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Synthèse de Science du milieu 1. Introduction Géologie : étude des matériaux co

Synthèse de Science du milieu 1. Introduction Géologie : étude des matériaux constitutifs de l’écorce terrestre, de leur agencement réciproque, de sphénomènes auxquels ils sont soumis en surface et en profondeur. Minéralogie : propriétés physiques-chimiques des minéraux Cristallographie : structures des corps solides organisés en cristaux Pétrographie : classification des roches, leurs genèse et mode de fonctionnement Stratigraphie et géologie historique : succession des terrains et chronologie Paléontologie, paléobotanique, paléozoologie : fossiles, végétaux et animaux Paléo(bio)géographie : géographie anciennes et répartitions des êtres vivants Géodynamique : phénomènes géologiques en surface (« externe ») et en profondeur («interne ») Tectonique : déformation des roches et sismique- comportement des ondes Géographie physique : paysages et modelés Pédologie : sols et évolution Géologie appliquée : géotechnique, hydrogéologie, géophysique, géochimie, mécanique des sols, etc. 2. Histoire de l’Univers, du système solaire et de la Terre Vers 15 Gigans (GA= milliard d’année) « Big-Bang » ou explosion originelle. Composition de l’Univers majoritairement de l’hydrogène(H) et aussi de l’hélium (petite quantité- He) Vers 5Ga, apparition du soleil (étoile) Rotation de la terre autour du soleil 1an Vers 3,8 Ga apparition d’H2O sur terre Vers 0,6 Ga, processus de squelettisation 4. Sismique Séisme : ébranlement brutal du sol causé par un mouvement brusque, en profondeur, de deux compartiments de roches. Hypocentre : Foyer du mouvement Epicentre : point de la surface terrestre immédiatement au droit du foyer Ondes de compressions/dilatations : « P » Ondes verticales/transversales : « S » Ondes de cisaillement horizontale : « de Love » Echelle de Mercalli (MSK) : comporte 12 degrés, basé sur l’estimation des dégâts et des effets ressentis (Plus subjective que celle de Richter) Echelle de Richter : basée sur des mesures de l’énergie libérée, réalisée d’après enregistrements (Plus objective que celle de Mercalli) Sismographe : pendules très lourds a la forte inertie, fixés sur des supports solidaires au sol, appareil qui sert a enregistrer les mouvements du sol. Terre constituée d’enveloppes successives : - celle très profonde de Lehmann : entre les deux parties du noyau d’état différent - celle de Gutenberg : entre le manteau et le noyau avec des vitesses de transmissions fortes et faibles) - celle plus superficielle de Mohorovicic : entre le manteau et l’écorce. 5. Structure interne de la Terre. « Centrifugation » avec concentration des métaux denses vers le oyau (dont Fer et Nickel) et des éléments légers vers la croute (silicium, silicates). De l’intérieur vers l’extérieur : -Noyeau interne : état solide -Noyau externe : comportement d’un liquide -Manteau inférieur : comportement d’un solide -Couche particulière du manteau supérieur : nature visqueuse, ou les ondes se déplacent a faible vitesse -Manteau supérieur : déplacement rapide des ondes -> suppose un état solide -Ecorce/Croute continentale/Croute océanique : PARTIE SUPERFICIELLE QUI NE REPRESENTE QUE 1% EN VOLUME et 0,5% en masse du globe Forment la lithosphère 6. Tectonique des plaques et dérive des continents Le basalte enregistre l’orientation du pole magnétique car il contient des minéraux ferreux qui s’orientent lors de la cristallisation selon les lignes magnétiques de l’époque. Différentes plaques et mouvements respectifs : -zones d’accrétion : au niveau des rides médio-océaniques ou des rifts -zones de subduction : ou une plaque s’enfonce sous une autre -zone d’obduction ou de collision : ou des plaques continentales viennent s’affronter en donnant des chaines de montagnes -zone de coulissage ou des plaques glissent le long l’une de l’autre générant des séismes superficiels et des mouvements tectoniques (Plaques majeures : Eurasie, Nord-Amérique, Sud-Amérique, Afrique, Pacifique, Australie, Antarctique ; Micro plaques : Caraïbes, Philippines) Les séismes sont distribués le long des zones d’accrétion, dorsales médio-océaniques ou rifts, avec des foyers peu profonds, ou au niveau des zones de subduction. 7. Géodynamique profonde Les séismes sont répartis en deux groupes majeurs : -De faible intensité et de faible profondeur, liés aux dorsales et rifts, résultent des mouvements de tectonique distentive, plutôt superficiels -D’intensité plus fort et de profondeur variable, générés par des frictions importantes dans les zones de subduction ou d’obduction, avec une répartition géométrique selon un plan plongeant régulièrement sous la plaque « dominante ». Plan appelé « Plan de Benioff ». 8. Minéralogie Minéral : substance de composition chimique et de structure atomique bien définies, qui est stable dans des conditions précises de température, de pression et de milieu chimique. L’état solide peut être réalisé sous deux formes : -Amorphe ou vitreux : sans structure organisée -Cristallin. Cristal : Solide caractérisé par des formes géométriques régulières. Ordonnance stricte a l’échelle atomique. Polymorphisme : variation des structures atomiques pour une même composition chimique. Isomorphisme : minéraux cristallisant sous une même forme cristalline pour des formules chimiques différentes. Grandes familles : -sulfates (pyrite et marcassite) -oxydes (limonite) -Halogénures (halite ou sel gemme) -carbonates (calcite et dolomite) -sulfates (anhydrite et gypse, qui intervient dans la fabrication du plâtre par cuisson) Propriétés : -couleur -éclat -transparence -densité -dureté -ruptures -magnétisme -propriétés thermiques -propriétés électriques -propriétés optiques -propriétés chimiques 9. Cristallographie 7systèmes cristallins du plus simple au plus complexe : (ps derrière le A et, le chiffre est en petit en dessous -> en « indice ») Triclinique Prisme incliné a base parallélogramme C Monoclinique Prisme incliné a base rectangulaire C A2 P Orthorhombique Prisme droit a base rectangulaire C 3A2 3P Rhomboédrique 6 faces = losanges égaux C A3 3P 3A2 Quadratique Prisme droit a base carrée C A4 P 4A2 4P Hexagonal Prisme droit a base hexagonale C A6 6A2 6P Cubique cube C 3A4 3P 4A3 6A2 6P 10. Alumino-silicates Eléments les plus représentés de la croute terrestre : Oxygène Silicium Aluminium Calcium Sodium Potassium Fer Magnésium Poids : 46,7% 27,7% Volume : 92% 0,8% ^___________^ ^_________^ calco- alcalins ferro- magnésiens Le module de base de tous les silicates est un tétraèdre Classification de la plus simple a la plus complexe : -tétraèdres isolés : Nésosilicates a neutraliser par des cations -tétraèdres en paires : Sorosilicates par mise en commun d’un oxygène -tétraèdres en anneau : Cyclosilicates pour réaliser une boucle fermée a 6tétra. -tétraèdre en chaine simples ou doubles : Inosilicates pour chaine simple ou double -tétraèdres en feuillets : Phyllosilicates disposition en feuillets simples ou doubles -tétraèdres en charpente tridimentionnelle : Tectosilicates chaque tétra. est soudé par tous ses sommets a ses 4 voisins 11. Pétrographie Une roche est un agrégat de minéraux, soit de la même espèce (roche monominérale), soit d’espèces différentes (roches poly- ou pluri-minérale) Classification génétique : -roches magmatiques : formées par refroidissement et cristallisation au départ d’un bain en fusion, le magma -roches sédimentaires : déposées dans un environnement sédimentaire ( aquatique ou aérien), soit fragments de roches anciennes soit par processus biochimiques -roches métamorphiques : transformation plus ou moins intense de roches préexistantes sous l’action de hautes pressions et/ou températures 12. Roches magmatiques Le refroidissement du magma provoque la formation d’une roche magmatique. Classification : 1. Roches plutoniques : tous les cristaux sont vus a l’œil nu - Cristaux automorphes : développent leur géométrie propre - Cristaux xénomorphes : forme conditionnée par l’espace subsistant. - Structure aplitique : cristaux fins infra-millimétriques - Structure grenue : cristaux millimétriques - Structure pegmatitique : cristaux qui atteignent le cm et plus 2. verres volcaniques naturels (opposé roches plutoniques) Plusieurs générations de cristaux noyés dans une phase intertitielle désignent une structure porphyroïde, avec des cristaux visibles (phénocristaux) dans une masse homogène. Cristaux visibles (rares) : résultat de coulées ou explosions : structure microgrenue, microlitique (avec de très petits cristaux dans un verre, voir carrément vitreuse) Chimisme de la roche basé sur l’abondance du quartz : - hyper-silicieuse/ sursaturées ou acides - 65% - saturées ou intermédiaires - 52% - sous-saturées ou basiques - 45% - hypo-silicieuses/ ultra basiques Minéraux ferro-magnésiens opaques délimitent les groupes dits : Leucocrates/35%/mésocrates/65%/mélanocrates X Acides Intermédiaires Basiques Texture Intrusives Granite Syenite, diorite Gabbro Grenue Extrusives Rhyolithe Trachyte, andesite Basalte Fine Le granite est donc une roche magmatique grenue, composée essentiellement de trois gammes de minéraux : quartz, feldspaths et micas Volcanisme : Les manifestations volcaniques peuvent être aériennes ou sous-marines Les édifices volcaniques sont nommés : - hawaïens : vaste cratère avec écoulements en faible pente - stromboliens : cône mixte mêlant coulées de laves et projections de cendres - vulcaniens : cône presque exclusivement formé de cendres sans coulée, - vésuviens : mélange des types vulcanien et strombolien - péléens : aiguille extrusive au milieu de débris (avec nuées ardentes, mêlant gaz et matières solides en suspension Les débris sont dénommés selon leur diamètre : Blocs/30mm/Lapilli/2mm/Cendres Ils vont se déposer +- loin du lieu d’émission et vont former des roches pyroclastiques 13. Roches sédimentaires Processus d’altération de roche : altération mécanique ou chimique La désagrégation mécanique agit en conséquence de comportements thermiques, ces fragments déposés ailleurs donnent naissance aux Roches Sédimentaires Détritiques (A) L’altération chimique est plus profonde et attaque la structure des minéraux, les produits qui résultent de cette altération sont des ions et des sels dissous, C’est la catégorie des roches sédimentaires biochimiques (B). (A) classées suivant leur granulométrie : Rudites Graviers/galets 2mm Arénites Sables 40μm Lutites uploads/Geographie/ synthese-de-science-du-milieu.pdf