PPT - Collège Montmorency

L’étude des « forces » qui
façonnent la croûte terrestre.
La source de chaque image/photographie est
indiquée. Les images et les photographies
sans mention sont de l’auteur, Jean
Vaillancourt. On peut les utiliser librement à
des fins d’enseignement.
Les couches de la Terre
Au fil du temps, les matériaux qui forment la Terre se sont séparés en
couches distinctes. Voici la description des couches rocheuses.
Le dessin en couleur est du USGS
L’énergie interne
•L’énergie interne provient de diverses sources, par
exemple la désintégration radioactive : des atomes
instables qui se réorganisent en émettant des
particules, ce qui chauffe les roches.
•En s’échappant vers la surface, cette chaleur crée
des mouvements très lents (disons 1 cm par an) dans
la roche solide du manteau, comme dans une soupe
qui chauffe sur un rond.
•Ces mouvements remodèlent sans cesse la
lithosphère (litho = roche) et sa croûte en y érigeant
des montagnes, en la déchirant, en la soulevant, etc.
Exemple de remodelage :
l’édification des Appalaches
Images du U.S. Geological Survey
http://pubs.usgs.gov/gip/birth/birth.pdf
http://pubs.usgs.gov/publications/text/unanswered.html
La glace d’un glacier est un exemple plus familier d’un solide qui s’écoule.
Elle le fait assez rapidement parce que sa température est relativement
proche de son point de fusion. Identifiez les signes d’écoulement sur cette
photo d’un champ de glace dans les Andes.
Photo de la NASA
http://earth.jsc.nasa.gov/sseop/clickmap/
Question
On voit des «rivières» de glace, avec des traînées de débris, qui descendent
vers le plan d’eau depuis le champ de glace et qui s’y brisent en icebergs.
La face changeante de la Terre
À cause du lent bouillonnement qui a
lieu sous la lithosphère, la surface de
la Terre change continuellement :
•Les océans sont éphémères, ils
naissent et ils meurent. La Terre a
4500 millions d’années (4500 Ma),
mais l’Atlantique a seulement un peu
plus de 200 Ma.
•Les continents se déchirent, entrent
en collision avec d’autres, s’enfoncent
dans le manteau à certains endroits,
etc.
Exemple : Une zone de déchirure (un rift)
permet à l’Arabie de se séparer de
l’Afrique. L’injection d’un peu de roche
fondue (du magma) crée de la nouvelle
lithosphère qui sert de plancher à un
jeune océan étroit, la mer Rouge. La zone
encerclée s’est ainsi élargie de près de 8
m en septembre 2005.
Photo de la NASA
Arabie
Afrique
http://daac.gsfc.nasa.gov/CAMPAIGN_DOCS/OCDST/Ethiopia.html
La tectonique des plaques
La lithosphère n’est pas une couche continue. Elle est divisée en plaques et
on appelle « tectonique » l’étude des mouvements de ces plaques. Voici un
panorama de ces mouvements que nous étudierons la prochaine fois.
Question
Le parc du Centre de la Nature forme une bosse dans le paysage de
Laval. En fait, quand on examine les strates sur les parois de cette
ancienne carrière, on constate qu’elles sont bombées vers le haut. Quel
évènement vu précédemment a comprimé et bombé les strates ?
strates
C’est l’édification des Appalaches. Les plaques qui ont embouti ce qui
forme aujourd’hui la plaine du Saint-Laurent n’ont pas «froissé beaucoup
de tôle» parce qu’elles ont surtout chevauché la future plaine. Elles ont
cependant créé quelques ondulations, dont celle du Centre de la Nature.
L’énergie externe
Érosion par un glacier
•L’énergie externe provient du
rayonnement solaire et la quantité qui
atteint la surface de la Terre à chaque
seconde est bien plus grande que
l’énergie interne.
•Cette énergie entretient des
mouvements dans l’atmosphère et
dans les océans, et elle permet la vie.
•Avec l’aide de l’attraction de la Terre,
la pluie, le vent, les animaux marins,
les glaciers, etc. façonnent la surface
de la croûte terrestre et, notamment,
usent les accidents de terrain créés
par la chaleur interne.
Érosion par l’eau
L’érosion
•Au fur et à mesure qu’un processus d’origine interne ou externe (ex. : des
coraux qui construisent un récif, un fleuve qui construit un delta) crée un
relief à la surface de l’écorce terrestre, celui-ci est usé et transformé par les
agents atmosphériques (eau, vent, glace, gel, etc.).
L’érosion a enlevé toute la partie centrale de ce vaste pli anticlinal de l’Utah.
Échelle des temps géologiques fossilifères
•L’étude de divers problèmes de génie civil (percer un tunnel de métro,
choisir la fondation du collège, chercher de l’eau souterraine, etc.)
demande de connaître l’histoire des roches d’une région.
•On utilise souvent pour situer un évènement dans le temps des
expressions qui font référence à quelque chose qui caractérise ce moment
de l’histoire : «époque du disco», «au temps du cinéma muet», «les
années folles», «la grande dépression», etc.
•Les derniers 542 Ma de l’histoire géologique sont marqués par la
présence dans certaines roches de fossiles (restes ou empreintes) de
plantes et d’animaux (fossilifère = qui contient des fossiles). On a donc
créé pour se situer dans l’histoire une série complète d’expressions
faisant référence à la flore et à la faune propre à un certain temps.
•On parle de «vieille vie» (Paléozoïque), «d’époque de la craie»
(Crétacé), de «grande vague d’extinction» (la limite Mésozoïque Cénozoïque), de «vie du bassin parisien» (Lutécien), etc.
•Nous parlerons beaucoup du Quaternaire, la dernière phase dans le
développement de la vie, celle de l’apparition des humains. C’est une
période marquée par une succession de grandes glaciations qui ont laissé
de nombreuses traces au Québec.
Par exemple, les roches calcaires de l’île Jésus datent de l’Ordovicien, un
nom qui désigne l’endroit, le pays de Galles, où on trouve les roches qui
servent de référence internationale pour définir cette période.
L’Ordovicien est « l’époque des invertébrés* marins », une époque où il
n’y avait encore aucune vie sur les continents. Ce calcaire du boulevard
Saint-Martin provient de l’accumulation de coquilles d’invertébrés marins,
les brachiopodes. Les brachiopodes sont des organismes filtreurs qui
vivent fixés au fond de la mer.
* Invertébré = animal sans colonne vertébrale
La plus récente échelle :
http://www.stratigraphy.org
/scale04.pdf
Les roches sont formées de
minéraux
Échantillon de la taille
d’une main
•Dans une roche, même s’il faut parfois un
microscope pour le voir, différents composés
chimiques (SiO2, (Mg,Fe)2Si2O6, etc.)
s’individualisent et forment des cristaux,
des solides où les atomes se placent de
façon très ordonnée. Ce sont les minéraux
de la roche.
Affleurement de granite
Gros plan montrant trois
types de minéraux.
Les roches sont
formées de minéraux
•Le même composé chimique peut
cristalliser de diverses façons et chaque
espèce de cristal est un minéral
différent. Exemple : CaCO3 cristallise en
calcite et en aragonite.
•La formule chimique d’un minéral est
parfois floue parce qu’une espèce
d’atome peut souvent se substituer à
une autre dans la structure cristalline.
Exemple : olivine de formule (Mg ou
Fe)2SiO4.
•La croûte terrestre étant formée
principalement d’oxygène O et de
silicium Si, tout comme le verre, les
minéraux les plus communs contiennent
divers arrangements de ces deux
espèces (SiO2, Si2O6, etc.) et forment la
famille des «silicates».
Identifier les minéraux
d’une roche
• Pour identifier les roches, on doit
pouvoir y reconnaître la douzaine de
minéraux les plus communs. Il existe
onze propriétés principales qui
distinguent les minéraux les uns des
autres. Pour chaque minéral, trois ou
quatre de ces propriétés sont
particulièrement caractéristiques.
1. Couleur Quelques minéraux ont une
couleur assez constante pour aider à les
identifier. L’olivine est souvent de
couleur olive (verdâtre tirant sur le
jaune ou le brun) et la dolomite est
souvent rose chair. Au contraire, le
feldspath plagioclase (le feldspath riche
en sodium Na ou en calcium Ca) a une
couleur qui varie du blanc au gris.
Cronin = Vince Cronin de l’université Wisconsin-Milwaukee :
http://www.uwm.edu/Course/422-100/minerals.index.html
Cronin
Cronin
2. Trait La couleur de la poudre du
minéral, obtenue avec une lime
ou en écrivant avec le minéral
sur de la porcelaine blanche non
vernie, est beaucoup plus stable
que celle des cristaux. L’olivine
a un trait blanc.
3. Éclat La façon dont la surface
d’un minéral réfléchit la lumière
du jour lui donne un éclat bien
particulier. L’éclat métallique de
l’argenterie est rare chez les
minéraux communs des roches.
Le quartz a l’éclat du verre brisé
(vitreux) ; la hornblende, un
minéral noir ou vert foncé
appartenant au groupe des
amphiboles, a l’éclat du verre
(vitreux) ou de la soie (soyeux).
Question
Pouvez-vous citer deux exemples de l’utilisation pratique du trait
d’un minéral en classe ?
Le prof utilise le trait de la «craie» pour écrire. Il s’agit en fait du
minéral gypse, mais on utilisait avant la vraie craie, qui est une
forme de calcite.
Les élèves utilisent le trait du crayon de «plomb» pour écrire : la
mine est faite d’un mélange de graphite et d’argile.
La calcite, qui existe dans toutes
les couleurs, a un trait blanc.
4. Transparence Un minéral peut être
opaque ou on peut voir à travers
clairement (transparent) ou
indistinctement (translucide). Le
mica muscovite est transparent.
5. Clivage Certains minéraux se
cassent le long de surfaces planes
plus ou moins parfaites. La
muscovite se clive parfaitement en
feuillets. Le feldspath potassique
(le feldspath riche en potassium K)
se clive bien le long de deux
familles de plans à peu près à
angle droit. C’est un minéral pâle,
souvent rose ou blanc.
5. Les pyroxènes (l’augite est un
exemple) se distinguent de leurs
cousines les amphiboles par l’angle
entre leurs deux familles de plans de
clivage. De plus, une des familles de
plans de clivage des amphiboles a un
éclat brillant caractéristique.
6. Cassure Quand un minéral n’a pas de
plans de clivage ou qu’il se brise sans
suivre un de ces plans, la cassure peut
avoir un aspect particulier qui
caractérise ce minéral. Le quartz ne se
clive pas et il se casse en donnant une
forme conchoïdale (= comme une
conque, une coquille). Il faut y
regarder de près pour s’en rendre
compte : voir la diapositive suivante.
On note plus facilement que la surface
est bosselée.
Pyro xène = feu étranger
Amphibole = ambigu
pyroxène
amphibole
Photo de C.E. Jones de l’université de Pittsburgh
http://www.pitt.edu/~cejones/GeoImages/index.html
7. Stries Certains minéraux ont des
stries sur leurs faces. Ces stries,
quand elles sont présentes,
permettent de distinguer le
feldspath plagioclase du feldspath
potassique qui n’en a pas.
8. Dureté Le quartz ressemble souvent
à la calcite, mais on raye la calcite
avec une pièce de 1 cent alors que
le quartz raye une vitre. On dit d’un
minéral qui peut en rayer un autre
qu’il est plus dur. Vérifier la dureté
est un test de terrain facile.
9. Propriétés magnétiques On peut
attirer quelques minéraux avec un
aimant. C’est commode pour
identifier la magnétite, un minéral
noir à l’éclat métallique, dans les
sables.
magnétite
Photo de Richard Granger, technicien au
département. Sable de la plage d’Oka
Question
En pratique, la dureté des minéraux sert à de nombreux usages.
Pouvez-vous en nommer un ?
•On utilise la grande dureté du diamant pour rayer le verre et le couper,
et pour fabriquer de nombreux instruments de coupe et de ponçage.
•On utilise la grande dureté du grenat pour fabriquer les papiers sablés
rougeâtres.
10. Masse volumique La masse
volumique est la masse d’un cube de
1 cm x 1 cm x 1 cm du minéral.
Exemple : La biotite, un mica noir, a
une masse volumique qui varie entre
2,8 et 3,2 g/cm3. Par comparaison,
l’eau pure à 4 °C a une masse
volumique de 1 g/cm3. Exemple : En
le soupesant dans sa main, on
constate qu’un sable foncé riche en
magnétite et en grenat a une masse
volumique nettement plus grande
qu’un sable clair fait de grains de
quartz.
Plage du parc Paul-Sauvé à Oka
11. Acide chlorhydrique On met une goutte d’acide HCl dilué sur une
roche pour y identifier la présence de calcite. S’il y a de la calcite,
la roche bouillonne. C’est le seul minéral qui produit cet effet. La
calcite se distingue aussi par l’existence de trois familles de plans
de clivage qui forment des coins qui ne sont pas droits.
Avec un acide faible, comme
celui du vinaigre, la formation
de bulles indique la présence
de calcite.
Question
Photo de R.Weller,
Cochise College
Décrivez les propriétés de ce minéral (sélénite, une forme de gypse)
visibles sur la photographie. Il s’agit de fragments d’un plus gros
morceau.
Réponse : Couleur : incolore. Éclat : vitreux. Transparence : transparent.
Clivage : facile parallèlement à l’arrière-plan (se sépare en plaques),
possible dans deux autres directions (traits noirs) mais imparfait.