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USTHB/FSTGAT Cours de Géologie Historique. Première partie : Le Précambrien Deu

USTHB/FSTGAT Cours de Géologie Historique. Première partie : Le Précambrien Deuxième partie : Le Phanérozoïque Mme BOURAS.R 1 I. L'UNIVERS: 13.8 Ga années L'Univers est l'ensemble de tout ce qui existe, régi par un certain nombre de lois. Les scientifiques définissent l'Univers comme l'ensemble de la matière qui existe distribuée dans le temps et dans l'espace. La naissance et l'évolution de l'Univers est expliquée par la théorie* du Big Bang, un modèle* théorique utilisé en cosmologie pour décrire l'origine, la nature et l'expansion de l'Univers. L'âge de l'Univers est défini à 13.8 Ga. La cosmologie est la branche de l'astrophysique qui étudie l'origine, la nature, la structure et l'évolution de l'Univers. La théorie du Big Bang : L'Univers, sa formation et composants : .La théorie du Big Bang privilégie l'existence d'une phase* chaude, très brève schématisée comme une explosion durant laquelle l'Univers aurait grandi de façon extrêmement rapide pour former l'ensemble de la matière qui peu à peu s'est refroidie et a donné naissance aux étoiles, aux planètes, aux nuages interstellaires, aux galaxies* et à tous les corps célestes qui nous entourent et composent l'Univers. Certains de ces corps sont visibles et familiers, d'autres restent à découvrir. A titre d'exemple, on peut citer la Terre notre planète qui gravite autour du Soleil, les planètes Mercure, Vénus, Mars, Jupiter, Saturne, Uranus, Neptune, les cent soixante quinze satellites et les milliards de petits corps célestes (astéroïdes, comètes, poussières. tournoyant autour du soleil. L'ensemble de ces corps célestes composent le système solaire. Le système solaire est lui-même situé dans la Voie Lactée, notre galaxie qui fait partie d' un ensemble encore plus grand, composé de milliards de galaxies. Toute cette matière visible et non visible compose : l'Univers. L'Univers est en constante expansion.  Un centième de seconde après le Big Bang apparaissaient les particules atomiques, protons, neutrons, et électrons.  Une seconde après le Big Bang se sont formés les noyaux de deutérium (assemblage de 1 proton, 1 neutron et 1 électron) et quatre grandes forces: gravité, interaction nucléaire forte, interaction nucléaire faible et électromagnétisme apparaissent également dans ces premiers instants.  Au bout de 3 minutes après le Big Bang: les protons et les neutrons se lient pour former les premiers noyaux atomiques légers (noyaux d'hélium et d'hydrogène). L'Univers est à ce stade formé de matière composée pour 75 % de noyaux d'hydrogène et pour 25 % de noyaux d'hélium.  Après 380 000 ans : les électrons se lient aux noyaux atomiques pour former les premiers atomes légers: atomes d'hydrogène (1 proton et 1 électron) et atomes d'hélium (2 protons, 2 neutrons, 2 électrons). Ces atomes vont constituer la matière première nécessaire à la formation des étoiles*. L'Univers devient transparent.  Vers 200 millions d'années après le Big-Bang apparaissent les premières étoiles. Certaines sont petites, d'autres massives. Leur durée de vie dépend de leur masse. Lors de leur formation, les étoiles vont générer en leur coeur par fusion nucléaire des atomes de masse atomique croissante du carbone au silicium tels: l’azote, l’oxygène et tous les éléments jusqu’au fer. Les étoiles massives ont une durée de vie relativement courte. Elles disparaissent dans une gigantesque explosion en supernova*, visible par l'émission d'un flash lumineux atteignant des luminosités 10 milliards de fois plus intense que celle du Soleil. La supernova génère les éléments atomiques 2 complémentaires de masse atomique plus lourds que le fer. Lors de la mort des étoiles, tous les éléments atomiques formés sont expulsés vers les nuages interstellaires où ils vont se recombiner.  10 milliards d'années après le Big-Bang, une étoile massive appelée Coatlicue a explosé en supernova. L'onde de choc produite et toute la matière libérée dans le nuage interstellaire qu'elle habitait a donné naissance à une nébuleuse* constituée d'un nuage de gaz et de poussières dans laquelle va naître le système solaire. Cette nébuleuse porte le nom de nébuleuse primitive ou pré-solaire. II. LE SYSTÈME SOLAIRE: 4.568 Ga.  le Système solaire s’est formé, probablement à partir d'un grand nuage du gaz et de poussière en rotation autour du Soleil, est appelé : disque d'accrétion L'abondance relative des éléments lourds dans le Système Solaire suggère que ces gaz et poussières furent issus d'une supernova - explosion d'une vieille étoile massive. Les éléments lourds sont produits dans des étoiles par fusion nucléaire de l'hydrogène. . Fig.1. Le système solaire. IIL.LA PLANÈTE TERRE 4.568 Ga  L'histoire de la planète Terre est liée à celle du système solaire, tant pour son origine que pour sa composition. Comme les autres planètes du système solaire, elle s'est formée par condensation des gaz et accrétion (agglomération) des particules solides (poussières, ...) tournoyant autour du du soleil • Quatre grandes périodes géologiques appelées éons décrivent son évolution, elles se nomment respectivement t: l'Hadéen, l'Archéen, le Protérozoïque et le Phanérozoïque.  Les trois premières grandes périodes ou éons que sont : L'Hadéen, l'Archéen et le Protérozoïque sont parfois regroupées au sein d'un superéon appelé: le Précambrien qui commence à la création du globe il y a 4,568 milliards d’années, et s'achève, il y a 544 millions d’années. VI. Histoire de la terre : Classiquement l’histoire de la Terre est subdivisée en 4 grandes périodes géologiques (Éons) . (Fig. 2) : L’Hadéen qui s’étend depuis la fin de l’accrétion de la planète (4,568 Ga ; Ga milliard d’années) jusqu’à environ 4,0 Ga, âge des plus anciennes roches connues à ce jour, vient ensuite l’Archéen dont la limite avec le Protérozoïque (2,5 Ga) est marquée par un changement fondamental dans le mode de 3 fonctionnement de notre planète. C’est au Protérozoïque que la dynamique terrestre est devenue semblable à celle que nous connaissons aujourd’hui. Enfin, c’est à partir de 540 Ma (Ma = M=million d’années) que débute le Phanérozoïque dont la limite inférieure consiste en l’apparition et en la prolifération d’êtres vivants possédant un squelette interne ou externe susceptible d’être fossilisé. . Fig.2. Les subdivisions du Précambrien. 1). Précambrien : Il représente 80 % de l'histoire de la Terre. Le Précambrien est constitué de : -Roches les plus anciennes de la croûte terrestre = actuels cratons. -Trois unités chronologiques=Eons. -Le Hadéen: Absence de témoins stratigraphiques -L’Archéen: Roches les plus primitives. -Le Protérozoïque: Nombreux phénomènes géologiques.(orogénèses). A). L’Hadéen : 4,6 Ga á 4 Ga ou 3,8 Ga . L’Hadéen peut être subdivisé en trois épisodes majeurs : De 4,568 à 4,4 Ga : L’océan magmatique et la différenciation du noyau métallique. . La compréhension des premiers instants de la Terre repose non seulement sur des considérations théoriques mais résulte aussi de la comparaison avec d’autres planètes telluriques (Lune, Mars, Vénus) dont la tectonique des plaques n’a pas remodelé la surface Juste après l’accrétion, la chaleur accumulée (Impacts des objets cosmiques et chaleur d’accrétion, désintégration des éléments radioactifs, Activité volcanique) était importante et ne pouvait pas être évacuée efficacement car aucune convection interne n’était encore établie. Il en a résulté une fusion de toute la partie externe de la jeune planète qui a donné naissance à un océan magmatique. C’est aussi à cette période que le métal et les silicates se sont différenciés en d’une part, un noyau métallique et d’autre part un manteau silicaté. Les datations basées sur les radioactivités éteintes de certains isotopes montrent que cette séparation s’est déroulée très tôt, environ 30 Ma après l’accrétion (Kleine et al., 2002). Ce n’est qu’après la formation du noyau qu’a pu apparaître le champ magnétique qui protège encore aujourd’hui la surface de la Terre du vent solaire. De 4,4 à 4,0 Ga : Proto-croûte continentale . Récemment, des datations ponctuelles sur des cristaux de zircon sédimentaires de Jack Hills en Australie ont révélé une gamme d’âges allant de 4,4 à 4,0 Ga (Wilde et al., 2001). Les roches dans lesquelles ces minéraux ont cristallisé ont été altérées, érodées et ont disparu ; seuls les cristaux de zircon particulièrement résistants ont été préservés. Ceux- ci contiennent des inclusions de quartz, de feldspath et de mica qui prouvent qu’ils ont cristallisé dans un magma de type granitique. Les granites étant les constituants quasi exclusifs de la croûte continentale, il est possible d’affirmer que cette dernière a commencé à se former sur Terre dès 4,4 Ga et que sa genèse a continué 4 tout au cours de l’Hadéen. En se basant sur des bilans isotopiques, le volume de la croûte continentale engendré avant 4,0 Ga a été évalué entre 10 et 15 % le volume de la croûte actuelle. La constitution isotopique de l’oxygène (18O) des zircons de Jack Hills a permis de démontrer que la source de leur magma hôte avait réagi avec de grands volumes d’eau liquide (Mojzsis. et al., 2001). Il en résulte que dès 4,4 Ga, la température de surface de la planète était suffisamment basse pour permettre à l’eau d’être sous un état liquide, l’océan magmatique était donc refroidi, et de vastes étendues d’eau (océans) existaient à la surface de la Terre. Ce résultat est très important car il implique que les conditions (eau liquide, continents) nécessaires à la mise en œuvre d’une chimie prébiotique ainsi uploads/Geographie/ geol-historique.pdf