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Géologie de l’ingénieur I.La Géologie: Du grec gê : terre et logos : discours,

Géologie de l’ingénieur I.La Géologie: 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. - 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 ….) I.1.Intérêt de la géologie 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.  Intérêt technologique : la construction des ouvrages d’arts (routes, ponts, tunnels, barrages …), des 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 …... I.2. Les différentes branches de la géologie  Pétrographie  Minéralogie  Cristallographie  Volcanologie  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.  Stratigraphie  Paléontologie paléozoologie (les animaux fossiles) paléobotanique (les plantes fossiles) micropaléontologie (l’étude des micro-fossiles)  Tectonique  Géochimie  Géophysique  Sismologie  Gravimétrie (L’étude de la pesanteur ou du champ de gravité de la Terre )  Géomorphologie L’application pratique (dans les domaines pétrolier, minier, hydraulique et en construction) des différentes branches de la géologie s’appelle : géologie appliquée. On distingue : 1-La géologie pétrolière : qui s’occupe de l’étude de la formation et la recherche des hydrocarbures. 2-La métallogénie : qui étudie l’origine des gisements de minerais. 3-L’hydrogéologie : qui s’occupe de la recherche et de l’exploitation des eaux souterraines. 4-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. I.3.Partenariat géologie – ingénierie. • Domaines de la géologie de l’ingénieur. - Construction d’ouvrages. - Risques naturels. - Ressources géologiques. - Pollution de l’environnement. L'ingénieur construit des ouvrages, aménage et développe le territoire en constante interaction avec le sol et le sous-sol. La géologie de l'ingénieur est la science qui se consacre à la recherche, à l'étude et à la résolution des problèmes d'ingénierie et d'environnement résultant de l'interaction entre la géologie et les travaux et activités réalisés par l'homme; elle se consacre également à la prévision des risques géologiques et à la mise au point de mesures préventives et curatives. La géologie de l'ingénieur inclut:  La définition de la morphologie, de la structure, de la stratigraphie, de la lithologie des formations géologiques ainsi que du contexte géologique des aquifères. La caractérisation des propriétés minéralogiques, physico-géo mécaniques, chimiques et hydrologiques de tous les matériaux de la croûte terrestre impliqués dans la construction d'ouvrages, l'extraction de ressources naturelles et les modifications apportées par l'homme à l'environnement. L'évaluation des comportements mécanique et hydrologique des ensembles de sols et de roches. La détermination des paramètres à prendre en compte pour l'étude de la stabilité des ouvrages de génie civil et celle des massifs de sols et de roches. L'amélioration et l'entretien de l'environnement et des propriétés de la surface du sol. - Construction d'ouvrages: Le géologue sera chargé, en collaboration avec le géotechnicien, de déterminer si le terrain prévu pour la construction d'un ouvrage présente les conditions de stabilité nécessaire. Dans tout projet de génie civil, le géologue intervient, en concertation avec le maître d’œuvre et en liaison avec les différents spécialistes (ingénieur de structures, en technique routière, mécanicien des roches ou des sols, paysagiste, etc.), à plusieurs étapes : - Risques naturels: Les risques naturels trouvent souvent leur origine dans des phénomènes géologiques: érosion des versants, séismes, volcanisme, etc. L'identification de ces dangers, leur évaluation, leur cartographie, la prise de mesures de protection sont autant de domaines où le géologue et l'ingénieur doivent travailler ensemble. - Ressources géologiques: Le sous-sol contient des ressources fondamentales (géo matériaux, minerais, énergie) pour la vie de l'être humain (existence + développement socio-économique). L'ingénieur devra rechercher avec le géologue des gisements, les évaluer, proposer des sites de mines, étudier la composition chimique et minéralogique du géo matériau, sa résistance à l'altération, sa constance dans le gisement, les éventuels impacts de l'exploitation sur les eaux et la stabilité des terrains environnant la mine. Il définira quelle est la remise en état la plus appropriée. - Pollution de l'environnement: La géologie est l’un des grands enjeux de la société. Des défis majeurs dans lesquels la géologie peut jouer un rôle pour les relever sont groupés en deux catégories: • Développement territorial et ressources naturelles. • Protection de l'environnement. II.La structure interne de la Terre L'intérieur de la Terre est constitué d'une succession de couches de propriétés physiques différentes: au centre, le noyau, qui forme 17% du volume terrestre et qui se divise en noyau interne solide et noyau externe liquide; puis, le manteau, qui constitue le gros du volume terrestre, 81%, et qui se divise en manteau inférieur solide et manteau supérieur principalement plastique, mais dont la partie tout à fait supérieure est solide; finalement, la croûte (ou écorce), qui compte pour moins de 2% en volume et qui est solide. -Le noyau et graine : riche en fer, nickel (Fe, N) - Manteau : riche en Silice, Magnésium Si, Mg) - Croûte terrestre : riche en Silice, Aluminium, Cuivre (Si, Al, Cu) La terre à pratiquement la forme d’une sphère de 6370 Km de rayon, composée de couche concentrique (la croûte, le manteau, le noyau et la graine) dont la densité d augmente avec la profondeur de 2,7 à 12,0 .La zone la mieux connue est la lithosphère : formée de la croûte et d’une partie du manteau supérieur, épaisse de 70 Km (sous les océans) à 150 KM (sous les continents), elle est considérée comme rigide et découpée en plaques mobiles qui flottent sur l’asthénosphère. Deux discontinuités importantes séparent croûte, manteau et noyau: la discontinuité de Mohorovicic (MOHO) qui marque un contraste de densité entre la croûte terrestre et le manteau, et la discontinuité de Gutenberg qui marque aussi un contraste important de densité entre le manteau et le noyau. Une troisième discontinuité sépare noyau interne et noyau externe, la discontinuité de Lehmann. On reconnaît deux types de croûte terrestre: la croûte océanique, celle qui en gros se situe sous les océans, qui est formée de roches basaltiques de densité 3,2 et qu'on nomme aussi SIMA (silicium-magnésium); et la croûte continentale, celle qui se situe au niveau des continents, qui est plus épaisse à cause de sa plus faible densité (roches granitiques à intermédiaires de densité 2,7 à 3) et qu'on nomme SIAL (silicium-aluminium). La couverture sédimentaire est une mince pellicule de sédiments produits et redistribués à la surface de la croûte par les divers agents d'érosion (eau, vent, glace) et qui compte pour très peu en volume. III-cycle des roches  Définitions de base - La Terre est constituée de roches, les roches sont formées de minéraux et les minéraux sont constitués d’un ou plusieurs éléments chimiques. -Un minéral est un solide naturel, homogène, possédant une composition chimique définie et une structure atomique ordonnée. - Une roche est un agrégat naturel de minéraux. Une roche est dite « monominérale » lorsqu’elle est composée à plus de 95 % du même minéral. En général, les roches sont constituées de quelques minéraux principaux et de plusieurs autres accessoires, en petites quantités parfois localisées (« impuretés »). On distingue trois grandes familles de roches : 1- Les roches magmatiques, formées par la cristallisation du magma ; 2- Les roches sédimentaires qui proviennent de l’accumulation et la consolidation de sédiments ; 3- Les roches métamorphiques qui résultent des transformations que subissent les roches lorsqu’elles sont soumises à des conditions de température et/ou de pression différentes de celles qui étaient présentes lors de la formation de la roche. Ces trois grandes familles de roches sont liées entre elles à la surface de la Terre par le cycle des roches. Les roches sédimentaires et magmatiques peuvent être soumises à des conditions de température et/ou de pression différentes de celles qui prévalaient lors de leur formation, et se transforment en roches métamorphiques. Enfin, les conditions de température et de pression peuvent conduire à la fusion des roches métamorphiques et uploads/Geographie/ geologie-de-l-x27-ingenieur.pdf