[Géol' Tours 02] Le sable de la Loire EarthCache

[02] Le sable de la Loire

par ipln  |  GC8A16P  |  Tours

► Le parcours [Géol' Tours] ◄

Tours est une métropole située au cœur du Val de Loire, classé patrimoine mondial UNESCO.

Depuis la fondation de la cité romaine de Caesarodunum, la ville s'est développée sous l'influence du cours du fleuve et des richesses du sous-sol de la Touraine. Ses maisons, édifices religieux, châteaux ou ponts sont issus des pierres extraites dans la région.

Le parcours [Géol' Tours] vous propose une série de EarthCaches décrivant des natures de roches, des phénomènes géologiques ou hydrologiques, afin de découvrir cette richesse géologique sur les rives de la Loire et dans les rues de la ville.

► Introduction ◄

Les bancs de sable de la Loire apparaissent en été pour le plus grand plaisir des Tourangeaux. Farniente, pêche et jeux de plage y sont au programme. Cher géologue-cacheur, laissons les enfants à leurs châteaux, et allons observer le sable munis d’un aimant et d’une loupe.

► La Loire ◄

La Loire prend sa source au mont Gerbier-de-Jonc, au sud-est du Massif Central, dans le département de l’Ardèche. L’embouchure du fleuve dans l’Océan Atlantique se situe 1 000 km plus loin, au niveau de l’estuaire de Saint-Nazaire dans le département de la Loire-Atlantique. La Loire et ses affluents drainent un bassin versant de 117 000 km², soit près du quart de la France métropolitaine.

(cliquez sur l'image pour l'agrandir)

La Loire passe à Tours après avoir traversé deux régions géologiques distinctes.

Le Massif Central appartient à un très vaste ensemble géologique qui a constitué une grande chaîne de montagnes dans la deuxième partie du Paléozoïque (-300 Ma), ensuite très arasées par l’érosion (dès -255 Ma). Le Massif Central a un socle cristallin formé essentiellement de granits intrusifs (-400 à -300 Ma) dans des roches plus anciennes (gneiss, schistes). Le sol comprend également des épanchements volcaniques récents (-10 Ma), la dernière activité volcanique datant d’à peine 6 700 ans.

Le Bassin Parisien est l’unité géologique la plus vaste de France, et est composé de roches sédimentaires. La Loire draine le Sud-Ouest du Bassin. Au Sud, sur le versant septentrional du Massif central, on note la présence de formations du Trias (grès, calcaires, argiles) déposées entre -250 et -200 Ma. Viennent ensuite des auréoles concentriques et relativement régulières de terrains jurassiques comprenant des calcaires et des marnes (-200 à -145 Ma). En obliquant vers l’Ouest, la Loire rejoint des formations du Crétacé (argiles, sables et craies) déposées entre -145 et -65 Ma. Le centre du Bassin est constitué de roches déposées du Cénozoïque (-65 Ma) à nos jours : sables de Sologne et calcaires karstiques de Beauce. La sortie de la Loire du Bassin Parisien s’effectue dans des formations crétacées du Turonien (Tours).

Des sédiments (fragments de roches et minéraux) sont issus de l’érosion de ces terrains et transportés vers la Loire par ruissellement des eaux. En particulier quartz, feldspaths et micas proviennent de l’érosion du granit. D’autres minéraux tels que les magnétites aux propriétés ferromagnétiques proviennent des roches métamorphiques et éruptives. Des roches sédimentaires telles que des calcaires et des craies sont extraites des sols du Bassin Parisien.

Après sa sortie du Bassin Parisien, la Loire traversera le Sud du Massif Armoricain en recoupant des terrains sédimentaires du Paléozoïque puis une série métamorphique (granits du cisaillement sud-armoricain).

► Mécanismes de transport du sable ◄

Tout du long de son parcours, la Loire recueille des sédiments dont les grains seront transportés, déposés, repris, redéposés plus loin, etc.

Le déplacement de grains est rendu possible par l’association de la force de gravité et le mouvement de l’eau environnant les sédiments. La taille des grains, leur poids et la vitesse du courant sont les facteurs qui déterminent leur déplacement.

Les grains sont classifiés selon leur taille :

Rudites

2 à 20 cm … Galets

2 mm à 2 cm … Graviers

Arénites

0,2 à 2 mm … Sables grossiers et moyens

0,02 à 0,2 mm … Sables fins

Lutites

0,002 à 0,02 mm … Limons

< 0,002 mm … Argiles

Les grains de taille supérieure à 0,02 mm sont transportés par charriage : les grains glissent, sautent ou roulent sur le fond du cours d’eau. Les grains les plus fins sont quant à eux en suspension ou en solution dans la section d’écoulement. Plus les éléments sont gros, plus ils se déposent rapidement ; et plus ils sont fins, plus ils sont transportés loin.

Les rapports entre érosion, transport et dépôt sont schématisés de manière classique par le diagramme de Hjulström :

► Le sable de la Loire à Tours ◄

► Le fleuve a une hydrologie capricieuse et irrégulière, faisant alterner principalement :

- une période de hautes eaux (automne / hiver) favorable au transport sédimentaire, et

- une période de basses eaux (été) au cours de laquelle il présente alors plusieurs chenaux laissant apparaître des bancs de sable. Au cours des périodes de sécheresse, la Loire est même surnommée « le fleuve de sable ».

► Le sable déposé dans le Val de Loire comprend des matériaux de granulométrie minéralogique variée :

- Galets et cailloux : calcaire de Beauce, craie, silex, quartz…

- Graviers : basalte, silex, quartz, granit, gneiss, micaschiste, feldspath…

- Sables : quartz, silex, feldspath, mica, et divers minéraux accessoires (magnétite, grenat, olivine, apatite, zircon, sphène, épidote, tourmaline, calcite, calcédoine, opale…).

► La Loire transporte chaque année environ 1 million de tonnes de matériaux.

L’extraction de ce sable de Loire est une pratique très ancienne. D’abord manuelle, l’extraction s’est fortement mécanisée au début du XXe siècle. Le tonnage extrait en région Centre atteignit un pic de 6,4 millions de tonnes en 1979. Seulement le déséquilibre trop important entre la quantité extraite et celle naturellement reconstituée entraîne un abaissement général de la ligne d’eau. Cela a pour conséquences dommageables :

- un abaissement du niveau des nappes phréatiques adjacentes (assèchement des zones humides, puits et disparition des frayères),

- l’érosion des berges et la déstabilisation de fondations de ponts, et

- la végétalisation accélérée des îles (ou de bras secondaires), trop souvent exondés, ce qui altère la capacité d’écoulement de crues et en rehausse le niveau.

Un protocole fut établi en 1981 pour réduire progressivement les extractions, et depuis 1993, les extractions dans le lit mineur sont interdites.

Le sable de Loire est utilisé principalement pour la production de béton, mais également pour l’agriculture maraîchère, les équipements sportifs, les aménagements extérieurs, et les sables d’aquarium.

Nous vous rappelons qu’il est strictement interdit de se baigner dans la Loire (arrêté N°2115/07 du 31/08/2007). Restez bien sur la berge, et restez vigilants si vous venez avec des enfants.

Par ailleurs, le Waypoint 1 peut être inaccessible à certaines périodes de l’année selon la hauteur de l’eau. Dans ce cas, repoussez votre venue… et préparez vos réponses depuis chez vous !

► Question 1 ◄

Considérons un sédiment mesurant 1 mm.

A ► Selon la classification granulométrique, de quel type s’agit-il ?

B ► Quelle doit être la vitesse (approchée) de la Loire pour le transporter ?

C ► Quel est son mode de transport ?

► Question 2 ◄

Le pont Wilson s’est effondré le 9 avril 1978. Quelle cause principale fut identifiée ?

► Question 3 ◄

Waypoint 1 : Prenez une poignée de sable. Observez les grains translucides. Comment s’appelle ce minéral ? De l’érosion de quelle roche est-il issu ?

► Question 4 ◄

Waypoint 1 : Passez l’aimant dans le sable, des grains vont être attirés.

A ► Quelle est leur propriété ?

B ► Comment s’appelle ce minéral ?

C ► Une fois secs, quelle est leur couleur ?

► Question 5 ◄

Joignez à votre log une photographie permettant de vous identifier (visage, GPS, pseudo, etc.) avec le pont Wilson et la Loire en arrière plan.

Rappels concernant les « EarthCaches » :

Il n’y a pas de contenant à rechercher aux coordonnées, ni de carnet à signer sur place. Il suffit de se rendre sur les lieux, de répondre aux questions ci-dessus, et de nous envoyer vos propositions de réponse soit via notre profil, soit la messagerie geocaching.com (Message Center).

Vous pouvez loguer un « Found it » sans attendre notre confirmation. Nous vous contacterons en cas de problème ou pour fournir d’éventuelles précisions.

Les « Found it » enregistrés sans envoi de réponses seront supprimés.

Bon Géocaching !

► [Géol' Tours] ◄

Tours is a metropolis located in the heart of the Loire Valley, classified as World Heritage by UNESCO.

Since the foundation of the Roman city of Caesarodunum, Tours has grown under the influence of the Loire and the riches of the Touraine basement. Its houses, religious buildings, castles or bridges come from stones extracted in the region.

[Géol' Tours] offers a series of EarthCaches describing rock natures, geological or hydrological phenomena, in order to discover the geological richness on the banks of the Loire and in the streets of the city.

► Introduction ◄

The sand banks of La Loire appear in summer for the greatest pleasure of Tours people. Idleness, fishing and beach activities are on the program. Dear geologist-cacher, let the children to their sand castles, and let’s have a look on the sand with a magnet and a magnifying glass.

► La Loire ◄

La Loire has its source at mount Gerbier-de-Jonc, Southeast of the Massif Central, in the department of Ardèche. The river mouth in the Atlantic Ocean is located 1,000 km further, at the Saint-Nazaire estuary in the department of Loire-Atlantique. La Loire and its tributaries drain a drainage basin of 117,000 km², nearly a quarter of metropolitan France.

(click on the picture to enlarge)

The Loire passes Tours after draining two geological regions:

The Massif Central belongs to a very large geological ensemble which constituted a large chain of mountains in the second part of the Paleozoic era (-300 million years), then very affected be erosion (from -255 million years). The Massif Central has a crystalline basement formed mainly with granites (-400 to -300 million years) arranged in older rocks (gneiss, shale). The region also comprises rocks from recent volcanic eruptions (-10 million years), the last volcanic activity dating back to just 6,700 years ago.

The Paris Basin is the largest geological region of France and is composed of sedimentary rocks. La Loire drains the Southwest of the Basin. To the South on the Northern sloe of the Massif Central, we have Triassic formations (sandstone, limestone, clay) deposited between -250 and -200 million years. Then are concentric and relative regular rings of Jurassic regions including limestones (-200 to -145 million years). Towards the West, La Loire joins Cretaceous formations (clays, sands, and chalks) deposited between -145 and -65 million years. The Basin center comprises rocks deposited during Cenozoic (-65 million years): sands of Sologne and karst limestones of Beauce. The exit of La Loire from the Paris Basin is done in Cretaceous formations of Turonian (Tours).

Sediments (fragments of rocks and minerals) are the result of the erosion of these lands, and then transported to La Loire by water runoff. In particular quartz, feldspars and micas come from the erosion of granite. Other minerals such as magnetites with ferromagnetic properties come from metamorphic and eruptive rocks. Sedimentary rocks such as limestones and chalks are extracted from the lands of the Paris Basin.

After leaving the Paris basin, la Loire passes through the South of the Massif Armoricain with sedimentary lands, and then a metamorphic series (granites of the South Armorican shear).

► Mechanisms of sand transport ◄

All along its route, La Loire collects sediments whose grains will be transported, deposited, taken again, redeposited further, etc.

The displacement of grains is made possible by the combination of the force of gravity and the movement of the water surrounding the sediments. The size of the grains, their weight, and the flow current are the factors that determine their displacement.

The grains are classified according to their size:

Rudites

2 to 20 cm … Pebbles

2 mm to 2 cm … Gravel

Arenites

0.2 to 2 mm … Coarse and medium sands

0.02 to 0.2 mm … Fine sands

Lutites

0.002 to 0.02 mm … Silt

< 0.002 mm … Clays

Grains larger than 0.02 mm are transported by bed load discharge: the grains slide, jump or roll on the bottom of the river. The finest grains are in suspension or in solution in the river water. The bigger the grains, the faster they are deposited; and the finer they are, the more they are transported far.

The relationships between erosion, transport and deposition are schematized by the Hjulström diagram:

► The sand of La Loire at Tours ◄

► The river has a capricious and irregular hydrology, alternating mainly:

- a period of high water (autumn / winter) favorable to sedimentary transport, and

- a period of low water (summer) during which it then has several channels revealing sandbanks. During periods of drought, the Loire is even nicknamed "the river of sand".

► The sand deposited in the Val de Loire includes various mineralogical granulometry materials:

- Pebbles and pebbles: Beauce limestone, chalk, flint, quartz...

- Gravel: basalt, flint, quartz, granite, gneiss, micaschist, feldspar...

- Sands: quartz, flint, feldspar, mica, and various accessory minerals (magnetite, garnet, olivine, apatite, zircon, sphene, epidote, tourmaline, calcite, chalcedony, opal...).

► The Loire transports each year about 1 million tons of materials.

The extraction of the Loire sand is a very old practice. At first manual, the extraction was highly mechanized at the beginning of the twentieth century. The quantity extracted in the Center region reached a peak of 6.4 million tons in 1979. However, the excessive imbalance between the quantity extracted and that naturally reconstituted causes a general lowering of the water line. This has damaging consequences:

- a lowering of the level of adjacent groundwater tables (drying up of wetlands, and disappearance of spawning grounds),

- bank erosion and destabilization of bridges foundations, and

- accelerated revegetation of the islands (or secondary arms), which are too often dug out, which alters the flow capacity of the floods and raises the level.

A protocol was established in 1981 to gradually reduce extractions, and since 1993 extractions into the minor bed have been prohibited.

The Loire sand is mainly used for concrete production, but also for market gardening, sports equipment, outdoor landscaping, and aquarium sands.

We remind you that it is strictly forbidden to bathe in La Loire (arrêté N°2115/07 of August 31, 2007). Please stay on the bank, and stay alert if you come with children.

The Waypoint may not be accessible depending on the water level. In this case, postpone your coming… and prepare your answers at home!

► Question 1 ◄

Consider a sediment measuring 1 mm.

A ► According to the particle size classification, what type is it?

B ► What should be the (approximate) flow speed to transport it?

C ► What is its transportation mode?

► Question 2 ◄

The Wilson bridge collapsed on April 9, 1978. What main cause was identified?

► Question 3 ◄

Waypoint 1: Take a handful of sand. Observe the translucent grains. What is the name of this mineral? Erosion of what rock is it from?

► Question 4 ◄

Waypoint 1: Have a magnet in the sand, many grains are attracted to the magnet.

A ► What is their property?

B ► What is the name of this mineral?

C ► What color are the dry grains?

► Question 5 ◄

Join to your log a photo that identifies you (face, GPS, nickname, etc.) with the Wilson bridge and La Loire in background.

Reminders about the “EarthCaches”:

There is no container to look for nor a logbook to sign. Just go to the location, answer the questions above, and send us your proposals of answers either via our profile or Message Center.

You can log “Found it” without waiting for our validation. We will contact you in case of problems or to provide any clarification.

“Found it” logs saved without sending answers will be deleted. 

Happy caching!

Quand vous aurez trouvé les 14 EarthCaches de la série [Géol' Tours], vous pourrez afficher cette bannière sur votre profil.

When you have found the 14 EarthCaches of the series [Géol' Tours], you can display this banner on your profile page.

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