fatha عضو مبدع
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| موضوع: La Terre الأربعاء 20 يناير 2010, 23:30 | |
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La Terre : troisième planète du Système solaire en partant du Soleil ; située environ à 150 millions de km de celui-ci, elle effectue une révolution autour du Soleil en un peu plus de 365 jours. La Terre tourne sur elle-même autour d'un axe de rotation passant par les pôles en 24 heures. Cet axe est légèrement incliné (23°) par rapport au plan de l'écliptique (plan de révolution) ; cette inclinaison est la cause de l'existence de saisons. L'âge de la Terre est environ celui du Soleil soit 4, 6 milliards d'années. Son rayon est de 6370 kilomètres à peu près. La Terre est légèrement aplatie aux pôles. Lorsque nous la regardons de l'extérieur, la Terre présente plusieurs aspects. Elle semble tout d'abord être un corps sphérique solide. Elle est par endroits couverte d'un élément liquide, l'eau, et tout autour d'elle se trouve une couche gazeuse appelée atmosphère. Tout ces éléments paraissent figés et fixés définitivement. Or, si nous faisons plus attention, nous pouvons nous apercevoir que tous ces éléments sont en perpétuel mouvement et se transforment sans cesse. L'atmosphère est le siège de déplacements qui peuvent être violents sous la forme de tempêtes ou plus calmes, elle abrite aussi d'autres phénomènes tels que les nuages, les orages ou encore les aurores boréales. Les océans, qui constituent près de 98 % de l'eau terrestre, sont eux aussi l'objet de phénomènes naturels, notamment des transferts de chaleur. Les continents aussi peuvent être en mouvement avec les séismes. La surface de la Terre est également le siège d'étranges éruptions dans les volcans. Dans le temps, ces phénomènes ne sont pas stables non plus. Les océans n'ont pas toujours été océans, les climats se sont modifiés tandis que l'activité des volcans est très variable. Leur répartition spatiale est très hétérogène : l'eau des océans occupe 72 % de la superficie de la Terre, ne laissant que moins d'un tiers de la surface terrestre aux continents, reliefs émergés. Les séismes, comme les cyclones, frappent souvent les mêmes régions, tandis que les volcans semblent situés dans des zones bien particulières. COMPOSITION DE LA TERRELa Terre est une planète vivante, dont on estime l'âge de 6 milliards d'années, mais les plus vieilles roches connues ont moins de 4 milliards d'années. Les plus vieux fossiles d'organismes recueillis à ce jour ont moins de 3,9 milliards d'années. D'un diamètre de 12 756 km, elle possède des plaques lithosphériques mobiles et des volcans encore actifs. 70,90 % de sa surface est occupée par les mers et seulement 29,10 % par les cinq continents. Sa densité qui est de 5,5 est supérieure à toutes les autres planètes.Le globe terrestre est constitué de trois zones : l'écorce, le manteau (composé de trois couches) et le noyau. La Terre est divisée en plusieurs couches qui possèdent des propriétés chimiques et sismiques différentes : -de 0 à 40 km de profondeur il y a la Croûte terrestre qui est composée de quartz (dioxyde de silicium). La Croûte océanique qui est moins épaisse se situe de 5 à 15 km. La croûte océanique, la plus ancienne, a 60 millions d'années en moyenne ;- de 40 à 400 km de profondeur il y le Manteau supérieur composé d'olivène et de pyroxène (fer, magnésium et silicate) ainsi que de calcium et d'aluminium. Le manteau supérieur est divisé en 3 parties : l'hydrosphère qui est l'ensemble des compartiments contenant de l'eau sur la Terre (lacs, fleuves, mers, océans), la Lithosphère qui est l'ensemble constitué par la croûte terrestre et la partie supérieure du manteau est située entre 0 et 100-200 km, et l'Asthénosphère situé entre 200 et 400 km de profondeur est à l'état visqueux, avec une température moyenne qui serait de l'ordre de 1500°C ;- de 400 à 670 km de profondeur il y a la Région de transition,source de magmas basaltique ;-de 670 à 2 960 km de profondeur il y a le Manteau inférieur qui est probablement constitué de silicium, magnésium et d'oxygène avec du fer, du calcium et de l'aluminium ;- de 2 960 à 4 780 km de profondeur il y a le Noyau externe qui est une masse sphérique composée de fer (Fe) métallique - fer liquide - plus des quantités mineures de nickel (Ni) et d'autres éléments ;- de 4 780 à 6 378 km de profondeur il y a le Noyau interne qui est solide, composé de fer (ou d'un alliage de fer/nickel). Les températures dans le centre du noyau peuvent atteindre 7 200 °C, plus chaud qu'à la surface du Soleil. La croûte est divisée en plusieurs plaques qui flottent sur le manteau supérieur liquide. On les appelle les plaques tectoniques. Elles s'expliquent par les courants de convection du manteau liquide : depuis les zones les plus profondes du manteau, des courants de magma montent en se frayant un chemin jusqu'à la surface. Ces courants ont brisé la croûte solide de la Terre en plusieurs grandes plaques distinctes qui se déplacent lentement les unes par rapport aux autres transportées par les mouvements du manteau. C'est ce que l'on appelle aussi la dérive des continents. Elle se caractérise par deux processus : la dislocation et le plissement. La dislocation se produit lorsque deux plaques s'éloignent l'une de l'autre, ce qui permet à de la nouvelle croûte de se former grâce au magma du manteau. Le plissement se produit lorsque deux plaques se rapprochent et que le bord d'une des plaques plonge en-dessous de l'autre pour aller fondre dans le manteau. Il existe aussi des mouvements transversaux entre deux plaques comme la faille de San Andreas en Californie. Contrairement à ce que beaucoup de personnes pensent, la Terre n'est pas une planète sphérique. Grâce à son champ gravitationnel ,des satellites ont pu nous montrer la vrai forme de la Terre. Avec les données sur le champ gravitationnel que fournit la mission GRACE, l'intérieur et la structure de la surface de la Terre vont être mieux compris. L'intérieur de la Terre a le plus grand impact sur sa gravité. · La tectonique des plaques :L'écartement de 2 plaquesgénère la formation d'un océan. Une chaîne de montagne, la dorsale, située au milieu des océanscorrespond à cette frontière. C'est le lieu où se crée la croûte océanique par un volcanisme permanent. Le magma déposé dans la dorsale participe à la formation de la croûte océanique, c'est le phénomène d' accrétion. Actuellement on peut observer l'ouverture d'un océan dans la mer Rouge (en partie responsable des séismes récents en Iran) La carte des fonds marin montre bien l'emplacement des dorsales (zones marron): Le déplacement de ces plaques peut atteindre une dizaine de centimètres par an. Le volume de la Terre étant constant, l'ouverture d'océans est compensée par la fermeture de plus anciens. La rencontre de 2 plaques,conséquence de cette fermeture, entraîne, soit une collision de 2 continents, soit la plongée (ou subduction) d'une plaque sous l'autre ce qui provoque séismes et volcanisme. Cela aboutit de toute façon à la surrection (ou orogenèse) d'une chaîne de montagne (ex des Andes pour un contexte de subduction et de l'Himalaya pour un contexte de collision). C'est la fusion partielle d'une partie de la croûte (ou du manteau selon les cas) qui donne un magma à l'origine du volcanisme. Les continents peuvent faire parti de plusieurs plaques lithosphèriques. Cette tectonique explique la répartition des séismes et du volcanisme sur le globe. On retrouve ces activités géologiques principalement au niveau des limites de plaques. Les zones actives géologiquement (volcanismes et séismes) isolent des zones peu actives, les plaques. Sur cette carte on peut voir ces plaques dont les frontières sont les zones sismiques et volcaniques. Le volcanisme basaltique est associé aux mouvements divergents, le volcanisme andésitiqueaux mouvements convergents. · Les points chauds :Il existe toutefois un volcanisme indépendant des plaques qui provient de la remontée profonde d'un magma. On parle alors de point chaud. C'est une zone du manteau profond plus chaude que les autres qui donne un volcanisme en surface. L'alignement des îles sandwichs et d'Hawaï provient d'un point chaud. C'est en raison de la dérive des plaques qu'on observe cette succession d'édifices volcaniques de plus en plus jeunes vers Hawaï. Le point chaud est resté à la même place et a "perforé" la lithosphère qui se déplace au-dessus. Toutes ces activités géologiques n'existent qu'en raison de la chaleur interne de la Terre qui est évacuée principalement par le volcanisme.
Voici la forme réel de la Terre d'après des mesures du champ gravitationnel.Animation de la Terre sous cette forme - Il y a 8 principales plaques tectoniques : | - Plaque Nord Américaine : Amérique du Nord, nord-ouest Atlantique et Groenland. - Plaque Sud Américaine : Amérique du Sud et sud-ouest Atlantique. - Plaque Antarctique : Antarctique et "l'océan du sud". - Plaque Eurasienne : Nord-est Atlantique, Europe et tout l'Asie sauf l'Inde. - Plaque Africaine : Afrique, sud-est Atlantique et Océan Indien occidental. - Plaque Australienne/Indienne : Inde, Australie, Nouvelle Zélande et la majeure partie de l'Océan Indien. - Plaque de Nazca : Océan Pacifique oriental adjacent à l'Amérique du Sud. - Plaque du Pacifique : La majeure partie de l'Océan Pacifique et la côte sud de Californie. La géologie, du grec ancien γη- (gê-, « terre ») et λογος ( logos, « parole », « raison »), est la science qui traite de la composition, de la structure, de l'histoire et de l'évolution des couches internes et externes de la Terre, et des processus qui la façonnent. La géologie est une discipline importante parmi les sciences de la Terre. Associée à des méthodes de datation radiochronologiques et des études de météorites, elle a permis de déterminer l’âge de la Terre, que l'on estime actuellement à 4,57 milliards d'années. Elle intervient, en même temps que la géophysique appliquée, dans la recherche et/ou l’exploitation des ressources naturelles notamment le pétrole, le charbon, les minerais, les pierres précieuses et semi-précieuses et l' eau. Dans son acception actuelle, le terme géologie fut utilisé pour la première fois en français en 1751 par Diderot et créé en italien en 1603 par Aldrovandi. Le mot géologue est utilisé en 1799 par Jean André Deluc ; il fut fixé l’année suivante par Horace-Bénédict de Saussure. Différentes disciplines apparentéesLa géologie possède de nombreuses attaches avec d'autres sciences, parmi lesquelles il convient de citer :
- la géophysique, organisée à l'échelle internationale dans l'Union géodésique et géophysique
internationale (UGGI), qui étudie la structure et la composition interne de la Terre avec des outils empruntés à la physique et aux mathématiques ; contrairement aux sciences géologiques et minérales, qui sont des sciences essentiellement descriptives et qualitatives, les sciences géophysiques sont rangées parmi les sciences exactes et quantitatives ; les géologues entendent souvent sous le vocable « géophysique » seulement la géophysique appliquée (comprenant des méthodes sismiques, gravimétriques, magnétiques, électriques, électromagnétiques, ... appliquées à la prospection pétrolière et minière, à l'archéologie, aux études environnementales, etc.) ; l'hydrogéophysique fait partie de cette dernière ;
- la paléosismologie est une branche de la sismologie directement tributaire de la géologie ; son
but est de trouver dans des tranchées ou coupes géologiques des indices de séismes anciens, de les dater pour qu'ils puissent servir dans la prévision statistique des séismes, et de fournir aux géophysiciens des informations permettant éventuellement de quantifier (mécanisme au foyer, magnitude, moment sismique, ...) ces tremblements de terre anciens ;
- l'hydrogéologie, qui étudie les écoulements des eaux
souterraines, sachant que la nature du sous-sol traversé par les eaux influence directement la quantité et la qualité de l'eau émergeant à la source ou exhaurée du forage ;
- la géomorphologie, qui étudie les formes du relief
terrestre ; on considère qu'elle concerne plus le géographe que le géologue, et on la range le plus souvent parmi les branches de la géographie physique ;
- la minéralogie, qui étudie la nature, la composition et les
propriétés physiques des minéraux qui composent les roches ;
- la paléontologie, qui étudie les organismes passés grâce à la
description et à l'analyse des restes fossilisés ;
- la morphotectonique, qui étudie les conséquences morphologiques des
processus tectoniques et d'érosion ;
- la micropaléontologie, qui étudie les fossiles microscopiques contenus
dans les sédiments ;
- la pétrologie, qui étudie les mécanismes qui président à la
genèse et à la transformation des roches ;
- la sédimentologie qui étudie les roches et les formations
sédimentaires ; dans ce cas on parle également de stratigraphie qui étudie la succession des différentes couches géologiques ou strates ;
- la sismologie, qui étudie les tremblements de terre et la
propagation des ondes sismiques naturelles ou provoquées (on parle alors de sismique) ; cette discipline est une branche importante de la géophysique, et seuls certains de ses résultats intéressent le géologue ;
- la volcanologie, qui analyse et tente de prévoir les phénomènes
volcaniques, qui étudie la composition chimique et minéralogique et les processus de mise en place des produits volcaniques ;
- la géologie
structurale qui est l'étude des déformations des roches et des mécanismes présidant à la déformation de ces roches à toutes les échelles ; à grande échelle, on parle de tectonique ;
- la métallogénie, qui étudie les mécanismes de formation des
gisements métallifères et se propose de définir des outils méthodologiques et des guides de prospection utilisables par les explorateurs et prospecteurs miniers ;
- la spéléologie, concerne l'étude des cavités naturelles, le plus souvent en zone karstique ; cette étude englobe la connaissance
géologique du terrain encaissant.
Introduction à la géologie 1 La géologie : présentation générale du cours
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| | 1.1 Présentation générale
| | | La géologie est la science qui étudie la Terre. Etudier la Terre signifie non seulement voir comment elle nous apparaît, mais aussi comprendre comment elle s'est formée, quelle a été sa vie, de quoi elle est construite, apprendre ce qui se passe en son centre invisible et aussi peut-être pourquoi elle a vu naître un phénomène bien particulier, la vie. La géologie est une science. Aussi elle exige le suivi d'une démarche scientifique : toute théorie y est donc le fruit d'un travail de constatation, question, hypothèse, expérience et conclusion. Dans ce cours - très simplifié -, nous allons essayer de montrer les grands traits de la géologie en quelques fiches se rapportant au programme de Sciences de la Terre du lycée. La géologie est, en effet, divisée elle-même en plusieurs domaines dont nous allons explorer les plus connus : formation de la Terre, géodynamique, sismologie, volcanologie, paléomagnétisme ainsi que l'environnement de la naissance et du développement de la vie.
| | 1.2 Définitions
| | retour | Avant tout, il convient de connaître quelques termes qui reviendront très souvent au cours de cet exposé. Les temps géologiques sont divisés en ères. Les ères sont divisées en étages.
- La
Terre se forme vers 4, 5 milliards d'années ; elle est alors constamment bombardée par des objets (météorites, comètes…) venus de l'espace car le Système solaire n'est pas encore bien réglé. Ceci dure jusqu'à environ 3, 8 milliards d'années, moment où l'écorce terrestre est enfin presque figée. La Terre prend alors sa forme actuelle bien que la pluie de météorites ne soit pas éteinte ; la première atmosphère se forme. Cette période est appelée Prégéologique.
- Le
Précambrien correspond à la formation des reliefs géologiques les plus anciens connus aujourd'hui. Il y a séparation des continents. C'est aussi durant cette période qu'apparaissent et se développent les premières formes de vie.
- Ensuite
vient l'ère primaire ou Paléozoïque (-540 à -245 millions d'années). Les continents que nous connaissons commencent à se former. Dans l'atmosphère est apparu l'oxygène grâce à la photosynthèse des premiers végétaux. Le climat commence à ressembler au nôtre. Le monde animal se développe sérieusement et se complexifie. Les premiers poissons apparaissent. Les amphibiens commencent à sortir des océans permettant aux grands reptiles de prendre possession des continents. Les insectes se développent.
- L'ère
secondaire ou Mésozoïque (-245 à -65 millions d'années) connaît un climat, pour l'ensemble de la Terre, de type tropical. Les océans sont encore chauds (22°C). L'ère secondaire est divisée en trois étages : au Trias apparaissent les dinosaures et les mammifères, au Jurassique apparaissent les ancêtres des oiseaux, tandis que le Jurassique représente l'apogée des dinosaures et des fougères géantes.
- L'ère
tertiaire ou Cénozoïque (-65 à -1, 8 millions d'années) commence avec la crise dite du Crétacé-Tertiaire vers 65 millions d'années qui voit la disparition de 80 % des espèces vivantes. Au Paléocène et à l'Eocène se développent les mammifères primitifs ainsi que les arbres et plantes que nous connaissons maintenant. Les singes apparaissent à l'Oligocène, les ancêtres des chevaux et des éléphants au Miocène ainsi que les Australopithèques. Au Pliocène, le climat océanique se fixe en France tandis que l'Homo habilis apparaît.
- L'ère
quaternaire ne se distingue pas géologiquement de l'ère tertiaire. Elle n'est caractérisée que par l'évolution des Hominidés.
Mots clés :
- Energie
: capacité d'un corps à produire un travail ou à élever une température. Les formes d'énergie sont diverses (calorifique, chimique, mécanique, nucléaire…). Le premier principe de la thermodynamique dit que l'équivalence des formes d'énergie implique que l'énergie totale mise en jeu lors d'une transformation reste constante.
- Chaleur
: forme d'énergie qui se traduit par une augmentation ou une diminution de la température.
- Lumière
: pour une plus facile compréhension, la lumière sera considérée comme une forme d'énergie.
| | 2 Connaissance de la Terre
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| | 2.1 Introduction
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La Terre : troisième planète du Système solaire en partant du Soleil ; située environ à 150 millions de km de celui-ci, elle effectue une révolution autour du Soleil en un peu plus de 365 jours. La Terre tourne sur elle-même autour d'un axe de rotation passant par les pôles en 24 heures. Cet axe est légèrement incliné (23°) par rapport au plan de l'écliptique (plan de révolution) ; cette inclinaison est la cause de l'existence de saisons. L'âge de la Terre est environ celui du Soleil soit 4, 6 milliards d'années. Son rayon est de 6370 kilomètres à peu près. La Terre est légèrement aplatie aux pôles. Lorsque nous la regardons de l'extérieur, la Terre présente plusieurs aspects. Elle semble tout d'abord être un corps sphérique solide. Elle est par endroits couverte d'un élément liquide, l'eau, et tout autour d'elle se trouve une couche gazeuse appelée atmosphère. Tout ces éléments paraissent figés et fixés définitivement. Or, si nous faisons plus attention, nous pouvons nous apercevoir que tous ces éléments sont en perpétuel mouvement et se transforment sans cesse. L'atmosphère est le siège de déplacements qui peuvent être violents sous la forme de tempêtes ou plus calmes, elle abrite aussi d'autres phénomènes tels que les nuages, les orages ou encore les aurores boréales. Les océans, qui constituent près de 98 % de l'eau terrestre, sont eux aussi l'objet de phénomènes naturels, notamment des transferts de chaleur. Les continents aussi peuvent être en mouvement avec les séismes. La surface de la Terre est également le siège d'étranges éruptions dans les volcans. Dans le temps, ces phénomènes ne sont pas stables non plus. Les océans n'ont pas toujours été océans, les climats se sont modifiés tandis que l'activité des volcans est très variable. Leur répartition spatiale est très hétérogène : l'eau des océans occupe 72 % de la superficie de la Terre, ne laissant que moins d'un tiers de la surface terrestre aux continents, reliefs émergés. Les séismes, comme les cyclones, frappent souvent les mêmes régions, tandis que les volcans semblent situés dans des zones bien particulières. La Terre n'est donc pas un corps unique, homogène et figé. La Terre est le siège de transformations incessantes. Sa structure elle-même évolue tandis que des influences extérieures - de l'espace et du Soleil - se font sentir à sa surface. Enfin, la Terre abrite la vie. Nous allons nous efforcer de décrire et de tenter d'expliquer quelques uns de ces phénomènes.
| | 2.2 Connaissance directe de la Terre
| | retour | Les constatations précédemment énoncées constituent des constatations évidentes. Cependant, si nous voulons étudier la structure de la Terre plus précisément, c'est-à-dire ce qui la constitue, il faut se rendre compte que l'Homme ne connaît véritablement encore qu'une petite partie de sa planète. Les océans et l'atmosphère, ainsi que la surface de la Terre lui sont familières. L'intérieur, lui, est encore à découvrir. Ou plutôt, l'Homme est actuellement en train de la découvrir très lentement grâce à plusieurs secteurs de connaissances desquels il peut déduire ses conclusions quant à la structure de la Terre. Tandis que l'atmosphère et les océans peuvent être connus de manière directe - puisque l'Homme peut s'y rendre afin de faire ses observations et ses expériences -, la connaissance de la structure interne du globe terrestre ne peut se faire que par théorie et déductions. Mots clés :
- Croûte
terrestre : partie la plus superficielle de la Terre (appelée parfois écorce terrestre). Elle est solide.
- Atmosphère
: enveloppe gazeuse entourant la Terre sur une épaisseur d'une centaine de kilomètres. Elle est retenue autour de la Terre par la force d'attraction terrestre.
L'analyse des roches de surface montre qu'une dizaine d'éléments représentent plus de 98 % de la masse de la croûte terrestre. Il s'agit entre autres de l'oxygène, du silicium, de l'aluminium et du fer. L'oxygène est allié au silicium, à l'aluminium ou au fer dans des oxydes. C'est l'élément majoritaire en volume (plus de 80 %) comme en masse (près de 50 %) dans la croûte terrestre. L'analyse des roches de surface montre également une différence qui sera fondamentale pour les théories géologiques entre la croûte terrestre formant la surface des continents et la croûte terrestre formant le plancher des océans. La croûte continentale est constituée d'une roche appelée granite (on la trouve notamment dans les massifs montagneux anciens non recouverts de calcaire ou de sédiments) tandis que la croûte océanique est constituée d'une roche appelée basalte (on la trouve notamment sur les îles volcaniques situées au milieu des océans). Nous ne pouvons savoir directement ce qu'il y a sous la croûte terrestre. En effet, la connaissance directe du sous-sol ne concerne qu'une très mince couche superficielle de roches. Cette couche a pu être étudiée lors de forages tels ceux réalisés en Russie. Cependant ceux-ci sont allés jusqu'à une profondeur de 12 000 mètres au maximum alors que le rayon terrestre mesure près de 6370 kilomètres. Néanmoins, les géologues y ont constaté un phénomène qu'ils attendaient : il existe un gradient thermique, c'est-à-dire que la température de la Terre s'élève au fur et à mesure que l'on s'enfonce vers l'intérieur. Enfin, dernière constatation directe : nous connaissons les propriétés des corps en rotation. La Terre est un corps en rotation. Nous savons qu'elle est légèrement aplatie aux pôles (rayon polaire = 6356 km, rayon équatorial = 6378 km). Cet aplatissement est considéré comme faible. Ceci tendrait à prouver que la plus grande partie de la masse de la Terre se situe en son centre. Or, la croûte terrestre, telle que nous la connaissons a une densité assez faible (proche de 3). Par conséquent, le centre de la Terre doit être constitué de matériaux très lourds tels le fer. Nous verrons plus tard qu'il s'agit en effet d'un alliage de fer et de nickel | | | |
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