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Géologie générale

La géologie 


Geo = la terre  logo = Etude de la science

Géologie = c’est la science qui étudie   la terre
L’age de la terre : 13 milliards ans
Géologie physique s’occupe de compréhension des phénomènes.
Géologie historique : chronologie des Evénements
Minéralogie : pétrologie = étude des minéraux et les roches
Stratigraphie : paléontologie = couches sédimentaires et les fossiles

Technique d’observation :


On observe : la forme, couleur,aspect,dessin
Univers : est constitué d’une multitude de galaxie entre lesquelles se trouvent des masses de gaz, l’univers aurait un diamètre d’un milliard d’année lumière.
1 milliard d’année : le soleil continuent à grossir pour devenir une géante rouge 100 fois plus grosse que maintenant et 1000 brillant = instabilité

Planète tellurique ( analogue à la terre ) : mercure,vénus,terre et mars
Planètes gazeuses : saturne,jupiter,uranus,neptune et pluton ( assez mal connue )
Une étoile : réaction de fusion nucléaire ( formation d’atome lourd à partir des atomes légère = réaction donnent la brillance
4 H = H + e
Hydrogène = helium + positon
Une planète : objet céleste : produisent des réactions de fusion nucléaire ( formation d’atome légers  à partir d’atomes lourd).
 Uranium === Stronium + Cérium

Le tableau des planètes :


tableau des planetes

La terre :

la terre est la 3 eme planète par ordre de distance au soleil

Satellite : la lune , orbite = rayon =) 149,6M km

Période de révolution sidérale : 365,256 jours : rotation 23,56 heures
La terre n’est pas homogène
Densité : masse/volume = 5,52g/cm3

La densité :

Océans : 1,2   granite : 2,7 , bazalte : 3,1
Le matériel profond plus lourd plus dense d’on le caractère hétérogène de la terre.

Structure de la terre :


Forme elliptique

forme elliptique de la terre

Rp=6357km et Re=6378km
Rayon moyenne = 6371km

Rapport d’aplatissement : Re-Rp/Rm = 1/297
La terre n’est pas homogène

l’atmosphère est devise en plusieurs couches :

les couches de l'atmosphère 

Troposphère :  11km d’altitude base de l’Atmosphère , la Température diminue avec l’altitude, c’est le siège des phénomènes météo et mouvement atmosphérique
Stratosphère : à 50 km d’altitude , la T augmente avec l’altitude jusqu’à 0 , ils contiennent la couche d’ozone.
Mésosphère : à 80 km d’altitude, la T diminue -80c : la densité de l’air est faible, c’est une zone de destruction des météorite
Thermosphère : de 80km à 600km, la Température augmente, zone des stations spatiales .
Hydrosphère :
L’ensemble des eaux ( lug,sol,gaz) sur la surface de la terre
Eaux océaniques :  97,5%
L’eau continentales : 2 ,5% ( lacs, fleuvs, glaces,)
Salinité :
La salinité moyenne = 35g/l
Il varie : diminue avec les apports d’eau douce et augmente avec évaporation

Densité : liquide vers solide = dégagement de la chaleur
Solide vers liquide = absorption de la chaleur.

Biosphère :

L’ensemble des êtres vivants sur le globe ( animaux végétaux )
Particularité : riche en Carbonne.

Zone cratonique :
Plateforme : bassin sédimentaire peu ou pas déformés
Bouclier : zone de faible relief composés des roches plissés et métamorphisé très anciennes ( gneis, micachystes )

Zone orogénique : c’est une chaîne de montagne composé des roches déformés métamorphisé d’âge récente ( Ex : Haute atlas, Rif, moyenne atlas , …)
zone orogénique

Domaine océanique :




Zones internes  de la terre


structure interne de la terre


Mine = jusqu’à 3000 m
Forage = 11500 m
Continents = granite
Fond océanique = basalte

Etude de la propagation des ondes sismiques


-          Séisme : tremblement de terre
-          Secousse du sol provoqué par un mouvement brusque en profondeur
-          Sismologie : Etude de la propagation des ébranlements naturels ou locales
-          La vitesse de propagation : temps depuis la source jusqu’à la réception par un sismographe ( appareil)
-          Dépend = moins de profondeur plus nature du matériel traversé.
-          Rai sismique : trajectoire rapide survie par un branlement sismique entre 2 points.

Hypocentre : source de l’ebranelement ( au profondeur )
Epicentre : se trouve en surface de la terre à la verticale de l’hypocentre

Les ondes : on a 3 types des ondes sismiques .

P : onde primaire , la 1er onde enregistrées par un sismographe, se propagent plus vite que les autres = onde de volume se propagent à l’intérieur de la terre
S : Onde secondaire,transversale, onde cisaillement, ne traversent pas les liquides. La vitesse de propagation de 4 à 7km/s
L : onde de surface avec un faible vitesse = 3km/s
Rai sismique : est assimilé à un rayon lumineux, il subit des réfraction en passant des milieux différents.
Renseignements : sismologie nous permet de déterminer la structure interne du globe.
Discontinuité de Moho , sépare le domaine de la croûte et le manteau supérieur.
Une autre limite donnée par la diminution de vitesse et le passage vers une zone de faible densité
Limite manteau supérieur sur le manteau inférieur.
C’est la limite entre lithosphère/ asthénosphère
Manteau supérieur : densité rigide
Manteau inférieur : dense et visqueux.

Notion de gravimétrie et principe isostasie :


Gravimétrie : Etude de champ de gravité terrestre, Etudier ,analyser et expliquer les variations du champs de pesanteur de la terre
Loi de NEWTON


G= F attraction = (m.M)/r²  loi de gravitation universelle
G= 9 ,8 ( sur la terre )
Il varie en fonction de :
L’altitude ( g diminue )
Latitude : g augmente )
Gravimétrie permet d’expliquer les conditions d’équilibre verticale de la terre, grâce au Principe d’isostatie.

L’isostatie : c’est l’équilibre de masse en altitude qui est en fonction de leur répartition des masses sur la croûte crée des anomalie gravimétrique.

Photo chaîne montagne isostatie )
L’attraction est plus faible que la normale g=9,8 , sur les continents , la pesanteur est faible.
La gravimétrie a montré que l’épaisseur de la croûte terrestre varie .
Sous les continents : épaisse
Sous les océans : mince : Manteau plus dense est proche de la surface.

Principe d’isostatie : version géologique du principe d’archamédise.


Corps légers qui flottent sur les corps dense.
Les continents relativement légers, flottent sur l'asthénosphère plus dense.

2 modèle d’isostasie


-          Modele de PRATT et modele d’AIRY

Modèle de PRATT :

Les densités varient latéralement dans des colonnes en fonctions de leurs élévation par rapport à la surface d’équilibre

P0 x (H+h)(hauteur P0) = Pp x H(hauteur Pp)=....

en équilibre, les colonnes ont les mêmes masses, mais pas la même hauteur = donc des densité différente ( D3 supérieur D2 supérieur D3)

Modèle d’AIRY
model d'airy


d1(densité des blocs)x H + Pm(densité de l’athenosphére) xr = d1(densité des blocs)(H+h+r)=…




Géodynamique interne de la terre


Les phénomènes directs liés à la géodynamique interne sont :


Les déplacements horizontaux des plaques ( tectonique des plaques )

Activité magmatiques

Les produits métamorphique

Les déformations de la croûte terrestre.

Les formations des grandes chaines de montagne.



Magmatisme et Roches Magmatiques :


-          Genèse et évolution d’un Magma.

Notion d’un Magma :

Magma : partie de la matière en fusion qui n’a pas fait éruption ( qui n’est pas arrivées à la surface ou prés de la surface )
La lave : partie de la matière en fusion qui fait éruption ( coulées,lacs,….)
Le magma  est un liquide naturel visqueux, fait de roches fondues plus cristaux déjà formés plus gaz dissous.
Chimiquement : c’est une solution complexe de silicates d’aluminium : ( liquide sillicaté ) de Na , de K , de Ca, de petites quantités d’eau et de Co2.
Le magma peut : rester dans des zones de stockage ou sortir à la surface de la terre.

Mécanisme de Naissance des Magmas.


Le magma proviennent de l’intérieur de la terre, Cependant, les études sismiques ont montrés que la croûte et le manteau sont à l’état solide ( traversé par les ondes S) , la seule partie interne de la terre à  caractère liquide est le Noyau externe.
La genèse du magma se fait par fusion partielle.
Fusion partielle de la croûte terrestre ou du manteau :
Décompression adiabatique ( chute de pression à Température constante)
Augmentation de la Température à pression constante.
Addition de l’eau.
Décompression adiabatique : au profondeur, une chute de Pression peut former un magma à condition Température constante ( dorsale océanique ) cute de pont et fusion et le matériel fond.
Le magma chaud et léger remonte rapidement à la surface, sans perte de chaleur.

Augmentation de la température à pression constante :
Pression constante, si la température augmente = le matériel fond : 2 possibilités d’apport d’énergie
-          Liée à la présence d’éléments radioactifs ( continentales supérieur manteau)
-          Liée à la présence de courant convection = fusion manteau = remontée de la chaleur terrestre profonde.
-          Addition de l’eau : abaissement de point de fussion.

Lieu de Naissance des Magmas :


Le manteau supérieur ( profondeur supérieur ou égale 60km) et le lieu de naissance des magmas parfois on les trouves dans la croûte continentale ou océanique.
Magma du manteau supérieur ou croûte océanique = pauvre en Si ( magmas basiques)
Magma du croûte continentales = riche en Si ( magma acide)
Dans les conditions normales, le manteau terrestre est à l’état solide. Dans certains conditions de pressions et de température, ce manteau peut fondre partiellement et donner des magmas basaltique.
Intraplaques : zones de divergence des plaques : rides médio océaniques, zone de production des fonds océanique ( qui couvrent 70%de la surface terrestre).

Origine de la diversité des Magmas et différenciations Magmatiques


Le magma formé au profondeur monte vers la surface et s’accumule dans des chambres magmatiques, ce déplacement enregistre un changement des conditions physico-chimique on dit que le Magma subit une DIFFERENCIATION .
Refroidissement de magma et formation des cristaux = cristallisation
Au cours d’un refroidissement, les minéraux ne cristallisent pas tous au même temps, il y(a une cristallisation de minéraux différent = cristallisation fractionné.

Fusion partielle : une seule fraction du manteau, subit de la fusion taux inférieur a 30%
Cristallisation fractionnée : la cristallisation ne se fait pas en une seule étape et à une Temperature constante, le Magma se refroidit et commence à cristalliser ( dans un intervalle de 600° - 1200° ).
Les 1ers cristaux formés tombent au fond de la chambre magmatiques, le liquide restant change de composition.
La séparation des minéraux du liquide est à cause de ces densités.
Les minéraux plus dense descendent, alors le liquide léger surnage.
Les minéraux plus dense tombent au fond plus le liquide léger surnage.
1er cristaux : Riche en Ca, Fe,Mg ( olivine , pyroxene, amorthite) = devient une phase liquide résiduelle pauvre en ( Mg,Ca,Fe= et riche en SiO2 ( silice et en alcalins ( Na2O, K2O)
Séparation des minéraux : donc formation d’un nouveau magma et évolution vers un nouveau liquide = différenciation magmatique.

Au cours d’une différenciation par cristallisation fractionnée, les minéraux apparaissent dans un ordre établi dit ordre ou réactionnelle de BOWEN= appauvrir le magma en ( Fe,Mg,Ca) et l’enrichir en ( Silice, Na,K)
2 branche qui fonctionnent au même temps :
Branche continue
Suite discontinue des minéraux plagioclases ( Fe, Mg)

 suite discontinues des minéraux plagioclases



Cette suite dépend de plusieurs facteurs, surtout la composition chimique initial ( pauvre ou riche en Silice)
Tous les magmas qui cristallisent ne suivent pas nécessairement la série de BOWEN.
L’ordre de cristallisation est contrôlé par : ( composition chimique,pression,l’eau,vitesse de refroidissement )
Les minéraux ne peuvent cristalliser que dans certains conditions de pression et de température
Au cours de cristallisation fractionnée, la densité du liquide résiduel diminue ( à cause du tombent des minéraux dense), alors sa viscosité augmente
Au cours de refroidissement, diminution des éléments ( Fe,Mg,Ca) et augmentation des éléments ( Na2O,K2O) et silice ( magma basique évolue en magma acide)
C’est la différenciation magmatique fait par la cristallisation fractionnée

Basalte (basique)= andésite = dacite = rhyolite(acide)
                               ( intermédiaire)

Séries Magmatiques :



Une série magmatique est une famille des roches magmatiques formées à partir d’une même magma, par cristallisation fractionnée ou fusion partielle)
En plus les roches sont différenciées plus, elle sont riche en alcalins ( Na2O,K2O) et pauvre en ( CaO) et ( FeO,MgO)

Voilà les séries magmatiques :


Série tholéitique : pauvre en ( Na,K) silice, magma saturé
Série riche en Fe et pauvre en Mg.
Magmatisme de Dorsales et de point chaud ( zone divergence)
Série calco-alcaline : riche en silice, K, magmatisme de subduction et de collision ( zone convergence)
Série alcaline : zone intraplaques , riche en silice ( Na,K) magma sous saturée
La solidification d’un magma produit des roches dont l’aspect et la nature dépendent de plusieurs facteurs tels :
Le lieu de la genèse , le degré de la cristallisation , la vitesse de refroidissement.

Classification des Roches :



Classification basée sur la texture :


Texture : mode de visibilité des minéraux dans une roches magmatique, il est déterminé par la vitesse de refroidissement et la mode de mise en place.

Roche plutonique : solidifiée ( cristallisée lentement en profondeur dans des chambres magmatiques.
Texture grenue : des minéraux tous visible à l’œil nu




Roches filoniennes : un profondeur prés de la surface.
Texture microgrenue : des cristaux visible ou non visible d’une dimension faible ( inférieur a 1mm)

Roche Volcanique : solidifiés rapidement à la surface de la terre.
Texture hypocristalline ( microlitique : des cristaux petite taille invisible et d’une pate non cristallisée appelée le verre volcanique.

Classification basés sur la composition minéralogique


Les minéraux cardinaux : blancs, minéraux indispensable pour définir une roche ( quartz,feldspaths (Ca,K,Na)) feldspathnoide.
Les minéraux qui décris la roche : ( olivine,pyroxène, amphibole micas,) biotite, albite)
Les minéraux accessoires : zircon, apatite, sphène).

Saturation :

Les minéraux consomme pour leur formation une quantité de silice ( SiO2) trois cas se présentent selon que la quantité de silice est inférieur ou égale à la quantité nécessaire pour saturer les alcalins dans un magma
Roche sursaturée : contient du quartz
Roche saturée : contient du feldspaths seuls.
Roche sous saturée : contient du feldspathoïde.
Dans les trois groupes les minéraux colorés sont toujours présents en quantité variable.

Coloration :

La coloration des roches magmatiques est commandée par la proportion des minéraux sombres
Leucocrates : plus clair les minéraux sombres ( 10%) Exemple : granite,syénite,rhyolite)
Mésocrates : les minéraux sombres ( 35%) exemple : diorite quartz, dacite, diorite,andésite.
Mélanocrates : les minéraux sombres ( 65%) exemple : gabbro, bazalte.

Classification basés sur la composition chimique :

Acidité de la roche :

Roche acide supérieur à 65% de silice ( SiO2)
Roche intermédiaire : 52-65% de silice
Roche basique : 45% - 52% de silice
Roche ultrabasique : inférieur à 45% de silice.

Nomenclature et classification des roches magmatique

classification des roches magmatique


Composition chimique :

Feldspaths potassique et feldspaths calco-sodique ( Na supérieur Ca) : (albite,orthose ) on trouvent ce feldspaths qui est riche en ( K,Na) dans les roches acide ( riche en silice)
Exemple : granite,rhyolite,syénite,Trachyte, syénite nephelinique, phonolite)

Feldspaths moyennement calcique ( Ca) ,feldspaths calco-sodique : on trouvent ce feldspaths ( Ca égale Na) dans les roches intermédiaire
Exemple : diorite, essexite,théphrite,dacite,andésite)

Feldspaths calcosodique : ( Ca supérieur à Na) : on les trouvent dans les roches basique ( pauvre en silice .
Exemple : Gabbro, basalte,theralite,basanite.


PHOTO DIAGRAMME TRIANGLE STRECHENEN)

A-     Les feldspaths alcalins ( Na : albite ; K : orthose )
P- Les feldspaths calco-sodiques ( plagioclases)
Q-Le quartz pour les roches sursaturées en silice
F- Les feldspathoïde par les roches sous saturées en silice.

Identifier une roche magmatique dans la composition minéralogique
1-      Texture grenue == plutonique
2-      Texture microlite = volcanique


Nomenclature des roches magmatique :

Ils existent plusieurs classification des roches

Roche plutonique :

Les roches plutoniques cristallisent dans des chambres magmatique en profondeur dans la croûte ( 2 à 50km), à une vitesse de refroidissement lent, en trouve des grains grossier ( supérieur 2mm), et d’une texture grenue
Roche totalement cristallisé, affleurement après l’encaissement.



( l’érosion + montée du racine (isostatie) permettent l’affleurement des roches plutonique)

Différents structures plutoniques :

Les corps plutonique présentent une géométrie soit concordante soit discordante avec l’agencement des roches encaissantes.
Pluton discordante : forme irrégulière,volumineux ( 10-100km) batholite.
Pluton concordant : forme des lentilles = laccolite



Quelques exemples des roches plutoniques :

Famille des granites ( granitoïdes) : roches sursaturés, acides , leucocrates, grenue, formée du quartz, feldspaths K ( orthose ou microline), plagioclases ( albite-oligoclases) et micas ( biotite ou muscovite).
Granite intrusifs d’origine du manteau supérieur
Granite d’anatexie : fusion partielle de la croûte continentale
Magma basique = (fractionné ) nous donne une magma acide
Famille des gabbro : roche basique, mélanocrates, grenues, composés de : plagioclase, pyroxène ou olivine.
Roche issus = fusion partielle de la péridotite mantellique = constituant principalement de la couche inférieure de la croûte océaniques.
Famille des péridotites : roches holémélanocrates, grenus, ultrabasiques ,plus dense, formées de (l’olivine,pyroxène et amphibole) constituant du manteau terrestre).

Roche filoniennes : un filon est une lame de roche magmatique recoupant l’encaissant.


Intermédiaire entre roche plutonique et roche volcanique :
Vitesse de refroidissement moyenne
Texture microgrenue, grain inférieur a 1mm visible ) l’œil nu)
Roche totalement cristallisée, minéralogie = plutonique et volcanique
Bazalte (volcan) : olivine + plagioclases + pyroxène
Dolérite ( filon) : olivine + plagioclases+ pyroxène)
Gabbro ( pluton ) : olivine+ plagioclases+ pyroxène
Granite : Gz+ Fd+ Bi
Micro-granite : gz+Fd+Bi
Rhyolite : gz+Fd+Bi
Hypovolcanique : lorsqu’il rapprochent aux roche volcaniques
Périplutonique : lorsqu’il se r’approchent aux roche plutoniques

Différentes structures filoniennes : selon la géométrie des filons.
On distingue :
Dyke : discordant,souvent verticale parfois oblique
Sill : concordant ( parallèle aux Roche encaissantes
Roche volcanique :
Cristallisation rapide ou brutal à la surface ; les cristaux n’ont pas le temps de se développer et ils deviennent petits ou sont absents
La texture est : microlitique ( cristaux plus verre ) , hyaline ( verre volcanique) .