Relief fluvial

Erosion

À l'ère classique de la géomorphologie, caractérisée par une approche intuitive de la recherche et qui prend fin vers 1950, les reliefs fluviaux sont étudiés dans le cadre du cycle d'érosion, notion définie par W.M. Davis. Cette notion est un moyen simpliste, mais efficace sur le plan pédagogique, d'observer l'évolution du paysage en climat humide et tempéré, où l'écoulement des rivières commande la formation du relief (par exemple, dans le sud du Canada). Selon la théorie de Davis, après le soulèvement initial d'une zone terrestre, le paysage traverse successivement les stades de jeunesse, de maturité et de vieillesse. La jeunesse se caractérise par des vallées en V et des versants aux pentes irrégulières; la maturité, par des vallées à longs versants, des fleuves à méandres et des plaines d'inondation en formation; la vieillesse, par des cours d'eau calmes, de vastes plaines d'inondation, des lacs en croissant et de basses collines, les monadnocks. Le paysage est façonné essentiellement par une combinaison de processus fluviaux et de processus de formation des versants, qui aboutissent finalement à la formation d'une surface plane d'érosion (pénéplaine) dont l'altitude est proche de celle du niveau de la mer. La pénéplanation pourra être suivie d'un soulèvement, qui marque le début d'un nouveau cycle d'érosion. Un soulèvement avant la fin du cycle conduit à une réjuvénation et à un encaissement des cours d'eau, ainsi qu'à la formation de terrasses. La morphologie des vallées reflète généralement l'influence de la géologie du substrat rocheux. D'autres modèles importants de la géomorphologie fluviale ont été proposés par Walther Penck (Allemagne) et L.C. King (Afrique du Sud). Le modèle de King met en évidence l'importance de la formation des pédiments et de la pédiplanation dans un climat semi-aride. On explore aujourd'hui de nouvelles pistes pour interpréter les reliefs fluviaux.

Relief Canadien

Les cours d'eau ont joué un rôle majeur dans le façonnement du paysage au Canada. Il est toutefois difficile d'interpréter leur action, car la plupart des régions qu'ils ont modelées portent désormais l'empreinte de la glaciation du Quaternaire. Un grand nombre de magnifiques vallées qui ravinent aujourd'hui la cordillère résultent d'une réjuvénation et d'un encaissement des cours d'eau durant le soulèvement survenu au tertiaire (il y a de 66,4 millions d'années à 1,6 million d'années), comme les vallées du Fraser, du Thompson et de l'Okanagan dans la zone du plateau Fraser-Nechako, en Colombie-Britannique. Certaines vallées fluviales de la région de la Cordillère ont été en partie remblayées par des dépôts glaciaires et fluvioglaciaires au cours des époques glaciaires (il y a de 1,6 million d'années à 10 000 ans), mais des processus postglaciaires ont laissé une série de terrasses fluviales, comme sur celles de la rivière Bow, en Alberta. La formation de terrasses dans des vallées remblayées est un phénomène qu'on rencontre également au centre et à l'est du Canada.

Le relief plat des prairies est né du dépôt lent et continu de débris rocheux issus de l'érosion de la Cordillère par des cours d'eau s'écoulant vers l'est (ainsi que de dépôts glaciaires). Les cours d'eau actuels traversant les Prairies (par exemple, la rivière Saskatchewan) sont peu encaissés. Les vallées sont jeunes et celles qui ont atteint précocement le stade de maturité présentent une profondeur maximale de plusieurs centaines de mètres. Dans certaines régions arides de l'Alberta, l'entaille des cours d'eau dans les sédiments du Crétacé (il y a entre 144 millions d'années et 66,4 millions d'années) a formé un relief de badlands, comme à Drumheller.

Une bonne partie du bouclier canadien a été biseautée par des processus d'érosion et d'aplanissement bien avant l'avènement du Quaternaire. Les réseaux hydrographiques préglaciaires ont été dérangés pendant la période glaciaire et les vallées, enfouies sous les dépôts glaciaires, ont laissé une multitude de lacs. De nos jours, certaines de ces vallées sont à nouveau entaillées par des cours d'eau. Dans le centre du Canada, avant l'apparition des glaces, les basses terres où se trouvent les Grands Lacs étaient drainées par des réseaux hydrographiques ordinaires. Les Grands Lacs sont le produit des glaciations. La rivière Niagara, qui relie le lac Érié au lac Ontario, franchit un escarpement de roches siluriennes (datant de 438 à 408 millions d'années), engendrant les chutes Niagara et la gorge en aval. Plus en aval, les eaux passent du lac Ontario au fleuve Saint-Laurent. C'est là que se dévoile le paysage pittoresque des Mille-Isles, taillé par les eaux dans la roche précambrienne (une surface d'érosion vieille de plus de 600 millions d'années).

En raison de l'étendue du littoral et du nombre de lacs et de cours d'eau, on trouve au Canada de nombreux reliefs deltaïques, comme les deltas de la rivière Rouge (lac Winnipeg) et des fleuves Mackenzie et Fraser.

Approches modernes

La géomorphologie quantitative moderne examine les reliefs fluviaux dans un contexte de systèmes ouverts. L'unité de base, le bassin hydrographique, est considérée comme un système ouvert ayant des entrées (les précipitations, l'énergie solaire), des débits et des sorties (les écoulements fluviaux, les sédiments) d'énergie et de matière. La morphologie des reliefs dans le bassin évolue en réponse aux diverses entrées et sorties, ou pour s'y adapter. Une telle approche conceptuelle implique également l'idée d'un équilibre des systèmes. Si les entrées et les sorties demeurent sensiblement constantes, les reliefs devraient prendre une forme où les crêtes (de roches et de structures plus résistantes) s'érodent au même rythme que les vallées des cours d'eau. L'analyse des réseaux hydrographiques, présentée pour la première fois en 1945 par l'Américain R.E. Horton, fait partie de la géomorphologie fluviale quantitative. On peut classer les réseaux en fonction de leur forme (par exemple, dendritique, rectangulaire) et de leur composition, ce qui nécessite l'étude des rapports mathématiques entre les cours d'eau (catégories, longueurs, nombres, profils et versants). L'étude des réseaux, y compris les reliefs, met l'accent sur l'hydrologie fluviale, la géométrie hydraulique et l'évolution des cours d'eau, le tracé (rectiligne, méandres et chenaux anastomosés), les régimes, la mécanique fluviale et la turbulence des fluides, les processus d'érosion, de transport et de formation (creusement et remblayage), l'évolution du lit et la vitesse de dénudation du bassin (production de sédiments).

Applications

Dans le domaine de la géomorphologie appliquée, des critères d'ordre quantitatif permettent de comparer l'esthétique des rives et d'évaluer l'environnement dans le cadre de projets de mise en valeur des cours d'eau. L'interprétation de la grande variété de reliefs fluviaux joue un rôle déterminant dans le choix des tracés des grandes routes, des pipelines et des chemins de fer, ainsi que dans la prévision de la stabilité des rives et des embâcles. Enfin, la géomorphologie des cours d'eau a des répercussions sur l'exploration des dépôts placériens, la gestion des eaux, la lutte contre les inondations et, plus largement, la gestion des bassins hydrographiques.