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Comment se forment les sols ?

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Dans notre jardin, en forêt, dans le désert... les sols sont d'une incroyable diversité. Mais comment sont-ils structurés et comment se forment-ils ?

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Nous le foulons à longueur de journée, il est la matrice de nos cultures et le support de toute la vie terrestre : le sol est un composant essentiel de la géosphère et représente la couche la plus externe de la croûte continentale. Sa formation est intimement liée à de complexes interactions entre les roches de la croûte terrestre, l’atmosphère, l’hydrosphère mais également la biosphère.

Le sol, une couche vivante

L'une des particularités du sol, en regard des autres couches géologiques, est d'être « vivant ». La présence d’organismes très divers est significative et participe activement à la genèse des sols. Il est également le réceptacle d'une grande quantité de matière organique, ce qui en fait le principal puits de carbone de la planète. Les sols ont donc un rôle capital dans la lutte contre le réchauffement climatique, et s'assurer de leur bonne santé est aujourd'hui capital. Les scientifiques alertent cependant sur la dégradation constante de leur qualité, ce qui altère sévèrement leurs fonctions.

Les organismes vivants dans les sols en font une couche « vivante ». © natform, Pixabay

Les sols ont une composition et une structure très variable, qui va dépendre de la nature du substrat (la roche-mère), mais également des conditions climatiques et des processus organiques qui s'y déroulent. Ils peuvent se former suivant deux mécanismes différents. On distingue ainsi les sols résiduels formés par l'altération du substrat, des sols transportés formés par apport d'éléments constitutifs.

Sols transportés

Les sols transportés peuvent être formés par des éboulis ou des coulées de boue, par les alluvions des rivières (sols alluviaux), par les dépôts glaciaires, par le remplissage sédimentaire de lacs (sols lacustres) ou encore par l'accumulation de sable ou de poussière transportés par le vent (sols éoliens).

Sols résiduels

Les sols résiduels sont quant à eux principalement associés à des processus d'altération. L'altération, mécanique et chimique, va ainsi progressivement dégrader le substrat en progressant vers le bas, pour former différents horizons. On définit habituellement quatre horizons : l'horizon O, qui correspond à la couche de litière fraîche, composé de matière organique en cours de transformation ; l'horizon A, ou horizon de lessivage ; l'horizon B, ou horizon moyen d'accumulation ; puis l'horizon C, ou horizon inférieur, contenant principalement la roche-mère peu altérée.

Les différents horizons caractérisant un sol. © US Department of Agriculture, Wikimedia Commons, domaine public

Description et formation des différents horizons de sol

L'horizon O est donc le siège d'une intense activité biologique (animale et végétale), qui va dégrader la matière organique accumulée et la transformer en humus. L'horizon A, situé en dessous, se compose d'un mélange d'humus et d'éléments minéraux issus de l'altération intensive des roches, notamment par l'eau de pluie et la température. L'épaisseur de ce niveau sera ainsi plus ou moins développée en fonction des conditions climatiques. Dans les pays froids ou secs, ce niveau mais également les suivants seront ainsi de moindre importance. On parlera alors de sols peu ou pas évolués.

Plus on va descendre, plus la fraction minérale sera importante et plus la présence d'organismes vivants sera faible. Ainsi, l'horizon B se caractérise par la présence d'éléments fins, comme les argiles. Ces éléments, issus de l'altération en surface, pénètrent graduellement en profondeur jusqu'à être stoppés par une barrière mécanique (diminution de la porosité) ou par une modification des équilibres chimiques (modification du pH par exemple).

À la base, l'horizon C correspond au niveau très peu altéré, qui contient la roche-mère.

Différents types de sols

En fonction de la nature des minéraux, de la quantité de matière organique et du degré d'altération, on définit plusieurs types de sols. En voici quelques exemples.

Les sols de toundra sont des sols peu évolués, en particulier à cause de la présence de pergélisol, un niveau gelé en continu, qui limite les processus d'altération.

Les sols bruns sont des sols évolués où l'humus est très bien minéralisé. Ce sont typiquement les sols forestiers que l'on trouve dans les pays tempérés, comme en France.

Les chernozems, ou sols isohumiques, sont caractérisés par la présence d'une importante quantité d'humus, bien minéralisée. Ces sols très fertiles sont généralement présents dans les steppes semi-arides à climat continental, comme en Ukraine, Roumanie, Chine ou Argentine.

Coupe dans le tchernoziom (ou chernozem). La diminution de la quantité de matière organique avec la profondeur s'observe par le changement de couleur. © Cezary Kabala, imaggeo.egu.eu, CC by-nc 3.0

Les podzols, ou sols à humus brut, se forment sous les climats froids et humides, au-dessus d'un substrat au pH très acide. La matière organique y est peu minéralisée. Celle-ci attaque et détruit les argiles, dont les alumines et le fer vont être entraînés en profondeur. La surface des podzols est ainsi purement siliceuse et lessivée. L'horizon B y est riche en éléments humiques et en fer. Ce sont des sols très peu fertiles.

Les sols à oxydes, comme les sols rouges méditerranéens, sont caractéristiques des régions à pluviométrie et température élevées. Dans ce type d'environnement, l'oxydation est très importante et donne une couleur caractéristique au sol. L'absence de végétation en surface, comme dans le cas de la déforestation, provoque un durcissement de la surface. On parle de croûte latéritique.

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