Le document traite de la pédologie, l'étude des sols, qui résulte de l'altération de la roche mère influencée par le climat, la végétation et les organismes vivants, et décrit la formation et les différentes couches des sols, appelées horizons. Il présente également les processus de dégradation des sols et leurs types variés, ainsi que les facteurs qui affectent leur évolution tels que la texture, la perméabilité et les pratiques agricoles. En outre, une attention est portée sur les ressources énergétiques, notamment fossiles et renouvelables, ainsi que sur leurs implications environnementales.

1.  Un sol est une pellicule d'altération recouvrant une roche; il est formé
d'une fraction minérale et de matière organique (humus). Un sol prend
naissance à partir de la roche puis il évolue sous l'action des facteurs du
milieu, essentiellement le climat et la végétation. La pédologie est l'étude
des sols.
 La pédogénèse est la formation et l'évolution des sols. Le sol apparait,
s'approfondit et se différencie en strates superposées, les horizons
pédologiques, qui forment le profil pédologique. Il atteint finalement un état
d'équilibre avec la végétation et le climat. Classiquement, les principaux
horizons sont les suivants :
 Horizon A : horizon de surface à matière organique (débris de végétaux),
 Horizon C : roche peu altérée,
 Horizons B : horizons intermédiaires apparaissant dans les sols évolués.
 Les sols peu évolués ont un profil AC, les sols évolués ont un profil ABC.
Les horizons B sont formés par l'altération de la roche ou par les
mouvements de matière depuis A.

2. Dynamique de formation d’un sol :
 La formation d’un sol résulte de l’action combinée sur la roche des agents
atmosphériques (précipitations, température, vent, …), de la couverture
végétale et de l’action des autres organismes vivants (bactéries,
champignons, mammifères, fouisseurs, …).
 Le développement du sol se propage avec le temps en couches
superposées appelées horizons formant un
profil caractéristique du milieu, dépendant de
l’action conjuguée du climat et de la
Profil général pédologique d’un sol
végétation.
Horizon 0 : Litière composée de restes de
végétaux et d’animaux morts ;
 Horizon A : Horizon organo-minéral, souvent
appauvri en M.O. par voie de lessivage (éluviation) ;
 Horizon B : Horizon résultant de l’altération de la
roche mère, souvent enrichi en éléments fins par
illuviation ;
 Horizon C : Matériau originel au dépend duquel
les horizons A et B se sont formés ;
 Horizon R : Roche mère (substratum).

3. Nomenclature des sols : horizons et profil d’un sol
La circulation verticale de l’eau dans un sol, vers le bas (et
aussi vers le haut), organise celui-ci en couches horizontales
ou horizons.
Chaque horizon est caractérisé par sa composition
chimique, organique et minéralogique, et par ses propriétés
physiques (couleur, cohérence, compacité, proportions de
sable, de silt et d’argile…).
Une séquence caractéristique d’horizons qui se développe
dans des conditions données forme un profil pédologique.
 On utilise alors des lettres majuscules (A, B…) et des
suffixes minuscules (Ae, Bf…) pour désigner les horizons et
les sous-horizons.
 Les 4 principaux horizons sont, de haut en bas :
 l’horizon O (ou L – F – H), composé de M.O. en voie de décomposition,
 l’horizon A, composé de M.O. et de minéraux = zone de lessivage des minéraux
solubles et de certains produits d’altération (ex. les argiles) et/ou d’accumulation
de M.O.,
 l’horizon B, composé de M.O. et de minéraux = zone d’accumulation de M.O.
et/ou de produits d’altération (argiles, hydroxydes de fer, carbonates…),
 l’horizon C = la zone minérale (lithologie) qui assure la transition de la roche-
mère aux horizons organo-minéraux, on y reconnaît encore la roche-mère.

4.  On appelle humus les produits
organiques de l’activité des microbes : ce
sont des matières gélatineuses brun foncé
à noir. Ces composés colorent l’eau qui
traverse le sol quand on arrose une plante
en pot ; ils tachent les doigts et les rendent
collants quand on travaille le sol.
 On dit donc que la transformation de la
matière organique par les microbes
procède par minéralisation (les produits
sont du CO2 et des ions NH4+, NO3-…) et par
humification (les produits formant
l’humus).
 Notons que l’humus est lui-même de la
matière organique et qu’il n’échappe pas à
l’activité des microbes.

6. Principaux facteurs contrôlant la pédogénèse :
o Altération physique et chimique de la roche mère (en fonction de la
température, de l’humidité, des organismes, de la M.O., …) ;
o Intensité des apports bio-géo-chimiques et de la mobilité de certaines
substances : apports organiques de surface, migrations par entraînement des
éléments solubles, vers le bas (lessivage) ou vers le haut (évapo-
transpiration) ;
o Importance de l’activité biologique et surtout microbienne telle que la
nitrification (cycle chimique du nitrate, fixation dans le sol de l’azote gazeux
par les bactéries) ;
o Mécanismes d’entraînement mécanique des particules du sol (processus
d’érosion).
Principaux types de sols :
o Sols bruts : ex. le lithosol ;
o Sols peu évolués : ex. ranker ;
o Sols évolués : ex. sols bruns forestiers plus ou moins lessivés ; podzol.

7. Ranker sur éboulis siliceux Lithosol sur granite
Quelques types
de sols de référence
Sol brun Sol alluvial
Sol brun

9.  Outre le climat, la nature de la roche-mère intervient sur les caractères de la
fraction minérale. En climat équatorial, les granites altérés donnent de la kaolinite,
alors que les roches basiques, plus riches en cations, donnent de préférence des
smectites. La topographie a également un rôle important sur la qualité du drainage.
Sur roches calcaires, se forme un type de sol particulier, les Rendzines.
Evolution de la pédogénèse
suivant la latitude (zonation
climatique)

10. Différentes processus de l’évolution des sols au cours du temps :
0 < t < 40°C
Facteurs climatiques Facteurs biologiques Facteurs bio-géo-
Humidité, humectation / (végétaux, animaux, champignons, chimiques (lithologie,
dessiccation, gel-dégel, chaleur microorganismes, …) chimisme, pH, eH, …)
Roche mère
2,0 à 2,5 ~1,3
g/cm3 g/cm3
Décompactage

11. L’arrangement des particules du sol
(structure) détermine des vides
(porosité) dont l’origine est liée à des
mécanismes physiques (fissures)
notamment liés à l’évapo-transpiration.
Les pores d’origine biologique sont liés
à la faune du sol et aux racines des
plantes.
Le travail du sol (culture) a aussi pour
but de créer une porosité et d’affiner
le sol, de l’aérer, de faciliter la
germination et l’enracinement des
plantes.

12. Relations texture /
perméabilité dans un sol :
 La texture d’un sol dépend
de la taille des particules
minérales qui le composent.
 3 grandes classes de
particules :
 Sables : 0,05 – 2 mm ;
 Limons (silts) : 0,002 – 0,05
mm ;
 Argiles : < 0,002 mm
 En fonction de la texture
des sols, on peut distinguer :
 A = sols très perméables ;
 B = sols perméables ;
 C = sols peu perméables ;
 D = sols imperméables.

13. Principaux processus de dégradation des sols :
 Erosion hydrique et éolienne,
 Sécheresse + salinisation,
 Mauvaises pratiques agraires,
 Déforestation, surpâturage,
incendies de forêts, …
 Aménagements non conformes à
l’équilibre des systèmes
pédologiques, …

14. Erosion hydrique :
Quelques exemples d’érosion des sols par les écoulements :
Splash des gouttes
Ruissellement en
nappe
Ruissellement
concentré (rides)
Ravinement
Erosion latérale
des berges
fluviales

15. Impacts indirects induits par l’érosion des sols :
Versant Erosion des sols
Accroissement de la fourniture Comblement
Cours d’eau sédimentaire aux cours d’eau des réservoirs
Pollution des eaux marines
Océan

16. Localisation des zones majeures d’érosion éolienne
et principaux déplacements de poussière à la surface du globe :

17. Salinisation des sols en zone aride :
Salinisation naturelle des sols par :
 Précipitations salées dans les zones côtières
(6-8 kg/an.ha) ;
 Remontée d’eau de nappes salées près de la
surface (< 2 m) ;
 Remontée d’eau de nappes douces
entrainant la dissolution des sels contenus
dans les formations lithologiques ;
 Présence de sel en surface provenant
d’anciennes mers intérieures asséchées
depuis plusieurs millions d’années, …
Par ailleurs, en régions arides, la faiblesse des
précipitations ne favorise aucune forme de
lessivage des sols permettant l’évacuation des
sels.

18. Ressources en sols en Tunisie :

25. Chapitre III
Les Ressources minérales et énergétiques

26. Notions de base
sur les énergies

29. L’Energie Lumineuse
Eclairage photovoltaïque
Elle est obtenue à partir de la chaleur. Plus le
niveau d’éclairage est élevé, plus le procédé
et la technologie sont complexes et coûteux :
Bougie Lampe à pétrole
Lampe à butane
Lampe électrique …

30. L’Energie Mécanique
Dans les transports, plus la vitesse
à obtenir est élevée, plus le procédé
et la technologie sont complexes et chers, et plus la
consommation d’énergie est élevée.
Les moteurs thermiques : automobiles, mobylettes,
motos, cars, bus, trains, avions, bateaux, tracteurs, machines
à vapeur, moteurs à combustion
interne (diesel, à explosion), turbines, …
Les moteurs électriques :
voitures, tramways, trains,
électroménagers, automatisme,
industrie, …

31. L’Energie Informationnelle
Elle est actuellement en pleine expansion.
Elle est généralement obtenue à partir de
l’électricité moyennant différentes technologies :
Radio Télévision
Télécommunications
(Téléphone et Fax)
Informatique
Réseaux Internet

32. Mode de production
d’énergie
Energie Energie
thermique mécanique
Energie
électrique
 Combustion  Voie thermique
 Energie solaire
(Centrale thermique,
(+ Capteur thermique)  Moteur thermique
 Réacteur nucléaire centrale nucléaire)
 Moteur électrique
 Voie hydraulique
 Eolienne
(Centrale hydraulique)
 Voie photovoltaïque
(Photopiles)

33. Principaux avantages et inconvénients
des différents types de combustibles

34. Avantages Inconvénients
1 - Réserves limitées,
2 - Pollution atmosphérique (CO2
et CH4 : effet de serre),
Combustibles fossiles
1 - Utilisation pratique, 3 - Imbrûlés HC, CO, CH4 génèrent
2 - Rapidité de l’ozone à la surface de la terre et
dégagement d’énergie, créent des problèmes
3 - Grande disponibilité, respiratoires,
4 - Technologie de 4 - Le soufre contenu dans les
stockage maîtrisée, combustibles est responsable de la
5 - Diversification des corrosion des installations
applications, … thermiques et des pluies acides,
5 - Les additifs de l’essence à base
de plomb ont des conséquences
néfastes sur le système nerveux, …

35. Avantages Inconvénients
1 – L’exigence de la maîtrise sans
faille de technologies de pointe,
1 - Décentralisation : 2 - Les déchets nucléaires posent
Combustibles nucléaires
les centrales nucléaires encore de sérieux problèmes
peuvent être installées d’environnement et de santé
partout, publique (contamination
indépendamment des dangereuse pour l’homme),
gisements et des 3 - Leur utilisation est encore
centres limitée à un petit nombre de pays,
d’enrichissement, leur généralisation n’est pas pour
2 - Bon rendement : demain et de nombreux progrès
l’Uranium naturel technologiques et de sécurité
produit une énergie de restent à faire,
116 000 kWh/kg 4 - L'uranium est épuisable,
5 – le problème de l’arme nucléaire
reste entier, …

36. L'uranium sous la forme sous laquelle il est
utilisé comme combustible dans les centrales
nucléaires. Deux de ces pastilles permettent de
produire la quantité de courant nécessaire à un
ménage de quatre personnes pendant un an.

37. Avantages Inconvénients
1 – Sources
inépuisables :
Au moins à l’échelle de
Energies Renouvelables
la civilisation humaine,
Leur utilisation étant encore très
le soleil, la géothermie
limitée, même si on assiste depuis
et les vents sont des
quelques années à une explosion
sources d'énergie
de leur marché, une plus grande
inépuisables,
généralisation de leur emploi exige
2 – Energies propres
d’énormes progrès techniques et
et disponibles : technologiques et une plus grande
Les nouvelles formes acceptation sociétale.
d’énergie sont propres
à l’emploi et bien
réparties à l’échelle de
la Planète.

38. Combustibles fossiles Nouvelles énergies
Développement de nouveaux
La préservation des
procédés industriels plus
ressources énergétiques
accessibles permettant la
fossiles et la réduction des
Exigences et orientations
généralisation des énergies
émissions polluantes exigent
renouvelables (en particulier,
la rationalisation drastique
dans les pays en
de la consommation de ces
développement) permettant
combustibles par voie
de :
1 – d’un meilleur Contrôle et
1 – d’optimiser les procédés
d’une optimisation des
de consommation
procédés et des installations
(minimisation du gaspillage
de combustion,
et amélioration des
2 – de réduction de la
rendements de conversion),
consommation et de
2 – de favoriser une
combustions les plus
production énergétique la
complètes possibles.
plus propre possible.

39. Caractérisation de l’énergie
Les choix énergétiques sont toujours fondés sur deux aspects
quantifiables :
 Le rendement théorique de production d’énergie,
 Les coûts réels de production.
Quel que soit le processus de production de l’énergie, l’efficacité
énergétique dépend du Rendement Théorique de Production
d’Energie (R) qui est exprimé par le rapport :
R = Energie produite / Energie utilisée

40. Les énergies fossiles : une parenthèse dans l’histoire de l’humanité?

42. Quels besoins d’énergie pour demain ?

43. Réserves mondiales d’énergie

44. Ressources énergétiques
non renouvelables:
les hydrocarbures
J-M R. D-BTP 2006
44

45. Appareil de forage qu'utilisait la CGC
pour chercher du pétrole et du gaz dans
les Prairies, à Victoria, en Alberta, en
1898. Cet appareil rudimentaire n'a pas
permis d'atteindre plus de 552 m de
profondeur.
L’exploration et l’exploitation des ressources pétrolières est avant tout
l’histoire d’un extraordinaire progrès scientifique, technique et
technologique de l’Humanité.
Vue d'installations et
d'équipements pétroliers à
Prudhoe Bay dans la National
Petroleum Reserve of Alaska
(Source : NPRA).

48. Unités particulières d’usage dans le domaine du pétrole :
1 gal (US)
3,785 litres
(gallon américain)
1 gal (UK)
4,546 litres
(gallon impérial)
1 baril 42 gallons US
1 baril 159 litres
1 tep
11 620 kWh
(tonne équivalent
( 10 000 th )
pétrole)
1 Btu
0,293 Wh
(British thermal unit)

49. Pétrole : de la genèse des
hydrocarbures à la raffinerie, …
un très long (et lent) chemin.

50. Classification des gisements d’hydrocarbures
On distingue différents gisements d’hydrocarbures :
 Gisements de gaz : hydrocarbures très légers contenant plus de 90 %
de méthane (CH4).
 Gisements de pétroles légers : le brut est visqueux et se rapproche
du gazole, c’est le cas, par exemple, des gisements sahariens.
 Gisements de pétroles équilibrés : le brut contient à la fois des
hydrocarbures légers et lourds, c’est le cas, par exemple, des gisements
du Moyen-Orient.
 Gisements de pétroles lourds : le brut ne contient que des
hydrocarbures lourds et ne coule pratiquement pas à la température
ambiante, c’est le cas, par exemple, des gisements d’Amérique du sud.
 Gisements de bitume : le brut ne coule pas à la température
ambiante.

51. Propriétés des produits extraits du pétrole brut

52. Produits extraits du pétrole brut en fonction de son origine

53.  Le pétrole brut est extrait directement des puits d'exploitation, où il
subit, souvent sur place, une série de traitements : dessablage,
décantation de l'eau, et éventuellement de séparation de la phase
gazeuse à pression et température ambiantes.
 Le pétrole est quantifié en barils ou en m3.
 On distingue trois grandes références commerciales de pétrole brut
au niveau mondial :
o Le Brent, pour une région géographique qui comprend l'Europe, la
Méditerranée et l'Afrique,
o le WTI (West Texas Intermediate), pour la région Amérique,
o le Dubaï Light, pour l'Asie.
 Le bitume est un liquide hydrocarboné visqueux ou solide, soluble
dans les solvants organiques. Il est en grande partie non volatile et
ramollit quand il est chauffé, d’où ses très bonnes propriétés
d’adhésivité et d’étanchéité.
 Le bitume est obtenu soit par raffinage du pétrole, mais peut aussi
être trouvé à l’état de dépôt naturel ou comme composant naturel de
l’asphalte, où il se trouve associé à une fraction minérale.

55. Différents types d’hydrocarbures :
Alcanes Méthane, éthane,
PARAFFINIQUES Simple liaison entre les carbones. propane, butane Cn H2n+2
Saturés en chaîne ouverte droite pentane…
Alcanes isomères Iso-propane, iso-
ISO-PARAFFINIQUES
butane… Cn H2n+2
Saturés en chaîne ouverte ramifiée
Cyclanes Cyclopropane,
cyclobutane, Cn H2n
Saturés en chaîne fermée
CYCLIQUES ou Cyclènes : Chaîne fermée avec des
NAPHTENIQUES double liaisons entre les carbones
Cyclynes : Chaîne fermée avec des
triple liaisons entre les carbones
Cycle insaturé à six atomes de
AROMATIQUES Benzène
carbone
OLEFINES ou Alcènes Éthylène,
ETHYLENIQUES propène, butène Cn H2n
Double liaison entre les carbones
ALCYNES ou Alcynes Acétylène ou
ACETYLENIQUES éthyne Cn H2n-2
Triple liaison entre les carbones

56. Classification des pétroles bruts
Suivant leur origine, les pétroles bruts, de composition très variable,
peuvent être classés en 5 groupes :
 Les paraffiniques : ils donnent des carburants riches et des
lubrifiants de haute qualité.
 Les naphténiques : ils donnent des huiles lubrifiantes de faible
viscosité mais naturellement détergentes.
 Les aromatiques : plus rares mais conférant un indice de
performance élevé pour le kérosène (carburant aviation).
 Les oléfiniques : ils donnent des combustibles lourds et des
lubrifiants.
 Les mixtes : ce sont des bruts provenant essentiellement du Moyen-
Orient et constitués par un mélange des 4 types précédents.

57. Classification des produits finis
Les produits finis sont classés en :
 Produits très légers : gaz de pétrole (propane, butane…) ;
 Produits légers ou distillats : essence, gazole, fioul domestique, …
 Produits lourds ou résidus lourds : fioul lourd, bitume…
57

58. Distillation (raffinage) des
pétroles :
C’est l’opération fondamentale qui,
par un procédé basé sur les points
d’ébullition des divers produits,
permet de séparer de grands
groupes d’hydrocarbures que l’on
appelle « coupes » ou « fractions».
Cette opération peut être réalisée
à la pression atmosphérique ou
sous vide.

59. Energies renouvelables : les biocarburants
On appelle biocarburants, les carburants produits à partir de matières
végétales ou animales non fossiles (biomasse).
L’histoire des biocarburants a souvent été ponctuée par les crises
énergétiques telles que des chocs pétroliers ou des pénuries de carburants
fossiles. Les gazogènes qui produisent un gaz énergétiquement pauvre se
sont ainsi développés par exemple durant la dernière Guerre mondiale et la
plupart des productions actuelles en Europe, aux États-Unis et au Brésil ont
eu comme origine les crises pétrolières de 1973, 1979 et d’autres crises
géopolitiques. Mais les biocarburants peuvent aussi être valorisés, dans des
situations où les lieux de production ou de distribution des produits
pétroliers sont éloignés des lieux de consommation, conjuguées à l’existence
de ressources locales à valoriser. Dans ces cas, ils ont une fonction purement
énergétique de carburant de substitution.
Les biocarburants sont des énergies renouvelables et, contrairement aux
énergies fossiles, ne contribuent pas à aggraver certains impacts
environnementaux globaux, comme, par exemple, l’effet de serre.

60. Principales caractéristiques des biocarburants
et comparaison avec celles de l’essence et du gazole