rendzines initiales sont moins défavorables . Les cailloux jouent un rôle d'écran lorsqu'ils arrivent en surface par remontée passive et forment un écran à l'évaporation; en même temps , les fractions de roches plus tendres s'altèrent rapidement : le sol devient meuble et les réserves d'eau se constituent. Semis forestiers ( Pin d'Alep).

Les xérorankers et les sols d'érosion offrent des propriétés variables suivant la roche mère et la station. Les plus favorables sont les colluvions et les sols de bas de pentes et des dépressions , meubles et profonds.  

LES SOLS FERRUGINEUX TROPICAUX

Sols caractéristiques de la zone tropicale ( en Afrique noire : zone soudanienne et sahélienne-voir plus loin).

- pluviosité inférieure à 1000 mm.

- saison sèche d'au moins 8 mois

 - climax : "savane" +- clairièrée.

( Un des types est la savane à Combrétacées ( ordre des Myrtiflorales), ou une formation d'épineux plus ou moins dense).

Dans la zone climatique des sols ferrugineux tropicaux, on rencontre des cuirasses ferrugineuses de nappe  ( migration latérale du fer ferreux) qui sont localisées dans des dépressions à nappe phréatique permanente ( voir plus loin ).

1) Caractère des sols ferrugineux tropicaux

- Plus profonds que les sols tempérés et plus riches en oxydes de fer ( couleur ocre vif ou jaune );

- Les oxydes de fer sont partiellement déshydratés et de structure cristalline, ils confèrent parfois au sol une structure à petites concrétions très stables;

- La matière organique est très polymérisée.

- pH légèrement acide ; S/T presque saturé.

- SiO₂/Al₂O₃ des argiles > 2 avec un peu d'illites ; dominance de Kaolinite .

- Limons / argiles >0,15 ( différence avec les sols ferralitiques ).

- Microstructure caractérisée par l'abondance des concrétions ferrugineuses pour certains sols ; parfois elles sont très nombreuses et de la dimension des sables " pseudosables ".

2) Ebauche de classification

- S.F.T. non lessivés - A(B)C ; microclimat constamment frais; pas de rubéfaction; sols ocres

                                 - A₂BC ocres. Sols à arachides 

- S.F.T. lessivés - A B C ; A2 beige ; B enrichi en argile et en fer

                           - plusieurs types existent.

 

Addendum : sols des régions tropicales semi arides

Caractérisent des régions à pluviosité située entre 250 et 500 mm. Forment une transition entre les sols ferrugineux tropicaux et les sols des steppes.