Sable

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Dunes de sable de la vallée de la Mort en Californie

Le sable est un matériau granulaire constitué de petites particules provenant de la désagrégation d'autres roches dont la dimension est comprise entre 0,063 (silt) et 2 mm selon la définition des matériaux granulaires en géologie. Sa composition peut révéler jusqu'à 180 minéraux différents (quartz, micas, feldspaths) ainsi que des débris calcaires de coquillage et de corail.

Caractéristiques physicochimiques[modifier | modifier le code]

Sable de Kalalau Beach, Hawaii (Largeur de champ = 5.5 mm). On peut voir quelques grains d'olivine caractéristiques des sables d'origine volcanique.
Sable
Dunes de gypse de White Sands, Nouveau-Mexique, États-Unis
Plage de Sable noir à L'Étang-Salé, La Réunion

Une particule individuelle est appelée grain de sable. Les sables sont identifiés grâce à la granulométrie (la grosseur des grains). Le sable se caractérise par sa capacité à s'écouler. Plus les grains sont ronds, plus le sable s'écoule facilement. Le sable artificiel, obtenu par découpage ou broyage mécanique de roches, est principalement composé de grains aux aspérités marquées. On peut également différencier un sable qui a été transporté par le vent d'un sable transporté par l'eau. Le premier est de forme plus ronde, sphérique, alors que le deuxième est plus ovoïde. De plus, le sable éolien présente une diaphanéité plus mate que le sable fluviatile ou marin qui est dit "émoussé-luisant". L'aspect de la surface du grain de sable éolien est due aux multiples impacts que subit le sable lors de son déplacement.

Le sable est souvent le produit de la décomposition du granite du fait de l'érosion. Ainsi, le plus fréquent de ses composants est le quartz, constituant le moins altérable du granite, ainsi que des micas et feldspaths. Un sable issu d'une roche volcanique est plutôt noir tandis qu'un sable marin s’enrichit de débris de coquillages[1]. Il peut avoir plusieurs couleurs en fonction de sa nature : noir ou blanc (exemple de sable blanc : gypse, White Sands).

Le sable peut aussi prendre d’autres formes : arène, grès.

Les grains de sable sont assez légers pour être transportés par le vent et l'eau. Ils s'accumulent alors pour former des plages, des dunes. Un vent violent qui se charge en sable est une « tempête de sable ». Les grains les plus lourds se déposent en premier dans les milieux à forte énergie (rivière, haut d'une plage), les plus fins dans les milieux à énergie plus faible (delta, lac, bassin, crique)[1].

La masse volumique du sable sec varie, selon sa granulométrie et sa composition, de 1,7 à 1,9 kg par litre (en moyenne 1850 kg par m3).

Propriétés physiques[modifier | modifier le code]

Le sable forme naturellement des pentes stables jusqu'à environ 30°, au-delà de cet angle, il s'écoule par avalanches successives pour retrouver cette pente stable. Cette propriété peut être exploitée pour étudier des formes parfaites générées par l'écoulement du sable sur des plaques de formes différentes. Par exemple, en faisant couler du sable sur un socle de forme carrée, le sable va former une pyramide parfaite avec des pentes de 30°.

Écologie des milieux sableux[modifier | modifier le code]

Des fonds marins aux déserts de sables en passant par les fonds de fleuves et rivières et les plages, un grand nombre d'espèces sont adaptées à un cycle de vie se déroulant pour toute ou partie dans le sable.
La flore des sable est maintenant assez bien connue, mais l’écologie de la microfaune interstitielle du sable et l'écologie du sable sont encore des disciplines balbutiantes, bien que née dans les années 1930 au moins (avec une thèse universitaire de Robert William Pennak) et quelques études sur la plage considérée comme écosystème [2]. Difficiles à étudier dans le milieu naturel (sur la zone intertidale notamment), on les étudie parfois en laboratoire[3].

Sur terre et en zone sèche ou drainante les plantes sont souvent épineuses (cactées, panicauts[4]...), crassulacées ou adaptées à la conservation de leur eau et fixatrices du milieu (Oyats)

Dans les sables anciens, humides, oligotrophes et acides, les animaux fouisseurs tels que le vers de terre ne survivent pas, mais des minuscules enchytraeidae peuvent être abondants. Les dunes sont habitées et stabilisées par des organismes halophiles adaptés à des conditions de vie difficiles, notamment dans les pays froids ou chauds[5]. Dans tous les cas, entre les grains de sables, à l'abri des ultraviolets solaires vivent des communautés d'organismes microscopique. Même dans les zones où il gèle presque toute l'année, des microorganismes et des tardigrades peuvent être trouvés.

Le cas des plages[modifier | modifier le code]

Sur les plages balayées deux fois par jour par les marées montantes et descendantes et où le sable est souvent brassé par le vent, peu de traces de vie sont visibles en surface hormis les sauts de petits crustacés tels que les talitres ; Talitrus saltator quand la mer remonte par exemple.

Avec un bon microscope et des colorants adaptés (car la plupart de ces organismes sont transparents), on observerait dès les premiers millimètres ou centimètres, une grande quantité de bactéries et quelques champignons.

Ces organismes nourrissent (ainsi que le microplancton et une partie du plancton benthique ou en suspension, dont une partie se réfugie dans la sable à marée basse) d'autres microorganismes un peu plus gros (« méiofaune »). Cette méiofaune par sa présence, son métabolisme, ses excrétions et son activité physique peut favoriser l'activité bactérienne[6], et elle va elle-même servir de nourriture à des animaux plus gros qu'elle, en particulier sous l'eau dans la communauté benthique[7]. Ces derniers sont plus facile à voir, bien que souvent cachée pour échapper à ses prédateurs (c'est le cas par exemple des coques, palourdes et couteaux, de petits crabes, etc. vers le bas de plage et des talitres un peu plus en hauteur).
La méiofaune est surtout composée de décomposeurs et de prédateurs de type copépodes, rotifères ou tardigrades. Certains se nourrissent des bactéries et champignons qui décomposent la matière organique, d'autres peuvent se nourrir de mucus ou de deivers détritus déposés en surface par l'eau, ou encore de cadavres ou d'excréments. D'autres se nourrissent des premiers et d'autres enfin des seconds. Sous les laisses de mer, grâce à une nourriture plus abondante, la biomasse augmente considérablement.

Facteurs environnementaux et physicochimiques contrôlant la méiofaune et de la microfaune du sable. Dans les années 1970 et 80 de nombreuses études ont porté sur ce sujet, afin de pouvoir différentier les variations naturelles liées à des facteurs physiques[8] afin de distinguer d'éventuels effets des activités humaines.

Les espèces et biocénoses du sable varient selon le type de sable et de climat, et aussi selon la saison, même dans la zone intertidale[9]. Un autre facteur de variation, en bord de mer, d'étang ou de cours d'eau est la zonation correspondant à la durée quotidienne ou saisonnière d'immersion du sable.

La productivité primaire est parfois assez fortement contrôlée par la photosynthèse (par exemple sur une plage un peu vaseuse et très horizontale où un biofilm d'algues et bactéries peut se former a marée basse[10].

Une exposition plus prononcée au vent, aux courants ou aux vagues[11] est un autre facteurs, particulièrement pour les milieux sableux les plus « exposés »[12] "extrêmes", c'est-à-dire dans ce cas très fréquemment fortement battus par les vagues dits « à haute énergie » [13]

Les variations de température et de salinité sont aussi des sources de modification de ces écosystèmes[14]. La pollution peut aussi fortement modifier cet écosystème.

Gradation selon la « hauteur » de la plage :
- La biodiversité de la vie établie dans le substrat sableux des plage s'organise selon un gradiant, en particulier pour la méiofaune et les mollusques[15]. Les organismes vivant dans le sable du bas des plages participent à l'épuration du substrat sableux. Ils sont aussi une source de nourriture importante pour les larves et alevins de certains poissons. C'est notamment le cas des poissons plats (dans leurs "nurseries")[16], et directement ou indirectement pour le reste de la communauté benthique[17].
- Dans le haut des plages de sable et dans les dunes ces communautés jouent aussi un rôle dans la stabilité physique des plages et des dunes ; En effet, les mucilages secrétés par nombre de ces microorganismes collent les grains de sable entre eux. Et certains de ces organismes sont fouisseurs ; en creusant le sable et s'y déplaçant, ils oxygènent le milieu. D'autres encore vivent en symbiose avec les racines de certaines plantes des sables, les aidant à fixer l'azote.

Effets des activités humaines sur les écosystèmes du sable des plages
Des études (faites sur des plages de la mer Baltique et de Méditerranée) ont montré ou confirmé que la présence de touristes sur une plage en modifie l'écosystème du sable, ainsi que la composition de la microfaune qui vit entre les grains de sables. Dans ce cas, l'effet « anthropique » est d'autant plus marqué qu'on se rapproche du haut de la plage (alors que la microfaune du bas de plage côté mer ne change pas ou très peu, qu'il y ait des touristes ou non)[18].
Une pollution marine par hydrocarbures a également un effet sur la microfaune et microflore du sable [19] de même quand la pollution est terrigène (ex : une plage exposée à des déchets et effluents domestiques[20], ou que sa morphologie ou les courants ont été modifiés, par exemple par la construction d’épis destinés à lutter contre l’érosion[21]

Sables pollués
Les sables en tant que milieu drainant peuvent absorber de grandes quantité de certains polluants (en cas de déversement). La silice adsorbe aussi facilement à sa surface certains toxiques (le plomb par exemple). Le colmatage ou la mort par polluants biocides de la vie du sable peut être source d'un noircissement de la couche de sable (avec odeur désagréable liée aux mercaptants et émission de gaz à effet de serre (CO2, méthane) et de gaz toxique (H2S). La pollution de l'eau et/ou du sable affecte les communautés qui y vivent, notamment dans les environnements marins[22].

Utilisation et économie[modifier | modifier le code]

Utilisation[modifier | modifier le code]

Confection de tableaux de sable dans un atelier de Dakar au Sénégal

La taille, la nature et la forme plus ou moins arrondie de ses grains en font un matériau de qualité recherché pour la construction.

  • En maçonnerie, le sable est utilisé comme agrégat[23] mélangé à un liant comme la chaux ou le ciment.
  • En fonderie de métaux ferreux ou alliages légers, les moules peuvent être réalisés en sable aggloméré par des résines ou des argiles, pour couler les pièces.
  • En cuisine, il a été utilisé au XIXe siècle pour la conservation de la viande.
  • Il est utilisé comme matière première du verre.
  • Il peut être utilisé pour filtrer les liquides (dont l'eau de piscine, des eaux usées...), des gaz ou de l'air (filtre à sable filtrant les vapeurs d'un four à plomb, ou filtre à sable filtrant un air susceptible de contenir des radionucléides accidentellement émis dans l'air d'une installation nucléaire ; « Après l'accident de Three Mile Island, les centrales françaises ont été équipées de filtres à sable pour dépressuriser l'enceinte en cas d'accident grave »[24], mais ce type de filtre reste inefficace pour certains éléments comme l'iode organique[25], de plus selon les expertises faites après la catastrophe de Fukushima « Les filtres à sable ne tiennent pas face aux séismes »[24]).
  • Du fait de sa facilité de manipulation, il est également employé lorsque l'on a besoin d'acheminer de la matière (peu importe sa nature) dans un endroit, par exemple pour servir de lest ou pour protéger (sac de sable contre les éclats d'explosion et les balles).
  • Il est utilisé comme abrasif dans des usines pour nettoyer des pièces métalliques : ce procédé est le sablage.
  • Le sable est également un élément important dans le domaine touristique, lorsqu'il est présent sur les plages et les dunes où il est également un élément indispensable à la protection de la côte.
  • Il est également utilisé en jet à haute pression pour donner l'effet délavé aux jeans.
  • Amendement agricole pour à la fois augmenter le pH d'un sol trop acide (ex : culture maraîchère) et améliorer la texture des terres et bien sûr apport minéral (carbonate de calcium, pour ce qui est du sable coquillier) pour certaines cultures (ex : choux).
  • Défense côtière, pour le rechargement des plages qui cherche à contrecarrer l'érosion, ou pour la création de certaines îles artificielles en particulier celles du golfe Persique.

Plus de 15 milliards de tonnes sont utilisées dans le monde chaque année[26].

Économie[modifier | modifier le code]

Après l’air et l’eau, le sable est la ressource la plus utilisée au monde. Il représente un volume d’échanges internationaux de 70 milliards de dollars par an[26].

Problèmes écologiques[modifier | modifier le code]

Vue aérienne de la dune du Pyla (France)

Le sable du désert, trop rond et trop fin, ne s’agrège pas et n’est donc pas utilisable pour la construction[27]. Dans beaucoup de pays, le sable est donc extrait directement des plages, de fonds marins ou bien de carrières jouxtant les plages. Les besoins en construction de nouveaux logements conduisent souvent à l'extraction sauvage du sable sans égard pour les conséquences écologiques. Ces conséquences sont souvent graves, disparition des plages dans certains endroits, défiguration des paysages, salinification des nappes phréatiques. De plus, les mesures légales sont souvent inopérantes car les gains potentiels sont tellement importants qu'il est facile de corrompre les officiels chargés de les appliquer[réf. souhaitée].

Au XXIe siècle, 75 à 90 % des plages sont menacées de disparition[27], du fait de l'exploitation humaine ou de la submersion marine.

Les alternatives sont le dragage des ports et des lits des rivières pour extraire le sable, bien que là aussi les conséquences écologiques soient importantes. Une autre alternative est le concassage de roches tendres pour en faire du sable, mais l'inconvénient ici est le coût. Dans l'avenir, il convient de chercher des méthodes de construction plus écologiques qui évitent l'utilisation du sable (constructions en bois, ou matériaux composites, en acier, recyclage de matériaux existants, etc.) bien que cela ne soit pas possible dans toutes les parties du monde.

Ensablement[modifier | modifier le code]

L'ensablement est un phénomène d'apport de sable sur terre ou dans l'eau.

On peut citer comme exemples le Canal du Midi, la Lagune de Venise, l'ensablement du réseau routier marocain, ainsi que la Baie du mont Saint-Michel.

L'ensablement désigne aussi la paralysie d'un véhicule enfoncé dans du sable.

Expressions[modifier | modifier le code]

« Les charroyeurs de sable »
Stanislao Pointeau 1861.

Sable était le nom d’une fine poudre à base de pierre ponce, ou d’autres substances absorbantes, que l’on répandait sur une lettre écrite pour sécher l’encre, avant la généralisation du papier buvard.

Un grain de sable suffit parfois à bloquer le fonctionnement d'un mécanisme ; par extension, le terme désigne une petite perturbation bloquant tout un système (organisation humaine, stratégie, pensée unique…).

Le bac à sable est un lieu de jeu pour enfants ; il désigne par extension le milieu enfantin (« les play-boys des bacs à sable », Morgane de toi, Renaud) ou un lieu d'apprentissage.

Le sable du temps : l'écoulement du temps, par analogie au sablier.

Le marchand de sable : personnage de l'imaginaire enfantin qui passe le soir dans la chambre des enfants et leur jette du sable afin qu'ils ferment les yeux et s'endorment. C'est ainsi que se termine chaque épisode de la série culte « Bonne nuit les petits ».

Documentation[modifier | modifier le code]

ARTE: «Le Sable - Enquête sur une disparition»

Notes et références[modifier | modifier le code]

  1. a et b Nathalie Blanc, « le sable étale sa science », sur Sciences Ouest,‎ juillet 2011
  2. McLachlan A (1983) Sandy beach ecology—a review. In Sandy beaches as ecosystems (pp. 321-380) Springer Netherlands (résumé en anglais)
  3. Boucher, G., & Chamroux, S. (1976). Bacteria and meiofauna in an experimental sand ecosystem. I. Material and preliminary results. Journal of Experimental Marine Biology and Ecology, 24(3), 237-249.
  4. Turmel, J. M. (1954). Écologie descriptive et expérimentale du genre eryngium Bulletin du Muséum national d'histoire naturelle, 26.
  5. Bigot, L. (1970). Contribution à létude écologique des peuplements halophiles de la région de Tuléar (Madagascar). II) La plage et le Cordon dunaire. Ann. Univ. Madagascar, 7, 159-163.
  6. Gerlach SA (1978) Food-chain relationships in subtidal silty sand marine sediments and the role of meiofauna in stimulating bacterial productivity ; Oecologia, 33(1), 55-69 (résumé)
  7. Gerlach SA (1971) On the importance of marine meiofauna for benthos communities. Oecologia, 6(2), 176-190 (résumé)
  8. Hulings NC & Gray JS (1976) Physical factors controlling abundance of meiofauna on tidal and atidal beaches. Marine Biology, 34(1), 77-83 (Résumé)
  9. Harris, R. P. (1972). Seasonal changes in the meiofauna population of an intertidal sand beach. J. mar. biol. Ass. UK, 52, 389-403 (résumé).
  10. Munro, A. L. S., Wells, J. B. J., & McIntyre, A. D. (1978). Energy flow in the flora and meiofauna of sandy beaches. Proceedings of the Royal Society of Edinburgh. Section B. Biological Sciences, 76(04), 297-315 ([Munro, A. L. S., Wells, J. B. J., & McIntyre, A. D. (1978). Energy flow in the flora and meiofauna of sandy beaches. Proceedings of the Royal Society of Edinburgh. Section B. Biological Sciences, 76(04), 297-315. (résumé)
  11. Gray JS & Rieger RM (1971) A quantitative study of the meiofauna of an exposed sandy beach, at Robin Hood's Bay, Yorkshire. J. mar. biol. Ass. UK, 51, 1-19 (résumé).
  12. Koop, K., & Griffiths, C. L. (1982). The relative significance of bacteria, meio-and macrofauna on an exposed sandy beach. Marine Biology, 66(3), 295-300 (résumé)
  13. McLachlan, A. (1980). Intertidal zonation of macrofauna and stratification of meiofauna on high energy sandy beaches in the Eastern Cape, South Africa. Transactions of the Royal Society of South Africa, 44(2), 213-223 (résumé).
  14. Bayed A (1991) Étude écologique des écosystèmes de plages de sable fin de la côte atlantique marocaine. Modèle de zonation, biotypologie, dynamique des populations. Université Mohammed V, Rabat, 229.
  15. Rodrı́guez, J., Lastra, M., & López, J. (2003). Meiofauna distribution along a gradient of sandy beaches in northern Spain. Estuarine, Coastal and Shelf Science, 58, 63-69 (résumé).
  16. McIntyre AD & Murison DJ (1973) The meiofauna of a flatfish nursery ground ; Journal of the Marine Biological Association of the United Kingdom, 53(01), 93-118
  17. Gerlach SA (1971) On the importance of marine meiofauna for benthos communities. Oecologia, 6(2), 176-190 (résumé)
  18. Gheskiere, T., Vincx, M., Weslawski, J. M., Scapini, F., & Degraer, S. (2005). http://www.vliz.be/imisdocs/publications/68267.pdf Meiofauna as descriptor of tourism-induced changes at sandy beaches]. Marine Environmental Research, 60(2), 245-265 (résumé )
  19. Wormald, A. P. (1976). Effects of a spill of marine diesel oil on the meiofauna of a sandy beach at Picnic Bay, Hong Kong. Environmental Pollution (1970), 11(2), 117-130.
  20. Ansari, A. Z., Chatterji, A., & Parulekar, A. H. (1984). Effect of domestic sewage on sand beach meiofauna at Goa, India. Hydrobiologia, 111(3), 229-233 (résumé).
  21. McLachlan, A., & Hesp, P. (1984). Faunal response to morphology and water circulation of a sandy beach with cusps. Marine ecology progress series. Oldendorf, 19(1), 133-14
  22. Gray JS & Ventilla RJ (1971) Pollution effects on micro-and meiofauna of sand. Marine Pollution Bulletin, 2(3), 39-43
  23. Le sable dans la construction
  24. a et b IRSN (2011), page internet intitulée Évaluations complémentaires de sûreté Analyse et conclusions de l’IRSN à l’issue de l’expertise des rapports fournis à l’ASN par les exploitants mise en ligne suite à une « contre-expertise menée par l’IRSN sur les dossiers de sureté soumis par les industriels, en cas de catastrophe exceptionnelle »), consulté 2014-02-10
  25. Le programme EPICUR (2005–2009) doit sous l'égide de l'IRSN « mieux quantifier la formation d’iode organique dans l’enceinte de confinement. En effet, l’iode organique n’est pas retenu par le filtre « à sable » installé sur le circuit de dépressurisation contrôlée de l’enceinte et serait donc intégralement rejeté dans l’environnement si on ouvre ce circuit », in L'industrie nucléaire et les suites de Tchernobyl ; Les programmes expérimentaux de l'IRSN ; Base de connaissances, consulté 2014-02-10
  26. a et b Denis Delestrac, « Le sable, enquête sur une disparition. », sur Arte, Arte (consulté le 25 mai 2013).
  27. a et b Marie-Anne Daye, « Le sable disparaît (et on n’en parle pas) », Rue89,‎ 24 mai 2013 (lire en ligne).

Voir aussi[modifier | modifier le code]

Bibliographie[modifier | modifier le code]

PismoBeachSand.JPG

Romans, essais...[modifier | modifier le code]

  • Être sable, de Roccella Carlo et Varichon Anne. Éditions du Seuil 2006
  • Sables émouvants de Jacques Duran. Belin 2003
  • Poudres, sables et grains de Jacques Duran. Eyrolles 1997
  • Le sable, de Jacques Lapaire, Jacques Ayer et Marco Bonifazi. Éditions du Museum de Neuchâtel 2003
  • La femme des sables, Abe Kôbô
  • Le sable et ses mystères, de Jacques Lapaire et Paul Miéville. Éditions du BRGM & Nouvelles Presses du Languedoc 2012

Littérature scientifique[modifier | modifier le code]

  • McLachlan A (1983). Sandy beach ecology—a review. In Sandy beaches as ecosystems (pp. 321-380). Springer Netherlands.
  • Reise K & Ax P (1979) A meiofaunal “thiobios” limited to the anaerobic sulfide system of marine sand does not exist. Marine biology, 54(3), 225-237 (résumé)
  • Wieser W, Ott J, Schiemer F & Gnaiger E (1974) An ecophysiological study of some meiofauna species inhabiting a sandy beach at Bermuda. Marine Biology, 26(3), 235-248 (résumé)

Filmographie[modifier | modifier le code]

  • « Le Sable : enquête sur une disparition », par le réalisateur français Denis Delestrac, diffusé sur Arte, 28 mai 2013.

Voir aussi[modifier | modifier le code]

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Articles connexes[modifier | modifier le code]

Lien externe[modifier | modifier le code]