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GEOLOGIE 1 SNV SL Mme Gana saida  La géologie est une science qui comprend de nombreuses spécialités Intérêts de la géologie - La pétrographie - La minéralogie Intérêt scientifique - La cristallographie...

GEOLOGIE 1 SNV SL Mme Gana saida  La géologie est une science qui comprend de nombreuses spécialités Intérêts de la géologie - La pétrographie - La minéralogie Intérêt scientifique - La cristallographie Intérêt économique - La volcanologie Intérêt technologique - La sismologie Les risques et catastrophes - La sédimentologie naturels - La géochimie - La stratigraphie - La paléontologie - La géomorphologie la STRUCTURE interne de la terre La croute : La lithosphère zone rigide correspond à la plaque Zone du tectonique Manteau rigide L’asthénosphère : zone où les eutectiques fondus forment du magma Zone rigide car les eutectiques ne sont pas fondus Zone liquide riche en Fe, Si, Ni 6370 Km : rayon de la terre La terre est formée par 12 principales plaques tectoniques qui sont : 1. Plaque Nord-Américaine 2. Plaque Sud-Américaine 3. Plaque Africaine 4. Plaque Eurasienne 5. Plaque Indo-Autralienne 6. Plaque Antarctique 7. Plaque Pacifique 8. Plaque Arabique 9. Palque des Phillipines 10. Plaque de Nazca 11. Plaque des Caraibes 12. Plaque des Cocos Les Roches Roche : une matière naturelle composée d’un ou de plusieurs minéraux. Exemples : granite ou conglomerat Le granite est un mélange de mica, de quartz, de feldspath, de hornblende.  La Pétrologie La pétrologie est la science descriptive des roches , de leurs origines et de leur évolution – Les roches de l’écorce terrestre sont classées en trois grandes familles : Les roches Magmatiques Les roches sédimentaires Les roches métamorphiques.  Les trois classes de roches: Les roches ignées:proviennent du refroidissement du magma Les roches sédimentaires: roches soumises à l’érosion, fragmentées, transportées et déposées Les roches métamorphiques: roches ignées et sédimentaires soumises à la chaleur et à la pression ce qui entraîne des transformations dans la composition et la texture  1- Les roches Magmatiques issues de la consolidation d’un Magma Ces magmas transitent depuis le manteau ou la croûte terrestre pour se solidifier en surface soit sous forme de roches volcaniques, soit en cristallisant à l’intérieur de la lithosphère et former des roches plutoniques.  3 - et projette de manière explosive de la lave et des cendres… 2 - remonte par une cheminée … La cheminée Le réservoir de magma liquide 1 - Du magma liquide, soumis en profondeur à de fortes pressions, Roches effusives ou volcaniques Roches intrusives ou plutoniques  principaux modes de gisement des roches magmatiques 1 : dyke : la roche magmatique recoupe les roches encaissantes. 2 : sill : la roche magmatique est parallèle aux roches encaissantes 3 : laccolite : structure de roche magmatique concordante à surface inférieure plane et surface supérieure convexe vers le haut. 4 : lopolite : structure de roche magmatique concordante en forme de cuvette plate. 5 : batholite : grand massif de roche magmatique qui recoupe l’encaissant. 6 : volcan : relief en forme généralement conique constitué par l’empilement de laves et/ou de projections ayant atteint la surface. 7 : laves en coussins (Pillow-Lavas) : laves mises en place sous l’eau.  2-Les roches sédimentaires les roches sédimentaires sont dites « éxogène », c’est à dire formées à la surface de la terre Elles sont déposés par couches successives, parallèles entre elles : C’est la stratification. Le cycle sédimentaire Le cycle de l’eau  3-Les roches Métamorphique les roches métamorphiques dérivent de la transformation de roches existantes sous l'effet de variations de température et de pression, L’ensemble de ces changements est appelé « métamorphisme » Cycle de formation des roches  Rhyolite Conglomérat Andésite Grès Obsidienne Gneiss à biotite Basalte Quartzite marbre Granite péridotite Diorite  LA MINÉRALOGIE Minéral C’est un corps solide, naturel, homogène, inorganique, et se caractérise par : -Une composition chimique -Une structure cristalline Les minéraux possèdent des caractéristiques qui permettent de les distinguer entre eux. – La Couleur – La transparence – L’Éclat – La Forme – La Densité – L’odeur – Le toucher – Le saveur – La Dureté  3-Classification des minéraux : La composition chimique des minéraux permet de les grouper en deux classes principales 1. Les minéraux silicatés 2. Les minéraux non silicatés 1.Les éléments natifs :cuivre, platine, or, fer - argent diamant et graphite 2. Les sulfures (S): La galène PbS, le cinabre HgS, la pyrite FeS2 3. Les halogénures : L’halite (NaCl) Sylvite Kcl 4. Les oxydes (O) et les hydroxydes (OH): L’hématite, Corindon , Gibbsite 5. Les carbonates CO3 Calcite CaCO3 , Dolomite CaMg(CO3)2. 6. Les Sulfates (SO4) Gypse 7. Les Phosphates (PO4) La phosphorite 8. Les silicates (SiO4) Le quartz GYPSE QUARTZ HALITE CALCITE PYRITE TALC CINABRE MAGNÉTITE Géodynamique externe Le cycle de la géodynamique externe. 1-L’Altération La transformation d’une roche saine (c’est la ‘roche‐mère’) en ses produits de décomposition sont appelés altération  L’altération physique ou mécanique L’altération mécanique provoque une désagrégation du massif sans modification minéralogique.  L’altération chimique Les agents d’altération chimique sont : l’eau, l’oxygène, le gaz carbonique  L’effet de température Les variations quotidiennes de température (pouvant atteindre 50° C dans les régions désertiques) collaborent à la découpe du massif en différents blocs L’action de l’eau En plus de son action mécanique (érosion et gel), l’eau altère par hydrolyse les minéraux constitutifs des roches magmatiques et métamorphiques. L’oxygène Il provient soit de l’air, soit de la réduction d’oxydes, provoque des oxydations (en particulier du fer et du manganèse) et transforme les sulfures en sulfates. L’action de la gravité Les chutes se produisent selon la pente naturelle. Les dépôts de gravité sont constitués essentiellement de matériel grossier, de forme anguleuse, : on parle alors d’éboulis ou d’éboulements. L’action du vent L’action du vent se manifeste surtout dans les régions où la végétation est absente, car les sédiments se déplacent facilement : c’est le cas des déserts )  2-Le transport : les sédiments issus de l’érosion peuvent être transportés sur de grande distance par le vent, ou par les eaux dans les fleuves, rivières ou courants océaniques. 3-Le dépôt : lorsque la vitesse de l’agent de transport devient faible pour continuer à transporter les sédiments, ces derniers se déposent. Le dépôt se fait dans des bassins sédimentaires, le plus souvent au fond des mers. 4-La diagenèse : on appelle diagenèse le processus physico-chimique qui transforme un sédiment meuble en roche consolidée.  La diagenèse passe par deux étapes :  La compaction : les sédiments se rapprochent entre eux avec diminution des vides ou des pores entre les particules, et élimination de l’eau qui se trouve entre les pores.  La cimentation ou lithification : les sédiments se lient entre eux par un ciment d’origine chimique. Les sédiments se transforment alors en une roche solide. Abondance relative des différents types de roches sédimentaires Classification des roches sédimentaires 1- Les roches sédimentaires détritiques (ou clastiques) La classification des roches détritiques se base sur la taille (granulométrie) des particules.  2- Les roches sédimentaires d’origine chimique et biochimique Ils sont classées d’après la composition chimique en 1. Les roches carbonatées Les roches carbonatées sont formées essentiellement de calcite (CaCO3), d’aragonite (CaCO3) ou de dolomite CaMg (CO3)2. 2. Les roches siliceuses Elles se forment par précipitation de la silice (SiO2) 3. Les roches salines ou évaporites Elles se forment dans des eaux peu profondes ou des lacs salés dans des milieux désertiques. 4. Les roches carbonées Roches constituées essentiellement de composés du carbone organique. La roche formée par accumulation des restes de plantes est le charbon 5. Les roches ferrifères et phosphatées Les roches phosphatées d’origine organique (dents et os d’animaux) et sont constituées d’apatite. Les roches ferrifères sont riches en oxydes de fer  Les méthodes d’étude des sédiments Un SEDIMENT est un ensemble de particules de tailles différentes qui ont subi un certain transport. Les particules sédimentaires sont classées en fonction de leur taille 1- La granulométrie La granulométrie manuelle par tamisage La granulométrie laser 2-La diffractométrie des rayons X (DRX)  Notion de Stratigraphie Science qui étudie la succession des dépôts sédimentaires, généralement arrangés en couches (ou strates). On appelle strate une couche de terrain homogène possédant une individualité nette. Son épaisseur peut varier de quelques centimètres à plusieurs dizaines de mètres. Les strates sont séparées par des joints de stratification horizontaux. La strate est l’unité de base de la stratigraphie.  Les principes de la stratigraphie Principe d’horizontalité une série sédimentaire est déposée horizontalement Principe de superposition : Quand plusieurs couches soit superposées, la couche inférieure est la plus ancienne, la couche supérieure est la plus récente Principe de continuité une couche sédimentaire définie par un faciès et limitée par un mur et un toit connus, est de même âge en tous ses points. Principe de recoupement Les couches sont plus anciennes que les failles et les fractures qui les recoupent  Principe d’inclusion Un objet inclus dans une couche est antérieur à cette couche Principe d’identité paléontologique un ensemble de strates de même contenu paléontologique est de même âge La discordance c’est une surface de recoupement entre deux formations géologiques montrant des âges et des litages différents. Notion de paléontologie Paléo, du grec palaios (παλαιος) qui signifie ancien ; Onto, du grec ontos (οντος), vie, être ; Logie, du grec logos (λογος), le discours, la science. La paléontologie est donc la science qui étudie les formes de vie du passé. Elle s’intéresse à toute forme de trace laissée par un organisme vivant, fossilisé dans la roche. La paléontologie a 2 objectifs principaux, qui sont : 1. De dater les couches sédimentaires contenant les fossiles 2. De caractériser les paléoenvironnements  Les étapes de la fossilisation la fossilisation est favorisée par certains facteurs :  La présence de parties dures dans l’organisme (os, dents, coquilles…),  Un enfouissement rapide dans le sédiment (car l’oxygène contribue à la dégradation de l’organisme, donc l’enfouissement permet de limiter le contact avec l’oxygène).  Quelques exemples de fossiles a) Les Trilobites Ce sont des fossiles caractéristiques du Paléozoïque. Ce sont des animaux invertébrés, de la famille des arthropodes (comme les insectes et les araignées), qui vivaient au fond des mers b) Les Ammonites Ce sont des fossiles caractéristiques du Mésozoïque. Ce sont des animaux invertébrés, de la famille des céphalopodes (comme les calamars), qui vivaient dans la mer et se déplaçaient en nageant. Notion de Tectonique C’est l’étude des déformations ayant affecté les terrains géologiques après leur dépôt. Suivant leur intensité et la nature des roches, les forces tectoniques peuvent produire des plissements ou des cassures. Les failles Une faille est un accident qui sépare deux parties d’une même couche et les déplace l’une par rapport à l’autre. Les failles sont responsables de la majorité des tremblements de terre. Les types de failles Suivant le type de mouvement relatif, on définit trois types de failles : faille normale, faille inverse, décrochement les failles normales Une faille normale accompagne une extension ; le compartiment au‐ dessus de la faille ("toit") descend par rapport au compartiment situé en dessous de la faille ("mur"). les failles inverses Une faille inverse, ou chevauchement, accompagne une compression ; le compartiment au dessus de la faille ("toit") monte par rapport au compartiment situé en dessous de la faille ("mur"). les décrochements Un décrochement accompagne un mouvement de coulissage essentiellement horizontal. Les décrochements peuvent être dextre ou sénestre, suivant que le compartiment opposé à l'observateur se déplace vers la droite ou la gauche (respectivement).  les plis Définition d’un pli Un pli est une déformation des couches géologiques. Il peut être convexe : il s agit d un anticlinal ou concave : c’est un synclinal. Anticlinal Un anticlinal est un pli convexe dont le centre est occupé par les couches géologiques les plus anciennes Synclinal Un synclinal est un pli concave dont le coeur (centre) est occupé par les couches les plus récentes. La couche la plus ancienne se trouve à l’extérieur du pli Les éléments constitutifs d’un pli la charnière : elle correspond à la zone de courbure maximale du pli la crête : c’est le point topographique le plus élevé du pli (qui passe par le sommet), les flancs : il s’agit des parties situées entre les charnières, ce sont les zones où la courbure est minimale, l’axe du pli est la ligne passant par le milieu de la charnière. La direction d’un pli est celle de l’axe du pli.  Les différents types de pli a) Pli isopaque : Les plis ou toutes les couches géologiques ont une épaisseur constante au cours de la déformation. b) Pli droit : Lorsque les deux flancs d’un pli ont le même pendage mais de sens opposé, on aaffaire à un pli droit, dans ce cas le plan axial est vertical. c) Pli déjeté : C’est un pli avec un plan axial légèrement incliné de telle manière que les deux flans ont un pendage différent. d) Pli couché : Le plan axial est presque horizontale et les flancs sont presque horizontaux. e) Pli anisopaque : Plis dans lesquels l’épaisseur des couches n’est plus conservée pendant la déformation. f) pli Etiré : Lorsque l’épaisseur des couches d’un flanc étiré diminue. g) pli Laminé : Lorsque l’épaisseur des couches d’un flanc étiré devient nulle. h) pli faille : Lorsque les couches géologiques sont séparées de part et d’autre de la zone de laminage. La TERRE au sein de l’UNIVERS Définition d’un astre ou corps céleste Il s’agit d’étoiles, de planètes ou astéroïdes. Etoile : Astre qui émet de la lumière (« boule de feu ») : Le Soleil est une étoile. Planète : Astre qui n’émet pas de lumière. Pour être visible, il est éclairé par une étoile. La Terre est une planète éclairée par le Soleil. Astéroïde : Objet rocheux, de forme irrégulière et plus petit qu’une planète. Galaxie : Regroupement d’astres et d’objets cosmiques. La Voie Lactée est le nom de la Galaxie à laquelle appartiennent la Terre et le système solaire. Le soleil C’est l’astre le plus important du système solaire. Tous les autres objets de ce système tournent autour du Soleil. Il représente à lui seul 99,80 % de la masse totale du système solaire. Les planètes sont subdivisées en 2 familles : a. Les planètes telluriques, les plus proches du Soleil : Elles sont petites et denses Elles ont peu ou pas de satellites b. Les planètes géantes, les plus éloignées du Soleil : Elles sont plus volumineuses que les planètes internes. Elles possèdent un cortège de nombreux satellites  Le système solaire est formé par une étoile le Soleil et 8 planètes qui tournent autour de lui. De la plus proche à la plus éloignée du Soleil, on a : Mercure, Venus, la Terre* (et son satellite naturel la Lune), Mars, Jupiter, Saturne, Uranus, Neptune.  - Les comètes sont des petits corps constitués d’un noyau de glace entouré de poussières. -Les météorites sont des fragments rocheux ou métalliques qui proviennent de l’espace. Lors de leur chute, elles provoquent des creux (cratères de météorites).  Formation de l’Univers L’histoire de la formation de l’Univers, la plus connue, commençait par un évènement dénommé « Big Bang » (Grand Bruit résultant d’une explosion) et se serait déroulée comme suit : Il y a 13,7 milliards d’années, l’Univers avait une taille de quelques millimètres seulement. Il était très dense et très chaud. La matière était concentrée, l’énergie également, jusqu’à un certain instant où elle explose et c’est le « Big Bang ». Formation de Galaxies : Deux milliards de galaxies formeraient l’Univers. Les galaxies ne se forment pas en même temps. La Voie Lactée daterait de 11 à 12 milliards d'années. Les galaxies de même le système solaire et ses planètes se forment à partir d’un nuage d’astres, de poussières et de gaz. On parle de nébuleuse (principalement de gaz et de poussières) Formation de Système solaire Le système solaire s’est formé, il y a 4,5 à 4,6 milliards d’années par la condensation d’une nébuleuse ou nuage de gaz et de poussières. Ce nuage dense tourne sur lui-même, s'effondre et s’aplati sous l'effet de la gravitation. Formation de La Terre et la Lune : Il y a 4,56 milliards d’années, à peu près en même temps que le Soleil. Le processus est semblable aux précédents. Un gros nuage (nébuleuse) d’astéroïdes tourne sur lui-même. Il renferme des particules de fer, de nickel. Par agglomération, est sous l’effet de la force centrifuge ces particules lourdes vont se retrouver au coeur du nuage et constituer le noyau de la future Terre (densité moyenne 12,5). Les particules les plus légères, oxygène, silicium, aluminium, sont rejetés vers la périphérie. elles vont former les roches de la croûte terrestre (densité moyenne 2,7 à 5). la Terre est percutée par un gros astéroïde (Théia). Il arrache une pellicule rocheuse éjectée dans l’espace. Cette matière devient une boule plus petite que la Terre. C’est la Lune qui reste en orbite et devient le seul satellite naturel de notre planète. (On dit que la Lune est la fille de la Terre) La Terre appartient au système solaire. Le système solaire fait partie de la Galaxie ou Voie Lactée. La Voie Lactée fait partie du Groupe local de galaxies. Le Groupe local fait partie du Superamas local. Le Superamas local fait partie de l’Univers. Tectonique des plaques  Les Arguments de la théorie de Wegner Arguments topographiques c’est la similitude des formes existant entre les cotes d’Afrique et d’Amérique du Sud qui permet un emboitement quasi parfait des deux continents. Arguments géologiques Wegener fut attiré par les homologies géologiques que l’on rencontrait de part et d’autre de l’Atlantique. Ainsi l’identité des roches éruptives, des sédiments, des directions structurales et de nombreuses autres particularités des plateaux gneissiques brésilien et africain A B Arguments paléontologiques et paléo-climatiques Wegener constate aussi des similitudes entre les différents continents. Il relève la présence de petits reptiles fossiles Mesosaurus en Afrique du Sud et au Brésil , l’identité faunique du Carbonifère européen et nord-américain. La répartition d’espèces vivantes lui sert également de preuve. Il constate une similitude entre les vers de terre d’Amérique du Nord et d’Europe, d’Amérique du Sud et d’Afrique. Définition d’une plaque tectonique Les plaques tectoniques ou plaques lithosphériques sont des fragments de la lithosphère qui résultent de son découpage à la manière d’un puzzle. Lesdéplacent de quelques plaques lithosphériques centimètres se déplacent par an de quelques dans des centimètres pardirections an dans des différente directions différentes. Les limites entres plaques Les frontières Cc – cc Création de la Dorsales l’expansion du divergentes Cc - co matière Océaniques plancher Co – co océanique. Les frontières cc co Destruction Fosse Arc vol convergentes océanique insulaire Co co Destruction Fosse Arc vol océanique continentale Cc cc Création Collision Formation de chaine de Montagne Les frontières Cc – cc Ni création glissement Failles transformantes Cc - co Ni destruction transformantes Co – co Les causes des mouvements des plaques L’augmentation de la température avec la profondeur appelée gradient geothermiqe.  1‐ Sismologie Définition d’un séisme Un séisme est un mouvement sur une faille à l'intérieur de la lithosphère. Cette rupture engendre des secousses plus ou moins violentes de courte durée et on peut distinguer le lieu d’origine. La durée est généralement de quelques secondes. Origine d’un séisme Le mouvement des plaques les unes par rapport aux autres, crée localement des frottements qui les obligent à se déformer. Elles accumulent donc de l'énergie jusqu'à la rupture brutale. Le foyer, ou hypocentre le point où ont pris naissance les ondes sismiques. Selon la profondeur du foyer on distingue : les foyers superficiels les foyers intermédiaires les foyers profonds L’épicentre est le point de la surface situé à la verticale du foyer. Les caractéristiques d’un séisme L’intensité d’un séisme : Caractérise les effets et dégâts produits par les séismes. Elle comporte 12 degrés basés sur ce qu’ont ressenti les personnes ainsi que sur l’analyse des dégâts. Elle est mesurée sur l'échelle de Merkali ou MSK. La magnitude d’un séisme : La magnitude : La magnitude est une mesure scientifique de l'énergie libérée par un séisme. Elle est mesurée sur l'échelle de Richter. La magnitude dépend de la violence de la secousse initiale ainsi que de la profondeur du foyer : les séismes superficiels sont les plus dangereux. La répartition géographique des séismes Les dorsales médio‐océaniques La ceinture périalpine La zone située tout autour de l’Océan Pacifique Les différents types d’ondes Les tremblements de terre génèrent des ondes qui se propagent à partir du foyer à des vitesses variables selon les milieux. Les ondes de volume : -Les ondes P (= ondes premières) : ce sont des ondes longitudinales ou de compression. -Les ondes S (= ondes secondes) : ce sont des ondes transversales. Les ondes de surface : -Les ondes de Love L -Les ondes de Rayleigh L’ENREGISTREMENT DES ONDES SISMIQUES Le sismographe Le sismographe est un appareil servant à enregistrer les tremblements de terre. Le principe est le suivant : le socle de l’appareil et le cylindre enregistreur (fixés au sol) vibrent, alors que la masse suspendue tend à rester immobile. Le Sismogramme Un sismogramme est l'enregistrement des ondes sismiques qui se propagent lors d'un séisme, généralement réalisé au moyen d'un sismographe.  La volcanologie La volcanologie) est la science qui étudie le volcanisme Un volcan est un ensemble géologique qui résulte de la montée d'un magma puis de l'éruption d'une partie de ce magma. Il peut être terrestre ou sous‐ marin. Le magma provient de la fusion partielle du manteau et exceptionnellement de la croûte terrestre. Description d’un volcan Description d’un volcan Les différents Type hawaiien: types L’éruption de volcans commence par une explosion de laves saturées de gaz. Ensuite une phase explosive qui lance le magma dans l’atmosphère sous la forme de lapilli générant une nuée ardente.. Type strombolien : Les laves, moyennement fluides, tendent à se solidifier et à se consolider en partie dans la cheminée.. Il est caractérisé par un cône régulier, où alternent des coulées de lave et de couches pyroclastiques (projection de blocs, lapilli et cendre). Type vulcanien:. Les laves sont visqueuses fragmentées par des explosions, et le cône est presque uniquement formé de projection. Type péléen : Processus éruptif catastrophique et destructeur,La lave, très visqueus. La pression des gaz ouvre un chemin vers l’extérieur et les  1-Volcan-bouclier : appelé aussi type Volcan mixte ou strato-volcan : appelé aussi type Hawaïen. Strombolien. Cône de cendres : type Vulcanien. Dôme volcanique : type Péléen. Répartition du volcanisme