Navigation – Plan du site

Applications de la métrologie submicrométrique à la caractérisation exoscopique des processus de l'érosion des quartz et des quartzites

Submicrometric metrology applied to SEM characterization of erosion processes on quartz and quartzites
Dominique Sellier et Nicolas Stephant
p. 55-81

Résumés

L'exoscopie désigne l'analyse de la surface des objets minéraux par microscopie électronique à balayage. Elle s'applique aux marques d'érosion enregistrées par les grains de sable ou les fragments rocheux, en particulier par ceux qui sont formés de quartz, et procure ainsi un niveau d'observation supplémentaire en géomorphologie. Les logiciels de métrologie submicrométrique représentent dans ce domaine un outil innovant en raison de leur capacité à construire des images des microreliefs en trois dimensions, tels que des cartes, profils topographiques et blocs-diagrammes, mais aussi de leur aptitude à compléter la caractérisation des états de surface par le calcul d'indices de rugosité. Cet outil est appliqué ici, à titre d'exemple, aux marques de la corrasion éolienne, de l'abrasion glaciaire, de l'usure littorale et de l'altération chimique, à partir de quatre séries d'échantillons de fragments rocheux et de graviers constitués de quartz ou de quartzites. Il se présente comme un moyen d'analyse, d'illustration et de mesure des formes d'érosion, comme un procédé de caractérisation et de comparaison des états de surface, mais aussi comme une source supplémentaire d'informations sur les processus.

Haut de page

Notes de la rédaction

Soumis le 11 octobre 2016. Reçu sous sa forme révisée le 16 décembre 2016 et définitivement accepté le 04 février 2017.

Texte intégral

Les auteurs remercient Nicolas Barreau, maître de conférences à l'Institut des Matériaux Jean Rouxel (IMN), qui a eu l'initiative de l'acquisition du logiciel utilisé, François Bétard, maître de conférences à l'université Paris VII-Diderot, qui a effectué une première évaluation du manuscrit, et Simon Charrier, cartographe à l'Institut de Géographie et d'Aménagement régional de l'Université de Nantes (IGARUN), qui a monté les planches et redessiné les figures. Ils remercient Brice Trouillet, directeur du Laboratoire LETG-Nantes UMR 6554 CNRS qui a assuré la prise en charge de la publication des planches en couleurs, Pierre-Gil Salvador, rédacteur en chef de la revue Géomorphologie, ainsi que les relecteurs de cette revue pour la lecture du manuscrit et pour leurs conseils.

1. Introduction

1Le microscope électronique à balayage (MEB) permet l'examen d'objets de dimensions très inférieures à celles qui procèdent d'une simple observation optique. Il connaît donc, depuis une cinquantaine d'années, des applications dans chacune des sciences qui intègrent une phase d'examen morphologique à leurs protocoles expérimentaux. Ainsi, les techniques d'analyse de la surface d'objets minéraux ont trouvé très tôt des applications en géomorphologie, grâce à des travaux pionniers tels que ceux de Busson (1968), Cailleux et Schneider (1968), Krinsley et Donahue, (1968), Krinsley et Margolis (1969, 1971), Krinsley et Doornkanp (1973). Elles ont été développées en France par Le Ribault (1973, 1975, 1977) qui les a désignées par le terme d'exoscopie.

2L'utilisation de l'exoscopie en géomorphologie s'est d'abord orientée vers la caractérisation des manifestations les plus élémentaires des processus d'érosion mécaniques ou chimiques à partir de grains de sable significatifs de divers modes de transport et de dépôt (Coch et Krinsley, 1971 ; Margolis et Krinsley, 1971 ; Aubry et Ravillois, 1974 ; Whalley et Krinsley, 1974 ; Whalley, 1978a, 1978b, 1982 ; Whalley et Langway, 1980 ; Flageollet et Vaskou, 1979 ; Whitney, 1979 ; Barbaroux et al., 1983 ; Gomez et Small, 1983 ; Sellier, 1985 ; Sharp et Gomez, 1986 ; Legigan et Le Ribault, 1987, Legigan, 1991, 2002 ; Laity, 1995). Elle a concerné, ensuite, des fragments de substrats rocheux, de galets ou de graviers, révélateurs non plus seulement des marques propres à un outil percuteur, indenteur ou abrasif (comme dans le cas des grains de sable), mais d'états de surface caractéristiques de divers modes d'ablation mécanique (notamment éoliens, glaciaires et marins) ou chimiques (Bossière et Sellier, 1993 ; Sellier et Bossière, 1993 ; Sellier, 1997, 2002, 2006).

3Les avantages de la microscopie électronique à balayage sont connus : capacité d’examen des objets examinés à très forts grossissements (qualifiés de grandissements en microscopie électronique), pouvant aisément dépasser x 15 000 (fig. 1), production d’images numériques d'une définition et d'une profondeur de champ très supérieures à celles des photographies obtenues par microscopie optique. De ce fait, le MEB apporte au géomorphologue des niveaux d'échelle d'observation supplémentaires. Il permet d'analyser des reliefs de dimensions microscopiques produits par l'érosion aux dépens d'un substrat rocheux et de caractériser, dans la suite, les processus morphogéniques élémentaires en cause.

Fig. 1 – Série d'images numériques monochromes produites en 2D par microscopie électronique à balayage, permettant l'analyse multiscalaire d'une surface de quartzite cambrien à poli d'origine glaciaire (Highlands d'Ecosse, échantillon CB 163).
Fig. 1 – Series of 2D images produced by scanning electron microscopy, enabling the multiscalar analysis of the surface of a Cambrian quartzite polished by a glacier (Scottish Highlands, sample CB 163).

Fig. 1 – Série d'images numériques monochromes produites en 2D par microscopie électronique à balayage, permettant l'analyse multiscalaire d'une surface de quartzite cambrien à poli d'origine glaciaire (Highlands d'Ecosse, échantillon CB 163).Fig. 1 – Series of 2D images produced by scanning electron microscopy, enabling the multiscalar analysis of the surface of a Cambrian quartzite polished by a glacier (Scottish Highlands, sample CB 163).

A. Vue générale d'une surface rocheuse aplanie (x 400), marquée par des figures orientées ; B. Série de broutures alignées, attestant l'origine glaciaire de la surface (x 4 000) ; C. Brouture asymétrique témoignant d'un écoulement glaciaire vers le gauche de l'image en raison de sa courbure (x 16 000).
A. General view of a leveled rock surface (x 400), marked by oriented figures; B. Series of aligned crescentic gouges, confirming the glacial origin of the surface (x 4 000); C. Asymmetric crescentic gouge indicating a glacial flow towards the left of the image due to its curvature (x 16 000).

4En dépit de ce potentiel, l'utilisation du MEB soulève deux problèmes techniques. Le premier provient de la détermination minéralogique des objets examinés après la préparation spécifique de métallisation totale de leur surface, destinée à les rendre conducteurs, donc observables. En réponse, la microanalyse par spectrométrie en dispersion d'énergie (EDS) permet de déterminer les composants chimiques en présence, au moins par des résultats qualitatifs, illustrés par des spectres en énergie (spectres EDS). Le second problème concerne l'appréciation du relief des objets observés, donc de leur topographie, parce que les images monochromes sont initialement fournies en deux dimensions. En réponse, les logiciels métrologiques procurent le moyen d'observer la surface des objets en trois dimensions et ainsi de les cartographier. Ils permettent d’appliquer aux échantillons analysés des méthodes d’investigation, de mesure et d'illustration nouvelles qui relèvent ainsi d'une métrologie submicrométrique (Bariani et al., 2005).

5L'article a trois objectifs complémentaires. Le premier est de traiter des conditions de l'utilisation de la métrologie submicrométrique en géomorphologie. Le deuxième est de proposer un protocole d'analyse, de mesure et d'illustration des formes élémentaires de l'érosion par cette méthode. Le dernier est de présenter une série d'applications de ce protocole à des fragments rocheux de quartz et de quartzite affectés par la corrasion éolienne, l'abrasion glaciaire, l'usure marine et l'altération météorique d'origine chimique.

2. Principes, méthodes et objets d'application

2.1. Les fonctions des logiciels de métrologie

2.1.1. Représentation stéréoscopique et mesures des reliefs

6Les logiciels de métrologie constituent des outils de caractérisation et de mesure. Au-delà de la simple imagerie microscopique, ils remplissent plusieurs fonctions interdépendantes : l'observation (analyse microtopographique), la quantification (fréquence et mesure des formes observées) et l'illustration (imagerie de ces formes en trois dimensions). Ils assurent ces fonctions à partir de deux procédés complémentaires.

7L'observation de la surface d’un objet à partir de l’écran d’un microscope électronique ne rend compte de sa morphologie qu’imparfaitement parce que son image constitue la représentation d’un relief tridimensionnel projeté sur un plan et parce que le mécanisme de formation de l’image par le MEB diffère de celui qui procède de l'œil humain : le contraste d’une image produite à partir d’une émission d’électrons se distingue en effet de celui d’un objet éclairé par la lumière visible, ce qui perturbe l'appréciation des reliefs, notamment la distinction entre reliefs positifs et reliefs en creux. L’imagerie stéréoscopique, telle qu'elle est utilisée depuis longtemps par les cartographes, peut être adaptée à la microscopie électronique à balayage pour pallier ces difficultés. La platine porte-objet d'un microscope électronique à balayage permet en effet d’incliner un échantillon par rapport à l’axe du faisceau d'électrons et d'enregistrer plusieurs images numériques successives d’un même objet sous des angles différents. Les logiciels métrologiques permettent d'élaborer une représentation tridimensionnelle de l’objet examiné à partir de ces images. Le principe de cette reconstitution repose sur le même mécanisme que celui qui est mis en œuvre pour recréer un relief par stéréoscopie. Cette représentation logicielle en 3D fournit des moyens supplémentaires pour procéder à l'interprétation des formes. L’illustration gagne en détail et autorise la différenciation de surfaces d’apparences analogues sur des images observées en 2D, la mesure des objets élémentaires en présence et l'évaluation de la rugosité des surfaces.

8La précision de l'acquisition dépend des paramètres initiaux du microscope (Marinello et al., 2008). Les trois principaux paramètres influençant la mesure sont le grandissement choisi, l'angle d'inclinaison de l'échantillon et la distance de celui-ci par rapport à la dernière lentille du MEB (distance de travail). Ces valeurs doivent être connues avec précision et le microscope doit être étalonné en conséquence. Le faible contraste des reliefs des types d'échantillons examinés ici permet d'échapper aux réserves avancées antérieurement au sujet de l'application de la stéréoscopie en MEB (Konopinski et al., 2012) car ces échantillons ne présentent pas de zones d'ombre gênantes pour les reconstructions en 3D et s'avèrent, par conséquent, spécialement appropriés à l’imagerie stéréoscopique. En outre, les surfaces étudiées ici apparaissent rarement très lisses aux grandissements employés, ce qui réduit les risques d'erreur de reconstruction lors des calculs d'interpolation effectués par le logiciel. La métrologie submicrométrique par microscopie électronique à balayage s'avère donc adaptée à l'analyse des surfaces des fragments de quartz.

9Les mesures de distances en 2D, donc l'établissement d'échelles, sur une image MEB ordinaire sont réalisables à condition de s’assurer de la calibration de l’appareil utilisé. Ces mesures sont parfois faussées par l’inclinaison de l’objet qui entraîne une erreur de perspective. Elles sont également limitées aux deux dimensions du plan de l'image, ce qui exclut l'appréciation des hauteurs : élévation des reliefs positifs ou profondeur des reliefs en creux. La mesure des hauteurs devient possible avec une reconstruction en 3D par enregistrement stéréoscopique, après avoir éprouvé sa précision. Les paramètres géométriques du microscope au moment de l’acquisition des images étant connus (distance de l’objet à la lentille et valeur de son angle d’inclinaison) et l’acquisition des images étant définie (netteté et exposition), il devient possible de quantifier des profondeurs et des inclinaisons, puis d’obtenir des valeurs de rugosité, ce qui justifie l'utilisation du MEB comme outil de métrologie (Bariani et al., 2005).

10L'apport de la métrologie submicrométrique par rapport à celui de l'exoscopie ordinaire dans l'analyse et la représentation des microreliefs s'avère ainsi comparable à celui des techniques cartographiques dérivées des prises de vues stéréoscopiques dans l'analyse des reliefs terrestres par rapport à celui des photographies aériennes obtenues à partir d'un seul axe vertical. La stéréoscopie est, dans les deux cas, le procédé innovateur en regard de la simple image prise au nadir d'un objet enregistré. Elle permet de reconstituer les reliefs, quel que soit le niveau dimensionnel des objets considérés, de les observer en trois dimensions, de les mesurer et de les représenter par diverses méthodes de traitement cartographique classiques : cartes topographiques en courbes de niveau, photoplans et cartes hypsométriques qui rendent compte de l'altitude relative des microreliefs à partir de différentes gammes de couleurs, mais aussi profils topographiques et blocs-diagrammes qui aboutissent à une représentation du relief en trois dimensions.

2.1.2. Imagerie initiale et imagerie appliquée

11Le matériel employé dans le cadre de cette étude, menée à l'Institut des Matériaux Jean Rouxel de Nantes, est un microscope électronique à balayage à émission de champ JEOL JSM 7600F, équipé d'un détecteur d’électrons situé dans la dernière lentille, autorisant la prise d’image au nadir de l'échantillon. Ce microscope est couplé à un spectromètre en dispersion d'énergie SDD Brucker, piloté par le logiciel QUANTAX permettant d’effectuer une microanalyse en un point quelconque de la surface de l’objet examiné. Ce procédé permet d’obtenir un spectre en énergie (fig. 2B) caractérisant les éléments chimiques qui composent le substrat de l’échantillon et des objets rencontrés à la surface de l'échantillon (enduits, artefacts d'origine minérale, animale ou végétale). Le logiciel MEX, commercialisé par ALICONA Imaging GmbH Graz, Austria, est le logiciel de métrologie employé à partir des images stéréoscopiques utilisées dans ce travail. Adapté à la représentation et à la quantification des objets examinés par exoscopie, par ses fonctions, il fournit plusieurs catégories d'informations, figures ou indices initiaux. Certaines de ces informations peuvent bénéficier de capacités de calcul répondant à des objectifs de représentation et de quantification complémentaires. Ces fonctions propres sont illustrées dans ce paragraphe, et à titre d'exemple, sur la surface d'un échantillon de fragment de quartz façonné par le vent, ou ventifact, dont le traitement métrologique méthodique sera comparé par la suite à celui d'échantillons d'autres origines, notamment glaciaires et marines. Les informations fournies par ce logiciel ont donné lieu à l'élaboration de traitements complémentaires et à la création de nouveaux types de figures, adaptés au sujet traité, qui seront signalés dans ce paragraphe ou dans les passages relatifs au protocole d'analyse, de mesures et d'illustration proposé.

12L'imagerie qualifiée ici d'initiale repose sur la construction de couples stéréoscopiques (fig. 2). L'image numérique fournie à l'origine par le MEB, en format rectangulaire allongé, doit être orientée à la verticale pour mettre l'axe d'inclinaison de l'échantillon examiné à l'intérieur du MEB en conformité avec l'axe de vision stéréoscopique de l'observateur (fig. 2A,C-D). Deux images MEB acquises sous deux angles différents composent ainsi un couple stéréoscopique, utilisable à l’œil nu ou à l'aide d'un stéréoscope pour reconstituer une image en trois dimensions. C’est à partir de ces deux vues que le logiciel MEX crée un modèle informatique en 3D de la surface observée par des opérations mathématiques de corrélation des deux clichés. Les deux images du couple stéréoscopique (image de droite et image de gauche) sont les premiers documents accessibles avec ce logiciel (fig. 2C-D). Cette forme de visualisation constitue déjà une amélioration fondamentale des conditions d'exploration et d'interprétation du relief de l’objet. On observe dans l'exemple fourni une cavité d'impact caractéristique des surfaces des ventifacts. Le logiciel MEX est également apte à fournir un anaglyphe qui restitue l’impression de relief à l’observateur muni des lunettes bicolores appropriées (Horthola, 2009) (fig. 2E). Les anaglyphes procèdent d’un artifice optique, qui pallie le défaut de stéréoscope, voire de vision stéréoscopique chez l'observateur, à partir d'un couple de photographies stéréoscopiques superposées, produites en deux couleurs complémentaires (rouge et vert ou rouge et bleu).

Fig. 2 – Modèle de planche d'analyse à partir d'une cavité d'impact caractéristique des surfaces des ventifacts.
Fig. 2 – Model of an analysis plate from an impact cavity characteristic of wind-faceted pebble surfaces.

Fig. 2 – Modèle de planche d'analyse à partir d'une cavité d'impact caractéristique des surfaces des ventifacts.Fig. 2 – Model of an analysis plate from an impact cavity characteristic of wind-faceted pebble surfaces.

13L'imagerie appliquée concerne la production de cartes, profils topographiques et blocs-diagrammes. Un référentiel, ou plan de référence (fig. 3), doit être défini en préalable à toute création de document à l'aide du logiciel MEX si on envisage d'y intégrer un calcul dimensionnel, pour fixer une origine des hauteurs, ou des altitudes relatives des microreliefs examinés. Dans ce but, le logiciel détermine, par calcul, le plan moyen le plus proche de tous les points de la surface. Ce plan sera utilisé comme niveau de base (référentiel zéro) pour les mesures et pour les représentations graphiques. Le résultat se présente sous l'aspect d'un plan médian coupant l'objet examiné, en l'occurrence l'ensemble du fragment rocheux représenté sur le couple stéréoscopique, en deux parties de volumes égaux. Les points situés au-dessus de ce plan de référence ont une coordonnée positive et ceux situés au-dessous ont une coordonnée négative (z). La procédure s'applique à la construction de photoplans, cartes hypsométriques, profils topographiques et blocs-diagrammes.

Fig. 3 – Exemple de plan de référence utilisé par le logiciel MEX.
Fig. 3 – Example of the reference plane used by the MEX software.

Fig. 3 – Exemple de plan de référence utilisé par le logiciel MEX.Fig. 3 – Example of the reference plane used by the MEX software.

14Des cartes topographiques, ou cartes en isohypses, peuvent être extraites par un traitement d'image à l'aide du logiciel libre GIMP (fig. 2F). L'équidistance des courbes de niveau s'obtient à partir des distances entre plusieurs courbes adjacentes. Ainsi, la valeur de l'équidistance des courbes serait peu différente de 0,4 µm dans l'exemple traité ici. Les cartes de ce type fournissent une représentation objective du relief grâce au tracé des courbes et à l'indication supplémentaire éventuelle de points cotés. Elles facilitent l'analyse des formes de détail.

15Le logiciel permet la colorisation des images en 2D à partir de gammes de couleurs paramétrables en fonction des altitudes relatives des reliefs considérés. Il permet ainsi de construire des cartes hypsométriques colorisées en fonction d'équidistances, de teintes et de niveaux de tons choisis (fig. 2G). Ces images polychromes permettent la visualisation des surfaces de même niveau d'altitude et l'évaluation de volumes. Les cartes de ce type fournissent une représentation subjective du relief, puisqu'elles impliquent un choix et un paramétrage initial de dégradés de couleurs. Au-delà de leur intérêt pédagogique, elles mettent en valeur les principaux reliefs, soulignent les formes de détail et permettent, éventuellement, de discerner les héritages de plusieurs séquences morphogéniques à la surface des échantillons traités.

16Des photoplans peuvent être obtenus par la combinaison des cartes hypsométriques et topographiques précitées en utilisant un logiciel dédié à l’imagerie, tel que le logiciel GIMP (fig. 2H-I). Ces cartes privilégient la lecture des isohypses et la mesure du relief, la différenciation des volumes topographiques, ou les deux données simultanément.

17Chaque pixel composant l'image saisie par le logiciel est localisable dans les trois dimensions, ce qui autorise la mesure de longueur, largeur et hauteur des reliefs analysés. Il devient ainsi possible d’obtenir des profils topographiques le long de segments de droites tracés à partir de l'image traitée, de compléter la description et l'interprétation des formes (fig. 2J-K). Ces profils fournissent le moyen le plus simple pour calculer l'équidistance des courbes de niveau sur les photoplans et les cartes topographiques. Ils permettent de mesurer l'élévation et la profondeur des reliefs, donc leurs altitudes relatives, mais aussi l'élévation et l'inclinaison des versants.

18Le mode de visualisation le mieux adapté à l'examen de microformes correspond aux blocs-diagrammes provenant d'une reconstruction des reliefs en volume par le logiciel à partir de calculs appropriés (fig. 2L-N,4). L’interface logicielle autorise l’orientation de ce volume sous tous les angles. Désigné dans le logiciel MEX sous le nom d’EDM (Elevation Distance Map), le bloc-diagramme est une reconstruction en 3D de la surface d'un objet. Il permet d’appréhender les volumes de la surface, ainsi que de quantifier les hauteurs sur l’objet, comme les images stéréoscopiques et l’anaglyphe. C’est un document orientable sur l’écran, observable simultanément par plusieurs personnes sans compétence de vision ni équipement particuliers, ce qui lui confère un intérêt pédagogique supplémentaire. Des blocs-diagrammes monochromes peuvent faire l'objet d'une colorisation selon une échelle des hauteurs et une gamme de couleurs appropriées, comme sur une carte hypsométrique. La visualisation des reliefs se trouve encore améliorée par la possibilité de paramétrer les teintes et les amplitudes des hauteurs correspondantes en fonction des sujets examinés.

Fig. 4 – Exemples de surfaces utilisées pour la détermination des indices de rugosité et grandissements correspondants (classement en ordre croissant).
Fig. 4 – Examples of surfaces used to determine roughness indices and the corresponding magnification (ranked in ascending order).

Fig. 4 – Exemples de surfaces utilisées pour la détermination des indices de rugosité et grandissements correspondants (classement en ordre croissant).Fig. 4 – Examples of surfaces used to determine roughness indices and the corresponding magnification (ranked in ascending order).

2.1.3. Les indices de rugosité et le paramètre d'isotropie

19La mesure de la rugosité d'une surface rocheuse impose de sélectionner, au préalable, une zone de mesure représentative, ce qui introduit un critère d'échelle. Celui-ci dépend du niveau scalaire retenu en fonction du relief de cette surface. Un fort grandissement risque de ne prendre en considération qu'une portion de surface sans signification générale (comme, par exemple, un secteur plat et lisse intégré à une surface accidentée par ailleurs). Le grandissement optimum pour répondre à ce critère d'échelle n'est pas toujours convenable, en raison de la nécessité de conserver une précision suffisante dans la représentation du relief. Les dimensions de la zone de mesure doivent être du même ordre de grandeur que l'amplitude du relief et le grandissement auquel se pratique l’acquisition de l’image dépend de cette dernière. Cette condition restreint l'application du critère d'échelle. Néanmoins, les surfaces examinées ici se prêtent à l'emploi de grandissements compatibles avec ces conditions.

20La rugosité d'une surface est déterminée par les irrégularités qui l'affectent sans en altérer complètement la forme générale, quel que soit le niveau d'échelle. Par commodité, les termes topographiques ordinaires de sommet, de saillant et de crête, de dépression et de talweg seront utilisés pour désigner les reliefs des échantillons examinés, tandis que celui de versant sera appliqué aux formes qui les relient. L'utilisation d'indices définis par la norme internationale ISO 25178 permet de quantifier la rugosité d'une surface, de la caractériser avec précision et d’effectuer des classements comparatifs entre échantillons (Stout et Blunt, 2000 ; Blunt et Jiang, 2003). Les critères utiles pour définir les surfaces examinées et pour les comparer entre elles concernent la quantification des hauteurs maximales et minimales, la moyenne des hauteurs mesurées en chaque point du volume reconstitué, la répartition des reliefs positifs et négatifs par rapport au plan de référence retenu, la distribution des formes de relief sur l'échantillon, l'inclinaison des pentes ou l'ordonnance éventuelle du relief. Les indices définis ci-après ont été retenus comme les plus appropriés au traitement des sujets de cette étude en regard des informations disponibles à partir du logiciel MEX pour caractériser des états de surface, (Leach, 2013). Ces indices ont été déjà utilisés pour caractériser des surfaces de grains de quartz à l'aide d'un microscope à force atomique (ou AFM), notamment par Konopinski et al. (2012), en restreignant toutefois l'analyse à des surfaces n'excédant pas 80µ², du fait de l'outil employé. Le microscope électronique à balayage permet de s'affranchir de telles limites en balayant des surfaces de plusieurs cmet de rendre compte, ainsi, de la morphologie des surfaces étudiées.

21- Sa (average roughness ou indice de rugosité moyenne) se définit comme la moyenne des hauteurs des points de la surface analysée par rapport au plan de référence tel que défini ci-dessus. Il traduit la rugosité moyenne de l'échantillon et permet de comparer l'amplitude générale du relief entre plusieurs échantillons. Il peut servir à établir la vitesse d'un processus d'érosion à partir de surfaces rocheuses exposées à ce processus pendant des durées différentes. Il permet de quantifier une limite propre à un processus d'érosion sur un matériau donné, quand une telle limite existe. Il traduit finalement l'efficacité du processus en cause. L'indice Sa croît en fonction de la rugosité, une valeur nulle témoignant d'une surface théoriquement lisse.

22- Sk (core roughness depth ou indice de contrastes topographiques) traduit la plus grande différence de hauteur entre les sommets et les dépressions rapportés à une surface. Toutefois, les points dont les valeurs se trouvent parmi les déciles maximums et les déciles minimums sont exclus du calcul de cet indice afin d'écarter les influences de sommets ou de dépressions de dimension exceptionnelle. L'indice Sk exprime donc les contrastes morphologiques de la surface examinée et contribue à détecter une usure différentielle entre plusieurs secteurs, voire l'influence d'un processus concurrent générateur de nouvelles aspérités. L'indice Sk croît en fonction de la rugosité, une valeur nulle témoignant ici aussi d'une surface théoriquement lisse.

23- Sdr (developed interfacial area ratio ou indice de développement de l'aire) est un ratio, en pourcentage, entre la surface apparente de l'objet et sa surface développée. Cette dernière varie selon l'amplitude du relief et sa répartition spatiale. La valeur de l'indice Sdr est nulle dans le cas d'une surface lisse et augmente avec l'intensité du relief.

24- Ssk (skewness ou coefficient de dissymétrie) exprime les déséquilibres du relief par rapport au plan de référence défini précédemment (fig. 5). C'est un paramètre de forme qui s'applique à la courbe de distribution des hauteurs pour chaque point de la reconstruction en 3D. Une valeur positive de l'indice Ssk signale une prédominance des saillants sur les talwegs. Une valeur négative est significative d'une prédominance des talwegs sur les saillants. Une valeur nulle est donc significative d'un équilibre entre saillants et talwegs.

Fig. 5 – Expression graphique du coefficient de dissymétrie Ssk (skewness).
Fig. 5 – Graphical representation of the coefficient of skewness (Ssk).

Fig. 5 – Expression graphique du coefficient de dissymétrie Ssk (skewness).Fig. 5 – Graphical representation of the coefficient of skewness (Ssk).

25- Sku (kurtosis ou coefficient "d'aplatissement") est aussi un paramètre de forme, appliqué à la courbe statistique de distribution des hauteurs (fig. 6). La valeur de Sku tend vers 3 si cette courbe suit une loi normale (ou loi gaussienne). Elle est inférieure à 3 si la courbe est plus aplatie. Elle est supérieure à 3 si la courbe est plus pointue. Lorsque Sku est proche de 3, la surface examinée présente des inclinaisons variées sans caractères particuliers. À l'inverse, lorsque Sku s'éloigne de 3, il devient significatif du relief examiné. Ainsi, une surface relativement plane défoncée par des cavités peu encaissées se traduit par une valeur de Sku inférieure à 3. À l'inverse une surface relativement plane, ponctuellement surmontée par des reliefs dominants se traduit par une valeur de Sku supérieure à 3. Dans les deux cas, un éloignement de la valeur de Sku par rapport à 3 rend cet indice de plus en plus significatif.

Fig. 6 – Expression graphique du coefficient d'aplatissement Sku (kurtosis).
Fig. 6 – Graphical representation of the coefficient of kurtosis (Sku).

Fig. 6 – Expression graphique du coefficient d'aplatissement Sku (kurtosis).Fig. 6 – Graphical representation of the coefficient of kurtosis (Sku).

26Par ailleurs, le paramètre Str, ou coefficient d'isotropie, caractérise le degré d'isotropie d'une surface à partir de la figure d'autocorrélation fournie par le logiciel MEX. Cette figure traduit graphiquement des orientations préférentielles exprimées sur la surface rocheuse analysée (stries, fractures, alignements). Une surface sans orientation spécifique produit une figure d'autocorrélation neutre sans distorsion de direction caractérisée (fig. 7). En chaque point d'une surface autocorrélée, le logiciel MEX calcule la distance la plus courte, dans toutes les directions, à laquelle se manifeste une différence de hauteurs de 10 %. Un calcul analogue est effectué pour déterminer la distance la plus longue sur laquelle se manifeste la même propriété. Le paramètre Str est le ratio entre ces deux résultats. Sa valeur varie de 0 à 1. Elle croît si la topographie considérée est isotrope. Elle décroît, si cette topographie est anisotrope. La norme précise qu'une valeur de Str inférieure à 0,3 témoigne d'une surface fortement orientée alors qu'une valeur supérieure à 0,5 témoigne d'un relief relativement uniforme.

Fig. 7 – Expression graphique du paramètre d'isotropie Str.
Fig. 7 – Graphical representation of the parameter of isotropy (Str).

Fig. 7 – Expression graphique du paramètre d'isotropie Str.Fig. 7 – Graphical representation of the parameter of isotropy (Str).

2.2. Un protocole d'analyse, de mesure et d'illustration

27La métrologie submicrométrique peut s'appliquer en géomorphologie à plusieurs types d'objets, dont les principaux demeurent les marques élémentaires des processus d'érosion, elles-mêmes significatives de modes d'ablation (fragments de substrats rocheux) ou de modes de transport et de dépôt (fragments de galets ou grains de sable). Elle ne peut s'inscrire qu'à la suite d'une caractérisation exoscopique classique de telles marques. C'est pourquoi le protocole d'analyse, de mesure et d'illustration proposé ici comprend cinq stades impliquant plusieurs séries d'opérations (tab. 1).

Tableau 1 – Protocole de traitement des images.
Tableau 1 – Protocol for image processing.

Tableau 1 – Protocole de traitement des images.Tableau 1 – Protocol for image processing.

2.2.1. Analyses macroscopiques et exoscopiques préalables

28La caractérisation d'un échantillon procède d'abord d'un examen de ses états de surface et des marques d'érosion visibles en relation avec leur origine et leurs conditions de gisement. Les analyses exoscopiques usuelles portent sur l'analyse de l'échantillon au MEB, à plusieurs grandissements, accompagnées de l'enregistrement d'images numériques standard correspondantes (2D). Elles conduisent à définir les états de surfaces ainsi qu'à caractériser et à inventorier les formes de relief élémentaires à partir d'un corpus de référence (Le Ribault, 1977 ; Barbaroux et al., 1983 ; Legigan, 2002). La microanalyse de l'objet examiné (par EDS) permet de déterminer ou de confirmer la nature des éléments à partir des images numériques produites par le MEB.

2.2.2. Analyse en 3D et illustrations des reliefs élémentaires

29La réalisation d'un couple stéréoscopique, permet de visualiser le relief de l’échantillon, en première approche, en vision stéréoscopique directe ou à l'aide d'un stéréoscope. L’absence de calcul logiciel évite les erreurs d’interprétation éventuelles qui seraient dues à l’algorithme de reconstruction. Par défaut, la réalisation éventuelle d'un anaglyphe peut remplacer l'opération précédente. La réalisation d'un bloc-diagramme monochrome de contrôle, par échantillon traité, permet d’apprécier la qualité de la reconstruction en 3D des différents éléments de l’image par le logiciel et de justifier la poursuite des opérations par examen visuel des formes et proportions des reliefs analysés. L'aptitude du logiciel à faire varier l'orientation et l'échelle des reconstructions en 3D dans l’espace permet un contrôle détaillé de cette reconstruction.

2.2.3. Mesure et illustration des reliefs élémentaires

30Les cartes appartiennent à trois types qui illustrent les reliefs à l'aide de courbes de niveau et de dégradés de couleurs : photoplans, cartes topographiques et cartes hypsométriques. La construction de ces documents, impose des choix sur le plan sémiologique. Elle implique une part de subjectivité qui s'exprime à travers le choix des teintes (cartes monochromes ou polychromes) et des tons (cartes en grisé ou en camaïeu), du rehaussement ou de l'abaissement du plafond (ou du plancher) des strates de couleurs. Ces choix se justifient par la mise en évidence, la comparaison et la mise en valeur des reliefs examinés aux différentes échelles. Ils nécessitent des tests et justifient l'hétérogénéité éventuelle des formes de représentation finalement retenues. Des cartes composites peuvent être obtenues par la combinaison des cartes hypsométriques et des cartes topographiques précitées. Les profils topographiques transversaux et profils longitudinaux éventuels fournissent des représentations des reliefs élémentaires dans la troisième dimension, selon des proportions conformes à la réalité (H = L) ou exagérées (H = 2L), comme dans le cas des reliefs terrestres ordinaires. Elles permettent d'obtenir des mesures de profondeur et d'inclinaison impossibles en imagerie MEB standard, de compléter les informations accessibles par la seule observation des surfaces reconstruites en 3D, mais aussi d'évaluer l'intensité des processus en cause à partir des données obtenues sur la géométrie des reliefs d'ablation en présence (figures d'impacts, de creusement, d'arrachement de matière). Les valeurs des profondeurs et des inclinaisons sont directement fournies par le logiciel en fonction des échelles de longueur et de hauteur retenues. Les blocs-diagrammes colorisés présentent les avantages conjugués des cartes hypsométriques colorisées et des blocs-diagrammes monochromes avec les mêmes contraintes de paramétrage des couleurs. Ils représentent la forme la plus achevée de l'illustration des formes élémentaires et des surfaces rocheuses examinées.

2.2.4. Caractérisation des états de surface et analyse détaillée des formes élémentaires

31Les indices de rugosité permettent de caractériser la morphologie générale de la surface rocheuse étudiée, ainsi que de comparer et de classer plusieurs surfaces entre elles. Ils peuvent aboutir à établir une échelle d’intensité des processus d’érosion en cause. Le protocole d'analyse prévoit de tester les différents indices de rugosité précités, le plus expressif de ces derniers étant l'indice Sa, révélateur de la rugosité moyenne de l'échantillon. Des profils topographiques peuvent être établis à travers l'ensemble de la surface rocheuse examinée, sur le même modèle que ceux qui s'appliquent aux formes de relief élémentaires. Le degré d'isotropie s'exprime par le paramètre Str, qui s'applique aux orientations préférentielles éventuelles des reliefs d'une surface et par les figures d'autocorrélation qui en fournissent une illustration graphique.

2.2.5. Tableaux de synthèse

32Les résultats des opérations précédentes peuvent être regroupés sous la forme de tableaux destinés à l'inventaire et à l'ordonnance des données à des fins de commentaires et de comparaison entre échantillons. Ces tableaux peuvent s'appliquer aux formes élémentaires (fig. 9-16) ou aux états de surface (fig. 17-22). Ils sont à adapter aux sujets d'étude ou aux conditions de publication.

2.3. Les sujets d'étude

33Les travaux consacrés à la caractérisation des formes élémentaires de l’érosion par microscopie électronique à forts grandissements demeurent peu nombreux en raison des moyens techniques et du temps qu'ils exigent. La plupart d’entre eux concernent des fragments de quartz de la taille granulométrique des sables, prélevés dans des formations superficielles : altérites ou horizons pédologiques enregistrant les effets de processus principalement chimiques et, plus souvent, sédiments marins, littoraux, éoliens, glaciaires, fluviatiles ou deltaïques. Ces travaux ont abouti à l'élaboration de nomenclatures des formes significatives de différents processus d’érosion, servant de références aux études de formations corrélatives auxquelles la microscopie électronique procure un niveau d’analyse supplémentaire (Krinsley et Margolis, 1969, 1971 ; Barbaroux et al., 1972 ; Krinsley et Doornkamp, 1973 ; Le Ribault, 1973, 1975, 1977 ; Aubry et Rouvillois, 1974 ; Whalley, 1978a ; Legigan et Le Ribault, 1987 ; Sellier et Bossière, 1993 ; Legigan, 2002 ; Sellier, 2002, 2006). Ce travail porte, pour sa part, sur des échantillons prélevés sur des surfaces rocheuses in situ, ou parmi des formations meubles de la taille des galets ou des graviers, marqués par des processus d’érosion mécaniques : éoliens (corrasion), littoraux (usure marine), glaciaires (abrasion, poinçonnement) ou, à titre de comparaison, par des processus d'altération chimique (en l'occurrence dissolution et hydrolyse en milieu tropical).

2.3.1. Provenance et caractères macroscopiques des échantillons

34Quatre séries d'échantillons ont été sélectionnées, pour leurs propriétés exemplaires et complémentaires, dans le but d'appliquer la métrologie submicrométrique à la caractérisation exoscopique de formes issues des processus précités. Deux de ces catégories de formes, d'origines glaciaire et éolienne, ont fait l’objet de publications antérieures, sans étude de métrologie submicroscopique (Sellier et Bossière, 1993 ; Sellier, 2006). Deux autres, concernant des échantillons prélevés en milieu littoral et en domaine tropical, sont l’objet d’analyses détaillées en cours. Les échantillons se rapportent tous à des quartz ou à des quartzites presque totalement composés de quartz et parfaitement recristallisés.

35L'échantillon noté CB163 est un fragment de surface rocheuse quartzitique polie par abrasion glaciaire. Il provient du Meall nan Cra, montagne située au nord-ouest du Sutherland (Highlands d'Ecosse) et intégrée à de grands monoclinaux de quartzites cambriens (Basal quartzite). Ces quartzites affleurent sous la forme de grandes dalles structurales à pendage vers l'est. Le relief culmine à 490 m. Il a été entièrement recouvert par les glaces au cours de la séquence froide du Devensien (Weichselien). Les dalles de quartzite témoignent d'héritages glaciaires exemplaires (Sellier, 2002). Les formes d'ablation glaciaire mineures les plus remarquables sur le terrain sont des surfaces rocheuses polies par l'abrasion glaciaire, assorties de stries, arcatures et broutures, mises au jour depuis la fusion de l'inlandsis devensien dans la région (vers 13 000 BP), mais toujours luisantes et parfaitement conservées du fait de la résistance des quartzites à la météorisation postglaciaire. Les échantillons ont été prélevés à 260 m d'altitude, donc en dessous de la trimline devensienne. Ils ont été réduits en laboratoire à des dimensions comparables à celles des autres échantillons examinés.

36L'échantillon noté TN4 est un fragment de galets quartzeux usés par érosion littorale. Il provient de l'île Thinic située au nord-ouest de la presqu’île de Quiberon, près de Portivy (Morbihan). Cette île d'estran, culminant à 6 m au-dessus du niveau de la mer, se trouve, par définition, reliée à la côte par un isthme de galets et de sable qui découvre à marée basse. Elle se situe dans un environnement de côtes rocheuses granitiques découpées à falaises basses et à récifs. L'échantillon a été prélevé sur un estran exposé vers le nord-ouest, à l’abri des houles dominantes. Dans sa partie supérieure, cet estran comprend une plage étroite de graviers homométriques assortis de galets. Ces graviers sont parfaitement émoussés. Ils se composent de quartz, auxquels se mêlent des éléments minoritaires de granite et de schiste. L'échantillon noté CG4 provient d'une plage de graviers et de sable située sur la côte nord de la pointe du Conguel, au sud-est de la presqu'île de Quiberon, dans un environnement comparable au précédent. Il a été prélevé sur un estran exposé vers le nord-ouest, également à l’abri des houles dominantes.

37L'étude concerne, ensuite, plusieurs spécimens de ventifacts de quartz, de formes exemplaires, dont les caractéristiques morphologiques et exoscopiques ont été décrites antérieurement (Sellier, 2006). Le terme de ventifacts, introduit par Ewans (1911), est synonyme de ceux de cailloux éolisés et de cailloux à facettes, qui qualifient respectivement leur origine et leurs formes. Les ventifacts procèdent des effets de la projection de grains de sable, de limons ou de cristaux de neige par le vent (corrasion éolienne). Ils se caractérisent par des faces planes ou convexes, toujours lisses, qui se recoupent par des arêtes émoussées. Ils se composent de roches dures, aptes au polissage (Cailleux, 1942 ; Seppälä, 2004). Les ventifacts sont abondants dans le Massif armoricain, notamment dans sa partie méridionale, exposée aux vents dominants de sud-ouest au cours du Pleistocène et de l'Holocène. Les échantillons notés VT1 à VT4 désignent des ventifacts de quartz de plusieurs centimètres de longueur, prélevés à la surface de nappes alluviales sablo-caillouteuses pléistocènes, dont les restes s'étendent en bordure de l'Erdre, au nord de Nantes (Loire-Atlantique), autour des marais de Saint-Mars (lieu-dit La Retière), entre 10 et 15 m d'altitude (Barbaroux et al., 1983 ; Sellier, 1985).

38L'étude concerne enfin plusieurs fragments de graviers cariés par l'érosion chimique en milieu tropical continental. Ces graviers ont été prélevés à la surface du plateau de Bandiagara (Mali), où le climat, de type sahélien, se caractérise par une saison des pluies courte, mais intense, favorable à l’altération chimique et au ruissellement, et par une longue saison sèche, favorable aux processus éoliens. Le relief est formé de hauts plateaux principalement composés de strates aclinales de grès cambro-ordoviciens et infracambriens (Daveau, 1959). Des graviers, relativement homométriques, ont été descellés à partir de bancs gréseux à lits conglomératiques désagrégés. Ils se sont concentrés par endroits à la surface de dalles structurales. Ils ont été soumis à un effet de crible par les actions du ruissellement (lames d'eau) et du vent (déflation). L'absence de sol et de pédogenèse suggère qu'ils sont demeurés à l'air libre pendant longtemps, éventuellement depuis leur descellement. Les graviers mesurent 1 à 2 cm de longueur. La plupart d'entre eux ont conservé leurs formes initiales émoussées d’origine marine. Quelques-uns ont acquis, par la suite, des formes éolisées. Presque tous sont actuellement recouverts d’enduits rubéfiés et brillants. Ces graviers enregistrent donc, par leur morphologie, les héritages d'au moins trois séquences successives depuis leur dépôt (libération initiale des graviers à émoussé marin par décimentation de conglomérats, éolisation des graviers ainsi individualisés, corrosion chimique de leur surface). Les échantillons notés BD24, BD25 et BD8 ont été prélevés près du lieu-dit Kamba-Djiguili, à 12 km à l’ouest de Sangha, vers 540 m d'altitude.

2.3.2. Conditions de l'analyse exoscopique préalable des échantillons

39Les échantillons traités ont été prélevés sur le terrain sans chocs ni fractures, transportés et manipulés à l'abri de tout contact. Ils ont été éventuellement découpés, en fragment de un à deux centimètres de côté, en employant une scie diamantée pour réduire les risques de traumatismes artificiels. Ils ont été lavés à l'eau distillée, parfois à l'eau oxygénée, pour détruire les restes de matière organique, puis métallisés sous vide à l'or et au palladium suivant la procédure de préparation des échantillons à examiner au MEB.

40La série d'échantillons sélectionnés illustre les marques de trois des principales actions de l'érosion mécanique tendant à l'aplanissement des surfaces minérales et d'une forme d'érosion chimique qui, à l'inverse, contribue à leur détérioration. D'une façon générale, les marques imprimées par des processus mécaniques sur des surfaces rocheuses résultent d'une pression, d'un choc, d'un poinçonnement ou d'une friction, quels que soient les agents en cause et les niveaux d'observation considérés. Ces marques se traduisent par des figures élémentaires ponctuelles (points de percussion), linéaires (arêtes, stries, etc.) ou aréolaires (surfaces aplanies). Les pressions sont principalement d'origine glaciaire ou lithostatique et s'expriment par des marques ponctuelles. Les chocs se traduisent également par des marques ponctuelles, qui sont, en général, les plus communes ; ces chocs sont d'origine marine ou éolienne, parfois glaciaire, et sont acquis au cours de transports. Le poinçonnement est le plus souvent caractéristique des actions glaciaires et se manifeste par des marques linéaires, continues (stries) ou discontinues et alignées (trains de broutures ou d'arcatures). Les frictions, qui proviennent le plus souvent de l'usure en milieu littoral ou de l'abrasion sur un lit glaciaire, s'expriment par des marques aréolaires, qui se réduisent souvent à des figures de choc et de poinçonnement multiples au niveau millimétrique à submicrométrique. Ces figures simples constituent des figures combinées, parfois des formes de convergence (cavités, croissants, conchoïdes, dièdres, polyèdres, gradins, figures en V, figures radio-concentriques, écailles), qui compliquent l'identification des processus d'érosion et qui imposent de toujours tenir compte des niveaux scalaires d'observation et des sites de prélèvement. Quoi qu'il en soit, ces marques se traduisent inéluctablement par des reliefs en creux (dépressions et talwegs) et par des reliefs positifs (interfluves et crêtes).

41Les marques des processus chimiques, de contours souvent irréguliers, appartiennent, pour leur part, à deux catégories complémentaires. Les figures de précipitation correspondent à des coulées siliceuses et à des enduits, éventuellement stratifiés, voire en gradins, qui peuvent être à leur tour attaqués par des cavités de dissolution. Les figures de dissolution s'expriment par des formes d'ablation : cavités, rhombes et V, guidés par les réseaux cristallins du quartz, qui laissent subsister des reliefs résiduels positifs intermédiaires.

3. Application de la métrologie submicrométrique à l'exoscopie de quartz et de quartzites

42La démarche implique deux niveaux d'observation : celui des formes élémentaires, qui caractérisent d'abord chaque processus, puis celui des états de surface, qui s'expriment à travers l'imagerie et les indices de rugosité, en cherchant à établir la succession d'héritages, donc de séquences morphogéniques, comme pour n'importe quelle analyse de relief. C'est ici que les figures obtenues en 3D à partir de prises de vues stéréoscopiques acquises et traitées par un logiciel métrologique peuvent apporter des informations qualitatives et quantitatives nouvelles.

3.1. Application de la métrologie submicrométrique aux formes d'érosion élémentaires

3.1.1. Caractérisation macroscopique et exoscopique préalable des échantillons

43Les principales caractéristiques morphologiques des fragments rocheux examinés sont présentées sur la figure 8, à partir de quatre séries d'images MEB (2D) relatives à la surface d'un ventifact (échantillon VT2), d'un fragment de dalle polie par la glace (échantillon CB163), d'un galet marin (échantillon TN6) et d'un galet altéré par les processus chimiques en milieu tropical (échantillon BD24). Chaque série d'images comprend une vue générale à faible ou moyen grandissement (inférieur à x 400) et trois représentations des formes d'érosion élémentaires les plus significatives des processus d'érosion considérés.

44La surface du ventifact examiné (fig. 8A) témoigne d'une amorphisation généralisée qui résulte, dans le détail, de la juxtaposition désordonnée de cavités de percussion élémentaires (fig. 8B), de V de choc, de polyèdres (fig. 8C) et de croissants de choc dont la forme s'organise à partir d'un point de percussion, situé au centre de l'image (fig. 8D). Les figures d'origine éolienne proviennent du processus mécanique le plus simple : la répétition de chocs accomplis, dans l'air, par des éléments percuteurs dont la dureté est normalement équivalente à celle du substrat ainsi martelé et dont les dimensions, faibles et homométriques, sont corrélatives de la compétence du vent. Ce processus caractérise la corrasion éolienne.

45La surface de quartzite polie par abrasion glaciaire présente un degré d'aplanissement plus accompli. Elle est plus uniforme (blocs en pavés), mais striée (fig. 8E). Elle présente des cassures conchoïdales produites par simple pression, donc par contraintes orthogonales (fig. 8F). Elle présente également des stries, tracées par le poinçonnement d'éléments grossiers ou pointus, de résistance supérieure à celle de la surface considérée (fig. 8G), et des broutures, marques en croissant, à convexité orientée vers l'aval-écoulement, produites par les chocs corrélatifs des pressions saccadées d'éléments striateurs (fig. 8H). Les figures d'origine glaciaire proviennent donc de processus mécaniques plus complexes mais procèdent initialement d'une friction.

46La surface des graviers prélevés sur des plages résulte, comme celle des ventifacts, d'une répétition illimitée d'impacts d'éléments percuteurs qui conduisent à une amorphisation entretenue de cette surface et à l'émoussé caractéristique des graviers. Le processus d'usure marine (plus précisément littorale) diffère toutefois de celui de la corrasion pour au moins deux raisons. Il s'exerce dans l'eau et implique des éléments percuteurs hétérométriques de dimensions parfois supérieures à celle du gravier considéré, selon la compétence des vagues. La surface du gravier observé est effectivement lisse (fig. 8I), mais accidentée, par endroits, par des marques hétérométriques de chocs provoqués par des éléments grossiers : figures radio-concentriques (fig. 8J), croissants de choc (fig. 8K), conchoïdes de percussion (fig. 8L).

47La dernière surface, la plus irrégulière, concerne un galet détérioré par les processus d'altération chimique propres aux milieux tropicaux, en particulier aux effets de la dissolution et de la précipitation de la silice (fig. 8M). Elle est en partie recouverte par un enduit siliceux, discontinu, stratifié, lui-même accidenté par des cavités de dissolution xénomorphes (fig. 8N) ou subautomorphes (fig. 8O) et par des écailles et globules de précipitation (fig. 8P).

Fig. 8 – Caractères exoscopiques majeurs des échantillons examinés.
Fig. 8 – Major exoscopic features of the samples examined.

Fig. 8 – Caractères exoscopiques majeurs des échantillons examinés.Fig. 8 – Major exoscopic features of the samples examined.

3.1.2. Interprétation des images produites par le logiciel de métrologie

48L'objectif est ici de fournir une application de la métrologie submicrométrique à la quantification et à l'illustration des formes d'érosion présentes sur les fragments de quartz et de quartzites examinés, non de compléter leur typologie. Il est également de montrer que cette technique est en mesure d'apporter des informations nouvelles sur la morphologie et la morphogenèse des objets examinés. À titre d'exemples, deux images relatives à deux formes élémentaires caractéristiques de chacun des types d'érosion considérés ont été traitées à l'aide de planches simplifiées à partir du modèle intégré au protocole d'analyse (fig. 2). Ces planches présentent l'image MEB initiale de la partie de l'échantillon examiné, le couple stéréoscopique monochrome obtenu par le logiciel à partir de cette image, une carte topographique, un photoplan, une carte hypsométrique, un profil topographique et un bloc-diagramme.

49- Les formes exemplaires de la corrasion éolienne retenues concernent des cavités d'impacts d'éléments percuteurs et des croissants de choc.

50Plusieurs images de l'échantillon VT2 illustrent les propriétés des cavités d'impacts sur une première planche (fig. 9). Le couple stéréoscopique (fig. 9B-C) permet d'observer, en relief, des cavités simples, coalescentes ou juxtaposées sur une surface quartzeuse rectangulaire de 40 sur 25 microns. Ces cavités résultent d'impacts individuels d'éléments percuteurs. Elles sont réduites (5 à 15 microns), mais relativement homométriques, en rapport avec les dimensions des éléments percuteurs et, implicitement, avec la compétence du vent. Leur répartition est désordonnée, mais leurs contours sont toujours géométriques et leurs formes parfois circulaires (fig. 2A-C). Elles s'apparentent le plus souvent à des dièdres ou polyèdres (comme ceux qui s'observent dans la partie inférieure des mêmes images). Les cavités sont reliées par des fissures. Leurs bords sont francs, accidentés par des formes de détails caractéristiques des ventifacts : microgradins, ou dépressions losangiques de distension (qui apparaissent en haut des images). Toutes ces formes font partie des caractéristiques exoscopiques des ventifacts et grains de sable éolien (Le Ribault, 1973 ; Sellier, 1985, 2006 ; Kenig, 2006). La carte topographique (fig. 9D), extraite du photoplan fourni par le logiciel (fig. 9E), figure le relief en courbes de niveau, comme sur les planches suivantes ; l'équidistance est ici de 0,65 micron, ce qui permet d'estimer que l'élévation des versants est de 10 à 15 microns. La carte hypsométrique (fig. 9F) fournit une représentation complémentaire du relief par une gamme de couleurs établie en fonction des propriétés topographiques ; elle permet d'opposer des "interfluves", en brun, aux cavités précitées, en vert. Les premiers se rapportent à des lambeaux d'une même surface, amorphisée par les impacts les plus anciens. Les seconds se rapportent aux impacts les plus récents, réalisés aux dépens de cette surface. Le profil topographique (fig. 9H), tracé à travers la partie la plus contrastée (fig. 9G) permet de connaître la profondeur d'une des cavités les plus accusées (10 microns, pour une largeur de 10 à 12 microns), d'évaluer l'inclinaison des versants internes de cette cavité (50° à 70° pour les segments les plus abrupts) et d'observer son profil, relativement symétrique. Le bloc-diagramme (fig. 9I) fournit une représentation complémentaire des impacts examinés et confirme la dualité des formes : d'une part des "interfluves", qui tendent à l'aplanissement par un martellement de la surface du ventifact et par une réduction progressive des aspérités, d'autre part les cavités dont les formes et les dimensions indiquent qu'elles proviennent des impacts les plus récents, peut-être aussi les plus violents, et dont la présence remet momentanément en cause l'aplanissement en cours.

Fig. 9 – Cavités d'impacts multiples d'éléments percuteurs sur ventifacts.
Fig. 9 – Multiple impact cavities of striking elements on wind-faceted pebbles.

Fig. 9 – Cavités d'impacts multiples d'éléments percuteurs sur ventifacts.Fig. 9 – Multiple impact cavities of striking elements on wind-faceted pebbles.

51Une deuxième planche, relative à l'échantillon VT3, représente des croissants de choc caractéristiques des ventifacts (fig. 10). Ces croissants s'inscrivent parmi les formes arquées, avec les marques radio-concentriques et les conchoïdes de percussion, leurs différences dépendant de l'ouverture de l'angle d'impact de l'élément percuteur par rapport à la surface du ventifact. L'image MEB initiale et le couple stéréoscopique (fig. 10A-C) représentent un assemblage de croissants de choc, V de choc et cavités polyédriques. Deux grands croissants, de directions opposées, occupent le centre des images, de part et d'autre d'une fissure continue. Ces croissants sont analogues par leur rayon de courbure et par leurs dimensions (30 à 40 microns de corde). Ils présentent, comme de règle, un rebord interne organisé à partir d'un point d'impact et un rebord externe. Le rebord interne, convexe et large, est le moins redressé (une vingtaine de degrés) ; il comprend des figures incidentes de détente (fissures et arêtes de rupture) et des figures ondulatoires sans rupture (dues à des ondes de choc). Le rebord externe, concave et étroit, est le plus redressé (40° à 80°) ; il présente au contraire des marques de cisaillement (éclats de fragmentation, cavités losangiques sur fissures ; Sellier, 2006). La carte topographique, le photoplan et la carte hypsométrique (fig. 10D-F) traduisent la dissymétrie fondamentale des deux croissants observés, ainsi que l'organisation générale des figures de choc (notamment des V de choc), significative d'une influence des réseaux cristallins du quartz. L'amorphisation de la surface du ventifact telle qu'elle s'exprime en haut et en bas de l'image souligne l'origine relativement récente des deux grands croissants parfaitement conservés en son centre. Le profil topographique (fig. 10G-H) renseigne sur la profondeur des croissants (9 microns en AB) et confirme leur dissymétrie, de même que le profil en gradins des rebords internes (en raison de fractures subalternes produites par les ondes de choc). Le bloc-diagramme (fig. 10I) souligne le plan arqué et la dissymétrie des croissants, en même temps que leurs grandes dimensions par rapport aux autres catégories de figures présentes sur la surface examinée (75 sur 100 microns).

52

Fig. 10 – Croissants de choc à la surface d'un ventifact.
Fig. 10 – Impact crescents on the surface of a wind-faceted pebble.

Fig. 10 – Croissants de choc à la surface d'un ventifact.Fig. 10 – Impact crescents on the surface of a wind-faceted pebble.

53- Les formes exemplaires de l'abrasion glaciaire retenues concernent une strie glaciaire et des microbroutures.

54Les images relatives à l'échantillon CB163-2 (fig. 11) illustrent les caractères exoscopiques d'une strie, forme linéaire emblématique de l'écoulement glaciaire à tous les niveaux d'échelle. Cette strie est tracée à la surface d'un quartzite, sur un substrat exclusivement quartzeux, comme le prouve le spectre EDS (fig. 11B). Elle est large de 25 microns, ce qui suggère que l'élément indenteur appartenait à la classe granulométrique des limons (2-50 microns). Elle est courte, en tout cas visible sur une longueur d'une cinquantaine de microns seulement, ce qui signifie que ce même indenteur s'est amenuisé pendant son déplacement avant de disparaître par écrasement. Le couple stéréoscopique (fig. 11C-D) montre que la strie a des rebords relativement rectilignes et redressés et que son fond est accidenté par des gradins perpendiculaires à ces rebords. Ces gradins correspondent à des arcatures, marques de poinçonnement arquées, alignées (trains d'arcatures), caractéristiques des lits glaciaires, procédant de pressions rythmiques d'indenteurs en mouvement. Elles se composent de fissures fermées, sans arrachement de matière, dont la concavité s'ouvre invariablement vers l'aval-écoulement (Laverdière et al., 1968 ; Sellier, 2002). Elles sont donc significatives du trajet des glaces. Ces arcatures, au nombre d'une dizaine, apparaissent de plus en plus atténuées dans la direction de l'angle supérieur droit des images, qui correspond à celle de l'écoulement glaciaire. La carte topographique, le photoplan et la carte hypsométrique (fig. 11E-G) montrent que la friction responsable de l'évidement longitudinal de la strie s'est accompagnée d'un mouvement rotationnel de l'élément indenteur d'amont en aval, avec création d'une contrepente à l'aval, caractéristique des reliefs glaciaires, y compris aux dimensions micrométriques. Ce genre de dynamique, impossible à déceler sur une image MEB ordinaire en 2D et difficile à observer sur un couple stéréoscopique, est manifeste sur les cartes en courbes de niveau fournies par le logiciel et confirme l'utilité de la métrologie submicrométrique pour la caractérisation exoscopique des processus de l'érosion. Le photoplan (fig. 11F) souligne les contours d'un enduit de silice précipitée, caractéristique des dépôts formés sur les dalles polies depuis la déglaciation du site (Sellier, 2002). L'épaisseur de cet enduit est 2,2 microns au maximum. Les profils longitudinaux et transversaux de la strie rendent compte de ses dimensions et illustrent ses contours (fig. 11H-I). Le profil A-B montre la succession d'arcatures en gradins, à marches et contremarches, dont les hauteurs sont comprises entre 0,9 et 2,7 microns, puis d'arcatures mineures simplement inscrites au fond de la strie, avant la contre-pente située à l'aval. Le profil C-D transversal de la strie, en V évasé, révèle des bords symétriques, concaves, inclinés de 25°. La profondeur de la strie est de 6,9 microns (fig. 11J).

Fig. 11 – Strie glaciaire sur quartzite.
Fig. 11 – Glacial stria on quartzite.

Fig. 11 – Strie glaciaire sur quartzite.Fig. 11 – Glacial stria on quartzite.

55Les images regroupées sur la figure 12 illustrent les caractères exoscopiques d'une brouture de dimensions microscopiques (échantillon CB163-2). Les broutures sont des formes caractéristiques des lits glaciaires qui peuvent mesurer une cinquantaine de centimètres de corde sur le terrain et qui s'expriment ici jusqu'au niveau micrométrique. Elles correspondent à des marques de poinçonnement en croissant, isolées ou alignées, de même sens sur un même lieu. À l'image des arcatures, elles procèdent de pressions ponctuelles rythmiques, corrélatives de déplacements saccadés d'indenteurs à l'interface glace-roche (Laverdière et al., 1968 ; Sellier, 2002). À l'inverse des arcatures, leur convexité est normalement orientée vers l'aval-écoulement et leurs pointes se trouvent ainsi vers l'amont. Par ailleurs, elles sont creusées dans le substratum et s'accompagnent d'enlèvement de matière rocheuse. Elles sont implicitement dissymétriques en plan comme en coupe. Leur rebord aval est, dans tous les cas, le plus redressé. La brouture représentée sur l'image MEB et sur le couple stéréoscopique (fig. 12A-C) s'intègre à un alignement de formes du même type (train de broutures). Elle s'emboîte dans une surface polie recouverte d'un enduit siliceux synglaciaire ou postglaciaire, comme l'indique la présence d'écailles et de globules siliceux élémentaires qui occupent son fond. Elle mesure une dizaine de microns de corde pour une flèche inférieure à deux microns, ce qui implique un rayon de courbure relativement court en regard des broutures de dimensions décimétriques observables sur les affleurements de quartzite. Les cartes et le photoplan (fig. 12D-F) indiquent que sa profondeur est de l'ordre du micron. Les profils et blocs-diagrammes relatifs à cette microbrouture témoignent de profils dissymétriques et d'angles d'inclinaison du même ordre que ceux des broutures macroscopiques (fig. 12H-K). Le bord interne, de profil convexe, est le moins incliné (15° à 17° ici, contre 10° à 20° pour les broutures macroscopiques). Le bord externe, situé du côté de l'aval écoulement, de profil rectiligne, est plus redressé (64° à 68°) que sur les formes macroscopiques (30° à 45°) (Sellier, 2002). Les profils des microbroutures glaciaires s'avèrent finalement assez proches de ceux des croissants éoliens.

Fig. 12 – Microbrouture sur quartzite.
Fig. 12 – Microcrescentic gouge on quartzite.

Fig. 12 – Microbrouture sur quartzite.Fig. 12 – Microcrescentic gouge on quartzite.

56- Les formes exemplaires de l'usure littorale retenues concernent des cavités d'impacts d'éléments percuteurs et des croissants de choc.

57La figure 13 représente la surface d'un gravier de quartz prélevé en presqu'île de Quiberon (échantillon CG 4) et couvre un espace d'environ 100 microns sur 60 microns. Le caractère a priori chaotique de cette surface provient de l'omniprésence de cavités polyédriques hétérométriques produites par autant d'impacts d'éléments percuteurs (fig. 13A-C). Cette hétérométrie est en rapport avec les dimensions des percuteurs et avec l'énergie libérée au moment de la percussion. Elle exprime, directement ou indirectement, la compétence de l'érosion littorale. Quelques impacts majeurs se distinguent par leurs dimensions. Le plus remarquable apparaît à droite sur l'image A. Il occupe le centre d'un système de fissures dont l'organisation radiale indique qu'il provient d'un choc de trajectoire orthogonale par rapport à la surface du gravier (fig. 13D-F). La cavité produite par le point d'impact, ou ce qu'il en reste après les martellements ultérieurs de la surface du gravier, est peu profonde (moins de 23 microns), mais les fissures qui s'en écartent se poursuivent sur 20 à 50 microns (fig. 13G-I).

Fig. 13 – Cavités d'impacts d'éléments percuteurs à la surface d'un gravier marin.
Fig. 13 – Impact cavities of striking elements on the surface of beach gravel.

Fig. 13 – Cavités d'impacts d'éléments percuteurs à la surface d'un gravier marin.Fig. 13 – Impact cavities of striking elements on the surface of beach gravel.

58La figure 14 présente un croissant de choc produit à la surface d'un gravier de quartz également prélevé en presqu'île de Quiberon (île Thinic). Elle fournit un troisième cas de forme arquée, après ceux du croissant d'origine éolienne et de la brouture glaciaire. Ces formes résultent toutes du choc d'un élément percuteur ou indenteur suivant une trajectoire oblique. Elles sont toutes dissymétriques. Elles comprennent toutes un bord externe (opposé au point d'impact) à pente forte, sinon abrupte, et un bord interne à pente modérée. Le croissant de choc marin considéré ici se distingue cependant par ses dimensions supérieures (200 microns de corde), qui le rendent visible à l'œil nu, ainsi que par sa forme, en l'occurrence plus arquée que la brouture précitée (le rapport flèche/corde est de 0,3, contre 0,2) (fig. 14A-C). Les cartes (fig. 14D-F), ainsi que les profils et blocs-diagrammes (fig. 14G-K) témoignent d'une profonde dissymétrie entre le bord interne et le bord externe. Le bord interne est lisse et à pente relativement redressée dans le cas présent ; l'inclinaison de ce type de rebord est ici de 36° (segment a-b), mais peut s'abaisser jusqu'à 15° sur d'autres échantillons, ce qui est révélateur d'un angle de trajectoire relativement fermé. Le rebord interne conserve la marque du point d'impact (P) (fig. 14F), en forme d'éclat arqué, et comporte des figures de détente, telles que des arêtes de ruptures synthétiques (A) (fig. 14F). Le rebord externe est encore plus redressé (42° sur le segment c-d, mais jusqu'à 70° sur d'autres échantillons) ; il est surtout plus fragmenté que les rebords externes des croissants de choc éoliens et a fortiori des broutures glaciaires, ce qui est significatif d'un milieu à haute énergie ; il est entièrement ébréché par une série d'éclats de fragmentation anguleux, séparés par des arêtes vives.

Fig. 14 – Croissant de choc à la surface d'un gravier marin.
Fig. 14 – Impact crescents on the surface of beach gravel.

Fig. 14 – Croissant de choc à la surface d'un gravier marin.Fig. 14 – Impact crescents on the surface of beach gravel.

59Les dimensions de ce croissant et de ses homologues présents à la surface du gravier observé contrastent avec celles des cavités qui caractérisent par ailleurs cette surface et qui évoquent les effets d'un bouchardage. Ce contraste est l'expression de l'hétérométrie des matériaux transportés sur le littoral et de la compétence des vagues, y compris dans des secteurs relativement abrités, comme sur les sites de prélèvement concernés ici. Il est également l'expression des propriétés d'un processus, comme le suggère une comparaison entre les trois catégories de formes en croissant successivement examinées.

60Les figures éoliennes enregistrent les effets de chocs par projection dans l'air selon des trajectoires variées ; elles impliquent un processus de transport peu compétent et proviennent d'éléments fins et homométriques ; elles se traduisent par des impacts d'intensités similaires et, finalement, par des formes d'érosion de dimensions réduites. Les figures glaciaires réalisées aux dépens de la surface du lit glaciaire, donc à l'interface glace-roche, enregistrent soit des pressions perpendiculaires aux surfaces rocheuses, soit des frictions accompagnées, en l'occurrence, d'impacts saccadés (phénomènes de broutage), qui impliquent eux-mêmes des arrachements de matière. Ce processus s'exprime par des broutures, isolées ou alignées, dont les dimensions, variées (submicrométriques à submétriques) sont essentiellement déterminées par les dimensions des éléments striateurs et corrélativement significatives de la très haute compétence des transports par les glaciers. Ce sont, à ce sujet, les seules figures microscopiques considérées dans ce travail qui connaissent des homologues macroscopiques de grande dimension (en l'occurrence pluridécimétrique). Les figures littorales résultent des mécanismes les plus complexes. Elles impliquent d'abord des matériaux hétérométriques et des déplacements rapides et violents, notamment lors du jet de rive, qui mettent en cause des déplacements par suspension, saltation et roulage. À la différence des précédentes, elles s'appliquent à des substrats (en l'occurrence des graviers) eux-mêmes instables, agissant alternativement, comme éléments percutés ou comme éléments percuteurs, au gré des déplacements par les vagues. Elles proviennent donc de chocs reçus ou provoqués, mais aussi de pressions à l'intérieur des dépôts successifs de sédiments. Dans leur ensemble, les figures arquées apparentées à des croissants se singularisent par leurs dimensions et par leur origine relativement récente, comme l'atteste leur état de conservation. Elles se distinguent, en tout cas, de la multitude des cavités polyédriques qui finissent par produire la corrasion sur les ventifacts, l'abrasion sur les lits glaciaires, l'usure littorale sur les grèves, en conséquence d'une longue érosion mécanique.

61- Les formes exemplaires de l'altération chimique en domaine tropical concernent les gradins de précipitation et des cavités de dissolution.

62Les graviers de quartz examinés (échantillon BD25), longs de 1 à 2 cm, ont généralement conservé leur forme émoussée d’origine marine. Les enduits qui les enrobent apparaissent sous la forme d'écailles superposées (fig. 15B). Ces enduits sont essentiellement formés de silice, associée à des éléments argileux, ferrugineux ou organiques, comme le traduit le spectre EDS. Ils recouvrent le substratum, de composition exclusivement siliceuse, qui apparaît par des fenêtres. Ils présentent une disposition stratifiée et sont formés d'écailles superposées et orientées, dont les contours, irréguliers et arrondis, témoignent des effets d'une dissolution secondaire (fig. 15C-G). Les profils et blocs-diagrammes indiquent que l'épaisseur des enduits peut être supérieure à 100 microns et que celle des écailles est d'une vingtaine de microns. Les surfaces des enduits ne présentent aucune trace apparente de processus d'érosion mécanique. En revanche, elles sont ponctuées de cavités de dissolution de 10 à 100 microns.

Fig. 15 – Gradins de précipitation siliceux sur gravier de quartz.
Fig. 15 – Layers of silica precipitation on quartz gravel.

Fig. 15 – Gradins de précipitation siliceux sur gravier de quartz.Fig. 15 – Layers of silica precipitation on quartz gravel.

63La figure 16 représente une cavité de dissolution procédant de l'évidement ponctuel des enduits siliceux par dissolution. L'exemplaire représenté appartient au type xénomorphe, qui est le plus commun. Ses bords internes sont accidentés de gradins provenant du recoupement des strates de l'enduit dans lesquelles elle s'inscrit (fig. 16D-F). Son fond est plat (fig. 16G-H) et sa profondeur est d'une trentaine de microns (fig. 16G-K). Ces caries, fermées ou ouvertes, peuvent être simples, étagées ou coalescentes et provoquent la détérioration des enduits. Certaines d'entre elles sont subautomorphes et présentent des contours hexagonaux caractéristiques des formes de l'érosion des quartz.

Fig. 16 – Cavité de dissolution à partir d'enduit siliceux.
Fig. 16 – Dissolution cavity in silica coating.

Fig. 16 – Cavité de dissolution à partir d'enduit siliceux.Fig. 16 – Dissolution cavity in silica coating.

3.2. Application de la métrologie submicrométrique aux états de surface

64L'analyse porte sur des portions d'échantillons étendues et implique deux procédés, le premier qualitatif : la caractérisation des états de surface à partir d'images produites par le logiciel, le second quantitatif : la mesure de la rugosité des espaces examinés à partir des indices calculés par ce dernier.

3.2.1. Caractérisation illustrée des états de surface

65La figure 17 illustre l'état de surface d'un ventifact et les effets de la corrasion éolienne. L'espace observé mesure environ 550 x 400 microns de côtés. La photo (fig. 17A), les cartes (fig. 17B-C), le profil (fig. 17D-E) et le bloc-diagramme (fig. 17F) qui le représentent contribuent à montrer qu'il s'apparente à une surface criblée de cavités de choc dont la profondeur demeure presque partout inférieure à 5 microns et dont la coalescence tend, à ce niveau, au façonnement d'une "plaine" ponctuellement surmontée de reliefs résiduels pointus. Cette unité des formes tient à celle du processus en cause : les impacts répétés d'éléments percuteurs, fins et homométriques, caractéristiques de la corrasion éolienne. L'indice Sa (3,57) est significatif d'une faible rugosité de la surface de l'échantillon, au niveau de l'espace observé. L'indice Str (0,64) et la figure d'autocorrélation (fig. 17G) qui s'y rapporte sont significatifs, pour leur part, d'une parfaite isotropie de l'espace examiné.

Fig. 17 – État de surface d'un ventifact.
Fig. 17 – Surface of a wind-faceted pebble.

Fig. 17 – État de surface d'un ventifact.Fig. 17 – Surface of a wind-faceted pebble.

66La figure 18 illustre l'état de surface d'un fragment de lit glaciaire et les effets de l'abrasion glaciaire. L'espace examiné est plus étendu que le précédent (environ 2 150 x 2 000 microns de côté). Il s'apparente lui aussi à une surface, représentée en brun sur le photoplan (fig. 18C). Cette surface résulte de l'abrasion glaciaire par les éléments les plus fins transportés à la base des glaciers. Elle constitue l'élément fondamental du relief à ce niveau d'échelle, mais se trouve sillonnée par des marques de poinçonnement parallèles produites par des éléments striateurs relativement grossiers (fig. 18D), au moins aussi résistants que le substratum siliceux. Ces stries, assorties de trains d'arcatures, profondes d'une vingtaine à une cinquantaine de microns, sont significatives de la direction du glacier. Elles confèrent l'aspect d'un "plateau" à la surface considérée ici. À ces formes phénomorphiques, dues aux processus d'érosion glaciaire (Le Ribault, 1977), s'ajoutent des formes génomorphiques, héritées des propriétés structurales de la roche : figures en V orientés, ouverts d'une soixantaine de degrés, qui traduisent l'influence du réseau cristallin des quartz, mais aussi cavités ponctuelles, isolées et profondes, qui résultent de l'évidement de minéraux silicatés résiduels (micas ou feldspaths), moins résistants que les quartz encaissants. L'indice Sa (13,96) est significatif de la faible rugosité, apparente, de la surface de l'espace observé sur cet échantillon. L'indice Str, très faible (0,23), et la figure d'autocorrélation (fig. 18H) qui s'y rapporte sont significatifs, pour leur part, d'une très forte anisotropie de cet espace en raison du déplacement orienté des glaces.

Fig. 18 – Etat d'une surface polie par abrasion glaciaire.
Fig. 18 – Surface polished by glacial abrasion.

Fig. 18 – Etat d'une surface polie par abrasion glaciaire.Fig. 18 – Surface polished by glacial abrasion.

67Les figures 19 et 20 illustrent l'état de surface d'un gravier marin et les effets de l'usure marine. L'espace examiné, du même ordre de grandeur que le précédent, mesure 1 200 microns de longueur pour 900 microns de largeur. Son relief s'avère encore plus plan que les précédents si on se réfère aux différences d'élévation entre les points les plus élevés et les plus encaissés sur les cartes et profils topographiques. Il résulte d'abord des effets de l'usure littorale produite par percussion et par friction entre galets et graviers dans l'eau de mer. Le processus, accompli en milieu à haute énergie, s'apparente à du bouchardage et aboutit au façonnement d'une véritable "surface d'aplanissement" au niveau d'échelle considéré. L'état de surface du gravier marin représenté sur les figures 19 et 20 justifie néanmoins d'être analysé à partir de deux secteurs de dimensions équivalentes (fig. 19A et fig. 20A). Les valeurs de l'indice Sa enregistrées (5,08µ et 6,7µ) sont significatives d'une faible rugosité dans les deux cas. Le second secteur (fig. 20A) apparaît cependant ponctuellement plus accidenté que le premier (fig. 19A) sur les images et sur les cartes correspondantes en raison d'éclats grossiers caractéristiques des marques d'érosion marine (croissants, conchoïdes, dièdres, polyèdres), mais distincts, par leurs dimensions (100 à 200 microns) et des multiples marques mineures associées au bouchardage de la surface. Ces éclats proviennent des impacts produits par les graviers et galets percuteurs de taille supérieure au gravier percuté considéré ici et modifient en proportion la rugosité de la surface de ce dernier. Les valeurs du paramètre Str enregistrées (0,63 et 0,19) sont, par contre, plus contrastées. La première valeur (0,63) est révélatrice d'une isotropie presque aussi élevée que celle des ventifacts, alors que la seconde (0,19) est significative d'une anisotropie caractérisée. Les deux figures de corrélation correspondantes (fig. 19G, 20C), démonstratives à ce sujet, confirment que les traces d'impact sont orientées selon des directions préférentielles qui traduisent, ici aussi, l'influence des réseaux cristallins du quartz. Par ailleurs, l'indice Str est révélateur des différences morphologiques entre les surfaces des galets marins et celles des ventifacts, ainsi que des processus de percussion en jeu : impacts d'éléments hétérométriques, impliquant des percuteurs grossiers, générateurs d'éclats guidés par les orientations des réseaux cristallins dans le premier cas, impacts d'éléments homométriques et fins responsables d'une amorphisation des surfaces, sans fractures particulières, dans le second cas.

Fig. 19 – État de surface d'un gravier marin (secteur A).
Fig. 19 – Surface of beach gravel (area A).

Fig. 19 – État de surface d'un gravier marin (secteur A).Fig. 19 – Surface of beach gravel (area A).

Fig. 20 – Etat de surface d'un gravier marin (secteur B).
Fig. 20 – Surface of beach gravel (area B).

Fig. 20 – Etat de surface d'un gravier marin (secteur B).Fig. 20 – Surface of beach gravel (area B).

68Les figures 21 et 22 illustrent l'état de surface d'un gravier soumis aux effets de l'érosion chimique en milieu tropical. L'espace examiné sur la figure 21 mesure 3 400 microns de longueur pour 2 600 microns de largeur environ et celui présenté sur la figure 22 est un détail de la même surface. Son relief initial dérive de la surface d'un ancien galet marin. Les processus caractéristiques de l'érosion chimique, en particulier la dissolution, l'ont rendu irrégulier, comme le confirment l'image (fig. 21A), les photoplans (fig. 21C, 22B), la carte topographique (fig. 21B), le profil topographique (fig. 21D-E), la carte hypsométrique (fig. 22A) et les blocs-diagrammes (fig. 21F, 22C). Ce relief provient de la juxtaposition de cavités produites ici par l'évidement localisé de l'enduit siliceux qui enrobe le galet observé, sinon de son substratum. Les cavités les plus vastes, visibles à l'œil nu, dépassent 1 000 microns de grand axe et 100 microns de profondeur. Les mieux formées sont subautomorphes. Elles ne laissent plus subsister entre elles que des crêtes de recoupement à versants redressés et quelques pyramides aux points triples. L'indice Sa, très élevé (38), confirme la forte rugosité de l'espace examiné. L'indice Str (0,7) est révélateur d'une nette isotropie, quoique la figure d'autocorrélation (fig. 21G), cruciforme, enregistre l'influence des contours géométriques des cavités de dissolution.

Fig. 21 – État de surface d'un gravier soumis à l'érosion chimique en milieu tropical (secteur A).
Fig. 21 – Surface of gravel subjected to chemical erosion in a tropical environment (area A).

Fig. 21 – État de surface d'un gravier soumis à l'érosion chimique en milieu tropical (secteur A).Fig. 21 – Surface of gravel subjected to chemical erosion in a tropical environment (area A).

Fig. 22 – État de surface d'un gravier soumis à l'érosion chimique en milieu tropical (secteur B).
Fig. 22 – Surface of gravel subjected to chemical erosion in a tropical environment (area B).

Fig. 22 – État de surface d'un gravier soumis à l'érosion chimique en milieu tropical (secteur B).Fig. 22 – Surface of gravel subjected to chemical erosion in a tropical environment (area B).

3.2.2. Mesures comparées de la rugosité des surfaces

69L'observation au MEB de la surface de chaque échantillon a permis de définir un grandissement approprié à une mesure précise et représentative (fig. 4), en fonction du critère d'échelle défini ci-dessus (§ 2.1.3). Une moyenne établie à partir de cinq mesures par échantillon, garantit la représentativité des indices fournis. Les écarts-types correspondants sont fournis en même temps que les valeurs (ET), ainsi que la variation en pourcentage de l'écart-type par rapport à la moyenne (CV). Un plan de référence a été défini dans les mêmes conditions pour chaque mesure en préalable au traitement par le logiciel MEX. Les indices de rugosité figurant dans les tableaux suivants sont donc des moyennes des cinq mesures. Le tableau 2 illustre les valeurs obtenues pour chacun des cinq indices utilisés et pour quatre échantillons (VT4, CB 163-2, TN4, BD8), respectivement désignés par les termes de "éolien" "glaciaire", "marin" et "chimique".

Tableau 2 – Moyennes des indices de rugosité mesurés sur les surfaces rocheuses.
Tableau 2 – Average roughness indices measured on rock surfaces.

Tableau 2 – Moyennes des indices de rugosité mesurés sur les surfaces rocheuses.Tableau 2 – Average roughness indices measured on rock surfaces.

70L'ordre des indices Sa (average roughness ou indice de rugosité moyenne) significatif de chacun des échantillons considérés est conforme à leur aspect visuel, ce qui valide la pertinence des reconstructions en 3D pour ce type de mesure. Les valeurs obtenues confirment que les quatre processus d'érosion correspondants produisent des effets inégaux sur le façonnement des surfaces. Le processus de corrasion éolienne (échantillon VT4) et le processus d'usure marine (échantillon TN4), provoqués l'un comme l'autre par impacts successifs, se traduisent ici par les états de surface les plus lisses. La rugosité produite par le processus d'abrasion glaciaire (échantillon CB163-2) est nettement plus élevée. L'érosion par dissolution aqueuse en milieu continental tropical (échantillon BD8) se révèle de beaucoup la plus agressive, puisque la valeur obtenue est près de 15 fois supérieure, en termes de rugosité, à celle qui a été mesurée sur les ventifacts. Elle concerne, en effet, un processus qui tend à la dégradation des surfaces rocheuses et non au perfectionnement progressif de leur aplanissement, comme dans le cas des trois processus mécaniques précités. Quoi qu'il en soit, les valeurs de Sa s'avèrent suffisamment différentes entre elles pour caractériser les quatre types de processus d’érosion en cause. Elles fournissent des références objectives pour effectuer des comparaisons entre différents types d'échantillons, voire pour apprécier les résultats obtenus par rapport à des valeurs normées (les valeurs de Sa signalent, par exemple, que la rugosité moyenne des échantillons VT4 et TN4 est du même ordre que celle de la surface d'un métal poli avec un disque abrasif de grain 20).

71Les valeurs de l'indice Sk (core roughness depth ou indice de contrastes topographiques) sont supérieures à celles de l'indice Sa, établi d'après une moyenne, mais se classent dans le même ordre. Les mesures portent ici sur le contraste entre les reliefs caractéristiques de la surface des échantillons examinés. Les surfaces éolisées s'avèrent évidemment les moins contrastées, pour les mêmes raisons que dans le cas précédent : les processus de corrasion éolienne perfectionnent ou entretiennent les surfaces érodées en raison de la granulométrie et de l'homométrie des projectiles impliqués. Les surfaces des galets marins présentent des reliefs plus contrastés parce que les processus littoraux s'accompagnent de percussions par des éléments plus grossiers que les graviers considérés. Les surfaces polies par les glaciers se caractérisent par un indice Sk encore supérieur en raison des effets du poinçonnement par des indenteurs grossiers et résistants. On retrouve, par conséquent, un classement significatif de l'hétérométrie des matériaux transportés, ainsi que de la compétence des trois agents d'érosion mécanique considérés. Dans un autre domaine, les surfaces de quartz attaquées par les processus qui participent à l'action des systèmes d'érosion chimique et qui privilégient la formation de cavités, se caractérisent par un indice Sk à nouveau très élevé, qui se présente ainsi comme un indice d'amplitude de la rugosité.

72L'indice Sk a été complété par le ratio Sa/Sk, qui permet de poursuivre la comparaison des valeurs obtenues en introduisant une référence à une valeur moyenne. Il apparaît que ce ratio est identique pour les surfaces d'origine éolienne et les surfaces d'origine marine, ce qui exprime les points communs des processus correspondants. Par ailleurs, la valeur du ratio Sa/Sk relative aux effets de l'abrasion glaciaire se distingue très peu de celle des effets des chocs produits par les processus éoliens ou marins. Le fait serait révélateur d'une limite naturelle de la dégradation d'une surface de quartz par un outil de même composition minéralogique, ce qui correspond, en l'occurrence, à la définition de l'attrition. Les surfaces rocheuses considérées ont été effectivement érodées par friction ou par percussion d'éléments minéraux de même nature, dans le cas de chacun des processus mécaniques en cause. Le ratio Sa/Sk permet donc d'évaluer la part réciproque des différents processus impliqués dans le façonnement de la surface en pondérant les effets ravinant des uns et aplanissant des autres. En conséquence, ce ratio exprimerait une limite quantitative. Cette limite serait elle-même significative de l'aptitude au polissage d'une roche par attrition. Enfin, la valeur du ratio Sa/Sk relative aux surfaces altérées par les agents d'érosion chimiques, notablement inférieure aux précédentes, ne fait que confirmer la singularité des processus en cause et n'a d'intérêt, ici, qu'en tant qu'élément de comparaison.

73Les résultats des mesures de l'indice Sdr (developed interfacial area ratio ou indice de développement de l'aire) à partir des états de surface d'origine marine, éolienne et "chimique" sont très semblables, alors que ceux qui concernent les surfaces d'origine glaciaire s'en différencient complètement. Les deux processus qui s'accomplissent par percussion s'associent à nouveau. Par ailleurs et en opposition avec les résultats relatifs aux indices précédents, le processus d'abrasion glaciaire s'avère le plus apte à produire une surface lisse, puisqu'il présente la surface développée la plus proche de la surface de l'aire de la zone analysée. Cette opposition n'est toutefois qu'apparente et confirme l'utilité de l'indice Sdr pour caractériser les surfaces érodées. Les stries créent, en effet, des irrégularités microtopographiques à partir des surfaces façonnées par abrasion glaciaire, mais conservent, en l'espèce, un caractère subalterne. L'indice Sdr indique ici que les surfaces glaciaires seraient les plus lisses sans l'effet perturbateur des stries. Le fait est conforme aux enseignements des techniques de polissage des matériaux, puisque la friction l'emporte sur la percussion (technique du sablage) pour obtenir les surfaces les plus lisses. Le processus d'érosion chimique, quant à lui, présente un ratio de surface analogue aux deux premiers, ce qui peut relever ici du hasard. Les mesures précédentes avaient conduit à souligner les singularités de ce processus. Celles-ci, à l'inverse, l'intègre parmi les autres, justifiant sa place dans cette comparaison.

74Les valeurs toujours négatives de l'indice Ssk (skewnes, ou coefficient de dissymétrie) sont cohérentes avec la prépondérance, normale, des reliefs en creux exprimée sur les images. Au-delà de l'information apportée par l'observation directe, les chiffres obtenus autorisent à leur tour un classement entre les quatre processus en fonction de leur capacité à réduire les saillants, puisque le skewness dépend directement de l'équilibre entre ces derniers et les talwegs. Le résultat se présente comme un classement des processus en fonction de leur énergie. A ce sujet, l'abrasion glaciaire se place en premier, devant l'usure littorale. La corrasion éolienne apparait ensuite, précédant l'altération chimique. La pertinence de ce classement mérite toutefois d'être pondérée. Si la valeur du skewness témoigne de l'érosion des saillants, elle dépend aussi de l'aptitude du processus à créer des reliefs en creux. Les quatre processus en question procèdent en effet tous par ablation de matière, en s'attaquant non seulement aux saillants mais aussi aux secteurs plans pour y créer des talwegs. La puissance nécessaire pour excaver les surfaces s'exprime forcément dans la valeur du skewness, qui représente ainsi un indice de l'énergie des processus.

75La valeur de l'indice Sku (kurtosis ou coefficient "d'aplatissement"), proche de 3 dans le cas des surfaces altérées par érosion chimique, montre la parité, dans ce premier cas, entre les hauteurs des saillants et les profondeurs des talwegs, ce qui obéit à une statistique gaussienne et révèle ainsi une propriété indécelable par la seule observation. L'eau, qui représente ici le processus d'ablation, agit en effet de façon a priori aléatoire à partir de saillants ou de reliefs en creux. Le kurtosis est supérieur à 3 dans les autres cas, ce qui ne fait que confirmer la répartition déséquilibrée entre les saillants et les talwegs au profit de ces derniers. Ses valeurs sont à nouveau très proches de celles qui proviennent de processus d'érosion par percussion : usure marine et corrasion éolienne (la plus proche de 3 dans le cas de cette dernière, qui implique les éléments percuteurs les plus fins). Le kurtosis apparaît évidemment plus élevé dans le cas de l'abrasion glaciaire, processus le plus apte à l'aplanissement par friction (abrasion) en même temps qu'au ravinement par poinçonnement (création des stries). A la différence du processus d'érosion chimique, les trois processus d'érosion mécanique tendent évidemment à l'ablation des saillants plus qu'au surcreusement des talwegs, moins exposés aux percussions et aux frictions. Les processus glaciaires et marins sont générateurs de reliefs en creux aptes à modifier considérablement l'état des surfaces. Il en résulte des "plateaux" ponctués de reliefs en creux, qui s'estompent d'autant plus difficilement que l'outil employé est grossier et contrarie ainsi continuellement la tendance au perfectionnement final des surfaces. La mesure du kurtosis renseigne ainsi sur les caractéristiques de chaque procédure d'érosion. Elle signale, pour chaque processus, une limite dans l'aplanissement des surfaces. Elle révèle en tout cas, avec certitude, l'action des processus d'érosion chimique. La signification morphologique de l'indice Sku (kurtosis) est en fait celle d'un indice de degré de perfectionnement d'aplanissement en regard de l'agent morphogénique concerné.

4. Conclusions

76Cet article est d'ordre méthodologique et son contenu conserve un caractère prospectif. Il traite d'un procédé de métrologie submicrométrique capable de fournir des résultats significatifs dans le domaine de l'exoscopie. Le logiciel utilisé permet de caractériser les formes présentes sur les échantillons examinés, mais aussi de renseigner sur les processus responsables de ces formes à partir de moyens d'analyse, d'illustration et de mesure très supérieurs à ceux qui proviennent de l'imagerie disponible à partir du seul microscope électronique à balayage. Les fonctions de ce logiciel ont été appliquées, à titre d'exemples, aux surfaces de fragments rocheux, quartzeux ou quartzitiques, marquées par les effets de quatre processus d'érosion mécanique ou chimique courants. L'innovation du procédé réside d'abord dans la production d'images en trois dimensions à partir de prises de vue stéréoscopiques au niveau microscopique. Elle réside ensuite dans la possibilité de coloriser les images obtenues en fonction de gammes de teintes ou de tons adaptées aux reliefs représentés, d'acquérir des données quantitatives qui intègrent désormais la profondeur et, dans la suite, d'évaluer la rugosité des espaces analysés par l'intermédiaire d'indices définis.

77Le logiciel fournit des documents objectifs à partir des images initiales produites par le microscope électronique à balayage : couples stéréo et anaglyphes, qui donnent accès aux analyses en 3D. Il permet ensuite l'élaboration de documents traités : cartes topographiques en isohypses, cartes hypsométriques colorisées, photoplans, profils topographiques, blocs-diagrammes, figures de corrélation, qui impliquent des choix de cadrage ou d'angle de représentation, de couleurs, de tracé ou d'échelle. Le traitement de ces documents nécessite des adaptations en fonction des sujets et des objectifs. Il implique la préparation d'un protocole combinant l'approche métrologique (quantitative) et l'approche morphologique (qualitative), avant chaque opération. Il a été appliqué ici à deux niveaux : celui des formes d'érosion élémentaires et celui des états de surface, dont la caractérisation a été complétée par le calcul d'indices de rugosité.

78La série des huit reliefs élémentaires examinés s'intègre au corpus des marques de l'érosion mécanique et chimique au niveau microscopique. Elle a principalement ici valeur d'un échantillonnage destiné à éprouver l'imagerie et les mesures issues du logiciel utilisé.

79Trois de ces reliefs correspondent à des cavités ponctuelles, d'origines et de dimensions différentes : cavités de choc produites par les impacts d'éléments percuteurs homométriques qui caractérisent la corrasion éolienne et qui représentent les agents fondamentaux du façonnement des surfaces des ventifacts, cavités de choc produites par les impacts d'éléments percuteurs hétérométriques qui caractérisent l'usure en milieu littoral et qui produisent l'émoussé des sédiments marins, cavités de dissolution hétérométriques formées à la surface d'éléments quartzeux remaniés en milieu tropical. La réalisation d'images en 3D à partir de prises de vue stéréoscopiques des objets examinés apporte des informations sur la forme de ces reliefs en creux et aboutit à quantifier leur profondeur. Elle contribue à identifier les marques de processus différents ou de stades de processus successifs. Ainsi, des cavités encore intactes et nettement individualisées produites par les impacts d'éléments percuteurs les plus récents se différencient des multiples cavités ruinées, à bords ébréchés, entourées de saillants chaotiques qui accompagnent le bouchardage et l'abaissement progressif des surfaces des ventifacts. De même, des cavités majeures et profondes, produites par les impacts de galets, ou contre des galets, se distinguent des cavités mineures et juxtaposées qui proviennent des chocs mutuels entre graviers marins et qui conduisent à l'amorphisation de leur surface.

80Trois autres reliefs correspondent à des figures arquées, produites par des impacts procédant de trajectoires obliques : croissant de choc sur ventifact, croissant de choc sur gravier marin, brouture sur lit glaciaire. Ces figures, aléatoires (pour les deux premières) ou alignées (pour la dernière), offrent des rayons de courbure différents selon les angles des trajectoires impliquées. Toutes présentent des versants dissymétriques dont les profils topographiques indiquent l'élévation et l'inclinaison.

81L'un des reliefs examinés correspond à une strie, en l'occurrence glaciaire, caractérisée par sa forme linéaire et produite par le déplacement d'un élément indenteur. Les images traitées renseignent ici sur trois catégories de formes, significatives d'autant de niveaux d'échelle, mais aussi de processus. La strie est rectiligne, comme l'implique le poinçonnement en cause, mais de profondeur inégale. Elle présente un profil longitudinal concave, révélateur d'un mouvement rotationnel sinon de l'amenuisement concomitant de l'élément indenteur. Elle comprend un train d'arcatures qui signale le déplacement saccadé de ce dernier et qui révèle, jusqu'à ce niveau, le sens du déplacement des glaces.

82Le dernier relief se rapporte à des enduits de silice précipitée à la surface de graviers remaniés et ainsi à l'un des effets des processus d'altération chimique en milieux tropicaux. Les images traduisent leur épaisseur ainsi que leur étagement, qui justifient de les classer parmi les formes en gradins. La révélation d'un emboîtement des formes, en particulier des formes subalternes à l'intérieur de formes majeures, et par là même d'une hiérarchie de ces formes, est l'un des apports de l'imagerie en 3D par rapport aux techniques d'analyses exoscopiques en 2D. Cet emboîtement s'observe, ici, à l'intérieur des cavités de dissolution, le long du train d'arcatures de la strie glaciaire examinée, sur les bords des croissants de chocs formés à la surface des ventifacts.

83Les états de surface des objets traités, donc leur rugosité, enregistrent ces divers agencements de formes élémentaires. Ils résultent des actions d'un seul processus dans le cas des ventifacts (corrasion), de deux processus dans le cas des fragments de dalles polies par les glaciers (abrasion et poinçonnement), comme dans celui des graviers marins (usure généralisée et chocs de percuteurs spécialement grossiers) et, à nouveau, d'un seul processus dans le cas des graviers exposés aux effets de l'érosion chimique (dissolution), sachant que les trois processus mécaniques considérés tendent à la réduction de la rugosité, alors que les processus chimiques en cause tendent au contraire à son augmentation.

84La mesure de la rugosité à partir d'indices appropriés constitue l'une des principales applications de la métrologie microscopique. Les surfaces des ventifacts et celles des graviers marins, visiblement les plus lisses, font effectivement preuve de la rugosité la plus faible. Celles des premiers, qui témoignent en même temps de l'isotropie la plus élevée, sont assimilables à des "plaines" surmontées de reliefs résiduels. Celles des deuxièmes s'apparentent à des "plateaux", dont la continuité est rompue par des cavités ponctuelles, éparses, qui correspondent à autant d'impacts d'éléments de dimensions supérieures à celles des graviers. Celles des surfaces polies par les glaces se rapportent pareillement à des "plateaux", dont l'aplanissement résulte de frictions et non plus par percussions répétées, et dont la continuité est rompue cette fois par des stries parallèles, responsables d'une anisotropie caractérisée. Celles des graviers attaqués par l'altération chimique sont naturellement les plus irrégulières.

85Les données quantitatives obtenues à partir des différents indices de rugosité sont conformes aux caractères géomorphologiques identifiés à partir des images des surfaces considérées. Certains d'entre eux apportent des précisions sur les propriétés des processus qui ont participé à leur façonnement. D'autres contribuent à caractériser un processus ou à souligner les points communs entre plusieurs processus. Ainsi, les effets de l'abrasion glaciaire se distinguent par la valeur de l'indice Sdr (indice de développement de l'aire) et ceux de l'altération chimique sur les quartz par la valeur de l'indice Sku (kurtosis). Les deux processus d'érosion par percussion, corrasion éolienne et usure marine, présentent toujours des valeurs proches pour chaque indice (en particulier pour celles de l'indice Sdr et du ratio Sa/Sk, presque parfaitement identiques). Chacun des indices conduit ainsi à fournir des enseignements sur chaque catégorie d'échantillon. Chacun d'entre eux présente également un intérêt plus général sur le plan exoscopique et donc géomorphologique. Les indices employés permettent donc de dépasser l'analyse visuelle des images des surfaces rocheuses en 3D. Ils contribuent à caractériser les processus d'érosion et à les classer en fonction de leur compétence et finalement de leur énergie. Ils permettent, en outre, de détecter des limites relatives à l'efficacité des agents, ainsi qu'à l'aptitude des substrats à la réduction de la rugosité, c'est-à-dire à l'aplanissement. La métrologie submicrométrique peut ainsi ouvrir sur des perspectives innovantes au sujet de la caractérisation exoscopique des formes élémentaires de l'érosion en même temps que sur les propriétés des agents morphogéniques.

Haut de page

Bibliographie

Aubry M.P., Rouvillois A. (1974) – Les grains de quartz vus au microscope électronique à balayage. Travaux du Laboratoire de Micropaléontologie de l'Université de Paris VI, 3, 193-222.

Barbaroux L., Bousquet B., Brossé R., Da Nobrigha-Couthino P., Jovic P. (1972) – Examen au microscope électronique à balayage de grains de sables de diverses origines, essai de typologie, signification environnementale. Bulletin du BRGM, 2e série, IV (4), 31 p.

Barbaroux L., Bousquet B., Cavet P., Marchand J., Margerel J.-P., Sellier D. (1983) – Notice de la carte géologique de Nort-sur-Erdre. BRGM, 48 p.

Bariani P., De Chiffre L., Hansen H.N., Horsewell A. (2005) – Investigation on the traceability of three dimensional scanning electron microscope measurements based on the stereo-pair technique. Precision Engineering, 29, 219-228.
DOI :
10.1016/j.precisioneng.2004.08.002

Blunt L., Jiang X. (2003) – Advanced Techniques for Assessment Surface Topography. Development of a Basis for 3D Surface Texture Standards “SURFSTAND”. Elsevier Ltd. DOI :10.1016/B978-1-903996-11-9-50015-3

Bossière G., Sellier D. (1993) – Observation d'enduits siliceux et titanés sur des surfaces polies d'origine glaciaire. Comptes Rendus de l'Académie des Sciences, Paris, 317, Série II, 203-210.

Busson G. (1968) – Les sables ronds-mats, émoussés-luisants et non-usés observés au microscope électronique à balayage (Stéréoscan). Bulletin du Muséum National d'Histoire Naturelle, 2e série, 40 (4), 850-856.

Cailleux A. (1942) – Les actions éoliennes périglaciaires en Europe. Thèse d'État, Sciences, Paris, 176 p.

Cailleux A., Schneider H.E. (1968) – L'usure des sables vus au microscope électronique à balayage. Sc. Prog. Nat., 3395, 92-94.

Coch N.K., Krinsley D.H. (1971) – Comparison of stratigraphic and electron microscope studies in Virginia Pleistocene coastal sediments. Journal of Geology, 79 (4), 426-437.
DOI : 10.1086/627650 

Daveau S. (1959) – Recherches morphologiques dans la région de Bandiagara. Mémoires de l'Institut français d'Afrique Noire, Dakar, n° 56, 120 p.

Ewans J.W. (1911) – Dreikanter. Geological Magazine, 8 (7), 334-335.
DOI : 10.1017/s0016756800111483 

Flageollet J.C., Vaskou P. (1979) – Aspects exoscopiques des quartz de moraines des Vosges moyennes au Microscope électronique à balayage. Revue de Géologie dynamique et de Géographie physique, 21 (4), 307-313.

Gomez B., Small R.J. (1983) – Genesis of englacial debris within the lower glacier de Tsidjiore Nouve, Valais, Switzerland, as revealed by scanning electron microscopy. Geografiska Annaler, 65 (1-2), 45-51.
DOI :
10.2307/520720

Horthola P. (2009) – Using digital anaglyphy to the relief effect of SEM micrographs of bloodstains. Micron, 40 (3), 409-412.
DOI :
10.1016/j.micron.2008.09.008

Kenig K. (2006) – Surface microtextures of quartz grains from Vistulian loesses from selected profiles of Poland and some other countries. Quaternary International, 152-153, 118-135.
DOI :
10.1016/j.quaint.2005.12.015

Konopinski D.I., Hudziak S., Morgan R.M., Bull P.A., Kenyon A.J. (2012) – Investigation of quartz grain surface textures by atomic force microscopy for forensic analysis. Forensic Science International, 223 (1-3), 245-255.
DOI :
10.1016/j.forsciint.2012.09.011

Krinsley D.H., Donahue J. (1968) – Environmental interpretation of sand grain surface textures by Electron Microscopy. Geological Society of America Bulletin, 79 (6), 743-748.
DOI :
10.1130/0016-7606(1968)79[743:eiosgs]2.0.co;2 

Krinsley D.H., Doornkamp J.C. (1973) – Atlas of quartz sand surface textures. Cambridge Univ. Press, 91 p.

Krinsley D.H., Margolis S.V. (1969) – A study of quartz sand grain surface textures with the scanning electron microscope. Transactions of the New York Academy of Sciences, Series II, 31 (5), 457-477.
DOI : 10.1111/j.2164-0947.1969.tb02929.x

Krinsley D.H., Margolis S.V. (1971) – Quartz sand grain surface textures. In Procedure in Sedimentary and Petrology, Carver Wiley (Ed.), 151-180.

Laity J.E. (1995) – Wind abrasion and ventifact formation in California. In Tchakerian V.P. (Ed.), Desert aeolian processes, Chapman et Hall, Londres, 295-321.

Laverdière C., Bernard C., Dionne J.C. (1968) – Les types de broutures glaciaires. Revue géographique de Montréal, XXII (1-2), 21-33 et 159-173.

Leach R. (2013) – Characterisation of Areal Surface Texture, Berlin, Heidelberg : Springer Berlin Heidelberg.
DOI : 10.1007/978-3-642-36458-7.

Legigan P. (1991) – Apport de la morphologie des grains de quartz à l'interprétation des environnements sédimentaires. CNRS, Doc. formation n° 27, Centre de recherches archéologiques, 11 p.

Legigan P. (2002) – Application de l'exoscopie de quartz à la reconstitution des environnements sédimentaires. In Miskovsky J.-C (Ed.), Géologie de la Préhistoire, Géopré, Presses universitaires de Perpignan, 571-587.

Legigan P., Le Ribault L. (1987) – Exoscopie des quartz : application à la reconstitution des environnements sédimentaires. In Miskovsky J.-C (Ed.), Géologie de la Préhistoire, Géopré, 499-517.

Le Ribault L. (1973) – L'exoscopie, méthode de détermination des évolutions subies par les grains de quartz au cours de leur histoire géologique, par l’étude de leurs aspects superficiels au microscope électronique à balayage. Thèse de 3e cycle, Université de Paris Sud, 62 p.

Le Ribault L. (1975) – L'exoscopie, méthode et applications. Notes et mémoire n° 12, Total-Compagnie française des pétroles, Paris, 232 p.

Le Ribault L. (1977) – L'exoscopie des quartz. Masson, Paris, 150 p.

Margolis S.V., Krinsley D.H. (1971) – Submicroscopic frostong on eolian and subaqueous quartz sand grain. Bulletin of the Geological Society of America, 82 (12), 3395-3406.

Marinello F., Bariani P., Savio E., Horsewell A., de Chiffre L. (2008) – Critical factors in 3D stereo microscopy. Measurement Science and Technology, 19 (6), 065705
DOI :
10.1088/0957-0233/19/6/065705

Seppälä M. (2004) – Wind as a geomorphic agent in cold climates. Studies in Polar Research, Cambridge University Press, 358 p.

Sellier D. (1985) – Les versants du Pays Nantais. Etude géomorphologique. Thèse de 3e cycle, Université de Nantes, 506 p.

Sellier D. (1997) – Utilisation des mégalithes comme marqueurs de la vitesse de l'érosion des granites en milieu tempéré : enseignements apportés par les alignements de Carnac (Morbihan). Zeitschrift für Geomorphologie, 41 (3), 319-356.

Sellier D. (2002) – Géomorphologie des versants quartzitiques en milieux froids : l'exemple des montagnes de l'Europe du Nord-Ouest. Thèse de doctorat d'Etat, Université de Paris I, 1888 p.

Sellier D. (2006) – Contribution à la caractérisation des marques de la corrasion éolienne par l'analyse exoscopique de ventifacts de quartz du Massif armoricain. Zeitschrift für Geomorphologie, 50 (3), 393-420.

Sellier D., Bossière G. (1993) – Apport de la microscopie électronique à balayage à l'analyse du façonnement des surfaces d'abrasion glaciaire sur les roches quartzitiques. Zeitschrift für Geomorphologie, 37 (4), 477-499.

Sharp M., Gomez B. (1986) – Processes of debris comminution in the glacial environment and implications for quartz sand-grain micromorphology. Sedimentary Geology, 46 (1-2), 33-47.
DOI :
10.1016/0037-0738(86)90004-7 

Stout K.J., Blunt L. (2000) – Three Dimensional Surface Topography. Elsevier Ltd. All rights reserved.
DOI :
10.1016/b978-1-85718-026-8.x5112-1 

Whalley W.B. (Ed.) (1978a) – Scanning electron microcoscopy in the study of sediments. Geo Abstracts, 201-226.

Whalley W.B. (1978b) – An SEM examination of quartz grains from subglacial and associated environments and some methods for their characterisation. In Johari O. (Ed.) Scanning Electron Microscopy, Scanning Electron Microscopy, U.S.A., 1, 353-360.

Whalley W.B. (1982) – A preliminary scanning electron microscope study of quartz grains from a dirt band in the Tuto ice tunnel, Northwest Greenland. Arctic and Alpine Research, 14 (4), 355-360.
DOI :
10.2307/1550797 

Whalley W.B., Krinsley D.H. (1974) – A scanning electron microscope study of surface textures of quartz grains from glacial environment. Sedimentology, 21 (1), 87-105.
DOI :
10.1111/j.1365-3091.1974.tb01783.x

Whalley W.B., Langway C.C. Jr. (1980) – A scanning electron microscope examination of englacial quartz grains from Camp Century core, Greenland: a preliminary study. Journal of Glaciology, 25 (91), 125-131.
DOI :
10.3198/1974JoG25-91-125-131

Withney M.I. (1979) – Electron micrography of mineral surface subject to wind-blast erosion. Bulletin of the Geological Society of America, 90 (10), 917-934.
DOI :
10.1130/0016-7606(1979)90<917:emomss>2.0.co;2 

Haut de page

Annexe

Abridged English Version

The scanning electron microscope has applications in every science that includes a morphological examination in its experimental protocols. Techniques for analyzing the surface of mineral objects (exoscopy) have been applied in geomorphology thanks to the pioneering works of, for example, Krinsley and Margolis (1969) then Le Ribault (1973, 1977). SEM provides the geomorphologist with additional levels of observation. Metrological software provides the means to observe objects in three dimensions and map them in color, thus applying methods based on submicrometric metrology. The aims of this article are to present the conditions for using these methods in geomorphology, to propose a protocol for the analysis and illustration of basic forms of erosion by this method, and to apply this protocol to quartz and quartzite fragments marked by eolian corrasion, glacial abrasion, coastal erosion and chemical change of weathering origin.

Metrological software enables the observation, measurement and illustration of forms in three dimensions due to two complementary processes. The first is the stereoscopic representation of reliefs from several images of a sample, which leads to a three-dimensional representation of the examined object. The second concerns the measurement of depths, angles and volumes, as well as the quantification of roughness. Stereoscopy is thus the innovative technique that enables cartographic processing to be applied to microreliefs. The metrological software MEX, which uses stereoscopic images, is a suitable tool for the representation and quantification of objects examined by exoscopy. It creates a 3D model of the observed surface and provides a great deal of information, figures and indices, notably maps, polychrome images and topographic profiles. The roughness of surfaces can be characterized by indices defined by the international standard ISO 25178. Five coefficients are selected based on the information available from the MEX software. Then, the parameter Str (coefficient of isotropy) characterizes the degree of isotropy of a surface from an autocorrelation figure, which represents the existence of preferential orientations on the rock surface analyzed (striae, fractures).

The basic marks of erosion processes provide a particularly instructive field of application of submicrometric metrology. The first stage of the protocol involves prior macroscopic and exoscopic analyses of the sample, the recording of 2D digital images, and a microanalysis of the object by spectrometry. The second concerns a 3D analysis from a stereoscopic couple. The third involves the quantification and illustration of basic reliefs from maps, profiles and block diagrams. The fourth consists of the characterization of surfaces based on roughness indices. The last stage is the production of summary tables for comparison purposes.

The application of submicrometric metrology to the exoscopy of quartz and quartzites requires the observation of basic forms and their surfaces. The samples examined in succession here are a ventifact, a fragment of a polished flagstone, a sea pebble and a pebble changed by chemical processes in a tropical environment. The surface of a ventifact is the result of a generalized amorphization due to the juxtaposition of cavities originating from impacts made by striking elements in the air. The surface of quartzite polished by glacial abrasion presents conchoidal fractures, striae and crescentic gouges. The surface of beach gravel results from the repeated impacts responsible for the characteristic smoothing of wave action. The last surface is a pebble degraded by the chemical processes found in tropical environments due to the dissolution and precipitation of silica.

The interpretation of images produced by submicrometric metrology software provides new information about the morphology of the objects studied. Two basic forms, characteristic of each type of erosion considered, were treated using plates from the analytical protocol. The features of eolian erosion are illustrated by two plates. The first shows a quartz surface riddled with cavities related to the dimensions of the striking elements and the competence of the wind. The second plate represents impact crescents, radioconcentric marks and conchoidal fractures. The basic forms of glacial erosion are represented on two other plates. The first illustrates a stria, damaged by hyperbolic cracks in layers, perpendicular to its edges; their concavity, open towards the downstream flow, indicates the path of the ice: the maps show that the friction responsible for the scraping out of the stria is accompanied by a rotational movement of the indenter element from upstream to downstream. The second plate concerns a microcrescentic gouge characteristic of glacial beds, resulting from the occasional and spasmodic pressure of indenters at the ice-rock interface. The basic forms of coastal erosion appear on the following two plates. The first represents a portion of the surface of quartz gravel marked by the juxtaposition of heterometric polyhedric cavities produced by striking elements. The second represents an impact crescent whose dimensions are characteristic of a high-energy environment. The basic forms of chemical changes in a tropical area appear on the last two plates. The first represents layers of precipitation; the quartz gravel examined is mainly coated in silica, with a stratified arrangement of overlapping and oriented scales; they cover the substratum, which appears through windows. The coating surfaces are pitted with dissolution cavities.

Submicrometric metrology applied to surfaces involves the characterization of portions of extensive samples from images produced by the software and the measurement of the roughness of the areas examined based on indices calculated by the software.

The first approach consists of characterizing the state of the surfaces. The area observed on a ventifact contributes to recognizing the effects of eolian corrasion. The related photos, maps and profile show that the coalescence of impact cavities tends to form a surface occasionally crowned by residual sharp reliefs. This tendency is due to successive impacts of fine and homometric striking elements, characteristic of eolian corrasion. The area examined of a fragment of glacial bed contributes to characterizing the effects of glacial abrasion by fine elements transported to the base of glaciers. This surface is criss-crossed by parallel punch marks produced by relatively coarse striating elements. The area of beach gravel examined contributes to characterizing the effects of coastal erosion. Its relief, flatter than the previous ones, indicates the coastal erosion produced by the impacts and friction between pebbles and gravel in sea water. This process, carried out in a high-energy environment, results in the formation of a leveled surface at the scale considered. The area examined from gravel taken from a mainland tropical environment contributes to characterizing the effects of chemical erosion. The processes involved, particularly dissolution, have made it extremely irregular, as shown by the stereoscopic images, the topographic profile and the block diagram. This relief is explained by the juxtaposition of cavities produced by the occasional scraping out of the silica coating that surrounds the pebble observed.

The second approach consists of measuring the roughness of surfaces. The values of the average roughness index Sa specific to each sample reveal the strong inequalities between the surface states formed by the erosion processes involved. Eolian corrasion and coastal erosion processes, associated with successive impacts, produce the smoothest surfaces while glacial abrasion results in a much rougher surface. Erosion by aqueous dissolution in a tropical environment is by far the most aggressive; it tends to degrade the rock surfaces rather than level them like the mechanical processes mentioned above. The values of Sa are thus sufficiently different to characterize these four types of erosion processes. The values of the Sk index (core roughness depth) are classified in the same order. The wind-eroded surfaces prove to be the least contrasted, because eolian corrasion improves or maintains them due to the size and homometry of the projectiles involved. The surfaces of beach pebbles have the most contrasted reliefs, because they record strikes by coarser elements than the gravels considered. The surfaces polished by glaciers have an even higher index due to punching by coarser and more resistant indenters. There is thus a significant classification of the heterometry of the transported materials and the competence of the mechanical erosion agents. The quartz surfaces attacked by chemical erosion, which favors the formation of cavities, also have a very high Sk index. The values of the Sdr index (developed interfacial area ratio) for surfaces of sea, wind and “chemical” origin are very similar, while those for surfaces of glacial origin are completely different. The two processes that occur by striking are again associated and the Sdr index shows that the glacial surfaces would be the smoothest without the disruptive effect of striae. The always negative values of the Ssk index (skewness) are consistent with the preponderance of hollow reliefs visible in the images. In turn, the figures obtained enable the four processes to be classified according to their ability to reduce the ridges as the skewness depends directly on the balance between these and the talwegs. The result is presented as a ranking of the processes in terms of their energy. Thus, glacial abrasion is in first place, before coastal erosion. Eolian corrasion comes next and then chemical change. The value of the Sku index (kurtosis) shows the parity between the heights of ridges and the depths of talwegs in the case of surfaces changed by chemical erosion, which reveals a property undetectable by observation alone; it is higher in the other cases, which confirms the uneven distribution between the ridges and talwegs in favor of the latter. Kurtosis is obviously higher in the case of glacial abrasion. Its measurement indicates, for each process, a limit in the leveling of surfaces and reveals, with certainty, the action of chemical erosion processes.

This article deals with a submicrometric metrology procedure capable of providing significant results in the field of exoscopy. The software used can characterize the forms present on the samples examined and reveal the processes responsible for these forms by much better means of analysis, illustration and measurement than those available from the images of scanning electron microscopy alone. The innovation of the procedure lies in the production of images in three dimensions, the coloration of these images using a range of hues and tones adapted to the reliefs represented, the collection of quantitative data including the depth and the assessment of the roughness of areas analyzed by indices. The software provides objective documents from images, which enables analyses in 3D. It then makes possible the production of processed documents : maps, photoplans, profiles and block diagrams. The processing of these documents requires a protocol combining metrological and morphological approaches. Submicrometric metrology may therefore open up innovative perspectives in the exoscopic characterization of basic forms of erosion as well as in the properties of morphogenic agents.

Haut de page

Table des illustrations

Titre Fig. 1 – Série d'images numériques monochromes produites en 2D par microscopie électronique à balayage, permettant l'analyse multiscalaire d'une surface de quartzite cambrien à poli d'origine glaciaire (Highlands d'Ecosse, échantillon CB 163).Fig. 1 – Series of 2D images produced by scanning electron microscopy, enabling the multiscalar analysis of the surface of a Cambrian quartzite polished by a glacier (Scottish Highlands, sample CB 163).
Légende A. Vue générale d'une surface rocheuse aplanie (x 400), marquée par des figures orientées ; B. Série de broutures alignées, attestant l'origine glaciaire de la surface (x 4 000) ; C. Brouture asymétrique témoignant d'un écoulement glaciaire vers le gauche de l'image en raison de sa courbure (x 16 000).A. General view of a leveled rock surface (x 400), marked by oriented figures; B. Series of aligned crescentic gouges, confirming the glacial origin of the surface (x 4 000); C. Asymmetric crescentic gouge indicating a glacial flow towards the left of the image due to its curvature (x 16 000).
URL http://geomorphologie.revues.org/docannexe/image/11660/img-1.jpg
Fichier image/jpeg, 1,1M
Titre Fig. 2 – Modèle de planche d'analyse à partir d'une cavité d'impact caractéristique des surfaces des ventifacts.Fig. 2 – Model of an analysis plate from an impact cavity characteristic of wind-faceted pebble surfaces.
URL http://geomorphologie.revues.org/docannexe/image/11660/img-2.jpg
Fichier image/jpeg, 3,7M
Titre Fig. 3 – Exemple de plan de référence utilisé par le logiciel MEX.Fig. 3 – Example of the reference plane used by the MEX software.
URL http://geomorphologie.revues.org/docannexe/image/11660/img-3.jpg
Fichier image/jpeg, 2,4M
Titre Fig. 4 – Exemples de surfaces utilisées pour la détermination des indices de rugosité et grandissements correspondants (classement en ordre croissant).Fig. 4 – Examples of surfaces used to determine roughness indices and the corresponding magnification (ranked in ascending order).
URL http://geomorphologie.revues.org/docannexe/image/11660/img-4.jpg
Fichier image/jpeg, 3,6M
Titre Fig. 5 – Expression graphique du coefficient de dissymétrie Ssk (skewness).Fig. 5 – Graphical representation of the coefficient of skewness (Ssk).
URL http://geomorphologie.revues.org/docannexe/image/11660/img-5.jpg
Fichier image/jpeg, 656k
Titre Fig. 6 – Expression graphique du coefficient d'aplatissement Sku (kurtosis).Fig. 6 – Graphical representation of the coefficient of kurtosis (Sku).
URL http://geomorphologie.revues.org/docannexe/image/11660/img-6.jpg
Fichier image/jpeg, 80k
Titre Fig. 7 – Expression graphique du paramètre d'isotropie Str.Fig. 7 – Graphical representation of the parameter of isotropy (Str).
URL http://geomorphologie.revues.org/docannexe/image/11660/img-7.jpg
Fichier image/jpeg, 812k
Titre Tableau 1 – Protocole de traitement des images.Tableau 1 – Protocol for image processing.
URL http://geomorphologie.revues.org/docannexe/image/11660/img-8.jpg
Fichier image/jpeg, 616k
Titre Fig. 8 – Caractères exoscopiques majeurs des échantillons examinés.Fig. 8 – Major exoscopic features of the samples examined.
URL http://geomorphologie.revues.org/docannexe/image/11660/img-9.jpg
Fichier image/jpeg, 4,7M
Titre Fig. 9 – Cavités d'impacts multiples d'éléments percuteurs sur ventifacts.Fig. 9 – Multiple impact cavities of striking elements on wind-faceted pebbles.
URL http://geomorphologie.revues.org/docannexe/image/11660/img-10.jpg
Fichier image/jpeg, 3,7M
Titre Fig. 10 – Croissants de choc à la surface d'un ventifact.Fig. 10 – Impact crescents on the surface of a wind-faceted pebble.
URL http://geomorphologie.revues.org/docannexe/image/11660/img-11.jpg
Fichier image/jpeg, 4,8M
Titre Fig. 11 – Strie glaciaire sur quartzite.Fig. 11 – Glacial stria on quartzite.
URL http://geomorphologie.revues.org/docannexe/image/11660/img-12.jpg
Fichier image/jpeg, 3,8M
Titre Fig. 12 – Microbrouture sur quartzite.Fig. 12 – Microcrescentic gouge on quartzite.
URL http://geomorphologie.revues.org/docannexe/image/11660/img-13.jpg
Fichier image/jpeg, 3,8M
Titre Fig. 13 – Cavités d'impacts d'éléments percuteurs à la surface d'un gravier marin.Fig. 13 – Impact cavities of striking elements on the surface of beach gravel.
URL http://geomorphologie.revues.org/docannexe/image/11660/img-14.jpg
Fichier image/jpeg, 3,8M
Titre Fig. 14 – Croissant de choc à la surface d'un gravier marin.Fig. 14 – Impact crescents on the surface of beach gravel.
URL http://geomorphologie.revues.org/docannexe/image/11660/img-15.jpg
Fichier image/jpeg, 5,0M
Titre Fig. 15 – Gradins de précipitation siliceux sur gravier de quartz.Fig. 15 – Layers of silica precipitation on quartz gravel.
URL http://geomorphologie.revues.org/docannexe/image/11660/img-16.jpg
Fichier image/jpeg, 3,9M
Titre Fig. 16 – Cavité de dissolution à partir d'enduit siliceux.Fig. 16 – Dissolution cavity in silica coating.
URL http://geomorphologie.revues.org/docannexe/image/11660/img-17.jpg
Fichier image/jpeg, 4,2M
Titre Fig. 17 – État de surface d'un ventifact.Fig. 17 – Surface of a wind-faceted pebble.
URL http://geomorphologie.revues.org/docannexe/image/11660/img-18.jpg
Fichier image/jpeg, 3,7M
Titre Fig. 18 – Etat d'une surface polie par abrasion glaciaire.Fig. 18 – Surface polished by glacial abrasion.
URL http://geomorphologie.revues.org/docannexe/image/11660/img-19.jpg
Fichier image/jpeg, 3,7M
Titre Fig. 19 – État de surface d'un gravier marin (secteur A).Fig. 19 – Surface of beach gravel (area A).
URL http://geomorphologie.revues.org/docannexe/image/11660/img-20.jpg
Fichier image/jpeg, 3,7M
Titre Fig. 20 – Etat de surface d'un gravier marin (secteur B).Fig. 20 – Surface of beach gravel (area B).
URL http://geomorphologie.revues.org/docannexe/image/11660/img-21.jpg
Fichier image/jpeg, 1,9M
Titre Fig. 21 – État de surface d'un gravier soumis à l'érosion chimique en milieu tropical (secteur A).Fig. 21 – Surface of gravel subjected to chemical erosion in a tropical environment (area A).
URL http://geomorphologie.revues.org/docannexe/image/11660/img-22.jpg
Fichier image/jpeg, 3,4M
Titre Fig. 22 – État de surface d'un gravier soumis à l'érosion chimique en milieu tropical (secteur B).Fig. 22 – Surface of gravel subjected to chemical erosion in a tropical environment (area B).
URL http://geomorphologie.revues.org/docannexe/image/11660/img-23.jpg
Fichier image/jpeg, 1,5M
Titre Tableau 2 – Moyennes des indices de rugosité mesurés sur les surfaces rocheuses.Tableau 2 – Average roughness indices measured on rock surfaces.
URL http://geomorphologie.revues.org/docannexe/image/11660/img-24.jpg
Fichier image/jpeg, 456k
Haut de page

Pour citer cet article

Référence papier

Dominique Sellier et Nicolas Stephant, « Applications de la métrologie submicrométrique à la caractérisation exoscopique des processus de l'érosion des quartz et des quartzites », Géomorphologie : relief, processus, environnement, vol. 23 – n° 1 | 2017, 55-81.

Référence électronique

Dominique Sellier et Nicolas Stephant, « Applications de la métrologie submicrométrique à la caractérisation exoscopique des processus de l'érosion des quartz et des quartzites », Géomorphologie : relief, processus, environnement [En ligne], vol. 23 – n° 1 | 2017, mis en ligne le 27 avril 2017, consulté le 26 mai 2017. URL : http://geomorphologie.revues.org/11660 ; DOI : 10.4000/geomorphologie.11660

Haut de page

Auteurs

Dominique Sellier

Institut de Géographie et d'Aménagement régional de l'Université de Nantes (IGARUN), CNRS, LETG UMR 6554 – Rue de la Censive du Tertre, BP81227, 44312 Nantes Cedex 3, France (Dominique.Sellier@univ-nantes.fr). Tél : +33 (0)2 53 48 76 59

Articles du même auteur

Nicolas Stephant

Université de Nantes, CNRS, UMR 6502, Institut des Matériaux Jean Rouxel (IMN) – 2 rue de la Houssinière, BP92208, 44322 Nantes Cedex 3, France (Nicolas.Stephant@univ-nantes.fr).

Haut de page

Droits d’auteur

© Groupe français de géomorphologie

Haut de page
  • Logo CNRS - Institut des sciences humaines et sociales
  • Logo Groupe français de géomorphologie
  • Revues.org