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La géologie : sur quoi marchons-nous ?

Géologie : littéralement, étude de la terre. Ma signifie Millions d'années.
Pour approfondir, visitez les excellents sites du GAM de Cagnes et d'Azur Séisme Sismicité régionale, ainsi que les sites généralistes Géologie, Astrophysique et Minéraux.
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La géologie a pour but de retracer l'évolution de la Terre depuis son origine jusqu'à l'époque actuelle. Elle s'articule autour de trois thèmes :
- La connaissance des matériaux de l'écorce terrestre : minéralogie et pétrographie.
- L'analyse des processus qui opèrent sur et dans la Terre : géodynamiques externe (érosion et sédimentation) et interne (volcanisme, tectonique).
- La détermination des événements enregistrés dans les roches : géologie historique (stratigraphie et paléogéographie).

La théorie

(Rudiments)
Il y a 13,8 milliards d'années naissait l'univers. La nucléosynthèse crée l'hydrogène et l'hélium, mais le refroidissement lié à l'expansion stoppe le création d'autres éléments. Cependant l'univers n'est pas homogène, des grumeaux d'hydrogène se condensent par gravitation. Les premières galaxies apparaissent, tournant autour de leur centre plus dense et, en leur sein, les premières étoiles.
Mais les étoiles meurent après avoir consommé leur carburant (hydrogène, puis hélium... jusqu'au fer endothermique). L'étoile s'effondre alors et la chaleur énorme qui résulte de la compression permet la nucléosynthèse de tous les atomes au-delà du fer. Si l'étoile explose en nova, l'espace est inséminé par tous ces éléments qui se mêlent aux nuages d'hydrogène primitifs en formant des nébuleuses empoussiérées. Par condensation gravitationnelle, celles-ci deviennent des pépinières d'étoiles. Les étoiles actuelles sont la troisième génération.

Naissance de la Terre

Le Soleil, étoile de type G (taille modeste), s'est formé dans une nébuleuse il y a 4,65 milliards d'années. Le disque proto-solaire dont il est le centre, contient les débris des étoiles mortes qui, sous l'effet de son attraction, se répartissent du plus lourd au centre au plus léger en périphérie. Ainsi les planètes rocheuses (telluriques de Tellus, dieu du sol) sont plus près du Soleil que les planètes gazeuses.
En outre, la rotation intrinsèque des corps dans l'espace galiléen, comme pour les galaxies, dispose la matière en anneaux aplatis et stabilisés par effet centrifuge. Depuis son origine la Terre possède donc la plupart des éléments chimiques de la table de classification périodique de Mendeleiev.
Tous les systèmes stellaires de l'univers, donc les planètes, se forment de la même manière et avec les mêmes éléments.

   

Structure de la Terre

Roches : composées de constituants élémentaires: les minéraux.
Minéraux : solides cristallins (même s'ils n'ont pas les belles formes caractéristiques des cristaux).


La Terre est une sphère d'un rayon de 6.373 km légèrement aplatie aux pôles sous l'effet de sa rotation. Dès sa formation, alors que sa température est de plusieurs milliers de degrés, la gravitation répartit les roches selon leur masse. Grâce à la sismologie, cette répartition interne est connue (voir "coupe de la Terre"). On rencontre :
- Une croûte continentale de granite et de gneiss et une croûte océanique rigide de basalte, gabbro et péridotites (lithosphère), liées à une sous-couche plastique (asthénosphère) entre 10 et 70 km (marron).
- Une première couche de silicates péridotites (olivine, pyroxène, amphibole et grenat) jusqu'à 440 km, plus une zone de transition jusqu'à 670 km (vert clair). C'est le manteau supérieur.
- Une seconde couche de silicates (brigdmanite et ferropériclase) réorganisés pour résister aux hautes pressions et températures jusqu'à 2.890 km. C'est le manteau inférieur qui représente 70% du volume terrestre (vert foncé).
- Un noyau liquide composé de 60% de fer, 40% de nickel et du soufre jusqu'à 5.150 km (orange).
- Enfin une graine solide de méga-cristaux de fer et nickel (rouge). La température dans la graine est d'environ 5.500 °C, la pression 360 GPa (3.600.000 bars), la densité 13.

   

Sismologie

Un séisme résulte d'un ébranlement brutal du sol provoqué par le déplacement des plaques tectoniques, dont la compression augmente jusqu'à ce que l'obstacle cède. L'énergie libérée peut déplacer des morceaux de continents sur des millions de kilomètres carrés et provoquer des tsunamis. Elle est transmise à partir du foyer (hypocentre) sous forme d'ondes se propageant dans toutes les directions à des vitesses variables selon le milieu traversé. En surface, l'épicentre destructeur se situe à la verticale de l'hypocentre. Les vibrations sont enregistrées par des sismographes.
Il existe deux domaines de propagation des ondes :
- Les ondes de fond qui se propagent à l'intérieur de la Terre : ondes de cisaillement S et ondes de compression P. Ces deux ondes sont perpendiculaires l'une à l'autre : l'onde P déplace les particules dans la direction de sa progression, l'onde S les déplace perpendiculairement. Les ondes S ne peuvent se propager dans les liquides.
- Les ondes de surface : ondes L à l'origine des dégâts liés aux tremblements de terre.
La connaissance des vitesses de propagation et la triangulation permettent de mesurer la profondeur de l'hypocentre. Provoquées artificiellement, elles permettent de déceler les variations de densité des couches internes de la Terre ; on peut donc en établir la structure, la composition et les dimensions.

Magnétisme terrestre

Noyau et graine sont composés de matériaux magnétiques comme le fer 60% et le nickel 40%. C'est par un complexe couplage rotationnel (dynamo) entre noyau liquide et graine solide que la Terre crée son propre champ magnétique, qui la protège en interférant avec les rayonnements de l'espace, principalement solaires.
Le champ magnétique a varié au cours des temps géologiques, il s'est même inversé à de nombreuses reprises. Ces variations sont enregistrées par les roches lorsqu'elles se solidifient en-dessous de 770 °C point de Curie du fer. On peut alors reconstituer le paléo-magnétisme, notamment sur les fonds océaniques où l'écartement symétrique des lèvres des dorsales permet de mesurer les distances parcourues, le temps et les vitesses d'écartement.
À noter : les variations internes du champ sont imprévisibles, car l'ensemble des cristaux métalliiques qui génèrent le champ double électro-magnétique est dans un état chaotique.