Laboratoire Matière et Systèmes Complexes

Lorsqu’il pleut sur une roche soluble comme le calcaire, la pluie donne naissance par dissolution à des motifs d’érosion spectaculaires et intrigants. En effet, l’eau de pluie qui ruisselle sur une surface inclinée dissout la surface de la roche et creuse progressivement des canaux presque parallèles appelés cannelures. Des chercheurs du laboratoire ont réussi à reproduire ce phénomène au laboratoire.

Cannelures observées sur des versants géologiques (Credit : Marko Simic, champ=1m environ)

Bien qu’on sache qu’ils sont créés par les précipitations, le mécanisme physique menant à leur formation reste à découvrir. Les gigantesques échelles de temps nécessaires pour les produire explique en autres que la genèse des cannelures reste inconnue. Au laboratoire MSC, des chercheurs de l’équipe Dynamique des Systèmes Hors d’Equilibre ont conçu une nouvelle expérience pour étudier la formation de cannelures sur des temps de la dizaine d’heures.

Expérience de laboratoire d’écoulement d’un film d’eau sur une plaque de plâtre (temps, 2, 7, 19, 45h).

Dans cette expérience, l’eau coule sur des matériaux à dissolution rapide comme le sel et le plâtre de Paris, reproduisant les écoulements de ruissellement engendrés par la pluie sur les roches dans la nature. De fins sillons dirigés dans le sens de la pente apparaissent rapidement à la surface de la roche – après moins d’une minute sur le sel et autour de trente minutes sur le plâtre.

Au début, ces cannelures sont beaucoup plus petites que sur le terrain (autour d’un millimètre de large et 10 microns de profondeur). Cependant, leur taille augmente progressivement, jusqu’à ce que leurs crêtes émergent de la surface du film d’eau, (autour de 50 heures pour le plâtre). Cette expérience est la première à reproduire de façon dynamique ce phénomène. Ces observations pourraient constituer la première étape conduisant aux figures de dissolution observées dans la nature.

Photographie de cannelures générées par un écoulement d’eau à la surface d’une plaque de plâtre de Paris.

Ce travail a eu les honneurs d’un éditorial de la revue Physical Review Letters à retrouver ici.

La publication est à découvrir ici