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1 UNIVERSITE MARIEN NGOUABI ------------- FACULTE DES SCIENCES ET TEHNIQUES ---

1 UNIVERSITE MARIEN NGOUABI ------------- FACULTE DES SCIENCES ET TEHNIQUES ------------- DEPARTEMENT DE GEOLOGIE LICENCE 1 CHIMIE ET PHYSIQUE COURS DE GEODYNAMIQUE RESPONSABLE DU COURS : Dr Olivier Florent ESSOULI 2 SOMMAIRE INTRODUCTION PREMIERE PARTIE. GEODYNAMIQUE INTERNE Chapitre 1. LA STRUCTURE INTERNE DU GLOBE TERRESTRE 1.1. LES ONDES SISMIQUES 1.2. LA CONSTITUTION DU GLOBE TERRESTRE Chapitre 2. LA DÉRIVE DES CONTINENTS 2.1. L'AVANT WEGENER 2.2. WEGENER L'HOMME 2.3. LES ARGUMENTS DE WEGENER Chapitre 3. UNE THEORIE PLANETAIRE: LA TECTONIQUE DES PLAQUES 3.1. LE MAGNÉTISME TERRESTRE 3.2. LA TECTONIQUE DES PLAQUES Chapitre 4. LE POUVOIR UNIFICATEUR DE LA THEORIE 4.1. LES SEISMES 4.2. LES VOLCANS DEUXIEME PARTIE. GEODYNAMIQUE EXTERNE Chapitre 5. LA DYNAMIQUE DES MASSES ATMOSPHERIQUES ET OCEANIQUE 1.1. COMPOSITION ET STRUCTURE DE L’ATMOSPHERE TERRESTRE 1.2. LE BILAN ENERGETIQUE DE LA TERRE 1.3. REPARTITION DU RAYONNEMENT SOLAIRE A LA SURFACE DE LA TERRE 1.4. LA DYNAMIQUE DES MASSES D’AIR 1.5. PARAMETRES PHYSIQUES DE L’ATMOSPHERE Chapitre 6. L'EROSION CONTINENTALE, LA GLYTOGENESE 2.1. PRINCIPAUX ASPECTS DE L'EROSION CONTINENTALE 2.2. LA DESAGREGATION PHYSIQUE (MECANIQUE) 2.3. ROLE DE L'EAU DANS L'ALTERATION 3 2.4. LES REACTIONS CHIMIQUES DE L'ALTERATION 2.5. FACTEURS CONTROLANT L'ALTERATION 2.6. ROLE DES ORGANISMES DANS L'ALTERATION 2.7. BILAN DE L'ALTERATION 2.8. CONCLUSION Chapitre 7. LES RESSOURCES NATURELLES 5.1. LES EAUX SOUTERRAINES Chapitre 8. LES GRANDS CYCLES BIOGEOCHIMIQUES ET LES CHANGEMENTS CLIMATIQUES ..... 93 6.1. CYCLE ET BILAN HYDROLOGIQUES 6.2. LE CYCLE DU CARBONE 6.3. LES GAZ A EFFET DE SERRE (GES) 6.4. LES CAUSES DES EMISSIONS DE GAZ A EFFET DE SERRE 6.5. LE RECHAUFFEMENT PLANETAIRE 6.6. LES CONSEQUENCES D’UN RECHAUFFEMENT PLANETAIRE 4 INTRODUCTION Du grec gê : terre et logos : discours, parole. La géologie s’intéresse à l’étude de la Terre, les matériaux qui la constituent, la structure de ces matériaux et les processus qui agissent sur eux. Elle comprend également l’étude des organismes qui ont habité notre planète. L’évolution au cours du temps de ces matériaux, structures, processus et organismes constitue l’une des préoccupations majeures de la géologie. La Terre est une planète qui évolue depuis sa naissance il y a 4,56 milliards d’années. Les processus internes (volcanisme, séismes, tectonique des plaques) et externes (érosion, sédimentation, action de l’eau) ainsi que ceux liés à la vie remodèlent sans cesse la surface de la Terre. La géologie tente de retracer l’évolution de la Terre depuis sa naissance et d’expliquer l’ensemble des processus qui modèlent sa surface. La géologie a connu un essor fabuleux durant la dernière moitié du 20e siècle, avec la formulation des théories qui ont révolutionné notre façon de comprendre l'origine de la Planète et sa dynamique. De nouvelles technologies ont ouvert des horizons, tant au niveau de l'observation de l'ensemble du Globe, qu'au niveau de l'observation et de l'analyse des plus petites composantes de la matière: observation et cartographie satellitaires, cartographie et analyse des fonds océaniques, microscopie électronique, techniques sophistiquées d'analyse de la matière; sans parler de cette capacité phénoménale que nous avons maintenant de traiter des masses d'informations concernant la Planète grâce à l'informatique. La démarche est devenue pluridisciplinaire, intégrant des disciplines comme la physique, la chimie, la biologie et donnant naissance à des sous-disciplines comme la géophysique, la géochimie, la biogéologie, la biogéochimie... De tous les temps, l'Homme s'est préoccupé de sa relation avec l'Univers. Nous sommes soumis aux risques naturels: tremblements de terre, éruptions volcaniques, raz-de-marée, chutes de météorites, glissements de terrains, etc. Dans quelle mesure pouvons-nous établir des prévisions? De grands changements climatiques planétaires ont modifié la surface du Globe durant les temps géologiques. Peut-on en tirer des leçons quant au devenir des systèmes climatiques planétaires? L'ère industrielle a-t-elle modifié de façon significative la composition de l'atmosphère terrestre? Encore faut- il connaître le "background" des temps pré-industriels pour répondre à cette question, un "background" archivé dans les roches et les sédiments. Pour rajouter aux préoccupations de l'Homme, l'environnement et sa gestion sont devenus une affaire de survie quasi quotidienne. Mais peut-on prétendre gérer cet environnement sans posséder une connaissance minimale de la Planète, des processus qui l'animent et la modifient, des matériaux qui la composent? 1. INTERET DE LA GEOLOGIE La géologie est une science d’une importance majeure tant sur les plans scientifiques, qu’économiques ou technologiques. Intérêt scientifique : elle permet de connaître l’histoire de la Terre depuis sa formation et tente de prévoir son avenir. Intérêt économique : les matières premières (fer, cuivre, argent, or…), énergétiques (pétrole, gaz, charbon…) et les matériaux de construction (pierres, chaux, gypse,…) sont extraits de la Terre ou fabriqués à partir de matériaux extraits de la surface de la Terre ; la recherche et l’exploitation de ces matériaux nécessitent une connaissance préalable en géologie. Connaissant l’importance de ces matériaux dans la vie quotidienne et en économie, on conçoit l’intérêt majeur de la géologie. La recherche et l’exploitation de l’eau, source vitale pour l’humanité, nécessitent également de bonnes connaissances en géologie étant donné que cette substance est extraite du sous-sol. Intérêt technologique : la construction des ouvrages d’arts (routes, ponts, tunnels, barrages …), des 5 villes, des usines, des ports ….. nécessitent une connaissance en géologie. Aucune construction ne peut se faire sans une étude préalable du sol (ce qui fait intervenir la géologie en premier plan) sur lequel sera bâti l’ouvrage. Les risques et catastrophes naturels : les connaissances en géologie sont primordiales pour étudier et prévoir les catastrophes naturelles telles que séismes, éruptions volcaniques, glissements de terrains, inondations 2. LES DIFFERENTES BRANCHES DE LA GEOLOGIE L’étude des roches, matériaux de base qui constituent la surface de la Terre, s’appelle : pétrographie. Les roches sont constituées de minéraux, qui sont composés d’un ou plusieurs éléments chimiques. La branche de la géologie qui s’occupe de l’étude des minéraux est la minéralogie. Tous les minéraux sont des cristaux. L’étude des propriétés de la matière cristalline s’appelle : cristallographie. La branche qui s’occupe de l’étude des volcans est la volcanologie (ou vulcanologie). Les processus d’érosion suivie du transport et du dépôt des sédiments sont très importants à la surface de la Terre. L’étude de ces processus s’appelle : sédimentologie. Les roches sédimentaires se présentent le plus souvent à la surface de la Terre sous forme de couches ou de strates. La description de ces couches ou strates est l’objet de la stratigraphie. Les roches sédimentaires contiennent souvent des fossiles, trace, restes ou moulages d’organismes conservés dans les roches. La paléontologie (paléo est un préfixe qui veut dire ancien) est la branche qui s’occupe de l’étude de ces fossiles. Elle est divisée en trois parties selon la nature de l’organisme à étudier. On distingue ainsi : la paléozoologie qui étudie les animaux fossiles ; la paléobotanique pour les plantes fossiles et la micropaléontologie pour l’étude des micro-fossiles. Les matériaux (roches, minéraux) sont souvent déformés à la surface de la Terre (exemple dans les chaînes de Montagnes). La branche qui étudie la déformation des matériaux à la surface de la Terre s’appelle : tectonique. L’étude de la tectonique à l’échelle du minéral (petite échelle) s’appelle : micro- tectonique. A l’échelle des roches et des affleurements rocheux, on passe à la géologie structurale. L’étude de la tectonique à l’échelle de la Terre s’appelle tectonique globale. L’étude du comportement chimique des éléments dans les roches s’appelle : géochimie. L’utilisation des méthodes de la physique pour l’étude de la Terre s’appelle : géophysique. On distingue plusieurs branches en géophysique : l’étude des séismes et de la propagation des ondes sismiques s’appelle séismologie (ou sismologie). L’étude de la pesanteur ou du champ de gravité de la Terre s’appelle : gravimétrie. L’étude du magnétisme terrestre fait également partie de la géophysique. Le paléomagnétisme est la branche de la géophysique qui étudie le magnétisme ancien de la Terre. La géomorphologie est une branche de la géologie qui s’occupe de l’étude de la forme et de l’évolution du relief à la surface de la Terre. La reconstitution des paysages du passé est la paléogéographie. L’application pratique (dans les domaines pétrolier, minier, hydraulique et en construction) des différentes branches de la géologie s’appelle : géologie appliquée. On distingue : -la géologie pétrolière : qui s’occupe de l’étude de la formation et la recherche des hydrocarbures. -la métallogénie : qui étudie l’origine des gisements de minerais - l’hydrogéologie : qui s’occupe de la recherche et de l’exploitation des eaux souterraines. - la géologie de l’ingénieur : qui est l’application de la géologie dans le domaine du génie civil. L’étude des sols est la géotechnique. 6 La géologie de l’environnement est une branche qui s’occupe de l’étude de l’environnement en relation avec la géologie. La planétologie est une branche récente de la géologie qui s’occupe de l’étude de la géologie des planètes. Ainsi, on remarque que certaines branches de la géologie font appel à d’autres disciplines telles que la physique (en géophysique), la chimie (en géochimie), la biologie (en paléontologie), l’astronomie (en planétologie)… 3. LES METHODES DE LA GEOLOGIE Une étude géologique classique passe par plusieurs étapes : la première consiste en une étude sur le terrain (reconnaissance de la région, récolte d’échantillons, levés de cartes, prise de mesures ….). La deuxième étape se uploads/Geographie/ cours-de-la-geodynamique-l1-chimie-physique-fst-2014-2015-1.pdf