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COURSdeGEOLOGIE (MmeDJERRAB) 1èreannéeSNV UniversitédeGUELMA Annéeuniversitaire2016/2017   Objectifsdel’enseignement: Cettematièredonneunaperçu surlagéologie générale, lagéodynamiqueexternecomme l’érosion et les dépôts, ainsi que la géodynamique interne comme la sismologie, la volcanologieetlatectoniquedesplaques.  Programmeducours:  I‐Géologiegénérale...................................................................................................................2 1‐ Introduction.....................................................................................................................2 1.1. Définitions................................................................................................................2 1.2. Aquoisertlagéologie?...........................................................................................2 2‐ Leglobeterrestre............................................................................................................3 3‐ Lacroûteterrestre..........................................................................................................3 4‐ StructuredelaTerre.......................................................................................................3 II‐Géodynamiqueexterne.........................................................................................................5 1‐ Lecycledelagéodynamiqueexterne.............................................................................5 2‐ Altération.........................................................................................................................6 3‐ Erosion,transportetdépôt.............................................................................................7 3.1.Définition.....................................................................................................................7 3.2.L’actiondelagravité...................................................................................................7 3.3.L’actionduvent...........................................................................................................7 3.4.L’actiondel’eau..........................................................................................................9 3.5.L’actiondelaglace....................................................................................................13 4‐ Lesméthodesd’étudedessédiments...........................................................................14 4.1.Définitions.................................................................................................................14 4.2.Lagranulométrie.......................................................................................................15 4.3.Lamorphoscopieetl’exoscopiedesgrainsdequartz..............................................16 4.4.L’étudedesargilespardiffractométriedesrayonsX(DRX).....................................17 5‐ Lesrochessédimentaires..............................................................................................18 5.1.Définition...................................................................................................................18 5.2.Importancedesrochessédimentaires......................................................................18 5.3.Lesprincipauxtypesderochessédimentaires.........................................................19 5.4.Méthodesd’étudesdesroches.................................................................................20 6‐ Notiondestratigraphie.................................................................................................20 6.1.Définitions.................................................................................................................20 6.2.Lesgrandsprincipesdelastratigraphie....................................................................21 6.3. Quelquesméthodesd’étudedelastratigraphie...................................................22 6.4. L’échellestratigraphiquedestempsgéologiques.................................................23 7‐ Notiondepaléontologie...............................................................................................23 7.1.Définitions.................................................................................................................23

Cours de GEOLOGIE 1ère année SNV - Mme DJERRAB 7.2.Lesconditionsdeformationdesfossiles..................................................................24 7.3.RapidehistoiredelaviesurTerre.............................................................................24 7.4.Quelquesexemplesdefossiles.................................................................................25 III‐Géodynamiqueinterne.......................................................................................................26 1‐ Sismologie.....................................................................................................................26 1.1. Introduction...........................................................................................................26 1.2. Caractèresgénérauxdesséismes..........................................................................27 1.3. Larépartitiongéographiquedesséismes..............................................................28 1.4. Lesondessismiques...............................................................................................29   2‐ Notiondetectonique(soupleetcassante)...................................................................31 2.1. Introduction...........................................................................................................31 2.2. Latectoniquecassante(lesfailles)........................................................................31 2.3. Latectoniquesoupe(lesplis)................................................................................33 3‐ Volcanologie..................................................................................................................35 3.1.Introduction...............................................................................................................35 3.2.Descriptiond’unvolcan.............................................................................................35 3.3.Lesprincipauxtypesd’éruptions..............................................................................36   3.4.Produitsrejetésparlesvolcans................................................................................36 3.5.Répartitionduvolcanisme........................................................................................38 4‐ Rochesmagmatiquesetrochesmétamorphiques.......................................................38 4.1.Lesrochesmagmatiques...........................................................................................38 4.2.Lesrochesmétamorphiques.....................................................................................39 5‐ Tectoniquedesplaques................................................................................................40 5.1.Unpeud’histoire.......................................................................................................40   5.2.Lathéoriedelatectoniquedesplaques...................................................................42 5.3.Lesfrontièresdesplaques.........................................................................................42 5.4.Reconstitutiondumouvementdesplaquesdanslepassé.......................................44 BIBLIOGRAPHIE.........................................................................................................................45                    

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Cours de GEOLOGIE 1ère année SNV - Mme DJERRAB

I‐Géologiegénérale 1‐ Introduction 1.1.

Définitions

La géologie (mot issu du grec ‘geo’ = la Terre et ‘logos’ = discours) est la science dont le principalobjetd’étudeestlaTerre.  Lagéologieest unescience quifaitappelà denombreusesdisciplines(biologie,physique, chimie,climatologie…)etquicomprenddenombreusesspécialités,commeparexemple: - Lapétrographie=étudedesroches, - Laminéralogie=étudedesminéraux, - Lacristallographie=étudedespropriétéscristallinesdelamatière, - Lavolcanologie=étudedesvolcans, - Lasismologie=étudedesséismes(tremblementsdeterre), - Lasédimentologie=étudedessédiments, - Lagéochimie=étudeducomportementchimiquedeséléments, - Lastratigraphie=étudedelasuccessiondessédiments, - Lapaléontologie=étudesdesfossiles, - Lagéomorphologie=étudedureliefdelaTerre…  Certainsaspectsdelagéologieserontvusplusendétaildanslasuitedececours. 



Figure 1: Relation entre certaines spécialités de la géologie et plusieurs disciplines comme la physique, la chimie,lesmathsetlabiologie.

1.2.

Aquoisertlagéologie?

Les méthodes d'études et les connaissances géologiques s'appliquent dans de nombreux domaines économiques et industriels, comme l'exploitation des matières premières, le géniecivil,lagestiondes ressourceseneau, lagestiondel'environnementou laprévention desrisquesnaturels.  Engéologie,lesobjetsd’étudesontparexemplelesrochesetlesminéraux,maiségalement lesfossiles, les substancesutiles (pétrole,gaz,minerai)oucertainsphénomènesphysiques commelesséismesetlesvolcans. 

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Cours de GEOLOGIE 1ère année SNV - Mme DJERRAB Les métiers de la géologie sont nombreux et variés, par exemple: géologue pétrolier ou minier, hydrogéologue, volcanologue, sismologue, géologue dans les travaux publics, paléontologue,chercheuruniversitaire…

2‐ Leglobeterrestre La Terre a une forme sphérique imparfaite, puisqu’elle est aplatie au niveau des pôles (à cause de la rotation de la Terre qui entraîne la formation d’un ‘bourrelet’ au niveau de l’équateur). Le diamètremoyen dusphéroïdederéférence(appelégéoïde)estd'environ12800km,et ladifférenceentrelerayonpolaireetlerayonéquatorialmoyenestd’environ22km. LamassedelaTerreestestiméeà5,977×1024kgetsadensitémoyenneestde5,517. La Terre peut être considérée comme un solide entouré d’une enveloppe liquide discontinue,l’hydrosphère,etd’uneenveloppegazeuse,l’atmosphère.

3‐ Lacroûteterrestre La Terre est une planète tellurique1, c'est‐à‐dire une planète essentiellement rocheuse et qui possède un noyau métallique, contrairement aux géantes gazeuses, telles que Jupiter, essentiellementconstituéesdegazlégers(hydrogèneethélium).Il s'agit de laplus grande desquatreplanètestelluriquesduSystèmesolaire,quecesoitparlatailleoulamasse.  Lasurfaceexternedela Terre est composée d’une fine pellicule appelée croûte terrestre, qui est divisée en plusieurs segments rigides, ou plaques tectoniques. Ces plaques se déplacentlentementsurlasurfacesurdesdurées deplusieursmillionsd'années (voirplus loinlechapitreconsacréàlatectonique). Environ71%delasurface delaTerreestcouverted'océansd'eausalée,les29%restants étantdescontinentsetdesîles.

4‐ StructuredelaTerre L'intérieurde la Terre,commeceluidesautresplanètes telluriques,eststratifié,c'est‐à‐dire organisé en couches concentriques superposées, qui ont des densités croissantes avec la profondeur. Ces diverses couches ne sont pas composées des mêmes roches (nature pétrologiquedifférente)etontdespropriétésphysiquesdifférentes:   La couche extérieure de la Terre s’appelle la croûte: elle est solide, et de faible épaisseur comparé au rayon terrestre (l’épaisseur varie d’environ 6 ‐ 7 km sous les océansàplusde50 kmsouslescontinents).Lacroûteetla partiesupérieurefroide etrigidedumanteausupérieursont appeléslithosphère. Lasurface de contactentre la croûte et le manteau est appelée le Moho2 ; il se visualise très bien par les méthodessismiques.   Le Manteau se trouve sous la croûte: il est divisé en Manteau supérieur (couche compriseentreleMohoet670kmdeprofondeur) et Manteauinférieur (de670km 1

LesautresplanètestelluriquesdanslesystèmesolairesontMercure,VénusetMars. Lesplanètes gazeusessontJupiter,Saturne,NeptuneetUranus.Ilexiste égalementun autourdesesplanètes ungrandnombredesatellitesnaturels,quigravitentautourdeleurplanète,commelaLuneautourdelaTerre. 2 LessismologuesMohorovicic(‘Moho’),GutenbergetLehmannontréussiàdéterminerl'étatetladensitédes couchesparl'étudeducomportementdesondessismiques.

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Cours de GEOLOGIE 1ère année SNV - Mme DJERRAB de profondeur jusqu’à la limite avec le Noyau, à 2900 km de profondeur). Le Manteausupérieurn’estpasaussisolidequelacroûte,carilestenpartie‘visqueux’, sauf dans sa partie supérieure (la lithosphère). L’asthénosphère se trouve sous la lithosphère,dansleManteausupérieur.   LeNoyauestlacouchelaplusprofonde et la plusdense,ilsetrouveaucentredela TerreetilestséparéduManteauparladiscontinuitédeGutenberg.Ilestcomposéà presque 90% de fer, ce qui est très différent desautres couches.Ce noyauestlui‐ mêmediviséendeuxcouches(séparéesparladiscontinuitédeLehman), unnoyau externe liquide et très peu visqueux (de 2900 km à 5100 km) et un noyau interne solideencoreappelégraine.Cettegrainerésultedelacristallisationdunoyaudufait du refroidissement de la Terre. Cette cristallisation, par la chaleur latente qu'elle libère,estàl’origined'uneconvectiondunoyauexterne, qui estlasourceduchamp magnétiqueterrestre. 

Figure2:StructureinternedelaTerre(www2.ggl.ulaval.ca).

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           

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Cours de GEOLOGIE 1ère année SNV - Mme DJERRAB StructureinternedelaTerre Croûteterrestre Croûte continentale Croûteocéanique Manteau Manteausupérieur (= lithosphère4 + asthénosphère) Manteauinférieur Noyau

Epaisseur 30‐65km

Densité 2,7à3

Température Elle augmente en fonction de 5–15km 3,2enmoyenne laprofondeur3 Jusqu’à 670 km de 3,3à4,4...