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Sables mouvants

sol granuleux saturé en eau
(Redirigé depuis Sable mouvant)
Ne doit pas être confondu avec Liquéfaction du sol ou Solifluxion.
Un panneau d'avertissement dans une carrière d'extraction de sable : « Eau profonde et sables mouvants, baignade interdite. »

Les sables mouvants, appelés aussi lises[1], sont des zones de sol semblant solides mais ne pouvant supporter un certain poids. Ils apparaissent sous certaines conditions, selon un phénomène naturel.

Le mythe des sables mouvants[2]Modifier

Les sables mouvants sont un phénomène ayant pour particularité d’avoir marqué non seulement la science mais aussi la fiction au sein d'œuvres artistiques. Les sables mouvants ont été pour la première fois évoqués au temps de l’Antiquité.

L’œuvre La Tapisserie de Bayeux datant de la Conquête normande de l'Angleterre, illustre ce phénomène d’enfoncement provoqué par le sable mouvant. En effet, parmi les nombreuses scènes présentes sur la toile, une représente des soldats coincés dans des sables mouvants au Mont Saint-Michel.

Le mot a aussi été employé dans la littérature avec Shakespeare, qui désigne le duc de Clarence comme « un sable mouvant de tromperie ».

Le film « Saved from a quicksand » est le premier comportant une scène avec des sables mouvants. A partir des années 1960, on note une forte croissance de production cinématographique contenant au minimum une scène sur les sables mouvants. C’est à partir de cette période que le mythe s’est créé, environ 3% des films soit 1 sur 35.

La dernière scène, la plus culte du XXIe siècle, est celle d’Indiana Jones 4 réalisé en 2008.

Les différentes formes de sable mouvants[3]Modifier

La formation du sable mouvant est spécifique et ne peut être réalisée que dans des conditions très particulières. Il existe néanmoins une diversité de sables mouvants qui se différencient selon leur composition. Les diverses sables mouvants sont les suivants :

 
Vue aérienne du Mont-Saint-Michel.

Les sables mouvants classiquesModifier

 
Le désert de sel iranien constitué du désert de Kavir et du désert de Lut.

Le sable mouvant classique est constitué de sable, d'argile et d'eau salée. Ce sont les sables mouvants les plus présents sur Terre. Ils sont le plus souvent présents dans des zones humides comme au bord de la plage, de marais ou de cours d’eau. Ils peuvent donc être localisés près du Mont Saint-Michel ou en Iran. Ce sont des milieux très instables qui peuvent se liquéfier en quelques secondes. Ce qui fait la dangerosité des sables mouvants est principalement ce sol lisse, qui paraît solide, pouvant se rompre sous l’effet d’une contrainte. De ce fait, le sol change d'aspect et passe d’un état solide à une substance plus liquide. Ainsi la personne ou l'objet s’enfonce petit à petit sans pouvoir s’y échapper. Le corps se retrouve ainsi bloqué dans un sable agissant comme du béton.

Les sables mouvants « secs »Modifier

Le sable mouvant « sec » formé grâce à des grains de sable fins et clairs. L'absence d'eau les différencient des autres sables mouvants. En effet, ils ne contiennent que 40% de sable et 60% d’air. Par conséquent, ils sont le plus souvent situés dans des régions arides par exemple dans les déserts en Iran. Ce sont les molécules d’air qui fragilisent la structure des grains de sable. Les couches d'air forment des cavités ou des trous qui vont rendre la structure granulaire vulnérable. C’est pourquoi la substance change d’apparence en passant d’un état qui parait solide à un état plus fragile où la moindre force appliquée peut ensevelir l’objet ou la personne. De plus, l'absence de poussée d'Archimède est un élément qui rend ce type de sable mouvant très dangereux étant donné que la force exercée par la poussée d'Archimède pourrait sauver le corps enseveli.

Les sables mouvants « mouillés »Modifier

 
Immeubles de Niigata partiellement enfoncés dans le sol qui basculent en raison de liquéfaction des sols.

Ce type de sable mouvant est tout particulièrement rare. Il est original de par sa composition, majoritairement constituée de sable et d'eau. Ces sables mouvants « mouillés » peuvent être dangereux et engendrer des risques naturels dévastateur. Dans ce cas précis, c'est le trop plein d'eau qui brise la structure des grains de sable. Cette destruction fluidifie le sol et a le plus souvent de graves conséquences. La quantité d'eau doit rester stable car si elle augmente seulement plus de 1%, la structure se fragilise facilement et menace de s'écrouler.

Ce phénomène s'est déjà produit auparavant par exemple lors du séisme de 1964 à Niigata au Japon, ce qui a provoqué une liquéfaction des sols.

Phénomène d'enfoncement[4]Modifier

CompositionModifier

Le sable mouvant est un mélange de sable, d’eau salée et d’argile et réagit de façon similaire au yaourt. L'argile possède une structure particulière : elle est organisée en un réseau complexe tridimensionnel constitué de plaquettes. Lorsqu'une force est appliquée sur le sable mouvant, ce sont ces plaquettes qui se brisent. Par conséquent, l'eau se dissocie de l'argile, le sel et le sable retombent au fond de l'eau. Le sable mélangé avec le sel forme une substance proche de celle du ciment ce qui empêche un objet ou une personne de s'y échapper.

La viscosité du sable mouvantModifier

Une lise se forme quand un sol granuleux (comme du sable) est saturé par une eau remontant du sous-sol avec suffisamment de pression pour séparer et mettre en suspension les grains.

Les forces de frottement entre les particules sont donc considérablement réduites et le mélange s’apparente plus à un fluide épais qu’à une matière solide, le courant d'eau participant au maintien du mélange en suspension.

Un sable mouvant type est formé d'argile, de sable fin et d'eau salée. Un tel mélange voit sa viscosité augmenter naturellement avec le temps. Si la surface est sèche, elle peut masquer la véritable nature de la zone. Il apparaît souvent comme solide jusqu'à ce qu'un choc ou une pression (due au poids d'une personne, par exemple) lui redonne sa faible viscosité (phénomène de type thixotropie).

La mécanique des sables mouvants a été étudiée en détail par l'équipe de Daniel Bonn (de l'École normale supérieure de Paris). Les physiciens ont ainsi étudié l'enfoncement d'un corps dans un sable mouvant et l'évolution de sa viscosité. Ils ont pour cela utilisé un mélange de 10 % d'argile et de 40 % d'un mélange de sable et d'eau salée, composition d'un sable mouvant iranien. Ceux-ci ont constaté qu'une augmentation de seulement 1 % de l'agitation de ce fluide suffisait à faire beaucoup diminuer la viscosité. Ainsi, un cisaillement suffit à provoquer une liquéfaction subite du fluide, entraînant les corps en surface à s'y enfoncer.

Après cette liquéfaction, la viscosité augmente avec le temps, du fait qu'il y a séparation progressive entre une phase riche en sable, et une phase riche en eau. La phase sableuse pouvant contenir jusqu'à 80 % du volume de sable, elle agit comme un ciment.

La densité du mélange étant proche de 2, tout corps ayant une densité proche de 1 plongé dans un sable mouvant subira une poussée d'Archimède proche de deux fois son poids.

Des sables mouvants très spécifiques peuvent être observés. Ils ont habituellement pour constituants de base l'eau et le sable et ont besoin de conditions spéciales pour exister. On trouve aussi, plus rarement, des sables mouvants dans les déserts ; ils sont alors essentiellement constitués de sable et d'air[5].

Sortir d'un sable mouvant[6]Modifier

Du fait que la densité de son corps est proche de celle de l'eau, un animal ne pourra s'enfoncer qu'à moitié dans un sable mouvant. Contrairement à une idée répandue (popularisée par certains films de genre), un corps pris dans un sable mouvant n'est donc pas aspiré par le fond, mais flotte (deux fois mieux que dans de l'eau). C'est l'augmentation de la viscosité qui le maintiendra immobilisé. De plus, la plupart des zones de sables mouvants ne sont pas très profondes.

Pris dans un sable mouvant, il vaut donc mieux n'user que de gestes doux, afin d'éviter toute nouvelle liquéfaction, et tenter de ramener de l'eau autour de ses membres, en se laissant flotter. Par ailleurs, il vaut mieux s'allonger pour ralentir le processus de décentralisation. Il faut éviter de trop s'inquiéter en s’agitant mais plutôt occuper plus d’espace pour augmenter la surface de contact. Plus la surface de contact est grande plus elle empêche le corps de s’enfoncer. Pour éviter l’inconvénient de notre poids, il est important, une fois les jambes sorties, de rester allongé et de rouler toujours dans la même position pour sortir de cette zone.

Source et bibliographieModifier

  • (en) A. Khaldoun, E. Eiser, G. H. Wegdam et Daniel Bonn, Rheology: Liquefaction of quicksand under stress, Nature, volume 437, numéro 635, 29 septembre 2005.
  • Céline Deluzarche, Science - Environnement, l'Internaute : Vrai ou Faux ? On se noie dans les sables mouvants, janvier 2006.
  • (fr) Daniel Bonn, Les Sables mouvants, conférence donnée à l'École normale supérieure, le 3 décembre 2005 à 15h00. page de téléchargement de la vidéo

RéférencesModifier

  1. Définitions lexicographiques et étymologiques de « Lise » du Trésor de la langue française informatisé, sur le site du Centre national de ressources textuelles et lexicales
  2. (en-US) « The Science and History of Quicksand ⋆ FilmmakerIQ.com », sur FilmmakerIQ.com, (consulté le 2 mai 2019)
  3. « Les sables mouvants - Partie 3 », sur frederic.duflo.free.fr (consulté le 2 mai 2019)
  4. « Vrai ou faux ? On se noie dans les sables mouvants », sur www.linternaute.com (consulté le 2 mai 2019)
  5. Daniel Pham, « Sur les anneaux indexables », Annales scientifiques de l'École normale supérieure, vol. 75, no 2,‎ , p. 81–105 (ISSN 0012-9593 et 1873-2151, DOI 10.24033/asens.1067, lire en ligne, consulté le 3 février 2019)
  6. Futura, « Kézako : comment échapper aux sables mouvants », sur Futura (consulté le 2 mai 2019)

Lien externeModifier

Articles connexesModifier