Hydrodynamique de l’érosion par dissolution : morphologie et dynamique – ERODISS

La forme des paysages résulte des processus d’érosion hydraulique ou éolienne. Comprendre leur morphologie et prédire leur dynamique nécessite d’identifier les mécanismes hydrodynamiques et physiques mis en jeu. Si l’érosion granulaire a fait l’objet de nombreuses études, en particulier sur le transport et la déposition de grains par un écoulement, l’érosion par dissolution reste un sujet très peu abordé d’un point de vue physique. En effet dans de nombreux exemples importants comme les régions karstiques, lorsqu’un minéral dissoluble comme le calcaire est soumis à un écoulement d’eau, on observe des motifs remarquables (lapiaz, ravines, aiguilles de dissolution, forêt de pierre…) faisant apparaître des échelles caractéristiques bien définies. Nous proposons dans ce projet, de mener des expériences de laboratoire, permettant d’étudier dans des situations modèles, les processus de morphogenèse dus aux mécanismes d’érosion par dissolution. Le choix des matériaux et le contrôle des conditions hydrodynamiques seront adaptés afin d’observer une dynamique sur des échelles de temps et d’espace compatibles avec des expériences de laboratoire. Des mesures quantitatives de l’écoulement et de l’évolution morphologique des surfaces érodées permettront d’identifier les mécanismes élémentaires, qui seront en parallèles simulés numériquement. Ces études permettront d'établir des modèles qui pourront être appliqués à des exemples géologiques plus complexes et ainsi d'en déduire les lois régissant la dynamique de l'érosion par dissolution couplée à l'hydrodynamique. La prise en compte de ce phénomène à petite échelle, constitue une étape nécessaire, pour prédire la dynamique à long terme d'un paysage. Par ailleurs l’étude physique de la dissolution et de la précipitation, conduit à des applications d'intérêt pratique, comme la prévention des effondrements dus à la formation de cavités de dissolution, la protection contre le vieillissement des matériaux de construction sous l’action des pluies acides ou la prévention de dépôt ou de corrosion de conduites d’écoulements en génie chimique et thermique.