Cours Unit 1: Phénomènes Géologiques Externes PDF

‫مديرية انفا‬ ‫األكاديمية الجهوية للتربية و التكوين‬ ‫المؤسسة‪ :‬ثانوية عبد الكريم لحلو التأهيلية‬ ‫جهة الدار البيضاء سطات‬ ‫الدار البيضاء‬ ‫‪UNITE 1 : Phénomènes géologique externes‬‬ ‫‪1eme année du...

‫مديرية انفا‬ ‫األكاديمية الجهوية للتربية و التكوين‬ ‫المؤسسة‪ :‬ثانوية عبد الكريم لحلو التأهيلية‬ ‫جهة الدار البيضاء سطات‬ ‫الدار البيضاء‬ ‫‪UNITE 1 : Phénomènes géologique externes‬‬ ‫‪1eme année du baccalauréat‬‬ ‫‪Pr : Abdelhaq AIT ENAJAR‬‬ ‫‪Année scolaire:2024/2025‬‬  INTRODUCTION La géodynamique externe désigne toutes les forces qui régissent les phénomènes géologiques externes(érosion, transport, sédimentation). Les paysages obtenus reflètent la nature, la composition et l'architecture des formations géologiques. L’étude de ces formations géologiques actuelles (les sédiments) permet de déduire que les dépôts à l’origine de ces formations géologiques se sont formées dans des paysages différents de ceux observés actuellement dans certains régions. Question Comment réaliser la carte paléogéographie d’une région donnée ? Quels sont les principes et les outils utilisés pour reconstituer l’histoire géologique d’une région sédimentaire ?  CHAPITRE I Réalisation de la carte paléogéographique d’une région  INTRODUCTION La paléogéographie permet de reconstituer l’histoire ancienne des paysages à partir de l’étude des conditions de vie dans le milieux actuels et d’utiliser les techniques d’études morphoscopiques et statistiques des composants des sédiments, cela vise enfin à réaliser la carte géologique de ces bassins anciens. Question - Quels sont les techniques statistiques et morphoscopiques utilisés dans l’étude des sédiments? - Comment exploiter ces études pour déterminer les conditions de sédimentation et de réaliser la carte paléogéographique?  I- Les études granulométriques et morphoscopiques des sédiments 1-Les figures sédimentaires. Document 1 les figures sédimentaires sont des structures visibles sur la face d’un banc sédimentaire, elles sont des indicateurs du dynamisme de la sédimentation. Les figures ci-contre montrent quelques figures Fentes de dessiccation Rides anciennes Rides actuelles sédimentaires.. 1. Quelles informations peut-on tirer des roches sédimentaires et des sédiments représentées dans chaque figure ? Fossiles d'ambre Figure 2 de pluie fossiles Gouttes de pluie actuelles Gouttes Réponses 1 On peut distinguer les figures sédimentaires en fonction de leur genèse : ✓ Les rides ; sont des formes de dépôt essentiellement développées en contexte sableux, on distingue : Les rides d’oscillation (ou ride de vague) sont symétriques. Elles témoignent de courant bidirectionnel. Les rides de courant sont asymétriques. Elles témoignent de courant unidirectionnel. ✓ Les2 fentes de dessiccation ; sont des traces d’origine climatique, due à une augmentation de température pendant leur formation. ✓ Les traces d’origine biologique comme l’activité des êtres vivants ; elles renseignent sur la nature de vie et par conséquent le milieu de sédimentation. ➔ Les figures sédimentaires permettent de savoir le facteur de transport, les conditions de Sédimentation et même les conditions climatiques dominantes dans une période ancienne de sédimentation.  2- même sédiments, différents milieux sédimentaires Document 2 Photo 1: dunes de sable dans un milieu côtières Photo 2: dunes de sable dans un milieu désertique 1- Identifier le sédiment dans les deux milieux, et conclure? 2- Quels sont les facteurs intervenants dans les deux milieux? Réponses - les sédiments désertiques sont constituées de sables désertiques, transporté par le vent et déposé sous formes de dunes on distingue deux pentes asymétriques qui indiquent la direction du vent, et dont la pente faible est celle qui est exposée au vent. - Dans le milieu côtier on trouve du sable transporté par les marées et le vent, et qui se dépose dans la plage. ➔ Un même sédiment peut s’exister dans différents milieux sédimentaires sous action de différents facteurs.  3 - L’étude statistique des constituants des sédiments. 1-3- classification des sédiments selon leur taille Document 3 Diversité des sédiments détritiques : Un sédiment est un ensemble constitué de particules plus ou moins grosses ou de matières précipitées ayant, séparément, subi un certain transport. Les matériaux des sédiments proviennent de l’érosion de roches antérieures. A. Cailleux, géologue, a divisé les constituants des sédiments détritiques selon leur diamètre et a élaboré une échelle de classification des sédiments. Diamètre ˃ 200mm 200mm – 20mm 20mm – 2mm 2mm - 200μm 200μm - 20μm 20μm - 2μm ˂ 2μm sédiment Blocs Galets Gravillons Sables Sables fins Limons Argiles grossiers Diversité des sables : Le sable est un sédiment détritique meuble. Il provient de l’érosion des roches comme le granite (sable quartzeux ou sable au sens courant du terme), et le calcaire (sable calcaire) ou des coquilles des mollusques. Il est formé de grains de quartz. Généralement on trouve trois types de sable : le sable fluviatile, le sable éolien et le sable côtier. 1- Sur quel critère se base-t-on pour classer les constituants d’un sédiment ? 2- Citer les principaux constituants d’un sédiment ? Réponses 1- On peut diviser les constituants des sédiments détritiques selon leur diamètre (l’échelle de classification des sédiments). 2-les principaux constituants d’un sédiment sont: Blocs, Galets, Gravillons, Sables ( grossiers, fins ) Limons et l’Argiles  2-3- l’étude granulométrique du sable 1 Document 4 L’analyse granulométrique nécessite l’utilisation d’un système de tamis dont le diamètre augmente de bas en haut. L’agitation manuelle ou mécanique de ces tamis aboutit à la classification des sédiments selon leurs diamètres. L’objectif final de la granulométrie est de déterminer le mode de transport des sédiments ainsi que leurs milieux de sédimentation. le Protocole expérimental →Préparation de l’échantillon de sable : ✓ Laver à l’eau un échantillon de sable dans un tamis de 0,05mm pour le débarrasser de l’argile et limons. Le refus c’est la ✓ Ajouter de l’eau oxygénée pour éliminer la matière organique, et HCℓ fraction retenue par pour éliminer le calcaire. un tamis →Tamisage : Tamisas ou passant : ✓ Apres séchage, verser 200g de sable préparé au sommet d’une colonne à partie du matériau tamis de mailles décroissante de haut (2 mm) en bas (0,4 mm). ✓ Tamiser l’échantillon au moins pendant 15min. passant à travers les ✓ Peser les fractions retenues (refus de tamis) par chacun des tamis. mailles d’un tamis. 1- Réaliser la manipulation présentée. 2- Calculer les pourcentages de chaque refus de tamis et les pourcentages cumulés. Réponses Le tableau ci-dessous représente les résultats de l ’études granulométrique d’un échantillons de sable de 100 g. Diamètre du grain Refus du tamis mm Pesée (g) % % cumulés 2 – 1,25 4 1,25 - 1 9 1 – 0,8 11,6 0,8 – 0,63 5 0,63 – 0,5 4,7 0,5 – 0,4 8 Le % cumulé d’un tamis = 0,4 – 0,31 9,3 la somme des refus partiels 0,31 – 0,25 11,4 (en %)jusqu’au tamis 0,25 – 0,2 14 considéré 0,2 – 0,16 10 0,16 – 0,125 7 0,125 – 0,1 4 0,1 – 0,08 1,5 0,08 – 0,063 0,5 0,063– 0,05 0 Exemple Le tableau ci-dessous représente les résultats de l ’études granulométrique d’un échantillons de sable de 100 g. Diamètre du grain Refus du tamis mm Pesée (g) % % cumulés 2 – 1,25 4 4 4 1,25 - 1 9 9 13 1 – 0,8 11,6 11,6 24,6 0,8 – 0,63 5 5 29,6 0,63 – 0,5 4,7 4,7 34,3 0,5 – 0,4 8 8 42,3 Le % cumulé d’un tamis = 0,4 – 0,31 9,3 9,3 51,6 la somme des refus partiels 0,31 – 0,25 11,4 11,4 63 (en %)jusqu’au tamis 0,25 – 0,2 14 14 77 considéré 0,2 – 0,16 10 10 87 0,16 – 0,125 7 7 94 0,125 – 0,1 4 4 98 0,1 – 0,08 1,5 1,5 99,5 0,08 – 0,063 0,5 0,5 100 0,063– 0,05 0 0 100  3-3 - Représentation graphiques et indice de classement A- Représentation graphiques: histogramme et courbe de fréquence Document 5 C'est la représentation la plus simple sur laquelle le pourcentage pondéral des particules de chaque classe est exprimé par une barre verticale. Le caractère discontinu de l'histogramme peut être supprimé en traçant la courbe de fréquence, qui passe par le centre des barres horizontales et permet de définir le ou les modes. Pour tracer l’histogramme et la courbe de fréquence : On porte en abscisses le diamètre des grains (en décroissance de gauche vers la droite) En ordonnées on porte le pourcentage des refus. Interprétation Si la courbe de fréquence est unimodal, le sable étudier (fin ou grossier) est homogène, il est bien classé : ce sable a une origine unique éolienne ou côtier. Diamètre du 2 1,6 1,25 1 0,8 0,63 0,5 0,4 0,310,25 0,2 0,16 0,125 0,1 0,080,063 0,05 Si la courbe de fréquence est plurimodale (ou unimodale grain (mm) étalée), le sable étudié est hétérogène, il est mal classé : sable Localité 1 0 2,4 5,7 14,531,4 25,4 16,4 2,4 1,2 0,6 0 0 0 0 0 0 0 fluviatile ou sable homogène contaminé par un autre type de Localité 2 0 4 9 11,6 5 4,5 8 9,2 11,2 14 10 7 4,5 1,5 0,5 0 0 sable. 1-Tracer l’histogramme et la courbe de fréquences de l’échantillon de sable étudié. 2-Analyser la courbe obtenue, puis conclure le degré d’homogénéité du sable  3-3 - Représentation graphiques et indice de classement A- Représentation graphiques: histogramme et courbe de fréquence Document 5 2 1,6 1,25 1 0,8 0,63 0,5 0,4 0,31 0,25 0,2 0,16 0,125 0,1 0,08 0,063 0,05 Diamètre du grain (mm) Localité 1 0 2,4 5,7 14,5 31,4 25,4 16,4 2,4 1,2 0,6 0 0 0 0 0 0 0 Localité 2 0 4 9 11,6 5 4,5 8 9,2 11,2 14 10 7 4,5 1,5 0,5 0 0 1-Tracer l’histogramme et la courbe de fréquences de l’échantillon de sable étudié. 2-Analyser la courbe obtenue, puis conclure le degré d’homogénéité du sable  Réponse Localité 1 Localité 2 35 16 30 14 25 12 10 20 8 15 6 10 4 5 2 0 0 la courbe de fréquence est unimodal, le sable la courbe de fréquence est plurimodale donc le étudier (fin ou grossier) est homogène, il est sable étudié est hétérogène, il est mal classé : sable bien classé : ce sable a une origine unique fluviatile ou sable homogène contaminé par un éolienne ou côtier. autre type de sable.  B- Représentation graphiques: La courbe cumulative Document 6 Pour réaliser la courbe cumulative :  Porter sur l’axe des abscisses les dimensions des grains  Porter sur l’axe des ordonnés le pourcentage cumulé des grains  Tracer la courbe cumulative en joignant les rentrants du diagramme cumulatif À partir du tracé de la courbe cumulative, il est possible de mesurer la dimension des particules correspondant à un pourcentage de poids donné : ce sont les quartiles. On utilise le plus couramment : Le quartile Q1 :la taille correspondant à 75% des grains sur la courbe cumulative Le quartile Q3 : la taille correspondant à 25% des grains sur la courbe cumulative La médiane (Md) la taille correspondant à 50% des grains sur la courbe Document 6 Courbes cumulatives de références Paramètre de dispersion : Tout en possédant la même médiane, deux répartitions granulométriques peuvent varier largement. Il est donc nécessaire d'évaluer la dispersion des répartitions. On utilise pour cela l'indice de classement de TRASK. Cet indice de classement (S0) indique la qualité du classement. Plus S0 est élevé, plus le classement est mauvais. So=√Q3/Q1 = (Q3/Q1)1/2 Indice de TRASK So S0 < 1.23 1.23 < S0 < 1.41 1.41 < S0 1.74 < S0 < 2 2 < S0 < 1.74 Degré de classement Très bon Bon classement Classemen Classement Classement classement t modéré mauvais très mauvais Milieu de Eolien Côtier Fluviatile sédimentation  A: gravier fluviatile  B: sable marin 1-En exploitant les données des document 6. Tracez la courbe cumulative  C: sable fluviatile correspondant à l’échantillon de sable étudié et en déterminer le degré de  D: limon classement.  E: argile contenant des blocs 2-Classez les sédiments B, C et D en se basant sur le tableau.  Réponses Localité 1 Q3 Q2 Q1 Q3 Q2 Q1 So=√Q3/Q1 = √1/0.66 = 1.23 So=√Q3/Q1 = √1/0.25 = 2 Degré de classement est Très bon classement Degré de classement est mauvais Donc le milieu de sédimentation est éolien Donc le milieu de sédimentation est fluviatile  4) Etude Morphoscopique de la composition d’un sédiment 1 1-4- Etude morphoscopique des grains de sable Document 7. binoculaire, la forme et l’aspect de surface des grains La morphoscopie s’intéresse à étudier, sous la loupe de quartz. Son objectif est de déterminer l’agent de transport et de dépôt final des sédiments, c’est-à-dire déterminer si les sables se sont déposés dans milieu marin, fluviatile ou éolien. On répartit les grains en 3 grandes catégories : Type de grains Non usés (NU) Émoussés luisants (EL) Rond mat (RM) NU - Transparents ou - Transparents. - Translucides. Aspect des grains colorés RM - L’aspect de surface est luisant - Surface mate (brillant). - Présence des traces de chocs. Les arêtes Anguleux et tranchantes arrondies (émoussés). Forme sphérique EL Pas d’arêtes - Transport glaciaire ou agent de fluviatile sur de très -Transport prolongé dans l’eau -Transport éolien (par transport courte distance le vent) Remarque : - Absence de transport  Si % EL > 30% l’usure par la mer est certaine Vous avez 2 échantillons A et B à étudier sur lesquels vous allez :  Si 20% < % EL < 30% l’usure par la mer est fort 1- Isoler 100 grains au hasard en utilisant la loupe binoculaire 2- Compter le nombre d’EL, de RM et de NU dans les grains isolés probable 3- Représenter les résultats sous forme de diagramme circulaire  Si % EL < 20% on ne peut pas trancher entre 4- Déduire le milieu de sédimentation des 2 échantillons étudiés l’usure par la mer ou le fleuve  Exemple Ech. A Ech. B % NU 15 21 % EL 5 55 % RM 80 24 Vous avez 2 échantillons A et B à étudier sur lesquels vous allez : 1- Isoler 100 grains au hasard en utilisant la loupe binoculaire 2- Compter le nombre d’EL, de RM et de NU dans les grains isolés 3- Représenter les résultats sous forme de diagramme circulaire 4- Déduire le milieu de sédimentation des 2 échantillons étudiés  Réponse Ech. A Ech. B 3- 4- NU RM 15% % NU 15 21 80% % EL 5 55 EL 5% 5- % RM 80 24 Les résultats des observations des quartz de l’échantillon A par la loupe RM 24% binoculaire montre la dominance des grains Ronds mats (RM) puis viendra NU EL55% 21% par la suite les non usés (NU) et les grains émoussés luisants (EL). L’abondance des grains Ronds mats traduisent un caractère éolien et un transport par le vent par conséquent les quartz émoussés luisant sont liés aux transports par l’eau dans un système fluviatile Selon les pourcentages des trois types de grains, on déduit l’agent de transport dominant : Si le pourcentage des grains El > 30%, c’est un sable marin. Si le pourcentage des grains 20% < EL < 30%, le sable est fort probable un sable marin (ou fluviatile) Si par contre le pourcentage des grains EL < 20%, le sable est un sable fluviatile.  Exercice Les résultats de L’étude de trois types de sable A, B et C, sont représentés dans le tableau suivant : RM EL NU Echantillon A 16 27 57 Echantillon B 68 20 12 Echantillon C 10 71 19 1) Transformer les résultats du tableau en diagramme circulaire pour les trois échantillons de sable. 2) Déterminez la durée et le mode de transport subis par les trois échantillons ainsi leur milieu de dépôt.  2-4- Etude morphoscopique des galets Document 8 Les galets sont des Caillaux arrondis par usure mécanique (éolienne, fluviatile, côtiers, glaciaire). Leur diamètre varie entre 20mm et 200mm. Leur étude porte sur degré d’arrondi, sur leur orientation liée aux courant, sur l’aspect de leur surface : ces éléments caractérisent les types d’erosion et de transport. Type de galet Galet fluviatile Galet cotier Galet éolien Galet glaciaire -forme circulaire -Plus ou moins sphérique et - plusieurs facettes - anguleux aplatie Caractéristiques - bien arrondi - anguleux - stries glaciaires - plus ou moins émoussé morphologiques - Aretes arrondies - arêtes émoussées - porte des traces de choc - Surface grumeleuse rarement striee dues aux vagues Les galets portent sur leur surface des traces et des usures, l’étude morphoscopique de ce type de sédiments permet de déterminer le type d’érosion et le mode de transport (éolien, fluviatile, côtier, glaciaire) En exploitant les données ci-dessus, établissez pour chaque type de galets, le lien entre leur aspect morphologique et le mode de leur transport. Réponses - Les galets côtiers sont plus ou moins arrondis et aplatis avec une surface marquée par les chocs donc le transport se fait par les vagues. - Les galets fluviatiles ont une forme aplatie, bien arrondie, leur surface est lisse et polie reflétant un long transport par l'eau. - Les galets glaciaires sont émoussés, présentant des stries qui résultent du glissement du glacier donc le transport se fait par le glacier. - Les galets éoliens ont plusieurs facettes à surface mate, et dépolie avec des bords tranchants, reflétant un transport éolien dans les déserts.  II- Dynamique de transport des éléments sédimentaires 1- Facteurs influençant le transport des sédiments Document 9 Afin de déterminer les facteurs influençant le transport des sédiments, on dispose d’une maquette de cours d’eau composée :  D’une gouttière jouant le rôle de rivière.  D’une bouteille d’eau pour faire couler de l’eau dans ‘la rivière’.  Des particules de différentes tailles représentant les produits d’érosion des roches (500g de sables, 500g de cailloux et 500g de blocs). On arrose les sédiments par une quantité d’eau et on les recueilli dans un récipient à l’embouchure du ‘fleuve’. Le tableau ci-contre résume les résultats de pesées des sédiments au niveau du récipient en variant la pente du relief. Pente faible Pente forte Commenter le tableau et proposer une explication Sables 344 g 484 g tenant compte de la force du courant et de la taille des cailloux 28 g 185 g matériaux transportés blocs 0g 46 g totale 372 g 705 g Réponses - D’après les résultats observés dans le tableau, on constate que : - Plus la hauteur du support de la gouttière augmente, plus la masse des sédiments recueillis dans le bac est grande. - Plus la hauteur du support augmente, plus la taille et de diamètre des sédiments recueillis augmentent. - On explique ses observations par le fait que l’augmentation de la hauteur du support implique une forte augmentation de la vitesse du courant d’eau, ce qui induit le transport d’une masse plus importante des sédiments et même le transport des éléments solides de plus grande taille. →Transport sédimentaire contrôlé par deux facteurs : - La vitesse du courant qui est fonction de la pente - Taille des sédiments, plus les sédiments sont de petite taille plus sont transportés sur de grande distance  2- La relation entre la vitesse du courant et la granulométrie (Diagramme de Hjulström) Document 10 Vitesse du courant Le diagramme de Hjulström ( en cm/s) illustre le comportement des particules en fonction de leur taille et de la vitesse du courant. Ce diagramme a été basé sur des expériences en laboratoire afin de déterminer la vitesse minimale d’un courant nécessaire pour mobiliser, transporter et déposer des grains (aussi connue comme vitesse critique Dimension de mise en mouvement) des particules 1-Analyser le diagramme de Hjulström et déterminer les facteurs influençant le comportement (en mm) d’une particule sédimentaire dans un milieu. 2- Avec une vitesse de 10 cm/s, à partir de quelle taille les particules détritiques subissent une sédimentation. 3- Déterminer la vitesse minimale permettant l’érosion d’une particule de 0.01 de diamètre. Réponses 1- D’après le diagramme de Hjulström, on remarque qu’un élément sédimentaire sur la surface de la terre peut adopter 3 types de comportements différents. Il est soit arraché ou érodé (érosion), soit transporté, soit sédimenté Les facteurs qui conditionnent ce comportement sont : La vitesse du courant de transport (eau ou vent) La taille ou le diamètre des particules 2– à partir de la taille 1 mm 3– La vitesse = 65 cm/s  III- Les principaux milieux de sédimentation actuels 1- Les milieux sédimentaires actuels Document 11 Un milieu sédimentaire c’est une dépression qui est ou a été un lieu de sédimentation. La connaissance des milieux sédimentaires actuels est indispensable dans la recherche paléogéographique des milieux sédimentaires anciens. En effet l’idée que les phénomènes géologiques se sont déroulés autrefois suivant les mêmes règles qu’actuellement est un des principes de base de la géologie. La figure ci-dessous représente les Extraire du document les principaux milieux principaux milieux de sédimentation. de sédimentation Réponses Les principaux milieux de sédimentation : Milieux de sédimentation continentaux : torrentielle, fluviatile, lacustre, glaciaire, désertique (éolienne) Milieux de sédimentation intermédiaires (mixtes) : deltaïque, lagunaire Milieux de sédimentation marins : plateau continental, talus continental et les grands fonds marins  2- Les conditions de sédimentation 1-4- Les conditions de sédimentation dans les milieux continentaux A- Sédimentation torrentielle Document 12 Un torrent est un cours d’eau Bassin de de montagne, à pente forte et débit réception irrégulier en fonction des précipitations ou des fontes de neige. On distingue souvent dans le cours d’un torrent trois parties : chenal bassin de réception, chenal d’écoulement d’écoulement et le cône de déjection. Les deux premières sont surtout le siège cône de de phénomènes d’érosion/transport, la déjection troisième est un lieu de dépôt.  B- Sédimentation fluviatile Document 13 A : Terrasses étagées Amont Sens du courant Sédimentation blocs érosion graviers sables boues embouchure B : Terrasses emboitées Aval Figure1:Sédimentation dans un Figure 2: les terrasses fluviatiles Figure3: granoclassement dans un cours d’eau méandre En exploitant les acquis précédents, expliquez la répartition des sédiments le long d’un cours d’eau, au niveau d’un méandre et au niveau des terrasses fluviatiles. Réponses Le long du cours d’eau la vitesse du courant diminue en allant vers l’embouchure. Pendant cette diminution de vitesse les particules de grandes tailles se déposent en premiers (blocs) suivies par les graviers et les sables puis les boues argileuses. (La charge détritique d’une rivière ou d’un fleuve fait l’objet d’un granoclassement horizontal).  Les terrasses fluviatiles sont des figures qui caractérisent la sédimentation en milieu fluviatile, leur formation est liée à l’alternance de périodes de dépôts et d’érosions. Quand les phases érosives sont très importantes par rapport aux phases de dépôts, on parle de terrasses étagées (figure2 - A). Dans le cas inverse on parle de terrasses emboitées (figure2 - B).  Les méandres sont des cours d’eau sinueux, caractérisés par une dominance de l’érosion sur la rive concave (vitesse du courant est forte) et une sédimentation sur la rive convexe (vitesse du courant est faible)  C- Sédimentation dans les milieux désertiques Document 14 Dans Les milieux désertiques, la vitesse du vent, la qualité de sable transportée ainsi que la présence de certains obstacles sont des facteurs qui interviennent dans la formation des accumulations sableuses comme les rides et les dunes. La barkhane est une dune vive, isolée, Direction du vent typique en forme de croissant a convexité tournée vers le vent et a concavité sous le Dune vent, les deux branches du croissant s'allongent dans la direction du vent car Barkhan elles avancent plus vite que le centre de la dune. On se basant sur le document, citer sous forme d'un tableau les Caractéristiques du milieu, Conditions de sédimentation et Caractéristiques des sédiments. Réponses Caractéristiques du Conditions de Caractéristiques des milieu sédimentation sédiments Milieu aride souvent à Dépôts éoliens de sable, Sable bien classé et bien vaste superficie, faible sous forme de dunes à trié. Grains de quartz pluviométrie, forte forme et taille différentes Ronds mats. Galets à chaleur, flore rare et selon la dynamique du plusieurs faune typiquement courant éolien, c’est à adaptée. dire la vitesse et le sens du courant du vent  2-4- Les milieux de sédimentation intermédiaires A- La sédimentation lagunaire Document 15 Les lagunes sont des plans d’eau peu profonds, allongés parallèlement au littoral et isolé de la mer par un cordon meuble de sable et de galets. La communication avec la mer se fait par des ouvertures plus ou moins nombreux dans le cordon. Les sédiments formés dans les lagunes sont essentiellement des sédiments carbonatée (calcaire) et évaporitique (le gypse CaSO4, la halite NaCl et la sylvite KCl) sédiments Lagune Mer cordon Lagune sel gypse calcaire 1- Déterminer les facteurs qui conditionnent Ia sédimentation dans Ie milieu lagunaire, donner l'ordre de précipitation des différents minéraux, expliquer cet ordre de précipitation ? 2- Les évaporites ont une grande importance économique ; présentez certains ces importances Réponses 1-  Les évaporites sont des sédiments résultant de l'évaporation de l'eau et de la précipitation des sels qui y sont dissous. Lorsque l’eau s'évapore, elle dépose ses particules détritiques et les ions qu'elle contient précipitent sous forme de sels. Certains facteurs gouvernent ce type de précipitation à savoir : + Les facteurs climatiques gouvernent une forte évaporation, ce qui fait augmenter la densité, d’où, précipitation des sédiments. + L’apport de l’eau de mer  Les matériaux déposés constituent une séquence évaporitique. L'ordre de précipitation des sels est le suivant : CaCO3 - CaSO4 - Na Cl - MgSO4 - sels de Br et K 2- Les évaporites ont une grande importance économique. En particulier, elles forment le toit imperméable de certains des plus grands gisements pétroliers du monde. Au point de vue sédimentologique, leur reconnaissance est essentielle puisqu'elles sont de bons marqueurs climatiques (climat aride, où l'évaporation excède de loin les précipitations, c.-à-d. dans la ceinture tropicale, entre 10° et 30° de latitude).  température  évaporation  eau sursaturée  précipitation d’un certain nombre de complexes minéraux  B- La sédimentation deltaïque Document 16 Les deltas se plaine alluviale développent lorsque les rivières amènent au milieu marin plus de sédiments que ce que l'érosion marine Fleuve peut mobiliser. On peutFig1subdiviser + un : la réoxydation de NADH.H et FADH 2 delta en plusieurs sous- plaine environnements : deltaïque - La plaine deltaïque est le Front de prolongement de la plaine alluviale. delta Elle est parcourue par un réseau de chenaux. prodelta - Le front du delta est le prolongement de la plaine deltaïque sous la mer. - Le pro delta est la partie la plus Dégager les conditions de sédimentation et les Caractéristiques externe et la plus profonde du delta ; des sédiments dans les deltas ? il repose sur les sédiments marins  Réponses Les conditions de sédimentations dans le delta : La charge du courant fluviatile La dynamique du courant marin Si la dynamique du fleuve domine, il se forme un delta Si la dynamique marine domine, il se forme un estuaire Caractéristiques des sédiments Dans un delta : dépôt de sédiments détriques, sous forme d’éventail (sable, argile, limon) de l’amont vers l’aval on assiste à un granoclassement horizontale décroissant à cause d’une baisse de l’hydrodynamisme. En un point donné le granoclassement vertical est généralement croissant témoin d’une suite régrssive. Dans un estuaire l’apport de peu de matériaux grossiers, des suspensions fines et des matières en solution, les argiles s’agglomèrent (floculation) sous forme d’un bouchon vaseux.  2-4- Les milieux de sédimentation marins Document 17 Dans le domaine marin on zone néritique zone pélagique distingue : galets sables êtres vivants sables argiles planctoniques - La zone néritique qui s’étend du Fig1 : la réoxydation de NADH.H+ et FADH2 Fig2 : la réoxydation de NADH.H et FADH + 2 vases marnes boues calcaires au- littoral jusqu’à une profondeur de 200 -200m dessus de 4 000 m argiles Plateau continental m, elle englobe la zone littorale et le boues siliceuses au- rouges Zone côtière dessous de 4 000 m des Talus continental plateau continental. -2000m grands - La zone pélagique qui s’étend de - fonds 200m jusqu’à des profondeurs qui -5000m dépassent -5000 m, cette zone Plaine abyssale Grands englobe la talus continental, la plaine fonds abyssale et les grands fonds océanique. Chaque unité sédimentaire Quelles sont les conditions de sédimentation dans les se caractérise par sa morphologie, son milieux marins ? hydrodynamisme et sa sédimentation. Réponses La zonation du domaine marin La topographie des fonds marins permet de différencier divers milieux de sédimentation, chacun d'eux possède des caractéristiques hydrodynamiques et sédimentaires appropriées. La sédimentation dans le plateau continental Le plateau continental est caractérisé par des courants marins qui participent à la répartition des sédiments détritiques sur la plateforme alors que les éléments fins restent en suspension pour aller vers le large de la mer. On peut distinguer trois types de sédiments : Sédiments détritiques (sables, argiles) qui résultent de l'érosion du continent; - Sédiments provenant de l'activité des êtres vivants pélagiques : sédiments carbonatés avec des restes de la faune pélagique ; -Sédiments provenant de l'activité des êtres vivants benthiques : boue calcaire ou siliceuse  IV-Détermination des conditions de sédimentation dans un milieu ancien : la mer des phosphates Les réserves marocaines en phosphates, constituant l’une des principales ressources minières du Maroc, elles représentent près de 75% des réserves mondiales identifiées et se distinguent, par leur richesse exceptionnelle en phosphore. La production des phosphates s’élevé à peu près à 21 millions de tonnes (Mt) de phosphate marchand dont près de la moitié de la production est destinée à la transformation chimique locale pour la fabrication d’acide phosphorique et d’engrais phosphatés.  1- Principaux bassins phosphatés marocains Tanger Document 18Les plus importantes ressources Rif en phosphates (roches exogènes riches en Rabat P2O5) au Maroc se répartissent en Casablanca plusieurs bassins phosphatés, différents les uns des autres, aussi bien par leurs superficies que par leurs teneurs. Elles Agadir représentent près de 75% des réserves mondiales identifiées et se distinguent, en Laâyoun plus, par leur richesse exceptionnelle en phosphore. Dégager les principaux gisements de 1-Bassin des Ouled Abdoun phosphates (bassins phosphatés) qui se 2-Bassin des Ganntour 3-Bassin des Meskala trouvent au Maroc? 4-Bassin des Oued Eddahab Réponses les 4 principaux bassins phosphatés marocaines sont - Ouled Abdoun (Khouribga ) - Ganntour (Youssoufia et Bengrir) - Meskala (Essaouira-Chichaoua-Imin’Tanout) - Oued Eddahab ( Boucraâ Laâyoune )  2- Caractères sédimentologiques et paléontologique et âge de la série phosphatée : 2-1 Pétrographie de la série phosphatée marocaine Document 19Au Maroc il y en a deux familiers de phosphate : La première dite phosphorites, La deuxième est liée à l’apatite dite phosphatite, dont les composants sont : Particules squelettiques (PS) nu bioclastes : sont les fossiles et les débris biogènes d’organismes vertébrés ou invertébrés (dents, vertèbres, os... etc). Grain phosphatés (GP) : sont des grains sphériques à ovoïdales de taille entre 100 m à 400 m. Coprolithes (Copro) : excréments d'espèces animales constitués de sédiments divers, souvent agglomérés par mucus. Grains composites (G.C) : ils sont issus soit d'un remaniement de débris de roches phosphatés, soit d'une agglomération de particules phosphatées. Déterminer les caractéristiques des gisements de phosphate au Maroc ? Réponses - les gisements des phosphates marocaines se distinguent par des teneurs élevées en phosphore et par faible taux en impuretés. Ces phosphates sont composés d’éléments phosphatés à aspect de grains ou de débris d’organismes vertébrés ou invertébrés ou de coprolithes ou grains composites.  2-2 Conditions de sédimentations de roches phosphatées Document 20 Plusieurs théories ont été avancées pour expliquer l’origine des sédiments phosphatés : Théorie d’origine minérale des phosphates : alimentation directe en phosphore due à l’altération et au lessivage des roches volcaniques continentales riches en phosphore (P), comme l’Apatite. Théorie d’origine biologique des phosphates : cette théorie considère que l’origine du phosphore dans les sédiments phosphatés est due à l’altération chimique et biochimique des restes des animaux au fond des bassins sédimentaires. Théorie moderne, théorie des courants ascendants ou Upwelling (KAZAKOV, 1937) : cette théorie apparait logique, selon elle, la source principale du phosphore est l’altération de l’apatite des croches éruptives dans le continent, le phosphore libéré est ensuite transporté par les eaux des ruissellements vers les mers et les océans, à l’arrivé, le phosphore est intégré dans le cycle biologique, essentiellement par le plancton, qui est après, leur mort restituent le phosphore à nouveau par leur décomposition au fond des bassins. Et donc libération du P minérale en forte concentration et de CO2. Mais la sédimentation du phosphate n’aura lieu qu’au plateau continental. 1- Déterminer les conditions de sédimentation du phosphate 2-expliquer l'importance des courants upwelling ? Schéma de phosphatogénèse selon Kazakov (1940) Réponses 1- La sédimentation du phosphate ou la phosphatogenèse au Maroc nécessite des conditions écologiques et géographiques bien précises : - Présence de liaison directe entre les bassins continentaux et le milieu océanique, avec faiblesse des apports détritiques issus du domaine continental - Activité biologique intense - Présence de courants marins ascendants upwelling - Eau peu profonde tempérée à chaude. 2- L’importance des courants d’eau froides (upwelling) est l’augmentation de la productivité biologique, car ces courants sont riches en substances minérales nutritives, comme les phosphates et les nitrates, ce qui permet de compenser la consommation biologique excessive qui appauvrit les eaux de surface.  2- Etablissement de la carte paléogéographique de la mer des phosphates Document 21 L'étude des faciès minéraux et fossilifères des phosphates a permis de reconstituer les environnements sédimentaires dans lesquels s'est formé le phosphate. La représentation de ces environnements ainsi que leur évolution au cours des temps géologiques se fait sous forme de cartes paléogéographiques (fig 1 et 2). Suite à l'érosion importante des terrains phosphatés, la délimitation dela mer des phosphates s'avère difficile. Deux explications sont proposées : Trappe (1989-1994), Herbig (1986) : Le centre et l'Ouest marocain étaient submergés par une mer épicontinentale en liaison avec l'Océan Atlantique. Les sédiments phosphatés se sont déposés sur des fonds de faible profondeur alors que les zones profondes ne connaissaient aucune sédimentation phosphatée. Salvin (1960), Boujo (1976) : La mer des phosphates était sous forme de golfs de faible profondeur en liaison avec l'océan Atlantique et séparés par des terrains émergeants. Comparer les deux théories de la paléogéographie des bassins de sédimentation du phosphate ? Réponses Deux théories sont proposées pour reconstituer la paléogéographie des bassins phosphatés au Maroc : - Trappe et Herbig, proposent que le centre et l’ouest marocains étaient submergés par une mer épicontinentale en liaison avec l’océan Atlantique. - Boujo et saluin : la mer des phosphates était sous forme de golfs de faible profondeur en liaison avec l’océan Atlantique MERCI POUR VOTRE ATTENTION 52 CHAPITRE II Reconstitution de l’histoire géologique d’une région sédimentaire  INTRODUCTION La stratigraphie est une discipline des sciences de la Terre qui étudie la succession des différentes couches géologiques ou strates. L’histoire de la Terre commence il y a 4,6 milliards d’années. De nombreuses modifications, apparitions ou disparitions des êtres vivants ont permettait de divisé ces 4,6 milliards d’années en plusieurs périodes appelés « ères », chaque ère est divisé en sous périodes appelés « étages » constituant ainsi une échelle des temps. Question Comment déterminer les relations entre les différentes formations géologiques d’une région donnée ? Sur quels principes et données se base-t-on pour dater les formations et les événements géologiques ? Quelles sont les bases de découpage du temps géologique ?  I- Les principes stratigraphiques et la datation relative des formations géologiques. La datation ou chronologie relative conduit à classer dans le temps les événements géologiques les uns par rapport aux autres. Elle est fondée sur un certain nombre de principes : 1. Les principes stratigraphiques 1.1-Principe de superposition Document 1 ❖ Le contenu : ❖ Limite de validité : 1 2 2 1 Dans une région stable Dans les terrasse fluviatile 3 tectoniquement, les couches graduels (figure) et dans sédimentaires ont gardé leurs les terrains affectés par la positions de dépôt d’origines, elles tectonique (les failles ou 1 23 32 1 apparaissent sous formes de strates les plis) (figure2) on ne horizontales. peut pas appliquer le Selon le principe de la superposition principe de la figure2 C la couche A est plus ancienne que la superposition parce que B couche B qu’est plus ancienne que la les couches les plus A A couche C qu’est plus ancienne que la anciennes situés au B C couche D, tandis que la couche E est sommet de la série la couche la plus récente. figure1 topographiquement. figure3  2.1- Principe de la continuité Document 2 - Une couche a le même âge sur toute son étendue et ceci peu importe la nature et l’épaisseur de cette couche. - La couche E et la couche E’ ont le même âge puisqu’elles situé entre les deux même couches F et D. 1) Est ce que les strates A, B et C ont le même âge que les strates A', B' et C'? 2) Déterminez l'âge relatif des couches E et E'. justifiez votre réponse. 3) Formulez le principe de continuité et déterminez les limites de son application. Réponses 1) Sur ce schéma se superposent les couches : A, B et C ainsi que les couches : A', B' et C’. La couche A est la continuité de la couches A', elles ont donc le même âge. Les couche B et C, ont respectivement la même nature pétrographique que les couche B' et C'. Donc B a le même âge que B', et C a le même âge que C'. 2) Les roches constituant les formations notées E et E' sont de natures différentes. Elles ont été formées dans des conditions géographiques ou climatiques différentes. Les roches E et E' sont toutes les deux intercalées entre les couches D, D' et F, F' (couches repères). Les roches E et E' forment donc une même couche et ont le même âge. 3) Le principe de continuité: L'âge d'une strate, à faciès déterminé, est le même sur toute la distance de son extension (Une couche sédimentaire est de même âge en tous ses points). Les limites d'application du principe de continuité : * L'application du principe de continuité est limitée à de courtes distances ne dépassant pas une dizaine de kilomètre. *L'application du principe devient difficile si les sédiments se succèdent à des couches de roches semblables.  3.1- Principe de recoupement Document 3 Le document représente une coupe géologique réalisée dans une région qui a connu un certain nombre d’événements géologiques. Déterminez l’âge relatif de la faille F par rapport aux couches sédimentaires (A, B, C, D, E, F). La faille est plus récente que les couches (A, B, C, D, E, F) parce qu’elles recoupent.  4.1- Principe d’inclusion : Document 4 Selon ce principe, la roche ou les débris d’une roche inclus dans une couche sont toujours plus anciens que leur contenant (le contenu est plus ancien que le contenant).  5.1- Principe d’identité paléontologique : Document 5 La paléontologie est une science qui étudie les êtres disparus, essentiellement connus par leurs restes fossiles ou les traces de leur activité. Un fossile est le reste ou trace d’organisme conservé dans des sédiments. On distingue deux types de fossiles Fossile stratigraphique : espèce ayant une grande extension géographique et une existence courte à l’échelle géologique, ce qui permet de l’utiliser pour comparer l’âge de terrains situés dans des régions différentes. Exemple: les ammonites sont des mollusques céphalopodes marins elles apparaissent durant le Dévonien et disparaissent peu après la crise Crétacé-Paléocène donc elles appartiennent à l’ère secondaire. Fossile de faciès : c’est un fossile ayant une existence courte géographique et une grande extension à l’échelle géologique, ce fossile lié à un milieu de sédimentation particulier il permet de distinguer les conditions de sédimentation. Exemple : Les récifs coraliennes sont des animaux marins vivent dans la mer peu profonde chaude et claire, ils apparaissent depuis l’ère secondaire et vivent jusqu’à présent. Les récifs coraliennes ammonites  II. Le cycle sédimentaire et l’échelle stratigraphique. 1- Les éléments de l’échelle stratigraphique 1-1 - Les stratotypes Document 6 Les stratotypes est un ensemble des couches sédimentaires superposés non déformés riches en fossiles stratigraphiques qui permettent de définir un étage donné de l’échelle stratigraphique. Le nom de l’étage prend souvent le nom du lieu géographique où se trouve le stratotype auquel on ajoute le suffixe (ien). Par exemple, l’étage Toarcien (Toars est une région française) est le dernier étage du Jurassique inférieur. Il s'étend sur près de 9 millions d'années. stratotypes présentent plusieurs caractéristiques parmi lesquelles: ✓la simplicité du milieu de sédimentation, ✓ l’absence de déformations tectoniques, ✓ la richesse en fossiles stratigraphiques marins, ✓ l’homogénéité des faciès, ✓limites faciles à distinguer  2-1 - Les lacunes stratigraphiques Document 7 1. A partir de document , comparer la sédimentation des couches dans les deux localités à droit et à gauche pour chaque figure A et B et C ? que constatez-vous ? 2. Expliquer la présence d’une lacune stratigraphique et déterminer leur l’importance de point de vue géochronologique.  Réponses 1. L’observation de la figure A montre la présence des couches 1,2,3 et 4 à gauche et l’absence partielle de la couche 3 à droit. - L’observation de la figure B montre la présence des couches 1,2,3,4 et 5 à droit et l’absence totale de la couche 3 à gauche. - L’observation de la figure C montre la présence des couches 1,2,3,4,5,6 et 7 à droit et l’absence des couches 3 et 4 à gauche avec la déformation et l’érosion des couches 5,6 et 7. Cette absence constitue une lacune stratigraphique. On parle de lacune lorsqu'il n'y a pas de continuité chronologique entre deux couches, il s’agit de l’absence d’une ou plusieurs couches dans une série sédimentaire. 2. Une lacune stratigraphique peut s’expliquer par : Une interruption de la sédimentation (non dépôt) : une ou plusieurs couches ne se déposent pas dans une région qui a été peut-être émergée à la suite d’une régression marine. On parle dans ce cas de lacune de sédimentation. Une érosion : les couches qui manquent dans une région se sont déposées puis elles ont disparu à cause d’une érosion, puis la sédimentation a repris en laissant une lacune. On parle dans ce cas de lacune d’érosion.  3-1- Les discordances géologiques Document 8 Les couches sédimentaires transgressives sont placées au-dessus d’autres couches continentales. Le contact anormal entre ces couches appeler une discordance géologique. On distingue deux types de discordances géologique : figure 1 La discordance géologique simple (parallèle) : Les couches transgressives (E, F, G et H) reposent horizontalement sur les couches continentales (A, B, C et D) non difformés. (figure 1) La discordance géologique angulaire : avant la sédimentation des couches transgressives (G et H), Les figure 2 couches anciennes continentales ont été plissées par des mouvements tectoniques. →La discordance géologique correspond toujours à une lacune stratigraphique, c.-à-d. à une discontinuité sédimentaire.  2. Le cycle sédimentaire : Transgression et Régression 1-2- Définition Le cycle sédimentaire désigne la période comprise entre une transgression marine et la régression marine qui la suit, il comprend trois phases ; transgression, sédimentation et régression, ces phases sont marquées par les discordances géologiques.  2-2- les caractéristiques du cycle sédimentaire. Document 9 figure A La transgression est une progression de la mer qui envahit une aire continentale. Ces phénomènes peuvent s’ajouter ou se compenser. Sur le terrain, dans une succession de couches, une transgression est mise en évidence par le dépôt de couches marines sur les couches continentales. figure B Cette succession est représentée sur la figure A. La régression se produit lorsque la mer se retire d’une aire à la suite d’une baisse du niveau de la mer ou de la montée de l’aire en question. La figure B montre les dépôts sédimentaires d’une série régressive. figure C 1. Dégager les caractéristiques d’une série transgressive. Proposer une explication des conditions de sédimentation qui permettent la formation de cette série. 2. Dégager les caractéristiques d’une série transgressive. Proposer une explication des conditions de sédimentation qui permettent la formation de cette série. 3. En se basant sur la figure C et sur les données précédentes, décrire les caractéristiques d’un cycle sédimentaires.monter l’importance de ce cycle dans les subdivisions chronologiques. Réponses - 1. La transgression marine est la progression du milieu marin vers le continent. Elle résulte soit d’une élévation du niveau marin à la suite de la fonte des glaces (cause climatique), soit d’un affaissement du continent (cause tectonique). Au niveau des formations sédimentaires, la transgression marine se manifeste par une séquence verticale de couches sédimentaires appelée séquence transgressive (figure A): dépôt de sédiments marins sur des sédiments continentaux, ou dépôt de sédiments de faciès marin très profond sur des sédiments de faciès marin peu profond. 2. La régression marine est le retrait de la mer par abaissement du niveau marin (cause climatique) ou par surrection du continent (cause tectonique). La régression se traduit au niveau des formations sédimentaires par une séquence verticale qualifiée de régressive, c’est une séquence négative caractérisée par le dépôt de sédiments continentaux sur des sédiments marins, ou dépôt de sédiments de faciès marin peu profond sur des sédiments de faciès marin très profond. 3. Un étage géologique correspond le plus souvent à un cycle sédimentaire, celui-ci désigne la période comprise entre une transgression marine et la régression marine qui la suit. Les caractères de faciès et les caractères géométriques d’un cycle sédimentaire se traduisent par une séquence transgressive suivie d’une séquence régressive dans la même région. Conclusion les limites des étages sont généralement marquées par des discordances de sédimentation en relation avec des variations relatives du niveau marin qui portent le nom de transgression et régression. L’alternance de ces phénomènes constitue le cycl sédimentaire.  3-2- La biozone. Document 10 Les fossiles changent dans le temps, on peut les utiliser comme "chronomètre". Une formation lithostratigraphique peut être subdivisée à partir des fossiles en couche biostratigraphique (biozone) ayant le même contenu fossile. Une biozone est une division de base biostratigraphique fondée sur l'apparition ou la disparition d'espèces. L’image ci-contre représente un stratotype historique du Toarcien (Thouars, Deux-sèvres) dont les espèces d’Ammonite subdivisent cet étage en plusieurs biozones. Le Toarcien (stratotype) s’étend de -186 Ma à -179 Ma, ce stratotype compte 27 unités biostratigraphiques (biozones) appelées horizons caractérisés par une Définir la biozone, et montrer leur importance association faunique homogène. dans les subdivisions géochronologiques. Réponses Une biozone est une unité biostratigraphique définie par le contenu biologique des sédiments, elle est formée par des satrates dans lesquelles se rencontre une forme de fossile caractéristique. Leur importance est d’établir de fines subdivisions géochronologiques.  3. L’échelle stratigraphique. Depuis longtemps, les géologues ont constaté la difficulté d’utiliser uniquement les étages dans la géochronologie, à cause du grand nombre de ces étages et à cause aussi de certains événements géologiques qui ont marqué l’histoire de la Terre et qui peuvent couvrir des dizaines d’étages. Pour cela les géologues ont déterminé d’autres unités (ou divisions) chronostratigraphiques et géochronologiques plus grandes que l’étage et l’âge.  3.1. Les grandes divisions de l’échelle stratigraphique : notion d’Erathème et de Système Document 11 L’étude de la succession des strates a permis de construire des colonnes stratigraphiques subdivisées en étages. Ces derniers sont définis à partir d’affleurements et de coupes de référence : les stratotypes. Plusieurs étages sont regroupés en séries, plusieurs séries forment un système et plusieurs systèmes forment un érathème. Ces différentes divisions sont appelées des unités chronostratigraphiques à qui correspondent des unités dite géochronologiques comme le montre le tableau ci-dessous. Unité chronostratigraphique Unité géochronologique Exemples Econothème Eon Phanérozoïque Erathème Ere Mésozoïque Système Période Jurassique Série Epoque Jurassique inférieure Etage âge toarcien  3.2. Les critères paléontologiques Document 12 Pour mettre en évidence l’importance des fossiles dans la géochronologie (datation des roches et les différents événements de l'histoire de la Terre), on propose les données suivantes : Première donnée : les anciens géologues ont remarqué l’absence de fossiles dans tous les terrains antérieurs à l’étage appelé Géorgien (-570 MA), ils ont alors divisé le temps géologique en deux grandes périodes qui sont le Cryptozoïque et le Phanérozoïque : Le Cryptozoïque, ou période de la vie cachée, correspond aux terrains antérieurs au Géorgien (de -4500 MA à 570 MA) et qui se caractérisent par l’absence totale des fossiles. Le Phanérozoïque, ou période de la vie apparente, correspond aux terrains qui contiennent des fossiles et qui se sont formés depuis le Géorgien jusqu’à nos jours (de -570 MA à nos jours). Deuxième donnée : La figure D représente des exemples d’êtres vivants complètement éteints et qui ont vécu du Géorgien (-570 MA) au Thuringien (-245 MA). Les géologues ont appelé cette période le Paléozoïque ou l’ère primaire. Exemple : Les trilobites Troisième donnée : La figure E représente des exemples d’êtres vivants qui ont vécu après le Paléozoïque, de -245 MA jusqu’à la fin du Maastrichtien (-65 MA). Cette période a été appelée le Mésozoïque ou l’ère secondaire. Exemple : Les ammonites et les dinosaures. Quatrième donnée : Du le Maastrichtien, de -65 MA jusqu’à la fin de l’étage appelé Astien (-1,8 MA). On a appelé cette période le Cénozoïque ou l’ère tertiaire ; ses terrains se caractérisent par des fossiles qui ont des représentants actuellement. La période après -1,8 MA a été appelée L’ère quaternaire par les géologues elle se caractérise par L’apparition de l’Homme. 2. Dégager les fossiles qui limitent chacune des deux crises majeures, et Montrer leur importance. Réponses La crise majeure 1 : fossiles des trilobites, leurs disparitions constitue la limite entre l’ère primaire et secondaire. La crise majeure 2 : fossiles d’ammonites : leurs disparitions constitue la limite entre l’ère secondaire et tertiaire.  3-3- Les critères stratigraphiques et orogéniques. : Document 13 Les cycles orogéniques et les discordances majeures constituent les principaux critères tectoniques utilisés dans la géochronologie. * Un cycle orogénique ou cycle tectonique est la succession des événements correspondant à la formation puis à la destruction d'une chaîne de montagnes. On distingue en général quatre cycles orogéniques majeurs : Le cycle cadomien, il date du Précambrien (Cryptozoïque). Le cycle calédonien, il caractérise une partie du Paléozoïque (s'étend du début du Cambrien au début du Dévonien). Le cycle hercynien, il caractérise une autre partie du Paléozoïque (s’étend du Dévonien à la fin du Permien). Le cycle alpin, s'étend du début du Mésozoïque au Quaternaire. Chaque cycle orogénique comprend quelques discordances tectoniques, mais il est toujours marqué à sa base par une discordance angulaire très importante appelée discordance majeure (l’angle entre les couches discordantes peut approcher les 90°). Dégager d’après le document ci-dessus, les critères qui permettent aux géologues de subdiviser le temps géologique. Réponses En plus des critères paléontologiques, les géologues se basent sur d’autres critères pour subdiviser le temps géologiques ; Les critères stratigraphiques : les discordances qui constituent des discontinuités sédimentaires, ce qui permet d’identifier les limites des étages, des systèmes et même parfois des ères. Les critères tectoniques : le cycle orogénique, qui correspond à la période dans laquelle se forme et s’érode une chaine de montagnes, la planète terre a connu depuis sa naissance quatre cycles (revoir le document ci-dessus).  4- 3- L’échelle stratigraphique simplifiée Document 14 Eon Age en MA Eres caractéristiques -1.8 quartenaire L’apparition de l’Homme Cénozoïque ou Présence de fossiles d’organismes -65 ère tertiaire ayant des représentants Phanérozoïque actuellement (comme les mammifères) Mésozoïque ou Présences de fossiles d’organismes -245 ère secondaire éteints (comme les Ammonites et les dinosaures) Paléozoïque ou Présence de fossiles d’organismes -570 ère primaire éteints (comme les Trilobites) Cryptozoïque Précambrien -4500 Absence de fossiles  5-3-L’échelle stratigraphique internationale Document 14 MERCI POUR VOTRE ATTENTION 79  CHAPITRE III Les principes de la carte géologique et reconstitution de l’histoire géologique d’une région donnée  INTRODUCTION La carte géologique d’une région donnée représente un bilan synthétique d’un ensemble de données topographiques stratigraphiques et tectoniques de cette région. L’étude de la carte géologique d’une région et les coupes géologiques réalisées à partir de cette carte permettent de reconstituer l’histoire géologique de la région étudiée. Question ✓ Quels sont les éléments des cartes géologiques et des coupes géologiques ? ✓ Comment lire et analyser les cartes et les coupes géologiques ? ✓ Comment réaliser une coupe géologique à partir d’une carte géologique ? ✓ Comment reconstituer l’histoire géologique d’une région à partir des cartes géologiques et des coupes géologiques ?  I- Définition de la carte géologique et de la coupe géologique 1- La carte géologique 1.1. Rappel sur la carte topographique Document 1 Une carte topographique est une représentation sur un plan horizontal du relief d'une région, ainsi que les éléments naturels (végétation, hydrographie...) et artificiels (aménagements humains) situés à la surface de cette région. On représente le relief par les courbes de niveau et les points côtés, alors que les éléments naturels et artificiels sont représentés par des couleurs et des symboles déterminés. Parmi les principaux éléments de la carte topographique il y a le titre, l’échelle, l’orientation et la légende. Un profil topographique est une section par un plan vertical de la surface topographique, et qui rend compte des formes du relief.  1.2. Définition de la carte géologique Document 2 Une carte géologique est la représentation, sur un fond topographique, des terrains qui affleurent à la surface du sol ou qui ne sont cachés que par une faible épaisseur de formations superficielles récentes. Cette représentation se fait par projection vertical, sur une surface horizontale, des constituants géologiques d’une région donnée.  1-3- Les éléments de la carte géologique : Document 3 Les principaux éléments 4 de la carte géologique sont: Le titre : nom d’une région, d’une ville ou du village principal de la région étudiée. L’échelle : elle peut être : o numérique : en forme de rapport 1 numérique (1 /50 000); o graphique : droite subdivisée en segments L’orientation : flèche indiquant le nord 3 géographique. La légende : ensemble de couleurs et de 2 symboles qui représentent les données stratigraphiques, pétrographiques et tectoniques de la région étudiée.  2. La coupe géologique Document 4 Une coupe géologique représente la section par un plan vertical des terrains et des structures géologiques affleurant dans une région donnée. Cette coupe, qu’on réalise à partir d’une carte géologique, montre les relations géométriques qui existent en profondeur entre les différentes formations géologiques. ✓ Parmi les principaux éléments de la coupe géologique on peut citer: * Le titre : il s’agit en général du titre de la carte géologique qui est à l’origine de la coupe. * L’échelle : il y en a trois types : échelle numérique, échelle de la hauteur et échelle des distances. * L’orientation : les deux bords de la coupe portent toujours l’orientation appropriée. * La toponymie : noms des lieux par où passe la coupe géologique. * La légende : ensemble de symboles qui indiquent l’épaisseur des couches sédimentaires, leur âge, leur nature pétrographique  3. Principes de représentation des données sur la carte et la coupe géologique 3.1. Représentation des données stratigraphiques Document 5 Dans les cartes géologiques, on Ere Epoque Signe couleur Quaternaire A,q,a Beige représente les données stratigraphiques par Tertiaire Pliocène P Jaune Miocène M des lettres en latin et des couleurs qui Oligocène G Orange indiquent l’âge géologique des couches et Eocène E Secondaire Crétacé supérieur C Vert claire leur succession chronologique (dans la Crétacé inférieur N Jurassique J légende, du bas en haut, les couches sont supérieur Bleu classés de la plus âgée à la plus jeune). Les Jurassique L inférieur lettres rappellent les noms des divisions Trias T Rose Primaire Permien R Violet stratigraphiques (c pour le Crétacé, j pour le Carbonifère H Gris Dévonien D Marron Jurassique...). Ces lettres sont accompagnées Silurien S Vert foncé parfois d’un chiffre en arabe ou en romain Ordovicien O Cambrien B,K Beige foncé (C1, C2, C3…ou CI, CII, CIII…). Précambrien Rouge  3.2. Représentation des données pétrographiques Document 6 La figure montre des exemples de figurés utilisés pour représenter la nature des roches dans les coupes géologiques et dans certaines cartes géologiques. Pour les roches magmatiques et métamorphiques, on utilise des lettres grecques (γ pour le granite, β pour le basalte) ou parfois des couleurs (le rouge pour le granite).  3.3. Représentation des données tectoniques A- Le pendage des couches Document 7 Le pendage d'une couche sédimentaire (ou d’une faille) est l’angle d'inclinaison de cette couche (ou de cette faille) par rapport au plan horizontal (figure C). Le tableau suivant présente les symboles conventionnels utilisés pour représenter le pendage des couches sédimentaires dans les cartes géologiques.  B- Représentation des plis et failles Document 8 Représentation des plis (Figure A) Figure A - Les plis sont des déformations des couches sédimentaires sous forme d'ondulations on distingue : ✓ Les plis Anticlinaux : la courbure des couches est dirigée vers le haut. ✓ Les plis synclinaux : la courbure des couches est dirigée vers le bas. Remarque : on peut reconnaitre le type de plis gras à l’âge des couches, le coeur du pli anticlinal contienne la couche la plus ancienne, alors que le coeur du pli synclinal contienne la coche la plus récente. plis Anticlinaux plis synclinaux Représentation des failles (Figure B) Figure B Une faille est une cassure des roches accompagnée d’un déplacement relatif des deux compartiments résultant de cette cassure. Sur une carte géologique les failles sont représentées par un trait plus fort que celui des limites de couches. On distingue trois types de failles.  3- La réalisation des coupes géologiques 3-1- Les étapes de la réalisation d’une coupe géologique Pour réaliser une telle coupe à partir d’une carte géologique, on adopte les étapes suivantes : On trace un trait AB sur une carte à l’échelle donnée. On trace sur une papier millimétré 2 axes parallèles Faire coïncider le bord supérieur du papier millimétré contre le trait de la coupe AB Noter les altitudes des points d’intersection des courbes de niveau avec le trait AB Projeter les points à leur altitude correspondante sur l’axe des hauteurs précédemment dessiné Reliés les points projeter entre eux rendant compte la topographie de la région étudie Repérer les couches sédimentaires qui recoupent le trait de la coupe AB, puis déterminer pour chaque couche la position par rapport aux autres couches On commence par la couche la plus récente dont on connaît le toit et le mur partout où elle affleure, puis on fait de même pour les couches sous-jacentes en respectant à chaque fois l’épaisseur et le pendage de chaque couche On représente les couches par des couleurs ou des figurés conventionnels Ajouter finalement tous les autres éléments de la coupe géologique : titre, orientation, légende  3-2- Représentation des couches sédimentaires sur la coupe géologique Document 9 A. Cas de la topographie en colline - Les couches horizontales présentent toujours des tracées parallèles aux courbes de niveau (figure A). Alors que dans le cas des couches verticales, les limites géologiques présentent toujours un tracé rectiligne (figure B). - L’intersection des couches inclinées avec les courbes de niveau est en forme de V, dans le cas d’une colline la couche est dirigée vers le sens inverse de la pointe du V. (figure C). Figure A Figure B Figure C B. Cas de la topographie en vallées - Les couches horizontales présentent toujours des tracées parallèles aux courbes de niveau (figure D). Alors que dans le cas des couches verticales, les limites géologiques présentent toujours un tracé rectiligne (figure E). -L’intersection des couches inclinées avec les courbes de niveau est en forme de V, dans le cas d’une vallée la couche est dirigée vers le sens de la pointe du V. (figure F). Et (Figure G). Figure D Figure E Figure F Figure G Exercice d’aplication 1. Calculer la distance réelle AB. 2. Classer par ordre chronologique de dépôt les différentes couches observées sur la carte. 4. Réaliser le profil topographique et la coupe géologique suivant le trait AB MERCI POUR VOTRE ATTENTION 93