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GÉOMORPHOLOGIE

La géomorphologie (du grec gê , terre; morphê , forme; logos , étude) est la science qui a pour objet la description et l’explication du relief de la Terre, continental et sous-marin.

Si des hommes ont, de tout temps, décrit et tenté d’expliquer le relief terrestre, ces préoccupations n’ont pris un caractère scientifique qu’à une date relativement récente, et la géomorphologie, qui s’est constituée vraiment au cours des dernières décennies du XIX^e siècle, est l’une des dernières-nées parmi les sciences naturelles.

Étroitement solidaire des progrès réalisés par d’autres sciences de la Terre, telles la géologie, la sédimentologie, la pédologie, la géochimie..., la géomorphologie est une discipline de synthèse. Il faut donc la considérer comme l’une des branches de la géographie physique, orientée vers l’étude d’un élément fondamental du cadre de la vie humaine.

Ainsi conçue, la géomorphologie offre un intérêt pratique incontestable: la description scientifique du relief et la compréhension des mécanismes de sa genèse constituent des préalables nécessaires à un aménagement rationnel de la nature. En ce sens, il existe une géomorphologie appliquée dont l’essor suit celui de la recherche fondamentale.

1. La description du relief

La description du relief constitue la démarche initiale de la géomorphologie. Elle doit être à la fois analytique et synthétique.

La description concerne d’abord la forme de relief en tant que volume limité correspondant à une unité géomorphologique. Il s’agit, par exemple, d’une crête montagneuse, d’une butte, d’une vallée ou d’une dépression. Chacune de ces formes résulte du groupement d’éléments simples susceptibles d’être caractérisés avec précision. Une butte se compose ainsi d’un sommet et de versants. On fixera sa géométrie en considérant ses profils longitudinaux et transversaux par rapport à son axe. L’analyse des profils transversaux des versants, par exemple, précisera leur pente moyenne, leur rectilignité ou leur courbure concave, convexe ou convexo-concave.

Après l’identification de la forme de relief, la description concerne aussi l’examen de ses rapports avec la structure géologique. Lorsque cette confrontation révèle des liens étroits entre les traits majeurs du relief et la nature des roches (lithologie) et leur disposition originelle ou acquise par le diastrophisme (tectonique), on a affaire à une forme structurale . Dans le cas contraire, il s’agit d’une forme d’érosion . Dans le premier cas, on parlera d’un crêt, d’une combe, d’une cuesta, d’une butte témoin...; dans le second, d’un glacis d’ablation, d’une doline, d’une surface d’aplanissement...

Du point de vue synthétique, la description s’applique à définir des complexes géomorphologiques , c’est-à-dire des combinaisons originales de formes de relief. Ces unités d’un ordre supérieur se caractérisent à la fois par les types de formes de relief qui les composent, leur importance relative et leur agencement. On leur attribue alors une dénomination précise: bassin sédimentaire, massif ancien, chaîne de montagnes de type alpin...

Enfin, la description concerne les divers modes de groupement des complexes géomorphologiques. Elle permet alors de définir la configuration générale du relief des différentes masses continentales de la planète.

À chaque stade de la description, des observations chiffrées peuvent lui conférer une grande précision. On passe de la géomorphographie à cette géomorphométrie par des relevés systématiques effectués sur le terrain, ou sur des cartes à grande échelle en courbes de niveau. L’étude des versants se prête particulièrement à l’opération, les mesures concernant aussi bien leur pente moyenne que leur courbure. Traitées statistiquement ou graphiquement (courbe cumulative, histogramme, diagramme), les séries de nombres obtenues révèlent des valeurs significatives susceptibles de corrélations avec les divers facteurs qui commandent le façonnement des pentes (fig. 1). L’établissement de cartes morphométriques après répartition des mesures dans des classes bien choisies présente aussi un grand intérêt. Il est enfin possible d’introduire des indices simples, de concavité et de convexité, permettant une description précise des versants et des comparaisons entre eux.

2. Aperçu historique sur l’explication du relief

Le règne du catastrophisme

Jusqu’au milieu du XIX^e siècle, la genèse du relief reste conçue dans le cadre du catastrophisme , selon lequel l’histoire de la Terre consiste en une succession de crises brutales et considérables. La conciliation de croyances religieuses concernant la création du monde avec l’ampleur des phénomènes en cause oblige à admettre l’intervention de forces surnaturelles. La formation des montagnes s’explique alors par des cataclysmes dus au «feu interne», celle des vallées par des fractures pour les uns, des crues diluviennes pour les autres.

Au cours des siècles, des observations s’accumulent pourtant à l’encontre des théories catastrophistes. On en glane déjà dans les œuvres des géographes de l’Antiquité, tels Hérodote et Strabon. Elles se multiplient avec les Temps modernes. Léonard de Vinci, préoccupé par la construction de canaux dans la plaine du Pô, pressent, dans ses carnets, le rôle des rivières dans le creusement des vallées.

Nombre de notations sur l’érosion par les eaux courantes se trouvent dans les rapports d’ingénieurs hydrologues dès la fin du XVII^e siècle. Le plus célèbre sera l’Étude sur les torrents des Hautes-Alpes , publiée en 1841 par le Français Alexandre Surell. Après une description devenue classique de l’organisme torrentiel, la notion de niveau de base, le caractère discontinu et régressif de l’activité torrentielle, son évolution stadiaire et l’importance du rôle de la végétation y sont clairement exprimés.

À ces contributions de techniciens, restées sans écho, s’ajoute un courant d’idées fort efficace à partir de la seconde moitié du XVIII^e siècle. Favorisé par le développement de l’irréligiosité et la vogue des sciences naturelles, il est surtout l’œuvre d’universitaires. Deux savants écossais dominent cette période: le géologue James Hutton et le mathématicien John Playfair, commentateur et diffuseur de la pensée huttonienne. Grâce à eux sont énoncés, au tout début du XIX^e siècle, quelques principes essentiels des sciences naturelles, ceux de la longue durée de l’histoire terrestre, de la permanence de ses lois («actualisme»), de la succession cyclique: orogenèse, érosion, sédimentation (conservation de la matière). Au XIX^e siècle, l’Anglais Charles Lyell assure une large diffusion à toutes ces idées dans ses Principles of Geology , qui connurent douze éditions entre 1830 et 1875. Il faudra pourtant attendre la fin du siècle pour que le catastrophisme soit abandonné. Dans ses Discours sur les révolutions du globe , parus en 1812, le grand naturaliste Georges Cuvier lui restait encore fidèle.

La géomorphologie davisienne

Malgré des résistances, le dernier tiers du

XIX^e siècle voit la naissance de la science du relief à la suite de celle de la géologie. L’exploration de l’Ouest américain aride offre alors à des géologues comme John Wesley Powell et Grove Karl Gilbert un terrain propice à l’étude des rapports entre la structure géologique, les formes de relief et les réseaux hydrographiques. Ils reconnaissent à l’érosion continentale le pouvoir d’engendrer de vastes aplanissements au terme de longues périodes d’activité. En Europe, l’Anglais Andrew C. Ramsay montre le rôle des rivières dans l’évacuation des produits fournis par la destruction du relief; les Français Emmanuel de Margerie et Gaston de La Noë mettent en évidence les rapports du relief du Jura avec sa structure plissée.

C’est à l’Américain William Morris Davis (1850-1934) que revient le mérite d’avoir su compléter et coordonner toutes ces données éparses. Ainsi naît la géomorphologie, science dégagée de l’emprise de la géologie, possédant son objet d’étude et ses méthodes propres.

La géomorphologie davisienne repose sur les notions fondamentales de cycle d’érosion et d’érosion normale . Dans sa perspective cyclique, toutes les formes de relief observables dans la nature constituent des séries évolutives, dont les termes dérivent les uns des autres selon une succession irréversible. Dans cette évolution continue, liée à un «niveau de base» général défini, on peut distinguer des «stades» de jeunesse, de maturité et de vieillesse, selon les particularités momentanées des versants et des réseaux hydrographiques et l’influence qu’exerce sur eux la structure géologique. La pénéplaine en représente l’aboutissement, quel que soit le relief initial érigé par des déformations de l’écorce terrestre. Sa lente élaboration résulte de l’activité de multiples processus étroitement contrôlés par le creusement des réseaux hydrographiques. Cette action, fondamentalement fluviale, représente pour Davis le mode d’évolution universel du relief, auquel il donne le nom d’érosion normale.

3. La géomorphologie contemporaine et ses méthodes

Le renouveau de la géomorphologie

Commencée du vivant de Davis – dès le début du XX^e siècle, de grands géographes ou géologues allemands comme Siegfried Passarge et Johannes Walther soulignent l’originalité de l’érosion en milieu intertropical –, l’attaque contre son œuvre s’intensifie après la Seconde Guerre mondiale. L’extension de la recherche géomorphologique à tous les continents démontre la diversité du relief et des modalités de l’érosion. Cette prospection révèle aussi l’importance des formes de relief et des dépôts associés, engendrés à des époques antérieures à la nôtre. Cet héritage géomorphologique résulte, pour une bonne part, de l’instabilité du climat de la Terre. On sait que la morphogenèse quaternaire est rythmée aux hautes et moyennes latitudes par des pulsations glaciaires et aux basses latitudes par l’alternance simultanée de pluviaux et d’interpluviaux (cf. ère QUATERNAIRE); de même, il subsiste d’importants vestiges de surfaces d’aplanissement élaborées sous climats chauds plus ou moins humides au cours du Tertiaire; enfin, des formes et des dépôts glaciaires révèlent l’existence, au Primaire, d’inlandsis sous les tropiques (Sahara, Dekkan, Brésil...).

Une autre cause de perturbations de la géomorphogenèse est apparue quand on a démontré la permanence des déformations de la croûte terrestre, dont seules l’intensité et la localisation varient selon les époques. Malgré sa brièveté relative, l’ère quaternaire elle-même offre nombre d’exemples de telles interventions dans le cadre d’une néotectonique . On ne saurait, désormais, concevoir le diastrophisme sous la forme de manifestations courtes et brutales, séparées par de longues périodes de stabilité favorables à l’élaboration de pénéplaines. À cette opinion de Davis, l’Allemand Albrecht Penck avait déjà opposé l’éventualité d’une simultanéité de l’orogenèse et de l’érosion.

Toutes ces constatations conduisent à l’abandon des schémas davisiens. L’évolution du relief apparaît dorénavant soumise en permanence aux effets de l’instabilité de la lithosphère, de l’atmosphère et des couvertures végétales. Davis lui-même finit par admettre l’existence de cycles glaciaires et arides, et les davisiens conçurent, par la suite, des cycles partiels, ou «épicycles», liés aux perturbations dues au diastrophisme.

Malgré ces concessions, tardives et limitées, la géomorphologie davisienne est aujourd’hui dépassée. À la conception d’une évolution linéaire du relief selon des modalités universelles, dans le cadre du cycle d’érosion normale, il faut substituer celle d’une histoire complexe marquée par des crises provoquées par l’instabilité des géodynamiques internes et externes qui contrôlent sa genèse. Dans cette perspective, la notion de séquence morphogénique correspond à la succession d’événements déclenchés par des modifiations des conditions orographiques et bioclimatiques offertes à l’érosion qu’elles engendrent. Elle se situe à des échelles temporelle et spatiale beaucoup plus fines et plus conformes à la réalité que le cycle davisien, qui concerne des durées géologiques définies par les seules crises tecto-orogéniques majeures de la Terre.

En définitive, le relief terrestre est l’expression des vicissitudes de l’activité des forces internes et externes qui régissent son façonnement. Les états de crise correspondent à des périodes de déséquilibres responsables d’une accélération de l’érosion capable de modifier profondément ses caractéristiques. Ils résultent aussi bien de déformations de l’écorce terrestre (crise morphotectonique ) que de changements du climat et, partant, de la végétation (crise bioclimatique ), voire des deux à la fois, l’édification d’une chaîne de montagnes entraînant de profondes perturbations dans la circulation atmosphérique, par exemple. Dans tous les cas, ces crises érosives tendent à la restauration d’un état d’équilibre correspondant aux nouvelles conditions créées par le jeu des géodynamiques internes et externes. Alors s’établit un régime d’érosion modérée plus ou moins actif selon l’agressivité des agents climatiques et l’efficacité des défenses qui leur sont opposées dans les différents milieux naturels du globe.

Mais ces crises périodiques épargnent des éléments représentatifs d’états antérieurs du relief, en raison de l’inertie que celui-ci oppose au changement, d’autant plus que les roches sont résistantes et que la durée des crises est limitée. À côté de formes vives , en cours de façonnement, le relief terrestre comporte des formes et des dépôts corrélatifs hérités significatifs. Ces paléoreliefs constituent les archives de son histoire, exploitées par les géomorphologues, qui bénéficient de techniques de plus en plus efficaces.

Les méthodes de la géomorphologie

Un tel renouveau suppose effectivement une évolution simultanée des méthodes de recherche. La cartographie géomorphologique est l’une des plus récentes (fig. 2). Fondée sur des levés de terrain nombreux et sur l’exploitation de photographies aériennes et d’images satellitaires, elle représente l’expression graphique de l’inventaire des formes de relief et des dépôts corrélatifs de leur façonnement. Descriptive et explicative, elle en fournit une représentation plus ou moins détaillée selon son échelle, dans leurs rapports avec la structure géologique (géomorphologie structurale) et les milieux bioclimatiques actuels (géomorphologie dynamique et climatique) et passés (paléogéomorphologie). La carte restitue aussi l’agencement des formes dans l’espace et leur succession dans le temps (chronogéomorphologie). Sa précision suppose des mesures diverses (géomorphométrie) et l’apurement d’un vocabulaire abusivement alourdi par l’usage de termes locaux.

La restitution des systèmes morphogéniques responsables de l’évolution du relief repose surtout sur l’observation des conséquences de leurs activités: traces d’ablation (rills, ravins, niches d’arrachement...) et dépôts corrélatifs (éboulis, coulées de solifluxion, cônes de déjection...). Leur étude nécessite des manipulations en laboratoire (granulométrie, morphoscopie, analyse minéralogique...) et l’exploitation de données fournies par d’autres sciences de la Terre (géologie du Quaternaire, sédimentologie, pédologie, géochimie, palynologie...). L’interprétation de tous ces résultats, en liaison avec les impératifs fixés par le cadre géomorphologique, livre la signification paléoclimatique et génétique de ces archives de l’histoire du relief.

La recherche géomorphologique dispose maintenant du flot des données numériques acquises par les satellites d’observation de la Terre (Landsat, S.P.O.T., E.R.S., etc.), transcrites sous une forme photographique ou numérique. Le traitement et l’exploitation de ces documents, différenciés selon les buts poursuivis, constituent un remarquable enrichissement de notre connaissance de l’espace terrestre, tant sur le plan de ses états (homogénéité des représentations sur de vastes étendues) que de sa dynamique (répétitivité systématique de la collecte des données).

Comme toutes les sciences, la géomorphologie ne saurait se priver des ressources de l’expérimentation, malgré les difficultés dues à la nature des phénomènes en cause. Dans le cadre de stations expérimentales , elle vise à préciser les processus de l’érosion sur le terrain. On utilise ainsi diverses techniques pour étudier les actions météoriques sur les roches et le déplacement de leurs produits sur les versants. Mais l’expérimentation concerne aussi l’analyse en laboratoire d’un phénomène naturel complexe. On réalise alors des modèles expérimentaux permettant de définir le rôle de ses paramètres. La France dispose d’un vaste laboratoire, le Centre de géomorphologie rattaché au Centre national de la recherche scientifique (université de Caen), où se poursuivent des recherches sur les fragmentations (cryoclastie, thermoclastie), les altérations et les encroûtements calcaires. Dans tous les cas, la méthode expérimentale se propose non seulement de préciser les modalités de la dynamique du relief, mais encore de fournir des données quantitatives concernant les seuils de déclenchement des processus et les bilans de leur action. L’évaluation de l’érosion des terres cultivées est devenue l’un des objectifs majeurs de ces recherches, en raison même de l’ampleur qu’elle a prise, ces toutes dernières décennies, dans de nombreuses régions du globe (cf. infra ).

4. L’essor de la géomorphologie appliquée

Cette recherche géomorphologique débouche sur des applications évidentes. À vrai dire, certains travaux, tels ceux concernant les eaux courantes, représentaient depuis longtemps une utilisation de ses résultats.

Mais la géomorphologie appliquée ne s’est constituée vraiment qu’à la suite du renouveau de la recherche géomorphologique fondamentale. Son but est d’utiliser ses acquisitions en vue d’une exploitation rationnelle de la nature. Or la prise de conscience par l’homme de la mobilité du relief, assise de toutes ses réalisations, impose des limites à son action. Car cette dynamique, naturellement fort lente à s’équilibrer, en raison de la tendance des forces antagonistes qui la réglementent, peut s’exprimer par une érosion accélérée, par suite de ruptures d’équilibre provoquées par des entreprises humaines inconsidérées (crise anthropique ). Les exemples ne manquent pas d’exploitations du sol dévastatrices, en particulier dans des régions où les équilibres naturels restent précaires du fait de l’agressivité bioclimatique. On connaît le cas des Grandes Plaines des États-Unis, en partie stérilisées par une monoculture céréalière spéculative, génératrice d’un intense ravinement (badlands ) et d’une active déflation (dust storms ). Rappelons les dommages considérables causés par l’érosion aux sites d’habitat, aux voies de circulation, aux ouvrages d’art. L’extension et l’accélération des dégradations subies par notre environnement naturel, en liaison avec une gestion malencontreuse, sont devenues une des préoccupations majeures de notre époque. Très stables pendant des siècles, en dépit de l’ampleur des défrichements provoqués par leur mise en culture, les terres de nos grandes régions céréalières subissent depuis peu une érosion alarmante due à de profondes transformations de l’agriculture (types de plantes cultivées, machinisme agricole). La spectaculaire érosion qui ravage de nombreux littoraux du globe est un autre exemple d’une déstabilisation liée à la réalisation d’équipements portuaires ou touristiques sans égards aux impératifs de la dynamique littorale. La haute montagne en proie à l’invasion d’un tourisme de masse fournirait d’autres exemples de dégradations comparables.

L’intervention du géomorphologue consis- te à préconiser les mesures susceptibles de préserver les équilibres naturels, en dépit de l’impact de toute entreprise humaine. Elle apparaît d’autant plus nécessaire que le progrès technique met à la disposition des hommes des moyens de plus en plus efficaces, donc dangereux. Cette géomorphologie prospective suppose une profonde compréhension de la dynamique du relief. Son action peut être curative quand elle veut stopper une érosion imprudemment exacerbée, ou préventive si elle consiste à définir des dispositifs en vue de préserver la nature de déséquilibres néfastes. Elle apparaît indispensable, en particulier lorsqu’il s’agit d’aménagements de régions entières, notamment en pays sous-développés, très souvent situés dans des milieux vulnérables.

Grâce aux résultats déjà obtenus dans de nombreux domaines, la géomorphologie a déjà montré le rôle qu’elle peut jouer au service de l’humanité.

• 1939; de géo- et morphologie

Synonymes :

n. f. GEOL

d1./d Science qui étudie les reliefs terrestres actuels et leur évolution.

d2./d Ce relief lui-même.

⇒GÉOMORPHOLOGIE, subst. fém.

GÉOGR. PHYS. Description du relief terrestre actuel expliqué principalement par les incidences du climat et de la structure géologique. Géomorphologie climatique, littorale, structurale. Travaux de géomorphologie appliquée à la recherche minière en Bretagne (Colloque géogr. appl., 1962, p. 28).

REM. Géomorphologue, subst. masc. Spécialiste qui s'occupe de géomorphologie. Les facultés des sciences et les facultés de droit offrent des complémentarités indispensables pour les géomorphologues ou pour les aménageurs (Colloque géogr. appl., 1962p. 162).

Prononc. : [] . Étymol. et Hist. 1939 (H. Baulig ds Journal of geomorphology, II, p. 125). Dér. de morphologie; élém. formant géo-; cf. l'angl. geomorphology, 1896 ds NED.

DÉR. Géomorphologique, adj. Qui se rapporte à la géomorphologie. Carte géomorphologique. Étude géomorphologique du delta du Sénégal, pour la mission d'aménagement du Sénégal, par le laboratoire de géographie de l'université de Strasbourg (Colloque géogr. appl., 1962, p. 26). — []. — 1^re attest. 1962 id.; de géomorphologie, suff. -ique.

géomorphologie [ʒeɔmɔʀfɔlɔʒi] n. f.

ÉTYM. 1939, Baulig; de géo-, et morphologie, probablt d'après l'angl. geomorphology (1896).

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♦ Didact. (sc.). Étude de la forme et de l'évolution du relief terrestre. || Géomorphologie structurale. || La géomorphologie littorale, des littoraux. || Géomorphologie appliquée aux recherches minières, pétrolières.

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