القائمة الرئيسية

الصفحات

 Chapitre 1 : Les matériaux de l’écorce terrestre


1.1 Les Minéraux

 A) Définition d’un minéral  : Un minéral est une substance inorganique solide qui se présente sous forme d’un cristal ou d’un solide cristallin. 


      Cristaux de quartz Cristaux                              Cristaux de pyrite 
 


B)Définition d’un cristal 

Un cristal est un corps solide (minéral naturel homogène) de forme polyédrique, plus ou moins brillant, à structure régulière et formé d'un assemblage ordonné d'un grand nombre d‘atomes de molécules ou d’ions.

Cristaux de quartz Cristaux                              Structure cristalline du quartz  
                       

C)Aperçu général

            Il existe plus de 4000 variétés de minéraux dans la nature, mais seulement une douzaine de minéraux sont les plus abondants La majorité des minéraux qui constituent la croûte terrestre sont composés uniquement de huit (8) éléments chimiques :


D)Caractéristiques des minéraux
Un minéral est caractérisé par ses propriétés physiques et chimiques

Propriétés physiques des minéraux 

✓Forme cristalline                                 
✓ Magnétisme 
✓ Dureté 
✓Photoluminescence
 ✓ Couleur 
✓ Radioactivité
 ✓ Ténacité 
✓ Densité 
✓ Éclat 
✓Transparence
 ✓Clivage
 ✓ Cassure
 ✓ Trace ou trait 
✓ Conductivité électrique Propriétés chimiques des minéraux
 ✓Composition chimique ✓ Solubilité ✓Effervescence
✓Transparence 
✓Clivage 
✓ Cassure
 ✓ Trace ou trait
✓ Conductivité électrique 

Propriétés chimiques des minéraux 

✓Composition chimique 
✓ Solubilité
 ✓Effervescence 

Propriétés physiques des minéraux


• Forme cristalline (système cristallin) La forme géométrique des cristaux est définie par leur structure cristalline : minéraux dans la nature sous forme de polyèdres 
• Dureté: Résistance du minéral à se laisser rayer
 • Couleur: En général, les minéraux présentent une grande diversité de couleur
 • Ténacité: Résistance au choc : minéraux fragiles, minéraux friables. 
• Densité: Rapport entre le poids du minéral et le poids du volume d’eau qu’il déplace : poids par unité de volume
 • Éclat: Aspect de la surface du minéral lorsqu’il réfléchit la lumière : éclat métallique ou non métallique (vitreux, nacré, mat, gras,…) 
• Transparence: Propriété du minéral à laisser passer la lumière : minéraux transparent, translucide ou opaque 
• Clivage: Propriété du minéral de se casser selon des plans déterminés : plans de faiblesse dans la structure cristalline du minéral 
• Cassure: Propriété du minéral de se casser, de se briser en donnant des surfaces irrégulières : cassure conchoïdale Propriétés physiques des minéraux 
• Trace ou trait: Couleur de la poudre du minéral : trace laissée par un minéral lorsqu’on le frotte sur une plaque de céramique non émaillée 
• Indice de réfraction: La réfraction est la déviation d’un rayon lumineux qui passe d’un milieu à un autre
 • Conductibilité électrique: Capacité d’un minéral de conduire l’électricité : minéraux conducteurs et minéraux non conducteurs 
• Magnétisme: Capacité de minéraux riches en fer à se faire attirer par un aiman
t • Photoluminescence: Émission de lumière lorsqu’un minéral est éclairé par une lumière de forte énergie (rayons ultraviolets) par exemple : calcite, fluorite 
• Radioactivité: Quelques minéraux émettent un rayonnement invisible: alpha, Bêta, gamma par exemple : uraninite, thorite 

Propriétés chimiques des minéraux

• Composition chimique: Éléments chimiques qui composent le minéral 
• Solubilité: Propriété d’un minéral à se dissoudre dans l’eau ou dans un autre liquide (acide) 
• Effervescence: Propriété de minéraux de la classe des carbonates à réagir avec certains types d’acide (acide chlorhydrique). Cette réaction produit un gaz carbonique 

E)Composition chimique

Un minéral est défini par sa composition chimique et sa structure cristalline. Les minéraux peuvent être composés d'un seul élément chimique : Exemples : - Graphite ( C) - Diamant ( C )

        Graphite                                                         Diamant


Les minéraux peuvent être composés de plusieurs éléments chimiques. Exemples : - Amazonite (KAlSi 3 O 8 ) - Chalcopyrite (CuFeS 2 )


       Amazonite                                                      Chalcopyrite

F)Structure cristalline
 La structure cristalline (structure d'un cristal) d’un minéral correspond à l'arrangement des atomes dans le cristal selon un espacement et une symétrie bien définis. 
Le graphite est un minéral constitué d'atomes de carbone qui se présentent sous forme de couches ou de feuillets hexagonaux non compacts. 


                                                                                                  Graphite

La structure cristalline définie la forme géométrique d’un cristal. 
Graphite Lorsque les cristaux ont des formes géométriques bien définies, on dit qu’ils sont automorphes.


Cristaux automorphes de pyrite                  Cristaux automorphes de grenat 

Dans la nature, les cristaux (minéraux) se forment dans des conditions qui ne permettent pas toujours un développement parfait de leur forme cristalline. 
En effet, les cristaux peuvent être gênés dans leur croissance par des cristaux voisins déjà formés. Par conséquent ils ne présentent pas de formes géométriques bien définies : ils sont dits xénomorphes.



Dans certains cas, les minéraux ne présentent aucune forme cristalline; ils sont dits amorphes. Exemples : cristaux amorphes de quartz


Quartz amorphe dans une obsidienne          Quartz amorphe dans une opale

G)Dureté des minéraux

La dureté d’un minéral est déterminée par sa résistance à se faire rayer.


H)Système cristallin

 Un système cristallin est un classement des cristaux sur la base de leurs éléments caractéristiques de symétrie : axe, centre, plan.

Il existe sept systèmes cristallins de base
La croissance des cristaux se fait suivant des lois de géométrie simple caractérisées par sept systèmes

Système cubique (isométrique)
 La forme primitive du minéral est un cube : un prisme droit à 6 faces égales


Système quadratique (trétragonal) 
La forme primitive du minéral est un prisme droit à base carrée

Système orthorombique (rhombique) 
La forme primitive du minéral est un prisme droit à base rectangulaire.

Système hexagonal
La forme primitive du minéral est un prisme droit à base hexagonale.

Système rhomboédrique 
La forme primitive du minéral est le rhomboèdre : un prisme oblique dont les six (6) faces sont des losanges égaux.

Système monoclinique (clinorhombique)
 La forme primitive du minéral est un prisme oblique à base losangique

Système triclinique (asymétrique) 
La forme primitive du minéral est un prisme oblique à base losangique

Système cristallin
Généralement, lorsque les cristaux se développent sans contrainte dans la nature ils vont prendre la forme d’un des sept systèmes cristallins originels de base.



Conclusion : Ce sont les variations de la vitesse de croissance d’un cristal en fonction de la direction qui sont responsables de la forme cristalline des minéraux

Classification des minéraux

La classification des minéraux correspond à une répartition des espèces minérales basées notamment sur la composition chimique des minéraux. On distingue neuf classes de minéraux :
 - Classe I : Éléments natifs 
- Classe II : Sulfures 
- Classe III : Halogénures
 - Classe IV : Oxydes 
- Classe V : hydroxydes
 - Classe VI : Carbonates
 - Classe VII : Sulfates
 - Classe VIII : Phosphates
 - Classe IX : Silicates

Classification des minéraux

Classe I : Éléments natifs

 Les éléments natifs sont des minéraux formés d’un seul élément chimique. Les éléments natifs ont un grand rôle économique. Exemples : or (Au), diamant (C), graphite (C), platine (Pt), argent (Ag), cuivre (Cu)

Classe II : Sulfures 

Les sulfures sont des minéraux formés d’un ou plusieurs métaux combinés à du soufre (S). Exemples : pyrite (FeS2 ), chalcopyrite (CuFeS2 ), galène (PbS)

Classe III : Halogénures 

Les halogénures (chlorures (Cl- ) et fluorures (F- )) sont des minéraux formés d’un ou plusieurs métaux ou métalloïdes combinés à l’élément chlore ou fluor. Exemples : sel gemme (NaCl), sylvite (KCl), fluorine (CaF2 )

Classe IV : Oxydes 

Les oxydes (O2- ) sont des minéraux formés d’un ou de plusieurs métaux combinés à de l’oxygène. Exemple : magnétite (Fe3O4 ), corindon (Al2O3 ), rutile (TiO2 )

Classe V : hydroxydes 

Les hydroxydes (OH- ) sont des minéraux constitués d’une combinaison d’eau et d’oxydes métalliques. Exemple : goetite (FeO(OH)), brucite (Mg(OH)2 )

Classe VI : Sulfates 

Les sulfates (SO4 ) 2- , sont des minéraux constitués d’une combinaison de soufre et d’oxygène avec un ou plusieurs métaux ou métalloïdes. Exemples : gypse (CaSO4 2H2O), barytine (BaSO4 ) On inclut dans cette classe les chromates (CrO4 ) 2- , les molybdates (MO4 ) 2- et les tungstates (WO4 ) 3-

Classe VI : Carbonates 

Les carbonates (CO3 ) 2- sont des minéraux constitués d’une combinaison de carbone et d’oxygène avec un ou plusieurs métaux ou métalloïdes. Exemples : calcite (CaCO3 ), sidérite (FeCO3 ), dolomite (CaMgCO3 ) On inclut dans cette classe les nitrates (NO3 ) - et borates (BO3 ) 2-

Classe VIII : Phosphates

 Les phosphates (PO4 ) 3- sont des minéraux constitués de phosphore et d’oxygène combinés avec un ou plusieurs métaux ou métalloïdes. Exemples : apatite (Ca5 (PO4 )3 (OH,Cl,F)), monazite ((Ce,La,Y,Th)PO4 ) On inclut également dans cette classe les arséniates (AsO4 ) 3- et les vanadates (VO4 ) 3- .

Classe IX : Silicates 

Les silicates (SiO4 ) 4- sont des minéraux qui combinent le silicium et l’oxygène avec un ou plusieurs métaux ou métalloïdes. Les silicates représentent 90 % en poids de l'écorce terrestre. Exemples : quartz (SiO2 ), sillimanite (Al2SiO5 ), microcline (KAl2SiO5 )


Les roches

Définition de roche 
Une roche est un matériau solide formé en général d’un assemblage de minéraux.
 Les roches sont constituées de minéraux tandis que les minéraux sont constitués d'éléments chimiques

Une roche peut être constituée de plusieurs minéraux. 
Exemple : Granite
 - Quartz (QZ) 
- Plagioclase (FK) 
- Feldspath potassique (FK) 
- Biotite (BO) 
- Hornblende (HB)



Une roche peut être monominérale, c’est-à-dire formée d’un seul minéral Exemple : marbre = calcite
 quartzite = quartz

Classification des roches

 Il existe trois grandes catégories de roche : 
✓ Roches magmatiques (roches ignées) 
✓Roches sédimentaires ✓Roches métamorphiques

Roches magmatiques

 Les roches magmatiques (ou roches ignées) comprennent les roches intrusives et les roches extrusives. 
1)Roches intrusives ou plutoniques Les roches intrusives ou roches plutoniques se forment à partir d’un magma qui refroidit lentement à de grandes profondeurs (30 à 35 km) sous la croûte terrestre 

En conséquence, les cristaux ont le temps de bien se former et la roche présente une texture grenue. 

Exemples : granite, gabbro




2)Roches extrusives ou volcaniques

 Les roches extrusives ou roches volcaniques sont issues d’un magma qui refroidit rapidement à la surface de la croûte terrestre. 

En conséquence, les cristaux n’ont pas le temps de bien se former et la roche est à grain très fin.

 Exemples : basalte, rhyolite, andésite



Roches sédimentaires

 Les roches sédimentaires proviennent de l'accumulation de sédiments (boue, sable, gravier) qui se déposent en couches dans un bassin de sédimentation.
                               Bassin sédimentaire

Les roches sédimentaires sont des roches qui se forment à la surface de la croûte terrestre.
 Ce sont des roches qui résultent de la compaction et de la cimentation de boues, de sables, de graviers ou de fossiles. 
Selon le mode de formation des roches sédimentaires on distingue : ✓Roches sédimentaires détritiques 
✓Roches sédimentaires chimiques et biochimiques


Les roches sédimentaires détritiques 
: roches qui proviennent de l’érosion de roches préexistantes continentales (roches plutoniques, roches volcaniques, roches métamorphiques ). Exemples : argilite, grès, conglomérat




Les roches sédimentaires chimiques et biochimiques 
: roches qui résultent de la précipitation d’une solution chimique ou de l’accumulation de débris de squelette d’organisme (fossiles) et de la transformation de matière végétale. Exemples : calcaire, dolomie, gypse, charbon


Roches métamorphiques

 Une roche métamorphique est une roche formée par la recristallisation (et généralement la déformation) de roches sédimentaires ou de roches magmatiques sous l’effet de la température et de la pression qui augmentent avec la profondeur dans la croûte terrestre. 
Les roches métamorphiques peuvent se former également au contact de roches plutoniques et de roches sédimentaires. 
Exemples : gneiss, paragneiss




Chapitre 2 : Géodynamique externe


I. GÉODYNAMIQUE EXTERNE

 I.1 DEFINITIONS
La dynamique externe de la terre, ou la géodynamique externe, concerne l'évolution dynamique de la surface de la Planète.

 L'eau, la glace, le vent, sculptent les surfaces continentales 

Les paysages obtenus reflètent la nature, la composition et l'architecture des formations géologiques. 

Les continents s'aplanissent et tendent vers un niveau de base, celui des océans.

Si les processus d'érosion dominent les continents, ce sont plutôt les processus de la sédimentation qui prévalent dans les océans.


Il existe un lien certain entre : 
➢géodynamique interne 
➢et géodynamique externe 

la dynamique reliée à la tectonique des plaques vient souvent rajeunir les reliefs des continents; la topographie des océans et son évolution sont aussi tributaires de la tectonique des plaques. 

On appelle souvent la terre, la planète bleue. Cela n'est pas étonnant, car comme le montre la coupe ci-dessous, les océans couvre 71% de la surface de la planète.



II. AGENTS DE LA GEODYNAMIQUE EXTERNE

 II.1. L’EAU

 La circulation annuelle de l'eau constitue le plus grand déplacement d'une substance chimique à la surface de la Planète. 
Le ruissellement des eaux continentales transfère les produits de l'altération physique et chimique vers les océans.
 La figure qui suit présente le cycle complet (externe et interne) de l'eau à l'échelle du globe terrestre tout entier

Sur cette figure, les boîtes représentent les réservoirs, les flèches bleues les flux du cycle externe, et les flèches rouges les flux du cycle interne. 

Selon les conditions de température et de pression, l'eau se retrouve sous trois états: solide, liquide et vapeur. 

Le cycle externe est celui qui est observable directement. L'énergie solaire transforme l'eau liquide en vapeur. L'évaporation se fait principalement au-dessus des océans (84%). Les vents et autres mouvements de l'atmosphère redistribue la vapeur d'eau; 

celle-ci retombe sous forme de pluie qui, au niveau des continents, ruisselle et retourne à l'océan.

L'eau (liquide et solide) constitue l'agent essentiel de l'altération et la désagrégation des roches de la croûte terrestre et contribue ainsi au recyclage de plusieurs éléments. 

Le cycle interne est celui qui concerne la circulation de l'eau entre l'océan, la lithosphère et l'asthénosphère. 

Un important volume d'eau s'infiltre dans les pores et les fractures de la couverture sédimentaire sur la lithosphère; on évalue à 330.106 km3 ce réservoir. Un autre volume important d'eau s'infiltre dans les fractures de la lithosphère.

On n'a qu'à penser à ce système de pompage que constituent les sources hydrothermales au niveau des dorsales médioocéaniques. 

Cette eau est un agent fort efficace de l'altération chimique des basaltes océaniques, modifiant les propriétés physico-chimiques et la composition de la croûte océanique et contribuant à la composition chimique de l'eau de mer.

La subduction de la lithosphère dans l'asthénosphère introduit aussi de l'eau dans cette dernière.

 Les minéraux du manteau même contiennent une énorme quantité d'eau. Ensemble, lithosphère et asthénosphère contiennent un volume d'eau évalué à 400.106 km3 .

Le tableau suivant permet de comparer le volume des divers réservoirs d'eau dans les deux cycles


Compte tenu que la surface des océans est de 3,6.108 km2 , si toute la glace stockée dans les calottes glaciaires et les glaciers fondait, la montée du niveau marin serait de 120 mètres; si le quart seulement du réservoir de glace fondait, la montée serait de 30 mètres.

a. Les eaux de ruissellement Le schéma qui suit présente de façon simple le bilan hydrique de la surface terrestre.


On y voit que moins de 7% de l'eau du cycle total est disponible pour modeler les continents par ruissellement, mais il s'agit d'un agent très efficace. 

C'est bien connu, les eaux de ruissellement creusent les vallées. La profondeur, la largeur et les formes de ces dernières se modifient avec le temps. Les schémas qui suivent illustrent ces modifications.


Le stade de jeunesse d'une vallée fluviale se caractérise par du creusement qui conduit à la formation d'une vallée étroite en forme de V; les reliefs sont accentués le long du cours d'eau et on retrouve chutes, cascades et rapides.

A l'étape de la maturité, le cours d'eau aplanit ses reliefs et diminue son gradient de pente; il commence alors à éroder latéralement, élargissant la vallée et créant, par ses dépôts, une plaine d'inondation. Cette dernière se construit par l'apport constant de sédiments issus de l'érosion en amont et par l'épandage dans la vallée de ces sédiments durant les périodes de débordement dues aux crues.

Le stade de vieillesse de la vallée est atteint lorsque celle-ci est beaucoup plus large que les plus larges méandres du cours d'eau.

 A noter que les tributaires du cours d'eau principal contribuent eux aussi à aplanir les reliefs adjacents. Le schéma qui suit illustre comment agissent les processus d'érosion et de dépôt dans un cours d'eau méandrique.


Dans un méandre (profils du haut et du bas), l'érosion se fait sur la rive concave, à pente raide, là où la vitesse du courant est la plus grande, alors que le dépôt se fait sur l'autre rive, convexe, là où la vitesse du courant est plus faible, formant une terrasse alluviale (ou barre de méandre). Le couple érosion-dépôt entraîne une migration latérale du méandre, causant un élargissement de la vallée au stade de maturité et une remobilisation des sédiments au stade de vieillesse de la vallée.

B/ L'action du vent

 Le vent constitue un facteur important d'érosion et de transport des sédiments à la surface de la planète. Il est particulièrement actif dans les régions sèches où la végétation est quasi-absente, comme les déserts. Les régions désertiques, qu'on définit comme les régions qui recoivent moins de 20 cm de précipitations/an, couvrent près du tiers de la surface terrestre. Les grands déserts du monde (Sahara, Kalahari, Gobi, les déserts d'Australie) se trouvent entre les latitudes 10° et 30° de part et d'autre de l'équateur.


Ces régions sont constamment sous des conditions de haute pression atmosphérique où descend l'air sec, ce qui est aussi vrai pour les régions polaires qui sont aussi considérées comme désertiques compte tenu qu'elles reçoivent moins de 20 cm/an de précipitations (en équivalent pluie). La répartition des déserts est déterminée par la circulation atmosphérique qui, elle, dépend de la radiation solaire

L'air chauffé dans les régions équatoriales a tendance à monter. Il se crée donc à l'équateur, un flux d'air ascendant qui détermine une zone de basse pression: le creux équatorial. Arrivé dans la haute atmosphère plus froide, cet air ascendant très humide condense et forme les nuages et pluies de la zone équatoriale. L'air se débarasse donc de son humidité; il s'assèche. Il redescend au niveau des latitudes 30° , sous forme d'un air très sec, pour former une zone de haute pression. Ce couple ascension-descente forme une cellule de circulation atmosphérique, la cellule tropicale. Ceci engendre une autre cellule atmosphérique, la cellule tempérée qui crée, autour des latitudes 60° , des courants ascendants. Plus vers les pôles, les cellules polaires vont ramener dans les cercles polaires de l'air sec. Il en résulte que les régions qui se situent à la hauteur des latitudes 30° et 90° , dans les deux hémisphères, sont balayées par de l'air sec.

C'est pourquoi on y retrouve les grandes zones désertiques, non pas à l'équateur, comme on pourrait le penser puisqu'il y fait le plus chaud, mais autour des latitudes 30°. Il peut sembler paradoxal de qualifier les cercles polaires de déserts, mais effectivement, même s'il y fait froid, ce sont des déserts où les précipitations sont minimes.

 Dans les déserts, l'agent principal d'érosion et de transport des matériaux est le vent. Si le vent peut agir si efficacement pour éroder et transporter les particules, c'est qu'il n'y a ni humidité, ni végétation pour retenir celles-ci et les stabiliser. Le vent qui balaie la surface du sol entraîne donc facilement ces particules. Les particules sont transportées selon trois modes.

Les plus grosses se déplacent par roulement ou glissement (traction) à la surface du sol, sous l'effet de la poussée du vent ou des impacts des autres particules. Les particules de taille moyenne (sables) se déplacent par bonds successifs (saltation). Les particules très fines (poussières) sont transportées en suspension dans l'air (loess), souvent sur de très grandes distances. Il en résulte deux structures importantes des déserts : les pavements de désert et les champs de dunes.


Le vent entraîne les particules de la taille des sables, mais n'a pas l'énergie nécessaire pour soulever ou rouler les plus grosses particules. Ainsi, ces plus grosses particules se concentrent progressivement à mesure de l'ablation des sables pour former finalement une sorte de pavement qui recouvre les sables et les stabilise, ce qui, par exemple, permet aux véhicules robustes de rouler aisément.

Les sables transportés par le vent s'accumulent sous forme de dunes.


Ces dernières se déplacent, sous l'action du vent, par saltation des particules sur le dos de la dune; elles viennent se déposer sur le front de la dune, soit par avalanche, soit parce qu'elles sont piégées par le tourbillon que fait le vent à l'avant de la dune. C'est ce qui cause la structure interne en laminae parallèles inclinées qui indiquent le sens du déplacement de la dune.

Quelques photos illustrant les pavements de désert et champs de dunes



Pavement de désert (appelé "reg" au Sahara) issu de la concentration des 

grosses particules (centimétriques) suite au balayage des sables par le vent


                                  Gros plan du reg.



Les sables arrachés au reg par le vent finissent par se déposer et former des dunes, d'abord isolées comme ici. Région de Taghit, Grand Erg occidental, Sahara algérien.


Puis, les dunes s'agglomèrent pour constituer des amoncellements de sable impressionnants qui lors des grandes tempêtes peuvent couper les pistes en peu de temps. Région de Taghit, Grand Erg occidental, Sahara algérien.





Chapitre 2 : Géologie historique











III / Stratigraphie et chronologie

 A / Unités Lithostratigraphiques 

L’unité de base est la formation (unité lithologique cartographiable). Un ensemble de formations constitue un groupe et la formation est subdivisée en membres composés de strates (bancs ou couches).

 On appelle couche ou strate la plus petite division lithologique, limitée par deux surfaces parallèles son épaisseur est de l’ordre du mètre. 

On appelle toit d’une couche le sommet de la couche ou sa limite supérieure, le mur étant sa partie basale ou sa limite inférieure. Ces deux surfaces, généralement parallèles peuvent, sous l’action de l’érosion, être recoupées par la surface topographique, ces intersections sont appelées des contours géologiques et elles limitent l’affleurement de la couche (ou la partie d’une couche visible en

La formation : est l’unité stratigraphique de base, souvent représentée dans les cartes géologiques à moyenne échelle (1 /25000 à 1/100000). Sont épaisseur peut varier du mètre au Kilomètre et les critères lithologiques qui permettent d’individualisées une formation par rapport a une autre varient suivant les régions et suivant les âges. La formation est membres. (Tab1)
                 Tab 1: Principales catégories d’unités lithostratigraphique



Echelle stratigraphique




اشترك في قناتنا على اليوتيوب ❤ × +

تعليقات

التنقل السريع