COUP DE PROJECTEUR SUR…
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Marshak Terre, portrait d’une planète 2 e édition Traduction d’ Olivier Evrard Terre, portrait d’une planète Chez le même éditeur CAIN, Découvrir la biologie COMINS, À la découverte de l’Univers HOBBS, Fondements de la géographie régionale HOUGHTON, Le réchauffement climatique RAVEN, JOHNSON, MASON, LOSOS, SINGER, Biologie, 3e éd. RAVEN, EVERT, EICHHORN, Biologie végétale, 3e éd. RAVEN, BERG, HASSENZAHL, Environnement THOMAS, GUEGAN, RENAUD, Écologie et évolution des systèmes parasites THOMAS, LEFEVRE, RAYMOND, Biologie évolutive ZIMMER, Introduction à l’évolution Marshak Terre, portrait d’une planète 2e édition Traduction de la 4e édition américaine par Olivier Evrard Ouvrage original Stephen Marshak, Earth Portrait of a Planet, 4th edition, Copyright © 2012, 2008, 2005, 2001, by W. W. Norton & Company, Inc. All rights reserved. Pour toute information sur notre fonds et les nouveautés dans votre domaine de spécialisation, consultez notre site web: www.deboeck.com ©De Boeck Supérieur s.a., 2014 Fond Jean Pâques, 4, 1348 Louvain-la-Neuve Pour la traduction et l’adaptation française 2e édition Tous droits réservés pour tous pays. Il est interdit, sauf accord préalable et écrit de l’éditeur, de reproduire (notamment par photocopie) partiellement ou totalement le présent ouvrage, de le stocker dans une banque de données ou de le communiquer au public, sous quelque forme et de quelque manière que ce soit. Imprimé en Italie Dépôt légal: Bibliothèque nationale, Paris: septembre 2014 Bibliothèque royale de Belgique, Bruxelles: 2014/0074/179 ISBN 978-2-8041-8809-2 Dédicace À Kathy, David, Emma, et Michelle Sommaire Avant-propos • xxiii Chapitre 1 Mais au fait, c’est quoi la géologie ? • 1 PARTIE I Notre Île dans l’Espace Chapitre 2 Cosmologie et naissance de la Terre • 14 Chapitre 3 Voyage au centre de la Terre • 34 Chapitre 4 Des continents à la dérive et des mers en expansion • 55 Chapitre 5 Le mode de fonctionnement de la Terre : la tectonique des plaques • 77 PARTIE II Les Matériaux Terrestres Chapitre 6 Des exemples naturels d’organisation : les minéraux • 104 Chapitre 7 Ils remontent de l’enfer : le magma et les roches magmatiques • 139 Chapitre 8 Les pages qui relatent le passé de la Terre : les roches sédimentaires • 184 Chapitre 9 Le métamorphisme : un processus de changement • 212 PARTIE III Chapitre 10 Activité tectonique d’une planète dynamique La colère de Vulcain : les éruptions volcaniques • 248 Chapitre 11 Une vibration violente : les tremblements de terre • 286 Chapitre 12 Rochers à pic, fissures et froissements : la déformation de la croûte et la formation des montagnes • 348 PARTIE IV L’Histoire avant l’Histoire Chapitre 13 Les profondeurs du temps : ancien, ça veut dire quoi ? • 399 Chapitre 14 Une biographie de la Terre • 430 PARTIE V Les ressources terrestres Chapitre 15 Le trésor caché des pierres : les ressources énergétiques • 466 Chapitre 16 Les richesses des roches : les ressources minérales • 502 PARTIE VI Processus et problèmes à la surface terrestre Chapitre 17 Les dangers du sol : les glissements de terrain et les autres mouvements de transport en masse • 540 Chapitre 18 Les cours d’eau et les inondations : la géologie des eaux courantes • 568 Chapitre 19 Un domaine agité : les océans et les littoraux • 608 Chapitre 20 Des réserves cachées : les eaux souterraines • 646 Chapitre 21 Une enveloppe de gaz : l’atmosphère terrestre et le climat • 679 Chapitre 22 Les régions arides : la géologie des déserts • 716 Chapitre 23 Les secrets de la glace : les glaciers et les glaciations • 742 Chapitre 24 Le changement global au sein du Système Terre • 784 Annexe : Cartes et graphiques supplémentaires • A-1 Voyez par vous-même • V-1 Glossaire • G-1 Crédits photographiques • C-1 Index • I-1 vii viii Illustrations particulières Ce qu’un géologue observe Trajectoire de point chaud d’un volcan, Fig. 4.12d • 92 Formation d’un rift, Fig. 4.13d • 93 Sill de basalte en Antarctique, Fig. 6.9b • 150 Dyke près de Shiprock (Nouveau-Mexique, États‑Unis), Fig. 6.9c • 150 Falaises de New York Palisades, Ch 6 OFT 4 • 167 Grand Canyon, Fig. 7.1a-b • 185 Séquence de couches dans le Grand Canyon, Fig. 7.11a • 197 Stratification entrecroisée, Fig. 7.13d • 199 Dépôts au niveau de l’ancien chenal d’une rivière, Fig. 7.16e • 204 Déplacement au niveau de la Faille de San Andreas, Fig. 10.5a • 290 Déplacement et zone de faille, Fig. 11.10a • 360 Coulissement au niveau d’une faille chevauchante, Fig. 11.10b • 360 La Faille de San Andreas, Fig. 11.10c • 360 Horsts et grabens, Fig. 11.14 • 362 Série de plis, Fig. 11.16d • 364 Anticlinal plongeant, Fig. 11.16e • 364 Pli de glissement en flexure, Fig. 11.17a • 365 Pli passif, Fig. 11.17b • 365 Clivage ardoisier, Fig. 11.19b • 367 Couches de grès du Paléozoïque, Fig. 12.4d • 403 Discordance de Siccar Point, Fig. 12.8a • 408 Discordance dans un réservoir, Fig. 12.8b • 408 Formations dans le Grand Canyon, Fig. 12.10 • 411 Affleurement de roches sédimentaires le long d’une route, CO12 Geopuzzle • 428 Profil topographique, Fig. BxF.1d-e • 531 Bassins-versants depuis une crête, Fig. 17.5c • 573 Plaine d’inondation dans l’Utah (États-Unis), Fig. 17.15c • 582 Pavage désertique dans l’Arizona (États-Unis), Fig. 21.10b • 724 Géologie en un coup d’œil La formation des planètes et du système Terre‑Lune, Chapitre 1 • 30–31 La Terre, de la surface jusqu’au centre, Chapitre 2 • 50–51 Inversions magnétiques et anomalies magnétiques marines, Chapitre 3 • 70–71 La théorie de la tectonique des plaques, Chapitre 4 • 96–97 La formation des roches magmatiques, Chapitre 5 • 159–160 La météorisation, les sédiments et la formation du sol, Chapitre 6 • 176–177 La formation des roches sédimentaires, Chapitre 7 • 202–203 Les environnements métamorphiques, Chapitre 8 • 230–231 Les environnements de formation des roches et le cycle des roches, Chapitre 9 • 244–245 Formation d’une faille au sein de la croûte, Chapitre 10 • 292–293 La collision de l’Inde avec l’Asie, Chapitre 11 • 372–373 Les archives au sein des roches : Reconstitution de l’histoire géologique, Chapitre 12 • 418–419 L’évolution de la Terre, Chapitre 13 • 460–461 L’énergie sur Terre, Chapitre 14 • 496–497 La formation et le traitement des ressources minérales de la Terre, Chapitre 15 • 518–519 Le cycle hydrologique, Chapitre 16 • 536–537 Les mouvements de transport en masse, Chapitre 17 • 558–559 Les systèmes fluviaux, Chapitre 18 • 594–595 Les océans et les côtes, Chapitre 19 • 638–639 Les grottes et les paysages karstiques, Chapitre 20 • 672–673 Le domaine désertique, Chapitre 21 • 732–733 Les glaciers et les formes du relief glaciaire, Chapitre 22 • 764–765 Le Système Terre, Chapitre 23 • 786–787 Table des matières Avant-propos • xxiii prélude Mais au fait, c’est quoi la géologie ? • 1 P.1À la recherche d’idées • 2 P.2La nature de la géologie • 3 P.3Les thèmes de ce livre • 5 ENCADRÉ P.1 COUP DE PROJECTEUR SUR… La méthode scientifique • 8 Pa r t i e I Notre Île dans l’Espace Chapitre 1 Cosmologie et naissance de la Terre • 14 1.1Introduction • 15 1.2Une image de notre Univers • 15 ENCADRÉ 1.1 COUP DE PROJECTEUR SUR… Comment savons-nous que la Terre tourne ? • 16 ENCADRÉ 1.2 COUP DE PROJECTEUR SUR… Les forces de la nature • 18 ENCADRÉ 1.3 COUP DE PROJECTEUR SUR… La découverte des planètes • 19 ENCADRÉ 1.4 COUP DE PROJECTEUR SUR… La nature de la matière • 22 1.3La formation de l’Univers • 22 1.4Mettre de l’ordre à partir du chaos • 26 1.5Nous sommes tous faits de poussières d’étoiles • 27 Géologie en un coup d’œil La formation des planètes et du système Terre-Lune • 30–31 Résumé du chapitre • 32 ix Table des matières x Chapitre 2 Voyage au centre de la Terre • 34 2.1Introduction • 35 2.2Bienvenue dans les environs de la Terre • 35 ENCADRÉ 2.1 COUP DE PROJECTEUR SUR… Comètes et astéroïdes – Les autres objets du Système Solaire • 36 2.3De quoi la Terre est‑elle faite ? • 39 2.4Comment savons-nous que la Terre est constituée de couches ? • 42 2.5De quoi les couches sont‑elles faites ? • 45 ENCADRÉ 2.2 COUP DE PROJECTEUR SUR… Les météorites – Des indices sur ce qu’il y a à l’intérieur • 47 ENCADRÉ 2.3 COUP DE PROJECTEUR SUR… La chaleur et le transfert de chaleur • 49 Géologie en un coup d’œil La Terre, de la surface jusqu’au centre • 50–51 2.6La lithosphère et l’asthénosphère • 52 Résumé du chapitre • 52 Chapitre 3 Des continents à la dérive et des mers en expansion • 55 3.1Introduction • 56 3.2Les preuves de Wegener pour la dérive des continents • 57 3.3Le paléomagnétisme et la preuve de la dérive des continents • 60 ENCADRÉ 3.1 COUP DE PROJECTEUR SUR… Trouver les paléopôles • 64 3.4Préparation du terrain pour la découverte de l’expansion des fonds marins • 65 3.5Harry Hess et son « Essai sur la Géopoésie » • 67 3.6La preuve de l’expansion des fonds marins • 68 Géologie en un coup d’œil Inversions magnétiques et anomalies magnétiques marines • 70–71 Résumé du chapitre • 75 Chapitre 4 Le mode de fonctionnement de la Terre : la tectonique des plaques • 77 4.1Introduction • 78 4.2Qu’entend‑on par tectonique des plaques ? • 78 Table des matières xi ENCADRÉ 4.1 COUP DE PROJECTEUR SUR… Le principe de la poussée d’Archimède • 80 4.3Les limites de plaques divergentes et l’expansion des fonds marins • 82 4.4Les limites de plaques convergentes et la subduction • 85 4.5Les limites de plaque transformantes • 88 4.6Les lieux particuliers au sein de la mosaïque des plaques • 88 4.7Comment les limites de plaques se forment‑elles et disparaissent‑elles ? • 91 4.8Qu’est‑ce qui génère le mouvement des plaques et à quelle vitesse se déplacent‑elles ? • 95 Géologie en un coup d’œil La théorie de la tectonique des plaques • 96–97 Résumé du chapitre • 100 P a r t i e II Les Matériaux Terrestres Chapitre 5 Des exemples naturels d’organisation : les minéraux • 104 5.1Introduction • 105 5.2Qu’est‑ce qu’un minéral ? • 106 5.3La beauté des agencements spatiaux : les cristaux et leur structure • 107 ENCADRÉ 5.1 COUP DE PROJECTEUR SUR… Les bases de la chimie • 110 ENCADRÉ 5.2 COUP DE PROJECTEUR SUR… Comment pouvons‑nous « voir » l’arrangement des atomes au sein d’un cristal ? • 116 5.4Comment différencier les minéraux ? • 116 5.5Organiser nos connaissances : la classification des minéraux • 120 5.6Quelque chose de précieux – les gemmes ! • 124 ENCADRÉ 5.3 COUP DE PROJECTEUR SUR… D’où viennent les diamants ? • 125 Résumé du chapitre • 128 Interlude A Les groupes de roches • 130 A.1Introduction • 131 A.2Qu’est‑ce qu’une roche ? • 131 A.3Occurrence des roches • 132 Table des matières xii A.4La base de classification des roches • 132 A.5L’étude des roches • 136 Chapitre 6 Ils remontent de l’enfer : le magma et les roches magmatiques • 139 6.1Introduction • 140 6.2Pourquoi le magma se forme‑t‑il ? • 142 6.3De quoi le magma est‑il constitué ? • 144 6.4Le mouvement de la roche en fusion • 146 6.5Transformation du magma en roche • 147 6.6En quoi les environnements extrusif et intrusif diffèrent‑ils ? • 148 ENCADRÉ 6.1 COUP DE PROJECTEUR SUR… La série de réactions de Bowen • 152 6.7Comment décririez‑vous une roche magmatique ? • 153 6.8Classification des roches magmatiques • 155 Géologie en un coup d’œil La formation des roches magmatiques • 159–160 6.9Où l’activité magmatique se produit‑elle, et pourquoi ? • 160 Résumé du chapitre • 165 Interlude B Un vernis superficiel : les sédiments et les sols • 168 B.1Introduction • 169 B.2La météorisation : la formation des sédiments • 170 B.3Le sol • 175 Géologie en un coup d’œil La météorisation, les sédiments et la formation du sol • 176–177 Chapitre 7 Les pages qui relatent le passé de la Terre : les roches sédimentaires • 184 7.1Introduction • 185 7.2Les classes de roches sédimentaires • 186 7.3Structures sédimentaires • 195 7.4Comment identifier les environnements de dépôt ? • 201 Géologie en un coup d’œil La formation des roches sédimentaires • 202–203 7.5Les bassins sédimentaires • 207 Résumé du chapitre • 209 Table des matières xiii Chapitre 8 Le métamorphisme : un processus de changement • 212 8.1Introduction • 213 8.2Les conséquences et les causes du métamorphisme • 213 8.3Les types de roches métamorphiques • 219 8.5Comment définit‑on l’intensité du métamorphisme ? • 223 ENCADRÉ 8.1 COUP DE PROJECTEUR SUR… Le faciès métamorphique • 226 8.6Où le métamorphisme se produit‑il ? • 228 ENCADRÉ 8.2 COUP DE PROJECTEUR SUR… La poterie – une analogie avec le métamorphisme thermique • 229 Géologie en un coup d’œil Les environnements métamorphiques • 230–231 Résumé du chapitre • 237 Interlude C Le cycle des roches • 239 C.1Introduction • 240 C.2Une étude de cas du cycle des roches • 241 C.3La vitesse du mouvement au sein du cycle des roches • 241 C.4Qu’est‑ce qui contrôle le cycle des roches dans le Système Terre ? • 243 Géologie en un coup d’œil Les environnements de formation des roches et le cycle des roches • 244–245 P a r t i e III Activité tectonique d’une planète dynamique Chapitre 9 La colère de Vulcain : les éruptions volcaniques • 248 9.1Introduction • 249 9.2Les produits des éruptions volcaniques • 249 9.3La structure et le style éruptif des volcans • 258 ENCADRÉ 9.1 COUP DE PROJECTEUR SUR… Les explosions volcaniques dont il faut se souvenir • 264 Table des matières xiv 9.4Les configurations géologiques du volcanisme • 266 Géologie en un coup d’œil Les volcans • 268–269 9.5Prudence : les volcans présentent des risques ! • 271 9.6La protection contre la colère de Vulcain • 276 9.7L’effet des volcans sur le climat et la civilisation • 280 9.8Les volcans sur d’autres planètes • 282 Résumé du chapitre • 283 Chapitre 10 Une vibration violente : les tremblements de terre • 286 10.1Introduction • 287 10.2Qu’est‑ce qui cause les tremblements de terre ? • 289 Géologie en un coup d’œil Formation d’une faille au sein de la croûte • 292–293 10.3Les ondes sismiques • 296 10.4Comment mesurer et localiser les tremblements de terre ? • 296 10.5Définition de l’« ampleur » d’un tremblement de terre • 300 10.5Où et pourquoi les tremblements de terre se produisent‑ils ? • 305 ENCADRÉ 10.1 COUP DE PROJECTEUR SUR… La catastrophe d’Haïti en 2010 • 310 10.7Comment les tremblements de terre génèrent‑ils des dégâts ? • 313 ENCADRÉ 10.2 COUP DE PROJECTEUR SUR… Lorsque les ondes sismiques résonnent – prudence ! • 314 10.8Peut‑on prédire le « Big One » ? • 322 10.9Ingénierie sismique et planification • 326 Résumé du chapitre • 327 Interlude D L’intérieur de la Terre revisité : stratification sismique, champ magnétique et gravité • 330 D.1Introduction • 330 D.2Préparer le terrain pour l’étude sismique de la Terre • 330 D.3Le mouvement des ondes sismiques au sein de la Terre • 331 D.4Étude sismique de l’intérieur de la Terre • 333 D.5Réglage minutieux de l’image de l’intérieur de la Terre : la tomographie sismique • 338 D.6Profilage de la réflexion sismique • 340 D.7La gravité terrestre • 340 Table des matières xv ENCADRÉ D.1 COUP DE PROJECTEUR SUR… La signification de l’accélération • 342 D.8Le champ magnétique terrestre revisité • 344 Chapitre 11 Rochers à pic, fissures et froissements : la déformation de la croûte et la formation des montagnes • 348 11.1Introduction • 349 11.2La déformation des roches de la croûte terrestre • 350 11.3Les diaclases et les veines : des fissures naturelles dans les roches • 355 ENCADRÉ 11.1 COUP DE PROJECTEUR SUR… Décrire l’orientation des structures géologiques • 356 11.4Les failles : des surfaces de glissement • 357 11.5Les plis et les foliations • 362 11.6Les causes de la formation des montagnes • 368 11.7Surrection et formation de la topographie montagneuse • 370 Géologie en un coup d’œil La collision de l’Inde avec l’Asie • 372–373 11.8Les bassins et les dômes des cratons • 377 11.9L’histoire de la vie d’une chaîne de montagnes : Étude de cas • 379 11.10Mesure de la progression de la formation des montagnes • 380 Résumé du chapitre • 381 Pa r t i e I V L’Histoire avant l’Histoire Interlude E Des souvenirs de la vie passée : les fossiles et l’évolution • 386 E.1La découverte des fossiles • 386 E.2La fossilisation • 386 E.3Classification du monde vivant • 392 E.4Classification des fossiles • 393 E.5Archives fossiles • 395 E.6Évolution et extinction • 396 Table des matières xvi Chapitre 12 Les profondeurs du temps : ancien, ça veut dire quoi ? • 399 12.1Introduction • 400 12.2Le concept de temps géologique • 400 ENCADRÉ 12.1 COUP DE PROJECTEUR SUR… Le temps : une obsession humaine • 401 12.3Les principes physiques de définition de l’âge relatif • 402 12.4Les discordances : des lacunes dans les archives • 407 12.5Les formations stratigraphiques et leur corrélation • 410 12.6L’échelle géologique • 413 12.7Comment détermine‑t‑on l’âge numérique ? • 415 Géologie en un coup d’œil Les archives au sein des roches : Reconstitution de l’histoire géologique • 418–419 ENCADRÉ 12.2 COUP DE PROJECTEUR SUR… La datation au carbone‑14 • 420 12.8Comment peut‑on attribuer des âges numériques à l’échelle géologique ? • 423 12.9Quel est l’âge de la Terre ? • 424 Résumé du chapitre • 427 Chapitre 13 Une biographie de la Terre • 430 13.1Introduction • 431 13.2Les méthodes d’étude du passé • 432 13.3L’Éon Hadéen : l’enfer sur Terre ? • 434 13.4L’Éon Archéen : la naissance des continents et l’apparition de la vie • 435 13.5L’Éon Protérozoïque : la transition vers le monde moderne • 438 ENCADRÉ 13.1 COUP DE PROJECTEUR SUR… L’évolution de l’oxygène atmosphérique • 442 3.6L’Éon Phanérozoïque : la diversification de la vie et la forme actuelle des continents • 443 13.7L’Ère Paléozoïque : de Rodinia à la Pangée • 443 ENCADRÉ 13.2 COUP DE PROJECTEUR SUR… Les séquences stratigraphiques et les variations du niveau de la mer • 446 13.8L’Ère Mésozoïque : quand les dinosaures régnaient • 450 13.9L’Ère Cénozoïque : la dernière ligne droite jusqu’au présent • 456 Résumé du chapitre • 459 Géologie en un coup d’œil L’évolution de la Terre • 460–461 Table des matières xvii Pa r t i e V Les ressources terrestres Chapitre 14 Le trésor caché des pierres : les ressources énergétiques • 466 14.1Introduction • 467 14.2Les sources d’énergie du Système Terre • 468 14.3Le pétrole et le gaz • 469 14.4L’exploration et la production du pétrole • 473 ENCADRÉ 14.1 COUP DE PROJECTEUR SUR… Les types de pièges à pétrole et à gaz • 474 ENCADRÉ 14.2 COUP DE PROJECTEUR SUR… Le puits de Spindletop • 478 14.5Les réserves alternatives d’hydrocarbures • 480 ENCADRÉ 14.3 COUP DE PROJECTEUR SUR… Le gaz de schiste de Marcellus • 481 14.7L’énergie nucléaire • 487 14.8Les autres sources d’énergie • 489 14.9Les choix et les problèmes énergétiques • 493 Géologie en un coup d’œil L’énergie sur Terre • 496–497 Résumé du chapitre • 495 ENCADRÉ 14.4 COUP DE PROJECTEUR SUR… Les forages offshore et la catastrophe de Deepwater Horizon • 498 Chapitre 15 Les richesses des roches : les ressources minérales • 502 15.1Introduction • 503 15.2Les métaux et leur découverte • 503 15.3Les minerais, les minéraux et les gisements • 506 15.4L’exploration des minerais et la production des minéraux • 511 15.5Les ressources minérales non‑métalliques • 513 ENCADRÉ 15.1 COUP DE PROJECTEUR SUR… L’incroyable sauvetage de 2010, dans une mine chilienne • 514 ENCADRÉ 15.2 COUP DE PROJECTEUR SUR… Les trottoirs de New York • 516 15.6Les besoins en minéraux dans le monde • 517 Table des matières xviii Géologie en un coup d’œil La formation et le traitement des ressources minérales de la Terre • 518–519 Résumé du chapitre • 522 Pa r t i e V I Processus et problèmes à la surface terrestre Interlude F Les paysages en changement perpétuel et le cycle hydrologique • 526 F.1Introduction • 527 F.2Le modelage de la surface terrestre • 528 F.3Les facteurs de contrôle du développement des paysages • 529 ENCADRÉ F.1 COUP DE PROJECTEUR SUR… Les cartes et les profils topographiques • 530 F.4Le cycle hydrologique • 531 F.5Les paysages sur d’autres planètes • 533 ENCADRÉ F.2 COUP DE PROJECTEUR SUR… Y a‑t‑il de l’eau sur Mars ? • 535 Géologie en un coup d’œil Le cycle hydrologique • 536–537 Chapitre 16 Les dangers du sol : les glissements de terrain et les autres mouvements de transport en masse • 540 16.1Introduction • 541 16.2Les types de mouvements de transport en masse • 542 ENCADRÉ 16.1 COUP DE PROJECTEUR SUR… Ce qui s’élève doit finir par redescendre • 546 16.3Pourquoi les mouvements de transport en masse se produisent‑ils ? • 551 ENCADRÉ 16.2 COUP DE PROJECTEUR SUR… Le glissement de Storegga et les tsunamis en Mer du Nord • 552 Géologie en un coup d’œil Les mouvements de transport en masse • 558–559 16.4Où les mouvements de transport en masse se produisent‑ils ? • 560 Table des matières xix 16.5Comment se protéger contre les catastrophes liées aux mouvements de transport en masse ? • 561 Résumé du chapitre • 565 Chapitre 17 Les cours d’eau et les inondations : la géologie des eaux courantes • 568 17.1Introduction • 569 17.2Le drainage des terres • 570 17.3La description de l’écoulement des rivières : le débit et la turbulence • 574 17.4L’action des eaux courantes • 576 17.5Comment les cours d’eau évoluent‑ils de l’amont à l’aval ? • 579 17.6Les cours d’eau et leurs dépôts dans le paysage • 580 17.7L’évolution du drainage • 590 17.8Des eaux en furie • 593 Géologie en un coup d’œil Les systèmes fluviaux • 594–595 ENCADRÉ 17.1 COUP DE PROJECTEUR SUR… Calculer la menace que représentent les inondations • 602 17.9Les rivières sont‑elles des ressources en voie d’extinction ? • 603 Résumé du chapitre • 605 Chapitre 18 Un domaine agité : les océans et les littoraux • 608 18.1Introduction • 609 18.2Les paysages du fond des mers • 610 18.3L’eau et les courants de l’océan • 614 ENCADRÉ 18.1 COUP DE PROJECTEUR SUR… La force de Coriolis • 618 18.4La marée monte… puis descend • 620 ENCADRÉ 18.2 COUP DE PROJECTEUR SUR… Les forces à l’origine des marées • 622 18.5L’action des vagues • 624 18.6À l’interface entre les terres et la mer : Les formes du relief côtier • 627 18.7Les habitats naturels littoraux • 634 18.8Les causes de la variabilité côtière • 636 Géologie en un coup d’œil Les océans et les côtes • 638–639 Table des matières xx 18.9Les problèmes côtiers et leurs solutions • 640 Résumé du chapitre • 643 Chapitre 19 Des réserves cachées : les eaux souterraines • 646 19.1Introduction • 647 19.2Où résident les eaux souterraines ? • 648 19.3L’eau souterraine et la nappe phréatique • 652 19.4L’écoulement de l’eau souterraine • 654 19.5L’exploitation de l’eau souterraine • 657 ENCADRÉ 19.1 COUP DE PROJECTEUR SUR… Les oasis • 660 19.6Les sources chaudes et les geysers • 661 19.7Les problèmes liés à l’utilisation de l’eau souterraine • 663 19.8Les grottes et le karst : le paradis des spéléologues • 670 Géologie en un coup d’œil Les grottes et les paysages karstiques • 672–673 Résumé du chapitre • 676 Chapitre 20 Une enveloppe de gaz : l’atmosphère terrestre et le climat • 679 20.1Introduction • 680 20.2La formation de l’atmosphère • 680 20.3L’atmosphère en perspective • 682 ENCADRÉ 20.1 COUP DE PROJECTEUR SUR… Pourquoi le ciel est‑il bleu ? • 684 20.4Le vent et la circulation globale dans l’atmosphère • 687 ENCADRÉ 20.2 COUP DE PROJECTEUR SUR… L’inclinaison de la Terre : la cause des saisons • 690 20.5La météo et ses causes • 693 20.6Les tempêtes et les orages : la furie de la nature • 699 20.7Le climat global • 707 ENCADRÉ 20.3 COUP DE PROJECTEUR SUR… L’Ouragan Katrina ! • 708 Résumé du chapitre • 713 Table des matières xxi Chapitre 21 Les régions arides : la géologie des déserts • 716 21.1Introduction • 717 21.2La nature et la localisation des déserts • 717 21.3La météorisation et les processus d’érosion dans les déserts • 720 21.4Les environnements de dépôt dans les déserts • 725 21.5Les paysages désertiques et les formes de vie dans les déserts • 727 ENCADRÉ 21.1 COUP DE PROJECTEUR SUR… Uluru (Ayers Rock) • 731 Géologie en un coup d’œil Le domaine désertique • 732–733 21.6Les problèmes qui surviennent dans le désert • 736 Résumé du chapitre • 740 Chapitre 22 Les secrets de la glace : les glaciers et les glaciations • 742 22.1Introduction • 743 22.2La glace et la nature des glaciers • 744 ENCADRÉ 22.1 COUP DE PROJECTEUR SUR… Les calottes glaciaires polaires sur Mars • 748 22.3L’érosion et le transport glaciaires • 755 22.4Les dépôts associés aux glaciations • 759 Géologie en un coup d’œil Les glaciers et les formes du relief glaciaire • 764–765 22.5Les autres conséquences des glaciations continentales • 766 22.6Les environnements périglaciaires • 770 22.7La glaciation du Pléistocène • 771 ENCADRÉ 22.2 COUP DE PROJECTEUR SUR… Alors comme ça, vous voulez voir une glaciation ? • 772 22.8Les causes des glaciations • 776 Résumé du chapitre • 781 Table des matières xxii Chapitre 23 Le changement global au sein du Système Terre • 784 23.1Introduction • 785 Géologie en un coup d’œil Le Système Terre • 786–787 23.2Les changements unidirectionnels • 788 23.3Les cycles physiques • 790 23.4Les cycles biogéochimiques • 792 23.5Le changement du climat global • 793 ENCADRÉ 23.1 COUP DE PROJECTEUR SUR… Le changement climatique global et la naissance des légendes • 798 ENCADRÉ 23.2 COUP DE PROJECTEUR SUR… Une planète juste comme il faut • 800 23.6L’impact humain sur le Système Terre • 805 23.7L’avenir de la Terre : un scénario possible • 816 Résumé du chapitre • 818 Cartes et graphiques supplémentaires • A-1 Voyez par vous-même • V-1 Glossaire • G-1 Crédits photographiques • C-1 Index • I-1 Avant-propos xxiii Avant-propos Thématiques abordées dans l’ouvrage Pourquoi les tremblements de terre, les volcans, les inondations et les glissements de terrain se produisent-ils ? Qu’est-ce qui cause la surrection des montagnes ? Comment les beaux paysages se développent-ils ? Comment le climat et la vie ont-ils évolué au cours du temps ? Quand la Terre s’est-elle formée et suite à quel processus ? Où doit-on creuser pour trouver des métaux précieux et où doiton forer pour trouver du pétrole ? Le niveau de la mer varie-t-il ? Les continents se déplacent-ils ? Les sciences géologiques étudient ces questions fondamentales, et bien d’autres encore. Cependant, depuis la naissance de cette discipline à la fin du XVIIIème siècle et jusqu’au milieu du XXème siècle, les géologues considéraient séparément chacune des questions énoncées ci-dessus. Cette approche a changé dans les années 1960, en réponse à deux avancées qui ont conduit à des changements de paradigme et qui ont unifié la pensée à propos de la Terre et de ses caractéristiques. La première, qui est la théorie de la tectonique des plaques, montre que l’enveloppe externe de la Terre n’est pas statique et qu’elle est en fait constituée de plaques individuelles qui se déplacent constamment et très lentement les unes par rapport aux autres, de telle sorte que la carte de notre planète change constamment. Aujourd’hui, nous savons que ce sont ces interactions entre plaques qui causent les tremblements de terre et l’éruption des volcans, qui forment les montagnes, qui fournissent les gaz de l’atmosphère et qui affectent la distribution de la vie sur Terre. La seconde avancée établit le concept selon lequel notre planète est un système complexe – le Système Terre – au sein duquel l’eau, la terre, l’air et les habitants vivants sont interconnectés de manière dynamique. Ces interactions permettent à la matière de se recycler constamment au sein de différents réservoirs, vivants ou non, à la surface ou à l’intérieur de la planète. Les géologues se sont ainsi rendu compte que l’histoire de la vie était intimement liée à l’histoire physique de notre planète. La quatrième édition de Terre : Portrait d’une planète constitue une introduction à l’étude de notre planète qui est construite à partir de la théorie de la tectonique des plaques et du concept de science du Système Terre qui sont abordés tout au long d’une séquence de thématiques évoquées ci-après : 1.La Terre solide, les océans, l’atmosphère et la vie sont interconnectés, ce qui génère une planète unique dans le Système Solaire. 2.La plupart des processus géologiques reflètent les interactions entre les plaques qui constituent un mouvement permanent, quoique très lent. 3.La Terre est une planète qui s’est formée comme les autres, à partir de poussières et de gaz. Cependant, contrairement aux autres planètes, la Terre est dynamique, et de nouvelles caractéristiques géologiques continuent de s’y former tandis que des caractéristiques plus anciennes sont détruites en permanence. 4.La Terre est très ancienne – elle a environ 4,57 milliards d’années. Au cours de cette histoire, la carte de la planète a changé et la vie a évolué. 5.Les processus internes (contrôlés par la chaleur interne de la Terre) et les processus externes (contrôlés par la chaleur du Soleil) interagissent à la surface de la Terre et génèrent des paysages complexes. 6.On peut étudier et comprendre les catastrophes naturelles – les tremblements de terre, les éruptions volcaniques, les inondations. Dans certains cas, notre compréhension de ces processus peut contribuer à en limiter les dégâts et à sauver des vies. 7.L’énergie et les ressources minérales proviennent principalement de la Terre, et elles sont générées par des phénomènes géologiques. La connaissance de la géologie peut nous aider à les trouver et à prendre conscience des conséquences de leur utilisation. 8.Les caractéristiques physiques de la Terre sont associées aux processus liés à la vie, et vice versa. 9.La science se base sur des observations ; les chercheurs peuvent faire des découvertes scientifiques. 10.La géologie fait le lien entre des idées issues de différentes sciences. L’étude de la géologie peut dès lors faciliter l’apprentissage scientifique en chimie, en physique et en biologie. Toutes ces thématiques constituent les idées-clef à retenir après la lecture du livre. Les étudiants devraient s’en souvenir longtemps après avoir suivi ce cours d’introduction à la géologie. En effet, elles constituent un canevas à partir duquel les étudiants peuvent organiser et connecter leurs connaissances afin de construire une image moderne et cohérente de ce à quoi ressemble notre planète. Approche pédagogique La recherche en sciences de l’éducation a démontré que les étudiants apprenaient mieux et davantage quand on leur proposait une méthode active combinant des textes et des illustrations. Certains étudiants sont plus réceptifs à la lecture des textes d’un manuel, qui les aident à organiser l’information, à répondre à leurs questions, et à leur proposer les étapes essentielles qui font le lien entre les concepts. Elle les aide à développer un contexte personnalisé qui leur permet de comprendre l’information. Certains étudiants sont, au contraire, davantage réceptifs aux illustrations xxiii Avant-propos xxiv – des schémas et des photos qui racontent une histoire – et ces images aident les étudiants à appréhender et mémoriser les processus. De plus, certains étudiants apprécient une méthode d’apprentissage active qui est basée sur des ensembles de « questions-réponses », car elle leur permet de mettre en pratique leurs connaissances. La quatrième édition de Terre : Portrait d’une planète combine ces trois techniques d’apprentissage. Le texte a été conçu pour accrocher le lecteur, les illustrations ont été pensées pour raconter une histoire, les chapitres aident les étudiants à assimiler les principes fondamentaux et les activités proposées en ligne ont été créées pour permettre aux étudiants d’être les propres acteurs de leur apprentissage. Ainsi, par exemple, chaque chapitre débute par une question – un Géopuzzle – qui invite les étudiants à réfléchir à ce qu’ils connaissent déjà et à se préparer à chercher des informations supplémentaires lors de la lecture du chapitre. Les idées-clef à retenir qui se trouvent à la fin de chaque section aident les étudiants à intégrer les idées maîtresses avant de passer à la section suivante. Les questions qui se trouvent à la fin de chaque chapitre n’invitent pas uniquement les étudiants à restituer leurs connaissances, mais elles visent également à stimuler leur réflexion critique. Enfin, les rubriques Voyez par vous-même et les Géotours guident les étudiants et les invitent à réaliser des excursions virtuelles pour explorer des sites géologiques spectaculaires autour du globe afin d’y appliquer les connaissances qu’ils viennent d’acquérir et de visualiser les caractéristiques correspondantes sur le terrain. Organisation Les thématiques abordées dans cet ouvrage ont été organisées afin que les étudiants puissent construire leur connaissance de la géologie sur la base des principes fondateurs de la discipline. À cette fin, le livre commence par la cosmologie et la formation de la Terre. Il introduit ensuite l’architecture de notre planète, depuis la surface jusqu’au centre de celle-ci. À partir de ces connaissances de base, les étudiants sont prêts à apprendre la théorie de la tectonique des plaques. Celle-ci apparaît très tôt dans l’ouvrage, afin que les étudiants puissent l’associer avec le contenu des chapitres suivants. La connaissance de la tectonique des plaques aide par exemple les étudiants à comprendre l’ensemble des chapitres portant sur les minéraux, les roches et le cycle des roches. La connaissance de la tectonique des plaques et du cycle des roches fournit, à son tour, une base solide pour étudier les volcans, les tremblements de terre et les montagnes. À partir de ces connaissances, les étudiants sont prêts à apprendre comment la carte de la Terre a évolué tout au long de l’immensité des temps géologiques, et comment l’énergie et les ressources minérales se sont développées. Les derniers chapitres du livre abordent les processus et les problèmes qui surviennent à la surface de la Terre ou à proximité de celle-ci, depuis les versants instables des collines jusqu’aux rivières, aux littoraux et même au-delà. Cette partie du livre se termine par un chapitre qui aborde une thématique qui constitue un sujet d’inquiétude de plus en plus important pour notre société : le changement global et, en particulier, le changement climatique. Bien que cette séquence de chapitres ait été construite de la sorte, la lecture de ce livre a été conçue pour être flexible et permettre aux enseignants de suivre leur propre stratégie d’enseignement de la géologie. Cette discipline est non-linéaire, et les thématiques qu’elle aborde sont tellement interconnectées qu’il n’existe pas une seule manière optimale de les organiser. De ce fait, le contenu de chacun des chapitres est auto-suffisant et les notions importantes sont rappelées systématiquement lorsque c’est nécessaire. Caractéristiques spéciales La quatrième édition de Terre: Portrait d’une planète contient tout une série d’exclusivités qui la démarquent des ouvrages concurrents. Certaines d’entre elles ont été introduites dans cette dernière édition. Iconographie et schémas intitulés « Ce qu’un géologue observe » Il est difficile de comprendre les caractéristiques du Système Terre sans pouvoir les observer. Pour aider les étudiants à visualiser les différentes thématiques, ce livre est abondamment illustré et il présente des figures qui visent à replacer les caractéristiques géologiques dans un contexte réaliste, sans pour autant submerger les étudiants avec des détails superflus. Les artistes talentueux qui ont travaillé sur les figures ont repoussé les limites du graphisme informatique moderne. Le tout donne naissance à l’ouvrage pédagogique le plus réaliste jamais produit dans le contexte des géosciences. En plus de l’art graphique, l’ouvrage présente des photos de tous les continents. La plupart des clichés ont été pris par l’auteur. Là où c’est nécessaire, les photos sont accompagnées de schémas annotés et intitulés « Ce qu’un géologue observe » pour aider les étudiants à repérer les traits géologiques-clef que l’on peut observer sur les photos. Doubles-pages illustrées : La géologie en un coup d’œil En plus des figures qui ponctuent le texte, l’artiste britannique Gary Hincks a réalisé des représentations spectaculaires et synoptiques en deux pages pour chacun des chapitres et intitulées La géologie en un coup d’œil. Ces illustrations intègrent les conceptsclef introduits dans le texte et mettent en évidence visuellement les relations entre les différents constituants du Système Terre. Les étudiants peuvent ainsi réviser leur matière… en un coup d’œil. Visitez les sites de la rubrique Voyez par vous-même et parcourez les Géotours avec Google Earth™ Grâce à la magie de Google Earth™, la quatrième édition de Terre : Portrait d’une planète propose un ensemble exhaustif de Géotours qui constituent un mode d’apprentissage actif qui emmène les étudiants dans des excursions virtuelles pour aller observer des exemples remarquables de caractéristiques géologiques à travers le monde. En lien avec les thématiques du texte, un fichier téléchargeable sur le site de l’éditeur emmènera directement en un clic de Avant-propos souris les enseignants et leurs étudiants à destination des sites de ces rubriques intitulées Voyez par vous-même. xxv ■■ Idées-clef à retenir, Géopuzzles et questions Pour aller plus loin Chaque chapitre commence par une question, un Géopuzzle, qui invite les étudiants à réfléchir et à retrouver ce qu’ils pourraient déjà connaître sur la thématique abordée dans le chapitre. Cette approche originale permet d’inciter les étudiants à être à l’affût des réponses lors de leur lecture. Chaque section d’un chapitre se termine par une Idée-clef à retenir, c’est-à-dire un bref résumé qui aide les étudiants à identifier et à mémoriser les points importants avant de poursuivre leur lecture. Enfin, chaque chapitre se termine par quelques questions Pour aller plus loin, qui invitent les étudiants à se projeter au-delà des connaissances de base qu’ils ont acquises. ■■ Interludes Le livre contient plusieurs interludes. En effet, ceux-ci constituent de « mini-chapitres » qui se focalisent sur des thématiques spécialisées et autonomes mais qui ne sont pas suffisamment vastes pour faire l’objet d’un chapitre à part entière. Ces interludes permettent de proposer des chapitres de taille raisonnable et de permettre une certaine flexibilité lors de l’enchaînement des thématiques lors des cours. Problématiques sociétales Les applications pratiques de la géologie sont abordées dans plusieurs chapitres. Les étudiants en apprendront plus sur des thématiques aussi vastes que les ressources énergétiques, les ressources minérales, le changement global et les mouvements de transport en masse. De plus, des chapitres à part entière sur les tremblements de terre, les volcans et les paysages abordent le problème des catastrophes géologiques. Enfin, lorsque c’est pertinent, les étudiants sont encouragés à appliquer leur compréhension de la géologie aux questions environnementales. Nouveautés de la quatrième édition Cette nouvelle édition de Terre : Portrait d’une planète ne constitue pas qu’une simple modification cosmétique de la troisième édition. Le texte a été revu en profondeur et il a fait l’objet de mises à jour importantes. Parmi les principales modifications, on peut citer celles qui suivent : ■■ Illustrations : La plupart des illustrations du livre ont été modifiées pour constituer des encadrés complets comprenant des schémas, des photos, les légendes et diverses annotations permettant de raconter une histoire à partir de l’ensemble de ces éléments. De ce fait, les étudiants possèdent deux options complètes pour parcourir le livre : le texte (écrit de manière accessible) et les illustrations (qui visent à comprendre les phénomènes). ■■ ■■ Mise à jour complète de la couverture de la thématique du changement climatique : Les contenus relatifs au réchauffement global ont été mis à jour afin de refléter les tout derniers développements scientifiques en la matière. La thématique du changement climatique est abordée de concert avec d’autres types de changement global naturel et anthropique (causé par l’homme), ce qui donne aux étudiants le contexte scientifique qui sous-tend ce sujet d’actualité et qui les aide à renforcer leur esprit critique en tant que citoyens du monde. Actualisation du livre : Pour s’assurer que la quatrième édition de Terre : Portrait d’une planète reflète les toutes dernières découvertes scientifiques et en vue d’aider les étudiants à comprendre les événements géologiques qui ont fait l’objet des titres de l’actualité, l’auteur a mis à jour de nombreuses rubriques tout au long de l’ouvrage. Ainsi, par exemple, cette édition traite d’événements récents comme les tremblements de terre catastrophiques qui se sont produits en Haïti, au Japon et en Nouvelle-Zélande, il discute de la formation de tornades violentes qui a eu lieu aux États-Unis en 2011, mais aussi de la problématique de notre approvisionnement difficile et pourtant si stratégique en terres rares. Ajout de nouveaux outils pédagogiques : Cette édition propose de nouveaux outils pour aider les étudiants à être actifs dans leur apprentissage. Chaque chapitre commence par un Géopuzzle, chaque section est associée à une Idée-clef à retenir, et chaque chapitre se termine par une série de questions suscitant une réflexion critique et intitulée Pour aller plus loin. Couverture de la géologie planétaire et de la géobiologie : Ce domaine d’étude s’est fortement développé au cours des dernières années. Il s’intéresse à la vie microbienne et à son rôle au sein du Système Terre ainsi qu’à la surface d’autres planètes. Des discussions relatives à la géomicrobiologie et la géologie planétaire sont proposées tout au long de l’ouvrage afin de permettre aux étudiants de comprendre comment ces disciplines sont associées à d’autres thématiques plus traditionnelles. Remerciements Je voudrais remercier chaleureusement de nombreuses personnes. En effet, c’est leur assistance qui nous a permis de passer du stade de la conception de ce livre à sa présence en librairie. Je les remercie également pour le dynamisme qu’ils ont transmis et qui était nécessaire pour que cette révision prenne forme. En premier lieu, je voudrais surtout remercier ma famille qui a « adopté » le livre comme un membre à part entière du foyer et qui a toléré les très nombreux arrêts photo lors des voyages familiaux. Mon épouse, Kathy, m’a aidé tout au long de cette tâche titanesque qui consistait à faire les changements nécessaire pour la compilation de cette quatrième édition de Terre : Portrait d’une planète. Elle m’a aussi assisté pour prendre en compte les remarques formulées par les relecteurs. De plus, elle m’a aidé à réviser le texte, à relire les épreuves et à faire le suivi des illustrations. Sans ses efforts, la sortie de cette édition n’aurait pas été possible. Ma fille, Emma, nous a aidés à développer le concept des illustrations proposées dans le livre, elle a mis à jour le jeu de données supplémentaires mises à disposition des lecteurs, et servi de mètre-étalon sur les photos. Elle a également donné son point de vue d’étudiante sur les contenus. Mon fils, David, m’a aidé à garder xxvi le fil du projet et a mis en évidence les passages du texte où le style pouvait encore être amélioré. Il a également servi de mètre-étalon pour indiquer l’échelle sur les photos. Je voudrais remercier toute l’équipe de l’éditeur, W.W. Norton & Company, pour leurs incroyables efforts pendant la préparation de mes livres au cours des deux dernières décennies. Ce fut un véritable privilège de travailler avec une société qui met un point d’honneur à travailler au plus près de ses auteurs. Je tiens en particulier à remercier Jack Repcheck, qui a été mon éditeur pendant les dix dernières années. Jack a été un ami compréhensif et une source de conseils avisés qui a accompagné l’évolution du livre. Jack a donné de nombreuses idées innovantes qui ont rendu le livre encore plus pertinent et il a attiré l’attention d’une communauté de géologues qui s’est révélée beaucoup plus large que je ne le pensais. Erik Svendsen a désormais repris la responsabilité éditoriale de Terre : Portrait d’une planète, et il a déjà donné un nouveau souffle d’enthousiasme et d’idées à ce projet. Son expérience et ses compétences ont facilité cette transition et l’ont rendue agréable. Thom Foley continue de faire un boulot formidable en tant que directeur de production de l’ouvrage, en gardant la trace de toutes les épreuves, de tous les changements et des différentes versions des figures d’un manuscrit long et compliqué, en restant incroyablement calme. C’est grâce à Thom que tout finit par être fait, et que les erreurs se font rares. J’ai également beaucoup apprécié les efforts de Chris Granville pour avoir coordonné les allers-retours entre l’éditeur et les nombreux intervenants. Trish Marx, Fay Torresyap, et Juneoire Mitchell ont réussi la tâche herculéenne de retrouver, organiser et mentionner les sources de toutes les photos, jusqu’aux tout derniers jours avant la mise sous presse. La supervision de Trish a permis une gestion digne du XXIème siècle de la collection photographique et a considérablement rationalisé la procédure de sélection. J’adresse également mes remerciements les plus sincères à Rob Bellinger, pour avoir apporté une approche innovante du développement des annexes et pour avoir supervisé le développement des suppléments SmartWork, et à Stacy Loyal, qui a fait du très bon travail en endossant le manteau de directeur des ventes du livre. Susan Gaustad, qui était l’excellente éditrice de la première édition, a contribué à donner au livre le style recherché et à effacer les erreurs qui auraient pu plomber cette nouvelle édition. J’ai également apprécié le travail de Chris Thillen, le correcteur, qui a maintenu la tradition en ne ménageant pas ses efforts pour cette quatrième édition. La production des illustrations a impliqué de nombreuses personnes pendant de nombreuses années. Je suis particulièrement reconnaissant envers l’équipe de Precision Graphics qui a aidé à créer le style général des figures et qui a pris en compte sans rechigner mes innombrables demandes de modifications et d’améliorations mineures. Stan Maddock et Becky Oles ont été au cœur de ces efforts, et je leur serai à jamais reconnaissant pour ce dur labeur. Jon Prince et Jeff Griffin ont minutieusement programmé les animations sous la supervision bienveillante d’Andrew Troutt. Pour la quatrième édition, Kristina Seymour de chez Precision Graphics a fait un formidable boulot pour coordonner la production et la combinaison des illustrations, et Stacy McDade s’est montrée très créative pour gérer la mise en page. Andrew Troutt, Rebecca Reid et Amanada Bickel ont également fait preuve d’ingéniosité pour transformer en réalité mes idées de présentations PowerPoint™. Enfin, merci encore à Ron Parker de chez Fronterra Geosciences pour avoir créé et révisé les cours sous PowerPoint™ qui accompagnent ce livre. Avant-propos Ce fut particulièrement amusant d’interagir avec Gary Hincks, qui a dessiné les incroyables doubles-pages illustrées, en utilisant en partie ses propres conceptions et sa perspicacité géologique. La plupart des illustrations de Gary ont été présentées dans le programme télévisé Earth Story (BBC Worldwide, 1998) et sont basées sur des illustrations conçues conjointement avec Simon Lamb et Felicity Maxwell, qui travaillent avec Gary. D’autres illustrations ont été développées spécifiquement pour Terre : Portrait d’une planète. Certaines des citations présentées en début de chapitre proviennent de l’ouvrage Language of the Earth, élaboré par F.T. Rhodes et R.O. Stone (Pergamon, 1981). Pendant le développement initial de la première édition, j’ai pu bénéficier de discussions avec Philip Sandberg. Ensuite, au cours des étapes ultérieures du développement de la première édition, Donald Prothero a participé à la rédaction du texte, des commentaires éditoriaux et du contenu de la fin des chapitres. Les quatre éditions de ce livre et celles de son cousin, Essentials of Geology, ont bénéficié des contributions de relecteurs spécialisés dans les thèmes développés spécifiquement par certains chapitres, de relecteurs qui ont révisé tout l’ouvrage et de commentaires de la part du corps enseignant et des étudiants qui ont utilisé les éditions précédentes et ont été suffisamment attentionnés pour me contacter ou pour contacter l’éditeur. La liste des personnes dont les commentaires ont été intégrés comprend : Jack C. Allen, Bucknell University David W. Anderson, San Jose State University Martin Appold, University of Missouri-Columbia Philip Astwood, University of South Carolina Eric Baer, Highline University Victor Baker, University of Arizona Julie Baldwin, University of Montana Sandra Barr, Acadia University Keith Bell, Carleton University Mary Lou Bevier, University of British Columbia Jim Black, Tarrant County College Daniel Blake, University of Illinois Ted Bornhorst, Michigan Technological University Michael Bradley, Eastern Michigan University Mike Branney, University of Leicester, UK Sam Browning, Massachusetts Institute of Technology Bill Buhay, University of Winnipeg Rachel Burks, Towson University Peter Burns, University of Notre Dame Katherine Cashman, University of Oregon George S. Clark, University of Manitoba Kevin Cole, Grand Valley State University Patrick M. Colgan, Northeastern University Peter Copeland, University of Houston John W. Creasy, Bates College Norbert Cygan, Chevron Oil, retired Michael Dalman, Blinn College Peter DeCelles, University of Arizona Carlos Dengo, ExxonMobil Exploration Company Avant-propos John Dewey, University of California, Davis Charles Dimmick, Central Connecticut State University Robert T. Dodd, Stony Brook University Missy Eppes, University of North Carolina, Charlotte Eric Essene, University of Michigan James E. Evans, Bowling Green State University Susan Everett, University of Michigan, Dearborn Dori Farthing, State University of New York, Geneseo Grant Ferguson, St. Francis Xavier University Eric Ferré, Southern Illinois University Leon Follmer, Illinois Geological Survey Nels Forman, University of North Dakota Bruce Fouke, University of Illinois David Furbish, Vanderbilt University Steve Gao, University of Missouri Grant Garvin, John Hopkins University Christopher Geiss, Trinity College, Connecticut Gayle Gleason, State University of New York, Cortland Cyrena Goodrich, Kingsborough Community College William D. Gosnold, University of North Dakota Lisa Greer, William & Mary College Steve Guggenheim, University of Illinois, Chicago Henry Halls, University of Toronto, Mississuaga Bryce M. Hand, Syracuse University Anders Hellstrom, Stockholm University Tom Henyey, University of South Carolina James Hinthorne, University of Texas, Pan American Paul Hoffman, Harvard University Curtis Hollabaugh, University of West Georgia Bernie Housen, Western Washington University Mary Hubbard, Kansas State University Paul Hudak, University of North Texas Warren Huff, University of Cincinnati Neal Iverson, Iowa State University Charles Jones, University of Pittsburgh Donna M. Jurdy, Northwestern University Thomas Juster, University of Southern Florida H. Karlsson, Texas Tech Daniel Karner, Sonoma State University Dennis Kent, Lamont Doherty/Rutgers Charles Kerton, Iowa State University Susan Kieffer, University of Illinois Jeffrey Knott, California State University, Fullerton Ulrich Kruse, University of Illinois Robert S. Kuhlman, Montgomery County Community College Lee Kump, Pennsylvania State University David R. Lageson, Montana State University Robert Lawrence, Oregon State University Scott Lockert, Bluefield Holdings xxvii Leland Timothy Long, Georgia Tech Craig Lundstrom, University of Illinois John A. Madsen, University of Delaware Jerry Magloughlin, Colorado State University Jennifer McGuire, Texas A&M University Judy McIlrath, University of South Florida Paul Meijer, Utrecht University, Netherlands Jamie Dustin Mitchem, California University of Pennsylvania Alan Mix, Oregon State University Otto Muller, Alfred University Kathy Nagy, University of Illinois, Chicago Pamela Nelson, Glendale Community College Robert Nowack, Purdue University Charlie Onasch, Bowling Green State University David Osleger, University of California, Davis Eric Peterson, Illinois State University Ginny Peterson, Grand Valley State University Stephen Piercey, Laurentian University Adrian Pittari, University of Waikato, New Zealand Lisa M. Pratt, Indiana University Mark Ragan, University of Iowa Robert Rauber, University of Illinois Bob Reynolds, Central Oregon Community College Joshua J. Roering, University of Oregon Eric Sandvol, University of Missouri William E. Sanford, Colorado State University Jeffrey Schaffer, Napa Valley Community College Roy Schlische, Rutgers University Sahlemedhin Sertsu, Bowie State University Anne Sheehan, University of Colorado Roger D. Shew, University of North Carolina, Wilmington Doug Shakel, Pima Community College Norma Small-Warren, Howard University Donny Smoak, University of South Florida David Sparks, Texas A&M University Angela Speck, University of Missouri Tim Stark, University of Illinois Seth Stein, Northwestern University David Stetty, Jacksonville State University Kevin G. Stewart, University of North Carolina, Chapel Hill Michael Stewart, University of Illinois Don Stierman, University of Toledo Gina Marie Seegers Szablewski, University of Wisconsin, Milwaukee Barbara Tewksbury, Hamilton College Thomas M. Tharp, Purdue University Kathryn Thornbjarnarson, San Diego State University Basil Tikoff, University of Wisconsin Spencer Titley, University of Arizona Robert T. Todd, Stony Brook University Avant-propos xxviii Torbjörn Törnqvist, University of Illinois, Chicago Jon Tso, Radford University Stacey Verardo, George Mason University Barry Weaver, University of Oklahoma John Werner, Seminole State College of Florida Alan Whittington, University of Missouri John Wickham, University of Texas, Arlington Lorraine Wolf, Auburn University Christopher J. Woltemade, Shippensburg University Toutes mes excuses si quelqu’un n’a malencontreusement pas été intégré dans cette liste. À propos de l’auteur Stephen Marshak est Professeur de Géologie à l’Université de l’Illinois (États-Unis), à Urbana-Champaign, et il est Directeur de la School of Earth, Society, and Environment. Il détient une licence (A.B.) de l’Université Cornell, une maîtrise (M.S.) de l’Université d’Arizona et un doctorat (Ph.D.) de l’Université Columbia. Les intérêts de recherche de Stephen Marshak portent sur la géologie structurale et la tectonique. Au fil des ans, il a exploré la géologie sur le terrain et sur plusieurs continents. Stephen Marshak adore donner cours et il a obtenu les prix d’enseignement les plus prestigieux à l’université. En plus d’articles scientifiques et de l’ouvrage Terre : Portrait d’une planète, il est l’auteur de l’ouvrage Essentials of Geology, et le co-auteur d’autres ouvrages de géologie : Laboratory Manual for Introductory Geology ; Earth Structure : An Introduction to Structural Geology and Tectonics et de Basic Methods of Structural Geology. À propos du traducteur Olivier Evrard est chercheur au Commissariat à l’Énergie Atomique et aux Énergies Alternatives (CEA), et il effectue ses recherches au Laboratoire des Sciences du Climat et de l’Environnement (LSCE), à Gif-sur-Yvette (France). Géographe de formation, il est Docteur en Sciences de l’Université catholique de Louvain (Louvain-la-Neuve, Belgique). Ses intérêts de recherche portent sur l’étude de l’érosion des sols et des transferts de sédiments et des polluants associés dans les bassins versants et les rivières. Il s’intéresse aussi à la dynamique spatio-temporelle de ces transferts, en utilisant des techniques de traçage à partir de mesures de radioactivité environnementale et de géochimie. Merci ! Je remercie chaleureusement le corps enseignant qui a sélectionné les éditions précédentes de ce livre comme ouvrage de référence pour donner cours ainsi que les étudiants pour leur implication si énergique. J’ai particulièrement apprécié les commentaires des lecteurs qui m’ont aidé à améliorer l’ouvrage lors de la préparation de cette quatrième édition. N’hésitez pas à continuer à m’envoyer vos commentaires à l’adresse suivante : [email protected]. Stephen Marshak Voir le monde dans chaque grain de sable, Et le Paradis dans chaque fleur des champs, Faire tenir l’infini dans la paume de la main, Et l’Éternité dans une heure. William Blake (poète britannique, 1757 – 1827) prélude Mais au fait, c’est quoi la géologie ? Les étudiants peuvent observer le Système Terre en un coup d’œil, en regardant une falaise au bord de la mer, le long des côtes irlandaises. Ici, la lumière du soleil, l’air, l’eau, la roche et la vie interagissent et produisent un paysage complexe et fascinant. GÉOPUZZLe Des touristes pourraient regarder cette photo et trouver que la vue est belle. Mais que pensent les géologues lorsqu’ils observent ce paysage ? 1 2 prélude là. Nous avons franchi le sommet fumant du Mont Erebus, le vol‑ can le plus méridional de la Terre, puis survolé pendant les heures qui ont suivi les Monts Transantarctiques, une chaîne de roches qui divise le continent en deux parties, l’Antarctique occidental et l’Antarctique oriental (Fig. P.1). Des glaciers – des couches ou des rivières de glace qui subsistent toute l’année – recouvrent la presque totalité de l’Antarctique. Sur notre droite, nous pouvions voir le glacier continental, une vaste couche de glace qui fait des milliers de kilomètres de largeur et jusqu’à 4,7 km d’épaisseur, et qui recouvre l’Antarctique Oriental. La surface de cette calotte glaciaire forme une haute plaine frigide que l’on appelle le Pla‑ teau Polaire. Sur notre gauche, nous pouvions voir de nombreuses vallées glaciaires, des rivières de glace qui déplacent lentement de la glace depuis le Plateau Polaire jusqu’à la Mer glacée de Ross, à travers les Monts Transantarctiques. Et puis, soudain, nous avons entendu les moteurs ralentir. Alors que l’avion descendait, il abaissa son train d’atterrissage muni de skis. Le responsable de la cargaison rappela les consignes de sécurité en cas de déclenchement du signal d’alarme : « Si vous entendez trois coups de sirène courts, accrochez‑vous bien ! » L’avion toucha la surface qui constituait un site d’atterrissage de premier choix, vu qu’il s’agissait de la glace se trouvant à la base de la falaise rocheuse que nous voulions étudier. Bam, bam, bam, La civilisation n’existe que par consentement de la géologie : elle est sujette à résiliation sans préavis – Will Durant (historien américain, 1885 – 1981) P.1 Mais au fait, c’est quoi la géologie ? À LA recherche d’idÉes Notre avion de transport Hercules C‑130 a décollé d’une piste lisse et glacée depuis la surface de glace de mer de la Station McMurdo, en Antarctique, et s’est dirigé vers le sud. Nous partions pour passer un mois à étudier les roches inhabi‑ tuelles qui affleurent au niveau d’une falaise à environ 250 km de Un avion débarque les géologues sur un champ de neige 0 banquise de la Mer de Weddell Péninsule Antarctique vers l’Amérique du Sud Antarctique Occidental vers l’Afrique 0 500 500 1 000 mi 1 000 km Pôle Sud Monts Transantarctiques Grande Barrière de Ross Mont Erebus Antarctique Oriental vers l’Australie Le sommet fumant du Mont Erebus Acheminement en traineau du matériel jusqu’au site d’étude Figure P.1 Les géologues qui mènent des travaux sur le terrain en Antarctique permettent de comprendre les mystères de ce continent cerné par les glaces. La carte de l’Antarctique montre que les Monts Transantarctiques séparent l’Antarctique Occidental de l’Antarctique Oriental. P.2 La nature de la géologie 3 Figure P.2 Des géologues sur le terrain, à la recherche d’indices sur l’histoire de la Terre. Cette couche est constituée de sable et de graviers qui ont été initialement déposés sur une surface horizontale par une rivière. (a) Exploration d’un affleurement caché dans les forêts de l’Ontario, au Canada. Géologue bam !!! Alors que les skis s’étaient violemment écrasés contre des amoncellements de neige gelée à 180 km à l’heure, nous avions l’impression qu’un géant sorti des contes de fée était en train de secouer l’avion. Quelques secondes plus tard, l’atterrissage ayant échoué, nous étions à nouveau dans les airs, à la recherche d’une piste plus hospitalière au‑dessus de la falaise. Finalement, nous avons atterri dans un champ de neige épaisse, déchargé la cargai‑ son et dit adieu à l’avion. Quand l’avion disparut au‑dessus de l’horizon, le silence de l’Antarctique nous a frappé – pas de bruissement d’arbre, pas d’aboiement de chien et pas de circulation dans ce territoire austère de roche noire et de glace blanche. Nous en avions pour un jour et demi à tirer nos traîneaux de nourriture et d’équipe‑ ments jusqu’au site d’étude (voir Fig. P.1). Tout ça pour examiner quelques maudites roches ? Les géologues, qui sont les scientifiques qui étudient la Terre, explorent bien souvent des régions aussi reculées que l’Antarc‑ tique. De tels efforts frappent souvent les gens qui travaillent dans d’autres secteurs et qui considèrent que c’est un étrange mode de vie. Le poète écossais Walter Scott (1771‑1832) disait, en décri‑ vant les géologues au travail, que : « Certains en haut des collines et d’autres en bas des vallées, taillant les morceaux de pierre en pièces comme ça rend dingue tant d’ouvriers routiers … Ils disent que c’est pour voir de quoi le monde est fait ! » En effet, pour voir de quoi le monde est fait, pour voir com‑ ment il continue à évoluer, pour trouver des matières premières et des métaux précieux, pour limiter la pollution des eaux et des sols et pour prédire de dangereux mouvements de terrain, les géo‑ logues agissent tous les jours. Ils passent des mois en mer pour faire des forages dans les fonds océaniques, ils escaladent les mon‑ tagnes, ils campent dans des jungles détrempées par la pluie et progressent péniblement dans le désert, pris dans une tempête de sable (Fig. P.2a, b). Cependant, les géologues utilisent égale‑ ment des microscopes électroniques pour examiner la structure atomique des minéraux, des spectromètres de masse pour définir la composition de la roche et de l’eau. Aujourd’hui, ils ont égale‑ ment besoin de super‑ordinateurs pour modéliser la trajectoire des ondes sismiques. Depuis plus de deux siècles, les géologues ont étudié la Terre de près, à la recherche d’idées pour expliquer les processus qui forment et qui déforment notre planète. (b) Mesure des couches de roches plissées à proximité de la Faille de San Andreas, en Californie. P.2 LA NAtUre de LA GÉOLOGie La géologie, ou les géosciences, constituent l’étude de la Terre. Les géologues n’abordent pas uniquement des questions académiques, comme celle de la formation et de la composition de la Terre, les causes des tremblements de terre et des glaciations ou encore celles de l’évolution de la vie. Ils abordent aussi des problèmes pratiques en cherchant comment empêcher la pollution des eaux souterraines, comment trouver du pétrole et des minéraux, ou encore comment éviter des glissements de terrain. De plus, ces dernières années, les géologues ont grandement contribué à l’étude du changement cli‑ matique global. Lorsque le journal télévisé commence par les mots suivants : « Les scientifiques disent… » et que le journaliste pour‑ suit en disant qu’ « un tremblement de terre s’est produit aujourd’hui au large du Japon », que « des glissements de terrain vont menacer la ville », que « les produits chimiques qui seront entreposés dans la décharge en construction menaceront à terme l’approvisionnement en eau de la ville », ou qu’ « il ne reste plus que des réserves limitées de pétrole », les scientifiques dont il fait l’objet sont des spécialistes en sciences de la Terre, comme les géologues ou les géographes. Étant donné que les géologues abordent de nombreux types de problèmes très différents, il est plus commode de subdiviser la géologie en plusieurs spécialités. Le Tableau P.1 dresse la liste de quelques‑unes des sous‑disciplines de la géologie. Des milliers de géologues travaillent pour des compagnies pétrolières, minières, des sociétés de distribution d’eau, des bu‑ reaux d’ingénierie ou d’études en environnement. Parallèlement, d’autres géologues, quoique moins nombreux, travaillent au sein des universités, de bureaux de recherches géologiques gouverne‑ mentaux ou de laboratoires de recherche publics. Néanmoins, puisque la majorité des étudiants qui lisent ce livre ne devien‑ dront pas des géologues professionnels, il est utile de se poser la question suivante : pourquoi, de manière générale, les gens de‑ vraient‑ils étudier la géologie ? Tout d’abord, la géologie constitue l’un des objets d’étude les plus pratiques qui soient. Posez‑vous les questions suivantes et vous verrez combien les processus, les phénomènes et les matériaux géologiques jouent un rôle majeur dans notre vie de tous les jours : p r é l u d e Mais au fait, c’est quoi la géologie ? 4 Tableau P.1 Principales sous‑disciplines de la géologie et des géosciences ■■ ■■ Nom Objet d’étude Ingénierie géologique Stabilité des matériaux géologiques à la surface terrestre, pour le contrôle des glissements de terrain ou la construction de tunnels, de barrages, de mines, de routes ou de fondations Géologie environnementale Interactions entre l’environnement et les matériaux géologiques, et pollution des matériaux géologiques Géochimie Composition chimique des matériaux terrestres et réactions chimiques dans l’environnement naturel Géochronologie Âge (en années) des matériaux géologiques, de la Terre et des objets extra‑terrestres Géomorphologie Formation et évolution des paysages Géophysique Caractéristiques physiques de la Terre (comme le champ magnétique et le champ de gravité) et des forces qui agissent au sein de la Terre. Hydrogéologie Les eaux souterraines, leur mouvement et leur réaction avec les roches et le sol Minéralogie Propriétés chimiques et physiques des minéraux. Paléontologie Fossiles et évolution de la vie préservée sous la forme d’archives au sein des roches Pétrologie Les roches et leur formation Sédimentologie Les sédiments et leur dépôt Séismologie Les tremblements de terre et l’intérieur de la Terre tels qu’ils sont révélés par les ondes sismiques Stratigraphie Succession des couches de roches sédimentaires Géologie structurale Déformation des roches (plissement et rupture) en réponse à l’application de forces Tectonique Caractéristiques géologiques régionales (comme les chaînes de montagnes), mouvement des plaques et leurs conséquences Vulcanologie Éruptions volcaniques et leurs produits Vivez‑vous dans une région menacée par des glissements de terrain, des volcans, des tremblements de terre ou des inonda‑ tions (Fig. P.3) ? Êtes‑vous inquiets des prix de l’énergie ou du déclenchement d’une guerre qui se produirait dans un pays producteur de pé‑ trole ? Vous êtes‑vous déjà demandé d’où venait le cuivre qui consti‑ tue les câbles de votre maison ou ceux qui longent la ligne de train que vous prenez tous les matins ? ■■ ■■ Avez‑vous vu des champs de cultures verdoyantes encerclés par le désert et vous êtes‑vous demandés d’où venait l’eau qui irrigue ces champs ? Aimeriez‑vous acheter la maison de vos rêves sur une plage ou au bord d’une rivière ? Pour traiter ces questions, il est indispensable d’avoir des connais‑ sances de base en géologie. De plus, ces connaissances vous aideront à éviter de faire construire votre maison dans une plaine inondable à risque ou dans une zone de failles, sur un versant instable ou le long d’une côte qui s’érode rapidement. Avec une connaissance des processus géologiques qui contrôlent la distri‑ bution des ressources, vous pourrez également investir plus intelligem‑ ment dans l’industrie ou identifier des domaines politiques sensibles. Ensuite, l’étude de la géologie vous offre une perspective sur la pla‑ nète comme aucune autre discipline ne peut le faire. Comme vous le ver‑ rez, la Terre est un système compliqué, dans lequel les organismes vivants, le climat et la roche solide interagissent de diverses manières. L’étude de la géologie révèle le grand âge de la Terre (elle a environ 4,57 milliards d’années) et démontre comment la Figure P.3 Les villes bâties par l’homme ne peuvent pas résister aux vibrations d’un planète a profondément changé au tremblement de terre violent. Ces immeubles à appartements se sont écroulés suite à un cours de son existence. Ce qui était tremblement de terre en Turquie. ■■ P.3 Les thèmes de ce livre le centre de l’Univers pour nos ancêtres devient aujourd’hui, avec le développement de la perspective géologique, notre « île dans l’espace ». De même, ce qui était un globe immuable qui tirait son origine de la même époque que l’humanité devient une planète dynamique qui existait bien avant l’homme. Troisièmement, l’étude de la géologie replace les réalisa‑ tions humaines et les catastrophes naturelles dans leur contexte. Voyez les dégâts provoqués par un violent tremblement de terre, une inondation ou un ouragan : il est évident que la puissance des phénomènes géologiques naturels dépasse la résistance des structures bâties par l’homme. Cependant, regardez comment un bulldozer déboise une forêt, comme une explosion à la dynamite arase le sommet d’une colline ou encore comment une prairie disparaît au profit d’un lotissement résidentiel… Il est clair que l’homme modifie la surface de la Terre à une vitesse qui dépasse de loin celle avec laquelle les processus géologiques naturels se produisent. Enfin, quand vous terminerez de lire ce livre, votre vision du monde sera à jamais empreinte de curiosité géologique. Quand vous randonnerez en montagne, vous penserez aux nombreuses forces qui façonnent et modifient la surface terrestre. Quand vous entendrez parler d’un phénomène naturel, vous aurez une idée des processus impliqués. Et, lorsque vous prendrez la voiture, les affleurements rocheux qui longent l’autoroute ne seront plus pour vous des falaises grises et anodines, mais elles présenteront un agencement complexe de textures et de couleurs qui vous donne‑ ront des indices relatifs à l’histoire de la Terre. 5 P.3 Les thèmes de ce livre Un certain nombre de thématiques apparaissent (et réappa‑ raissent) tout au long du texte. Considérez ces thèmes, dont la liste est donnée ci‑dessous, comme étant les idées‑clef à retenir de ce livre. ■■ ■■ La Terre est un système unique en évolution. Les géologues sont de plus en plus conscients que la Terre est un système complexe. L’intérieur de la planète, sa surface solide, les océans, l’atmosphère et les formes de vie y interagissent de di‑ verses manières et y génèrent les paysages et l’environnement dans lequel nous vivons. Au sein de ce Système Terre, les élé‑ ments chimiques effectuent des cycles entre différents types de roches, entre la roche et la mer, entre la mer et l’air, et entre toutes les entités précitées et les organismes vivants (Fig. P4). La tectonique des plaques explique de nombreux processus terrestres. La Terre n’est pas une sphère homogène. Elle est constituée, au contraire, de couches concentriques. Depuis son centre jusqu’en surface, la Terre présente un noyau, un man‑ teau et une croûte. Nous vivons au sommet de la croûte, à l’in‑ terface avec l’atmosphère et les océans. Dans les années 1960, les géologues se sont rendu compte que la croûte, ainsi que la partie supérieure du manteau sous‑jacent, formaient une carapace semi‑rigide de 100 à 150 km d’épaisseur. De grandes fissures divisent cette carapace en différents morceaux, appelés plaques, qui se déplacent très lentement les uns par rapport Figure P.4 Sur cette photo bucolique prise en Suisse, nous pouvons voir plusieurs composantes du Système Terre : l’air, l’eau, la glace, la roche, la vie et les activités humaines. 6 prélude Mais au fait, c’est quoi la géologie ? Figure P.5 Carte simplifiée des principales plaques terrestres. Les flèches indiquent la direction du mouvement des plaques, et la longueur des flèches indique la vitesse des plaques (plus la flèche est longue, plus son mouvement est rapide). Nous discuterons des types de limites de plaques au Chapitre 2. Vitesse de la plaque (5 cm/an) Fosse ou zone de collision Faille transformante Dorsale ■■ ■■ aux autres (Fig. P.5). La théorie qui décrit ce mouvement et ses conséquences est aujourd’hui connue en tant que théorie de la tectonique des plaques. Elle constitue le fondement de la compréhension de la plupart des phénomènes géologiques. Bien que les plaques se déplacent très lentement – en général de moins de 10 cm par an –, ces mouvements génèrent les tremblements de terre, la formation des volcans et celle des chaînes de montagnes. Ils causent également la modification de la distribution des continents au cours du temps. La Terre est une planète. Malgré le caractère unique du Sys‑ tème Terre, la Terre peut être considérée comme une planète qui s’est formée comme les autres planètes du Système Solaire à partir de la poussière et du gaz qui encerclaient le Soleil, juste après sa naissance. Bien que la Terre ressemble aux autres planètes internes (Mercure, Vénus et Mars), elle se démarque de par l’existence de la tectonique des plaques, d’une atmos‑ phère riche en oxygène, d’un océan formé d’eau liquide et d’une vie abondante. La Terre est très ancienne. Les données géologiques indiquent que la Terre s’est formée il y a 4,57 milliards d’années – ce fut une durée suffisante pour que les processus géologiques génèrent puis détruisent les paysages, pour que les formes de vie évoluent et pour que la carte de la planète soit boulever‑ sée. Une vitesse de mouvement des plaques d’à peine quelques centimètres par an peut déplacer un continent de milliers de kilomètres, si elle se prolonge pendant des centaines de mil‑ lions d’années. En géologie, il y a assez de temps pour bâ‑ tir des montagnes et assez de temps pour les user et, ce, à plusieurs reprises ! Pour définir ces intervalles de temps, les géologues ont développé l’échelle des temps géologiques. La Figure P.6 représente les subdivisions principales de cette échelle. Les géologues appellent les 542 derniers millions d’an‑ nées l’Éon Phanérozoïque, et la période qui l’a précédé, le Pré‑ cambrien. De plus, ils subdivisent le Précambrien en trois pé‑ riodes principales appelées, de la plus ancienne à la plus jeune, les Éons Hadéen, Archéen et Protérozoïque. L’Éon Phané‑ rozoïque est aussi subdivisé en trois périodes principales appe‑ lées, de la plus ancienne à la plus jeune, les Ères Paléozoïque, Mésozoïque et Cénozoïque. (Le Chapitre 12 donne davan‑ tage de détails sur les temps géologiques.) ■■ Les processus internes et externes contrôlent les phénomènes géologiques. Les processus internes sont les phénomènes provoqués par la chaleur de l’intérieur de la Terre. Le mou‑ vement des plaques en est un exemple et, puisque le mou‑ vement des plaques cause la formation des montagnes, celle des tremblements de terre et des volcans, nous pouvons éga‑ lement qualifier tous ces phénomènes de processus internes. Les processus externes sont les phénomènes déclenchés par la chaleur fournie par les radiations arrivant sur la Terre de‑ puis le Soleil. Cette chaleur provoque le mouvement de l’air et de l’eau, qui usent et sculptent la surface terrestre et en transportent les débris à d’autres endroits, où ils s’accumulent. L’interaction entre les processus internes et externes forme les paysages de notre planète. Comme nous le verrons, la gravité, c’est‑à‑dire l’attraction qu’une masse exerce sur une autre, joue un rôle important dans les processus internes et externes. P.3 Les thèmes de ce livre 7 ■■ Figure P.6 L’échelle des temps géologiques. Éons Phanéro zoïque Millions d’années 0 65 ue ïq o z o n Cé 251 zoïque Ères Méso ue ïq Paléozo ■■ 542 1 000 Proté rozoïq ue 2 000 ■■ 2 500 Précambrien 3 000 Arc hé en 3 800 4 000 Ha dé en 4 570 (Naissance de la Terre) (a) L’échelle a été subdivisée en éons et en ères. Il y a mille ans = 1 Ka (Ka signifie kilo-annum) Il y a un million d’années = 1 Ma (Ma signifie mega-annum) Il y a un milliard d’années = 1 Ga (Ga signifie giga-annum) (b) Abréviations utilisées pour les unités de temps. ■■ Les phénomènes géologiques affectent notre environnement. Les volcans, les tremblements de terre, les glissements de terrain, les inondations, l’écoulement des eaux souterraines et l’épuisement des gisements de minerais sont d’un intérêt vital pour tous les habitants de cette planète. De ce fait, tout au long de ce livre, nous mettons en évidence les liens qui existent entre la géologie, l’environnement et la société. Les aspects physiques du Système Terre sont liés aux processus de la vie. Toute vie sur cette planète dépend de paramètres phy‑ siques comme les minéraux du sol, la température, l’humidité, la composition de l’atmosphère et l’écoulement de l’eau de sur‑ face et de l’eau souterraine. À son tour, la vie affecte et altère ces mêmes caractéristiques physiques. Ainsi, l’oxygène atmos‑ phérique est principalement généré par la photosynthèse des plantes, une activité liée à la vie. De même, cet oxygène permet à son tour à des animaux complexes de survivre et affecte les réactions chimiques au sein de l’air, de l’eau et des roches. Sans la Terre « physique », la vie ne pourrait pas exister mais, sans la vie, la surface de cette planète aurait pu devenir un désert glacé comme sur Mars. Elle aurait également pu se retrouver noyée sous les nuages, comme Vénus. La science provient de l’observation, et les chercheurs font des découvertes scientifiques. La science n’est pas une supposition subjective ni un dogme arbitraire. Elle constitue, au contraire, un ensemble cohérent d’énoncés objectifs qui résultent de l’application de la méthode scientifique (Encadré P.1). Toute idée scientifique doit constamment faire l’objet de tests et peut être réfutée. Elle ne peut être acceptée que lors‑ qu’elle est étayée par des observations documentées. De plus, les idées scientifiques ne sortent pas de nulle part, elles sont le résultat d’importants efforts. Là où c’est possible, ce livre montrera d’où proviennent les idées novatrices en géologie. Il tentera également de répondre à la question « Comment le savons‑nous ? » L’étude de la géologie peut accroître les connaissances scientifiques en général. L’étude de la géologie offre une opportunité idéale pour apprendre les concepts de base en chimie et en physique, vu que ces concepts peuvent être appliqués directe‑ ment pour comprendre des phénomènes tangibles. Dès lors, dans ce livre, les concepts de base en sciences physiques seront introduits dans des encadrés, lorsque c’est nécessaire. Essayez de garder ces concepts à l’esprit lorsque vous lirez ce livre. Ne considérez pas la géologie comme une liste de mots à mémoriser, mais plutôt comme un ensemble interconnecté de concepts à assimiler. Et surtout, prenez du plaisir à apprendre tout ce qui concerne la planète qui est probablement la plus fascinante de l’Univers. Pour vous aider à illustrer la géologie de ce monde fascinant, nous avons créé les rubriques « Voyez par vous‑même ». En utili‑ sant Google Earth™, vous pourrez en effet « voir par vous‑même » les purs produits des processus géologiques. (Pour commencer, consultez la rubrique « Voyez par vous-même A : Comment utiliser Google Earth™ pour visualiser les caractéristiques géologiques », à la page S‑1, à la fin de ce livre). p r é l u d e Mais au fait, c’est quoi la géologie ? 8 C O U P DE P R O J ECTE U R S U R … E N C A DR É P. 1 La méthode scientifique À un moment donné, au cours des 200 derniers millions d’années, un grand bloc de roche ou de métal, qui était en orbite autour du Soleil, a croi‑ sé la trajectoire de l’orbite de la Terre et s’est écrasé sur notre planète. Le point de contact se trouve aujourd’hui au centre des États‑Unis, au sein d’une plaine où l’on pratique la culture du maïs. L’impact de ce bloc, que l’on appelle une météorite, a dégagé davantage d’éner‑ gie qu’une bombe nucléaire – un nuage d’éclats de roche et de poussières éjec‑ tés en direction du ciel, et les couches de roches qui étaient autrefois horizon‑ tales qui se trouvaient bien en‑dessous de la surface du sol se sont brusque‑ ment surélevées et se sont inclinées au niveau des extrémités du cratère béant produit par l’impact. Lorsque la poussière s’est déposée, un immense cratère, entouré de débris éparpillés au niveau des zones fracturées, laissait une marque à la surface de la Terre au niveau du point d’impact. Plus tard dans l’histoire de la Terre, les eaux de ruissel‑ lement et la force du vent sont venus à bout de cette cicatrice en saillie. Il y a quelque 15 000 ans, du sable, des gra‑ viers et de la boue transportés par un immense glacier ont enseveli ce qu’il en restait, le cachant entièrement de notre champ de vision (Fig. Enc. P.1a‑c). Ouah ! Tant d’histoire sous un champ de maïs ! Mais comment le savons‑nous ? Grâce à la recherche scientifique… Les films dépeignent souvent la science comme étant un outil dange‑ reux, capable de créer des monstres comme Frankenstein, et les scienti‑ fiques comme des gens ayant un carac‑ tère perverti ou ringard, avec de grosses lunettes et un goût pour les vêtements démodés. En réalité, la science consiste simplement à utiliser l’observation, l’expérience et le calcul pour expliquer comment la nature fonctionne. Quant aux scientifiques, ce sont les gens qui étudient et essaient de comprendre les phénomènes naturels. Les scienti‑ fiques réalisent leur travail en utilisant la méthode scientifique, une séquence d’étapes qui permet d’analyser les problèmes scientifiques de manière systématique et qui conduit à l’obten‑ tion de résultats vérifiables. Voyons comment les géologues ont eu recours aux différentes étapes de la méthode scientifique pour résoudre l’énigme de l’impact de météorite. affecté les roches (en faisant un relevé écrit ou photographique) . 1. Identification du problème : Tout projet scientifique, à l’image de l’en‑ quête d’un détective, commence par l’identification d’une énigme. Le mystère du champ de maïs a été mis en lumière lorsque des personnes qui faisaient un forage à la recherche d’eau ont découvert du calcaire, une roche constituée typi‑ quement de fragments de coquilles, juste en‑dessous de sédiments glaciaires vieux de 15 000 ans. Dans les régions environnantes, la roche située à cette profondeur était pourtant constituée de grès, qui résulte d’un assemblage de grains de sable cimentés entre eux. Comme le calcaire peut être utilisé pour construire des routes, fabriquer du ciment et produire de la chaux pour amender les sols agricoles, les ouvriers ont dégagé les sédiments glaciaires et aména‑ gé une carrière pour excaver le cal‑ caire. Ils furent surpris de découvrir que les couches de roche mises à nu dans la carrière étaient forte‑ ment inclinées et qu’elles étaient marquées par de grandes fissures. Dans les régions avoisinantes, toutes les couches de roche étaient pourtant horizontales, comme les couches successives le sont dans une terrine, la couche de calcaire se trouvait en‑dessous du grès, et l’en‑ semble de ces roches présentaient relativement peu de fissures. Des géologues, intrigués, sont dès lors venus faire des recherches et ont vite réalisé que les caractéristiques géologiques situées sous le champ de maïs étaient difficilement expli‑ cables : Quel phénomène aurait fait remonter le calcaire à proximité de la surface de la Terre, aurait incliné les couches et fissuré les roches ? 3. Proposition d’hypothèses : Une hypothèse scientifique est sim‑ plement une explication possible, qui n’implique que des processus se produisant naturellement, et qui peut expliquer un ensemble d’observations. Les scientifiques proposent des hypothèses pendant ou après leur collecte de données initiale. Les géologues qui avaient travaillé dans la carrière ont avancé deux hypothèses alternatives. La première proposait que les carac‑ téristiques de la région résultaient d’une explosion volcanique. La se‑ conde avançait qu’elles résultaient de l’impact d’une météorite. 2. Collecte des données : La méthode scientifique se poursuit par la collecte d’observations ou d’indices qui permettent de trouver une réponse. Les géologues ont étudié la carrière et ont déterminé l’âge de ses roches, ils ont mesuré l’orien‑ tation des couches de roche et en ont décrit les fractures qui avaient 4. Test des hypothèses : Puisque une hypothèse n’est rien d’autre qu’une idée qui peut être soit vraie soit fausse, les scientifiques doivent soumettre ces hypothèses à une batterie de tests pour voir si elles se vérifient. Les géologues de la carrière ont comparé leurs observations de terrain avec des observations publiées et faites dans d’autres sites d’explosions volcaniques et d’impacts de météo‑ rites, et ils ont étudié les résultats d’expériences montées pour simu‑ ler de tels événements. Ils en ont appris que, si les caractéristiques géologiques visibles dans la carrière étaient le résultat du volcanisme, la carrière devrait contenir des roches formées par le refroidissement de roche en fusion projetée par un volcan en éruption. Pourtant, on n’y a jamais retrouvé de telles roches. Si, au contraire, les caractéristiques étaient la conséquence d’un im‑ pact, les roches devraient contenir des « shatter cones », de petites fissures en forme de cône (Fig. Bx P.1c). Les shatter cones peuvent facilement passer inaperçus, si bien que les géologues sont expressé‑ ment retournés dans la carrière pour en rechercher et ils ont en trouvé en abondance. L’hypothèse de l’impact a donc réussi le test ! Les théories sont des idées scienti‑ fiques soutenues par une profusion de preuves. Elles ont passé de nombreux La partie centrale d’un cratère de météorite qui a été surélevé puis érodé forme aujourd’hui les collines de Gosses Bluff, dans le centre de P.3 Les thèmes de ce livreà quelque 150 m. Les roches qui se trouvaient tout autour de ces collines ont été érodées. Les chercheurs l’Australie. Elles culminent pensent que l’impact s’est produit il y a environ 140 Ma. tests et n’en ont raté aucun. Les scienti‑ fiques ont beaucoup plus confiance dans une théorie que dans une hypothèse. La poursuite des études dans la carrière a finalement fourni tellement de preuves en faveur de l’impact, que l’hypothèse de l’impact a fini par être considérée comme étant une théorie. Les scienti‑ fiques continuent à tester les théories pendant une longue période. Les théories qui sont admises résistent à ces tests et sont soutenues par tant d’observations qu’elles finissent par faire partie des fon‑ dements d’une discipline. (Comme vous le découvrirez dans le chapitre 2, les géolo‑ gues considèrent que l’idée selon laquelle les continents dérivent à la surface de la Terre constitue une théorie, étant donné le nombre très élevé de preuves qui la sou‑ tiennent.) Cependant, certaines théories peuvent finir par être réfutées, pour être remplacées par d’autres théories, qui sont meilleures. Dans certains cas, les scientifiques ont pu conceptualiser des énoncés précis qui décrivent complètement une relation ou un phénomène donné. Ces énoncés, que l’on appelle des lois scientifiques (scientific laws), s’appliquent sans excep‑ tion à une large gamme de conditions. On peut citer l’exemple de la loi de la gravité de Newton. Celle‑ci constitue une expres‑ sion mathématique simple qui définit l’at‑ traction invisible qu’une masse exerce sur une autre. Notez que les lois scientifiques n’expliquent pas directement un phéno‑ mène et qu’elles diffèrent donc, à cet égard, des théories. Ainsi, par exemple, la loi de la gravité n’explique pas pourquoi la gravité existe, tandis que la théorie de l’évolution explique pourquoi l’évolution se produit. Figure eNC. P.1 L’impact très ancien d’une météorite a creusé un cratère et affecté pour toujours la roche située sous la surface du sol. L’impact produit des shatter cones qui s’ouvrent dans la direction opposée à celle de l’impact. Couches de roche (a) La météorite s’écrase à la surface de la Terre. (b) La force de l’impact a creusé un cratère et fracturé les couches de roche sous la surface. Te m ps (c) L’érosion a fait disparaître le cratère mais n’a pas effacé la perturbation des roches situées sous le sol. Plus tard, ces terrains ont été recouverts par des sédiments glaciaires. Failles Couche de dépôts glaciaires 9 Direction de l’impact 0 3 cm 10 prélude Mais au fait, c’est quoi la géologie ? Termes‑clé GÉOPUZZLe rev isitÉ Les géologues qui observent ce paysage y voient des indices concernant la longue histoire de la Terre. La falaise que l’on voit au premier plan pré‑ sente des dizaines de couches de roche. Chacune de ces couches correspond à une accumulation de sable qui s’est déposé sous l’eau. Le fait que ces couches désormais solides se soient formées à partir de grains de sable meuble implique que ces couches aient autrefois été enfouies à une pro‑ fondeur telle que le sable a été compacté puis len‑ tement transformé en roche. Lorsqu’elles se sont formées, ces couches de sable étaient horizon‑ tales. On voit, par contre, sur cette photo que les couches sont inclinées. Cette inclinaison indique, qu’après leur transformation en roche, ces couches ont été comprimées puis plissées par les forces de formation des montagnes. En fait, le paysage lé‑ gèrement ondulé que nous observons aujourd’hui constituait probablement autrefois une chaîne de hautes montagnes. En examinant les couches en détail, les géologues ont trouvé des fossiles d’une fougère géante qui a disparu voici 300 millions d’années. Ceci veut dire que, pendant que le sable s’est accumulé, la région abritait des marécages semi‑tropicaux qui n’avaient rien à voir avec les prairies tempérées que l’on y trouve aujourd’hui. Toutes les facettes de notre monde peuvent donc vraiment changer au fil du temps. Échelle des temps géologiques (p. 6) Géologie (p. 3) Géologue (p. 3) Hypothèse (p.8) Lois scientifiques (p. 9) Méthode scientifique (pp. 7, 8) Plaque (p. 5) Processus externe (p. 6) Processus interne (p. 6) Shatter-cones (p. 8) Système Terre (p. 5) Théorie (p. 8) Théorie de la tectonique des plaques (p. 6) P.3 Les thèmes de ce livre UN AUTRE REGARD Cette image de la Terre prise par un satellite en orbite (Landsat 7) montre bien que notre planète constitue un système unique, en évolution perpétuelle. On y voit une rivière qui draine la forêt pluviale de l’Amazonie et qui modifie la forme des îlots recouverts de végétation. Aucune autre planète n’abrite d’eau liquide ni de végétation – aucune autre planète ne ressemble à la Terre ! 11 Une photo de la Terre telle que les astronautes ont pu l’observer à bord d’Apollo Apollo 17 17. Cette image montre que notre planète est une sphère aux limites finies. Elle constitue néanmoins un lieu unique au sein du Système Solaire où l’air, les terres émergées, l’eau et la vie interagissent. pa r t i e i Notre Île dans l’Espace 1 Cosmologie et naissance de la Terre 2 Voyage au centre de la Terre 3 Des continents à la dérive et des mers en expansion 4 Le mode de fonctionnement de la Terre : la tectonique des plaques Lorsque l’on regarde vers l’horizon depuis le sommet d’une montagne, la Terre semble infinie. Avant l’ère moderne, beaucoup de gens pensaient qu’elle l’était. Au contraire, pour les astronautes qui se sont rendu sur la Lune, la Terre n’était qu’un petit globe brillant – ils pouvaient voir la moitié de la planète d’un seul coup d’oeil. Depuis l’espace, il semble que nous vivions sur une petite île isolée. Bien que la Terre ne soit pas infinie, elle constitue néanmoins une planète très particulière : la température qui y règne et sa composition la rendent habitable, ce qui la différencie des autres planètes du Système Solaire. Dans la première partie de cet ouvrage, nous commencerons par étudier comment la Terre et l’Univers se sont formés. Ensuite, nous ferons un bref tour de la planète pour avoir une idée de sa composition et des couches qui la constituent. Nous serons alors prêts pour découvrir la théorie qui a révolutionné la géologie du XXe siècle : la théorie de la tectonique des plaques. Nous verrons que cette théorie, qui stipule que la couche externe de la Terre est subdivisée en plaques qui se déplacent les unes par rapport aux autres, permet d’expliquer de manière rationnelle de nombreux phénomènes géologiques – depuis la formation des continents jusqu’à la distribution des fossiles. Aujourd’hui, les géologues s’accordent également sur le fait que ce sont les interactions entre les plaques qui ont conduit à la formation des gaz à partir desquels l’atmosphère et les océans se sont formés et sans lesquels la vie ne pourrait pas exister. 13 Chapitre 1 Cosmologie et naissance de la Terre La Nébuleuse de la Carène (NGC 3372) est le lieu de naissance de bon nombre d’étoiles. La nébuleuse se trouve à environ 7 500 années-lumière de nous. Pourtant, grâce au télescope Hubble, nous pouvons y voir des nuages de poussières et de gaz. La région couverte par cette image fait approximativement 40 années-lumière de largeur (soit 400 trillions de km). GÉOPUZZLE Comment le Système Solaire (y compris la Terre) s’est-il formé, et quelle est la source de matière à partir de laquelle il s’est formé ? 14 Une image de notre Univers 1.2 Cette vérité nous permet de garder à l’esprit que, Dans un Univers infini, Tout est infiniment meilleur ou infiniment pire. Alfred, Lord Tennyson (poète britannique, 1809-1892) 1.1 iNTRODUCTiON Dans un lointain passé, les hommes ont développé la capacité de penser de manière complexe et consciente. Cette capacité étonnante, qui différencie notre espèce de toutes les autres, est allée de pair avec le don de la curiosité, un désir inné de comprendre et d’expliquer notre fonctionnement et celui de tout ce qui nous entoure, notre Univers. Les astronomes définissent l’Univers (Universe) comme étant l’ensemble de l’espace, et toute la matière et l’énergie qu’il contient. Les questions que l’on se pose à propos de l’Univers diffèrent peu de celles qu’un enfant pose à un compagnon de jeu : D’où viens-tu ? Quel âge as-tu ? De telles rêveries ont d’abord donné naissance à des légendes dans lesquelles les héros, les dieux et les déesses utilisaient leurs pouvoirs surnaturels pour façonner les planètes et sculpter le paysage. Plus tard, les chercheurs ont fini par appliquer les principes scientifiques (voir l’Encadré P.1) à l’étude systématique de la structure générale et de l’histoire de l’Univers. C’est ainsi qu’ils ont donné naissance à la discipline moderne de cosmologie (cosmology) scientifique. Nous débutons ce chapitre par une brève introduction aux principes de la cosmologie scientifique. Nous caractériserons ensuite l’architecture de base de l’Univers, introduirons la théorie du Big Bang de la formation de l’Univers, et terminerons par discuter des idées scientifiques qui ont été associées à la naissance de la Terre. Thèmes du Chapitre À la fin de ce chapitre, vous devriez connaître ou savoir… • comment la perception de la place de la Terre dans l’Univers a évolué au cours des siècles. • quelques concepts modernes concernant l’architecture de base de notre Univers et de ses composantes. • la preuve de l’expansion de l’Univers, et la théorie du Big Bang. • d’où viennent les éléments qui constituent la matière. • la théorie des Nébuleuses concernant la formation des étoiles et des planètes, qui constitue un modèle scientifique décrivant comment la Terre s’est formée. 1.2 UNE imAGE DE NOTRE UNivERS Quelle est la structure de l’univers ? Songez donc au spectacle mystérieux qu’offre le ciel lors d’une nuit claire. Que sont les objets que l’on voit là-haut ? Quelle taille ont-ils ? À quelle distance se trouvent-ils ? Comment se déplacent-ils ? Comment sont-ils organisés ? En abordant de telles questions, les anciens philosophes ont fait la distinction entre les étoiles (des points de lumière dont la localisation reste fixe par rapport aux autres) et les planètes (de minuscules taches 15 lumineuses qui se déplacent par rapport à la toile de fond constituée par les étoiles). Il y a trois mille ans (1000 avant J.-C.), la population humaine de la Terre ne totalisait que quelques millions d’individus, les pyramides d’Égypte étaient déjà exposées aux éléments météorologiques dans le désert depuis 1 600 ans et Homère, l’illustre poète grec, était en train de rédiger l’Iliade et l’Odyssée. À l’époque d’Homère, les astronomes du pourtour méditerranéen connaissaient déjà la différence entre les étoiles et les planètes. Ils avaient observé que la position relative des étoiles restait fixe, alors que celle de l’ensemble du champ stellaire effectuait lentement une révolution autour d’un point immobile (Encadré 1.1). Ils ont également observé que les planètes se déplaçaient non seulement par rapport aux étoiles mais aussi les unes par rapport aux autres, décrivant apparemment des trajectoires complexes à travers le ciel de la nuit. En fait, le mot « planète » provient du mot grec « planēs », qui signifie « vagabond ». Malgré leur connaissance des cieux, les contemporains d’Homère ne réalisaient pas complètement que la Terre constituait elle-même une planète. Certains envisageaient que la Terre était un disque plat, avec de la terre ferme en son centre et de l’eau tout autour, et qu’elle se trouvait au centre d’une sphère céleste, c’est-à-dire un dôme auquel les étoiles étaient attachées. Ils supposaient que ce disque se trouvait au-dessus d’un monde souterrain gouverné par le redoutable dieu Hadès. Les philosophes ont également avancé de nombreuses explications concernant le Soleil. Pour certains, c’était une boule de pétrole en feu tandis que, pour d’autres, c’était une balle de fer en fusion. Nombreux étaient ceux pour qui le mouvement des corps célestes était lié aux activités des dieux et des déesses. Au cours des siècles, deux écoles de pensée se sont développées pour expliquer la configuration des étoiles et des planètes, ainsi que leurs relations avec la Terre, le Soleil et la Lune. La première école plaidait pour un modèle géocentrique (geocentric model ; Fig. 1.1a), selon lequel la Terre restait immobile au centre de l’Univers, tandis que la Lune et les autres planètes décrivaient des orbites circulaires autour d’elle, au sein d’un globe étoilé. D’autres plaidaient pour un modèle héliocentrique (heliocentric model ; Fig. 1.1b), selon lequel le Soleil se trouvait au centre de l’Univers, tandis que la Terre et les autres planètes décrivaient une orbite autour de lui. Le modèle géocentrique fut préféré par la plupart des gens, et il gagna en crédibilité grâce à l’influence d’un mathématicien égyptien, Ptolémée (100-170 après J.-C.). Ptolémée a développé des équations qui se sont révélé prévoir les positions futures des planètes dans le contexte du modèle géocentrique. Pendant le Moyen-Âge (~476–1400 après J.-C.), les dirigeants de l’Eglise en Europe ont repris l’image géocentrique de Ptolémée et l’ont élevée au rang de dogme, car elle justifiait la pensée réconfortante selon laquelle le siège de l’humanité occupait la place la plus importante dans l’Univers. Toute personne qui était en désaccord avec cette vision risquait d’être accusée d’hérésie. Ensuite est venue la Renaissance. Dans l’Europe du XVème siècle, des penseurs audacieux donnèrent naissance à une nouvelle époque d’exploration et de découverte scientifique. Grâce aux efforts de Nicolas Copernic (1473-1543) et de Galilée (1564-1642), les gens se sont progressivement rendu compte que la Terre et les planètes ne décrivaient pas une orbite autour du Soleil et qu’elles ne pouvaient pas se COUP DE PROJECTEUR SUR… E N C A D R É 1.1 Comment savons-nous que la Terre tourne ? Alors que vous êtes confortablement assis en train de lire ce livre, vous ne vous rendez probablement pas compte que vous bougez. Pourtant, à cause de la rotation de la Terre, vous tournez vraiment et rapidement autour de l’axe de la Terre (la ligne imaginaire qui relie le Pôle Nord au Pôle Sud). Une personne qui se trouve à l’équateur file à toute vitesse à environ 1 674 km/h – plus vite que la vitesse du son ! Comment savons-nous que la Terre tourne autour de son axe ? La réponse provient de l’observation du mouvement apparent des étoiles (Fig. Enc. 1.1a). Si vous regardez fixement le ciel de la nuit pendant de longues heures, vous verrez que les étoiles bougent selon une trajectoire circulaire autour de l’étoile polaire. Curieusement, il fallut attendre le milieu du XIXème siècle pour que Léon Foucault (1819-1868), un physicien français, prouve que la Terre tourne sur son axe. Il a fait cette découverte en mettant en mouvement un pendule lourd, attaché à une longue corde. Tandis que le pendule continuait à osciller, Foucault a remarqué que le plan dans lequel il oscillait (un plan perpendiculaire à la surface de la Terre) semblait tourner autour d’un axe vertical. Si la première loi du mouvement de Newton – les objets en mouvement restent en mouvement, les objets au repos restent au repos – était bien Figure Enc. 1.1 Les preuves attestant du fait que la Terre tourne sur son axe, qui entre en intersection avec la surface de la planète au niveau des pôles. correcte, ce phénomène impliquait que la Terre tourne sous le pendule pendant que le pendule continuait à osciller dans le même plan (Fig. Enc. 1.1c). Foucault a présenté sa découverte sous le grand dôme du Panthéon à Paris, et a obtenu la reconnaissance que l’on sait. De plus, nous savons aujourd’hui qu’en fait, l’axe de rotation de la Terre ne possède pas d’orientation fixe, mais qu’il vacille. Ce vacillement, connu sous le terme de précession, est similaire au tournoiement d’une toupille. Nous verrons plus loin dans ce livre que la précession de l’axe de la Terre, qui prend 23 000 ans, peut affecter le climat de la planète. Balle du pendule (b) Une réplique exacte du pendule de Foucault qui est exposée au Panthéon, à Paris. Chaque trait correspond à la trace de la lumière des étoiles par rapport à un appareil photo qui reste fixe. (a) Prise de vue du ciel de la nuit au-dessus d’un observatoire. Les étoiles semblent tourner autour d’un point central, situé à proximité de l’étoile polaire. Pourtant, ce mouvement est dû à la rotation de la Terre sur son axe. Time 1 Temps 1 Time 2 Temps 2 (c) Expérience de Foucault. Au Temps 1, le plan dans lequel le pendule oscille est le même que le plan du cadre. Au Temps 2, six heures plus tard, le plan dans lequel le pendule oscille est perpendiculaire au plan de son cadre. 1.2 Une image de notre Univers 17 FigurE 1.1 Des visions contrastées de l’Univers, représentées par des artistes il y a plusieurs siècles. Soleil Terre Étoiles (a) La vision géocentrique de l’Univers présente la Terre au centre, entourée d’air, de feu et des autres planètes. Cet ensemble se trouve au sein du globe stellaire. Terre Soleil (b) La vision héliocentrique de l’Univers présente le Soleil au centre, tel qu’imaginé par Copernic. trouver au centre de l’Univers. Ensuite, quand Isaac Newton (1642-1727) a expliqué la gravité (gravity), c’est-à-dire la force d’attraction qu’un objet exerce sur un autre, il est enfin devenu possible d’expliquer les mouvements de ces objets. La nature de notre Système Solaire Finalement, les études astronomiques réalisées à l’aide de puissants télescopes ont démontré que la Terre n’était que l’une des nombreuses planètes en orbite autour du Soleil, et que des lunes décrivaient des orbites autour de la plupart des planètes. Les mouvements orbitaux sont assez rapides – la Terre parcourt environ 150 millions de km pendant les 365 jours qu’il lui faut pour décrire une orbite complète. En d’autres mots, cela signifie que notre planète file sur son orbite à une vitesse de 107 300 km/h. Vous êtes-vous déjà demandé… Le Soleil, les planètes, les lunes, à quelle vitesse vous et d’innombrables autres petits voyagiez dans l’espace ? objets maintenus ensemble par la « colle » que constitue l’attraction gravitationnelle forment le Système Solaire (Solar System ; Fig. 1.2a, b). Découvrons-en à présent les constituants de manière un peu plus complète. Le Soleil comprend 99,8 % de la masse du Système Solaire. Les 0,2 % restants comprennent une grande variété d’objets, parmi lesquels les plus grands sont les planètes. Les astronomes définissent une planète (planet) comme étant un objet qui décrit une orbite autour d’une étoile, qui est sphérique et « dont le voisinage est libre de tout autre objet ». La dernière partie de cette définition peut sembler étrange de prime abord, mais elle implique simplement que la gravité d’une planète ait attiré toutes les particules de matière dans son orbite. D’après cette définition, qui a été formalisée en 2005, notre Système Solaire comprend huit planètes – Mercure, Vénus, la Terre, Mars, Jupiter, Saturne, Uranus et Neptune. En 1930, les astronomes ont découvert Pluton, une sphère de glace de 2390 km de diamètre, dont l’orbite se trouve généralement en dehors de celle de Neptune. Jusqu’en 2005, les astronomes considéraient que Pluton était une planète. Cependant, comme elle ne correspond plus à la définition moderne d’une planète, elle a été retirée de la liste (Encadré 1.3). Une lune (moon) est un corps plutôt grand maintenu en orbite autour d’une planète. Toutes les planètes, sauf deux, en ont au moins une. Certaines, comme la Lune de la Terre, sont grandes et sphériques, mais nombre d’entre elles sont petites et présentent des formes irrégulières. Notre Système Solaire n’est pas le seul à abriter des planètes. Ces dernières années, les astronomes ont trouvé des « planètes extrasolaires » ou exoplanètes (déjà plus de 530 en 2011) en orbite autour d’étoiles situées dans de nombreux autres systèmes. Les planètes de notre Système Solaire diffèrent radicalement les unes des autres, tant en taille qu’en composition. Les planètes internes (Mercure, Vénus, la Terre et Mars), qui sont les plus proches du Soleil, sont relativement petites. Les astronomes les appellent communément les planètes terrestres (terrestrial planets) car, comme la Terre, elles sont constituées d’une enveloppe de roche entourant un noyau d’alliage de fer. Les planètes externes ( Jupiter, Saturne, Uranus et Neptune) sont appelées les planètes géantes gazeuses (gas-giant planets) ou planètes joviennes (similaires à Jupiter), car la majeure partie de leur masse est constituée de gaz et de « glace ». (Dans ce contexte, la «glace » est un terme général qui comprend l’état solide de nombreux matériaux en plus de l’eau, qui pourraient se trouver à l’état gazeux sous les conditions qui règnent à la surface de la Terre). L’adjectif géant est certainement approprié pour qualifier ces planètes, car elles sont immenses – ainsi, Jupiter présente une masse 318 fois supérieure à celle de la Terre et comprend environ 71 % de la masse non-solaire du Système Solaire. En plus des planètes, le Système Solaire contient de nombreux petits objets. Des millions d’astéroïdes (des amas de roche et/ou de métal) forment une ceinture entre l’orbite de Mars et celle de Jupiter. La taille des astéroïdes varie entre moins d’un centimètre et environ 930 km de diamètre. Environ un trillion de corps de glace se trouvent dans des ceintures ou des nuages situés COUP DE PROJECTEUR SUR… ENCA DRÉ 1. 2 Les forces de la nature Dans notre vie de tous les jours, nous voyons ou ressentons en permanence l’effet des forces. Les forces peuvent écraser des objets, les faire accélérer ou ralentir, les tordre, les étirer, les faire tournoyer, les déformer ou encore les faire flotter ou couler. Isaac Newton a défini une force (force) comme étant simplement la poussée ou la traction qui cause une modification de l’intensité et/ou de la direction de la vitesse d’un objet. Les physiciens distinguent deux grands types de forces. Le premier type regroupe les forces mécaniques ou les forces de contact. Elles résultent du mouvement d’une masse (mass ; une quantité de matière), lorsqu’elle entre en contact avec une autre masse. On applique une force mécanique à un rocher, lorsqu’on exerce une poussée sur celui-ci (Fig. Enc. 1.2a). De même, le vent applique une force mécanique à un voilier lorsqu’il souffle. Le second type de forces comprend celles qui résultent de l’action d’un agent invisible, et regroupe les forces à distance. La gravité et le magnétisme en font partie. La gravité (gravity) est la force d’attraction qui existe entre deux masses – c’est celle qui vous maintient à la surface de la Terre et celle qui attire les objets situés aux hautes altitudes vers les basses altitudes (Fig. Enc. 1.2b). L’intensité de l’attraction gravitationnelle dépend de la taille des masses et de la distance qui les sépare. L’attraction gravitationnelle que l’on ressent en marchant sur la Terre est ainsi beaucoup plus forte que celle que l’on génère soi-même en prenant en main une balle de tennis. De manière simpliste, le magnétisme (magnetism) est la force qui est générée par l’électricité qui circule dans un fil, ou par des matériaux spéciaux que l’on appelle des aimants. Contrairement à la gravité, la force magnétique peut être soit attractive (en rapprochant les objets), soit répulsive (en les séparant). Sur de courtes distances, la force magnétique d’un aimant, aussi petit qu’il soit, peut dépasser la force gravitationnelle générée par la Terre. Vous pouvez dès lors vaincre la gravité et soulever des objets avec un aimant (Fig. Enc. 1.2c). Figure Enc. 1.2 Des exemples illustrant les forces de la nature dans notre vie de tous les jours. Les forces mécaniques et les forces à distance nous sont très familières. (a) Le fait de pousser un rocher constitue un exemple de force mécanique. (b) La gravité, qui constitue une force à distance, attire une personne en bas d’une tyrolienne. (c) Un aimant génère une force à distance suffisante pour attirer ces trombones. Figure 1.2 La taille et la position relative des planètes du Système Solaire. Mercure Terre Vénus Mars Neptune Jupiter Saturne Uranus (a) La taille relative des planètes. Elles sont toutes plus petites que le Soleil, mais les planètes géantes gazeuses sont beaucoup plus grandes que les planètes terrestres. Le diamètre de Jupiter est environ 11,2 fois plus grand que celui de la Terre. 1.2 Une image de notre Univers 19 ENCA DRÉ 1. 3 Avant l’invention du télescope, les astronomes ont identifié cinq autres planètes en plus de la Terre, celles-ci (Mercure, Vénus, Mars, Jupiter et Saturne) pouvaient être observées à l’œil nu. Les télescopes ont permis aux astronomes de trouver la planète suivante la plus proche, Uranus, en 1781. Il est intéressant de remarquer qu’Uranus ne suivait pas exactement l’orbite attendue. Cette divergence impliquait que la gravité d’une autre planète encore devait exercer son influence sur Uranus, et cette prédiction a conduit à la découverte de Neptune en 1846. Les divergences de l’orbite de Neptune ont, à leur tour, lancé la course à la recherche d’une autre planète, conduisant à la découverte de Pluton en 1930. Pluton, cependant, s’est révélée être un type de planète très différent – elle est beaucoup plus petite que les autres, est principalement constituée de glace, et décrit une orbite qui ne se situe pas dans le même plan que l’orbite des autres planètes. En 1992, les astronomes ont découvert que des millions d’objets glacés, de composition similaire à celle de Pluton, occupaient la région située entre l’orbite de Neptune et une disMercure dix foisTerre tance de peut-être le rayon Vénus de l’orbite de Neptune. Cet ensemble d’objets forme la Ceinture de Kuiper, du nom de l’astronome qui a prédit l’existence de ces objets. À l’aube du XXIème siècle, les astronomes ont appris que, bien que la plupart des objets de la Ceinture de Kuiper étaient minuscules, certains avaient une taille comparable à celle de Pluton. En fait, Eris, un objet découvert en 2003, est même 20 % plus grand que Pluton. Les scientifiques ont évidemment dû réviser le concept traditionnel de planète, sans quoi nous aurions finalement pu avoir des dizaines ou des centaines de planètes. De ce fait, en août 2006, l’Union Astronomique Internationale a proposé une nouvelle définition du mot planète. Cette définition établit qu’une planète est un corps céleste qui décrit une orbite autour du Soleil, qui a une forme presque sphérique, et qui a nettoyé son voisinage de tous les autres objets qui s’y trouvaient. Cette dernière partie de la définition signifie que la planète est soit entrée en collision avec d’autres objets et qu’elle les a adsorbés dans son orbite, qu’elle les a capturés pour en faire des lunes, ou qu’elle a suffisamment perturbé leurs orbites sur le plan gravitationnel pour les déplacer ailleurs. D’après cette définition, Figure Enc. 1.3 Le télescope de l’observatoire Lowell utilisé pour découvrir Pluton. COUP DE PROJECTEUR SUR… La découverte des planètes seules les huit planètes classiques déjà découvertes en 1846 ont encore l’honneur d’être considérées comme des planètes à part entière. Pluton et Eris sont parfois qualifiées de « planètes naines ». Mars Neptune Jupiter Mars Terre Vénus Mercure Saturne Uranus Jupiter Saturne Uranus Soleil Neptune Ceinture d’astéroïdes (Échelle non respectée) (b) La position relative des planètes. L’échelle n’est pas respectée sur cette Figure. Si le Soleil y avait la taille d’une grosse orange, la Terre aurait la taille d’une graine de sésame et serait située à 15 m du Soleil. Remarquez que toutes les planètes décrivent globalement une orbite dans le même plan. C h a p i t r e 1 Cosmologie et naissance de la Terre 20 La Voie Lactée, vue depuis la Terre La Voie Lactée, vue depuis l’espace profond Une vue de l’espace très profond obtenue avec le télescope spatial Hubble. Ce qui ressemble au néant obscur à l’œil nu est en réalité rempli de galaxies. Figure 1.3 Une galaxie peut contenir environ 300 milliards d’étoiles. au-delà de l’orbite de Neptune. La plupart de ces fragments glacés sont minuscules, mais certains d’entre eux (comme Pluton) présentent un diamètre supérieur à 2 000 km et peuvent être considérés comme des « planètes naines ». L’attraction gravitationnelle des planètes principales a envoyé certains des objets glacés sur des trajectoires qui les emmènent dans la partie interne du Système Solaire, où elles commencent à s’évaporer et à former de longues traînées – c’est ce que l’on appelle des « comètes ». Nous en discuterons plus en détails dans le Chapitre 2. Les étoiles et les galaxies Les étoiles ressemblent à des points lumineux. Pourtant, les étoiles (stars) sont en fait d’immenses boules de gaz incandescent au sein desquelles des réactions de fusion nucléaire produisent une chaleur et une lumière intenses. Notre Soleil est une étoile de taille moyenne. Les étoiles ne sont pas éparpillées aléatoirement à travers l’Univers. La gravité les maintient ensemble au sein de groupes immenses, que l’on appelle des galaxies (galaxies). Le Soleil et plus de 300 milliards d’étoiles forment ensemble la galaxie de la Voie Lactée. Plus de 100 milliards de galaxies constituent l’Univers visible (Fig. 1.3). Depuis notre position avantageuse sur la planète Terre, la Voie Lactée ressemble à un banc de brume. Pourtant, si on pouvait observer la Voie Lactée depuis une distance respectable, elle ressemblerait à une spirale aplatie avec de grands bras courbés tourbillonnant lentement autour d’un centre rougeoyant et ayant l’apparence d’un disque (voir la Fig. 1.3). Actuellement, notre Système Solaire se trouve près de l’extrémité extérieure de l’un de ces bras et il tourne autour du centre de la galaxie une fois tous les 250 millions d’années environ. Nous filons à toute vitesse à travers l’espace, par rapport à un observateur se trouvant en dehors de la galaxie, à environ 200 km par seconde. Déterminer la taille de la Terre L’astronome grec Eratosthène (env. 276-194 avant J.-C.) était à la tête de la bibliothèque d’Alexandrie (Égypte), l’un des principaux centres antiques d’enseignement du pourtour méditerranéen. Un jour, alors qu’il archivait des rouleaux de papyrus, il tomba sur un rapport décrivant que, dans la ville de Syène, au sud de l’Égypte, le Soleil éclairait la base d’un puits vertical profond à midi précises le premier jour de l’été. Eratosthène en déduisit que, ce jour-là, les rayons du Soleil devaient être exactement perpendiculaires à la surface de la Terre à Syène, et que, si la Terre était sphérique, les rayons du Soleil ne pouvaient pas être simultanément perpendiculaires à la surface de la Terre à Alexandrie, à 800 km au nord. Le premier jour de l’été, Eratosthène mesura dès lors l’ombre projetée par une tour à Alexandrie, à midi. L’angle entre la tour et les rayons du Soleil, tel qu’indiqué par la longueur de l’ombre, mesurait 7,2°. Il commanda alors à un serviteur de mesurer au pas une ligne droite reliant Alexandrie et Syène. Le serviteur aux pieds endoloris mesura une distance de 5 000 stades (1 stade = 0,1572 km). Sachant qu’un cercle fait 360°, Eratosthène put calculer la circonférence de la Terre en utilisant une équation simple (Fig. 1.4) De la sorte, il y a vingt-deux siècles, Eratosthène détermina la circonférence de la Terre, à 2 % près de la valeur acceptée aujourd’hui (40 008 km). La distance de la Terre aux objets célestes Vers 200 avant J.-C., les mathématiciens grecs, qui avaient recours à des calculs géométriques ingénieux, déterminèrent que la distance à la Lune représentait environ trente fois le diamètre de la Terre. Ce nombre est proche de la distance réelle, qui atteint en moyenne 381 555 km. Mais ce n’est qu’au XVIIème siècle que les astronomes calculèrent que la distance moyenne entre la 1.2 Une image de notre Univers 21 FigurE 1.4 Il y a plus de 2 000 ans, Érathostène a calculé la circonférence de la Terre, en utilisant les bases de la géométrie. Rayons du Soleil À midi, la tour d’Alexandrie projette une ombre. À midi, la tour de Syène ne projette pas d’ombre. 7,2˚ Surface de la Terre Rayons du Soleil 7,2˚ 7,2˚ Calcul d’Érathostène : Tour 360° = 7,2° x 5 000 stades Surface de la Terre x = 360° 5 000 stades 7,2° x = 250 000 stades Ombre 250 000 stades 0,1572 km/stade = 39 300 km Centre de la Terre Terre et le Soleil était de 149 600 000 km. De même, comme pour les étoiles, les anciens Grecs réalisèrent qu’elles devaient être bien plus éloignées de nous que le Soleil, pour qu’elles puissent apparaître sous forme de toile Vous êtes-vous déjà de fond fixe derrière la Lune demandé… et les planètes, mais les Grecs à quelle distance se n’eurent aucun moyen d’en caltrouvaient les étoiles ? culer la distance réelle. Notre connaissance moderne de l’immensité de l’Univers remonte à 1838, lorsque les astronomes ont découvert que l’étoile la plus proche de la Terre, Alpha Centauri, se trouvait à 40,85 trillions de km. Comme il est difficile d’appréhender les distances aux planètes et aux étoiles sans visualiser un exemple de taille plus raisonnable, imaginez que le Soleil ait la taille d’une orange. À cette échelle, la Terre serait un grain de sable situé à une distance de 15 m de l’orange. Alpha Centauri serait, elle, à 2000 km de l’orange. Quand les astronomes ont réalisé que la lumière voyageait à une vitesse constante (c’est-à-dire inchangée) d’environ 300 000 km par seconde dans l’espace, ils se sont rendu compte qu’ils pouvaient disposer d’un moyen plus pratique pour décrire les distances immenses qui existent entre les objets dans l’espace. Ils ont défini une grande distance en établissant combien de temps la lumière mettait pour la parcourir. Ainsi, par exemple, la lumière prend 1,3 seconde pour voyager de la Terre à la Lune, nous pouvons donc dire que la Lune se trouve à environ 1,3 seconde-lumière de notre planète. De même, nous pouvons dire que le Soleil est à 8,3 minutes-lumière de la Terre. Une année-lumière (light year), c’est-à-dire la distance que la lumière parcourt en une année terrestre, équivaut à environ 9,5 trillions de km. Quand vous regardez Alpha Centauri, distante de 4,3 années-lumière, vous voyez de la lumière qui a commencé son voyage vers la Terre il y a 4,3 ans. La Voie Lactée fait 100 000 années-lumière de largeur. Les autres galaxies sont si éloignées de nous qu’à l’œil nu, elles ressemblent à des étoiles dans le ciel de la nuit. La galaxie la plus proche de la nôtre, Andromède, se trouve à 2,2 millions d’années-lumière. Les astronomes n’ont développé les techniques nécessaires pour mesurer la distance aux étoiles et aux galaxies très éloignées que dans le courant du XXème siècle. Avec ces techniques (décrites dans les livres d’astronomie), ils ont déterminé que les objets célestes les plus éloignés qui peuvent être vus à l’œil nu se trouvent à moins de 3 millions d’années-lumière. Des télescopes puissants nous permettent de voir beaucoup plus loin. La limite de l’Univers visible se trouve à plus de 13 milliards d’années-lumière, ce qui signifie que la lumière qui voyage vers la Terre depuis cet endroit a commencé son voyage environ 9 milliards d’années avant même que la Terre n’existe. Quand de tels nombres ont été révélés au milieu du XXème siècle, les gens se sont rendu compte que les dimensions de l’Univers étaient vraiment renversantes ! Idées-clef à retenir • Avant la Renaissance, beaucoup de gens croyaient que la Terre se trouvait au centre de l’Univers. • Les études modernes indiquent que le Soleil n’est que l’une des 300 milliards d’étoiles de notre galaxie, la Voie Lactée, qui est l’une des 100 milliards de galaxies de l’Univers visible. • La Terre est l’une des 8 planètes (4 planètes terrestres ; 4 géantes gazeuses) en orbite autour du Soleil. • Les distances au sein de l’Univers sont si grandes qu’on les mesure en années-lumière. rÉFLÉCHiSSEZ : En utilisant uniquement les informations présentées dans ce Chapitre, estimez la distance entre le Soleil et le centre de la Voie Lactée. C h a p i t r e 1 Cosmologie et naissance de la Terre 22 COUP DE PROJECTEUR SUR… ENCA DRÉ 1. 4 La nature de la matière La matière prend de la place – on peut la sentir et la voir. On utilise le mot matière (matter) pour désigner tout matériau qui fait partie de l’Univers. La quantité de matière présente au sein d’un objet constitue sa masse (mass). Un objet qui présente une masse supérieure contient davantage de matière. La densité (density) désigne la quantité de matière qui se trouve au sein d’un volume donné. Un matériau plus dense contient plus de masse par unité de volume. De quoi la matière est-elle constituée ? Déjà, un philosophe grec dénommé Démocrite (vers 460–370 avant J.-C.) avait argumenté que, s’il était possible de continuer à subdiviser la matière en entités progressivement plus petites, on finirait par se retrouver sans rien. Comme il n’est pas possible de créer quelque chose à partir de rien, il devait exister une entité de matière particulièrement petite que l’on ne puisse pas subdiviser davantage. Il proposa d’appeler atomes (atoms) ces entités plus petites, d’après le mot grec atomos qui signifie « indivisible ». Notre compréhension moderne de la matière n’a été établie qu’au XVIIème siècle, lorsque des chimistes se sont rendu compte que certaines substances, comme l’hydrogène et l’oxygène, ne peuvent pas être décomposées en d’autres substances. Au contraire, d’autres substances, comme l’eau et le sel, peuvent être subdivisées. Les substances qui ne peuvent pas être décomposées sont appelées des éléments (elements), tandis que celles qui peuvent l’être sont appelées des composés (compounds). John Dalton (1766–1844) adopta le terme d’atome pour qualifier la plus petite entité d’un élément qui conserve les propriétés de cet élément. La plus petite entité d’un composé qui conserve les propriétés de ce composé s’appelle une molécule (molecule). En 1869, Dmitri Mendeleïev (1834–1907) établit que certains groupes d’éléments partageaient des caractéristiques similaires. Mendeleïev organisa les éléments sous la forme d’un tableau que l’on appelle désormais le tableau périodique des éléments (voir Annexe). Les chimistes des XVIIème et XVIIIème siècles ont identifié 92 éléments différents d’origine naturelle sur Terre. Les physiciens modernes ont créé plus d’une dizaine de nouveaux éléments. Chaque élément porte un nom et est caractérisé par un symbole (par exemple, H = hydrogène, Fe = fer, Ag = argent). En 1910, Ernest Rutherford, un physicien britannique, a prouvé que, contrairement à ce que défendait Démocrite, les atomes pouvaient encore être subdivisés. La majeure partie de la masse d’un atome est condensée dans une sphère dense située au centre de l’atome et appelée le noyau (nucleus). Le noyau contient deux types de particules subatomiques : les neutrons, qui ont une charge électrique neutre, et les protons, qui ont une charge positive (Fig. Enc.1.4a, b). Un électron a une charge négative et ne contient que 1/1836ème de la masse d’un proton. (La « charge » fait simplement référence 1.3 La formation de l’Univers Nous nous trouvons sur une planète, qui décrit une orbite autour d’une étoile, et qui file à toute vitesse à travers l’espace sur le bras d’une galaxie. Au-delà de notre galaxie, il existe des centaines de milliards d’autres galaxies. Mais d’où vient toute cette substance – la matière qui constitue l’Univers (Encadré 1.4) – et quand s’est-elle formée pour la première fois ? Pendant la majeure partie de l’histoire humaine, il semblait très improbable qu’on puisse trouver un jour une solution scientifique à ces questions. Pourtant, au cours des années 1920, des observations inattendues concernant la nature de la lumière issue de galaxies distantes ont mis les astronomes sur le chemin de la découverte qui a finalement conduit à l’établissement d’un modèle de formation de l’Univers qui est connu comme la à la manière avec laquelle une particule répond à un aimant ou à un courant électrique.) Les nuages électroniques présentent une structure interne complexe. Les électrons sont regroupés au sein d’orbites, de niveaux d’énergie ou de couches électroniques. Les électrons des couches internes sont concentrés à proximité du noyau, tandis que ceux des couches externes sont majoritairement éloignés du noyau. Globalement, le diamètre d’un nuage électronique est 10 000 fois supérieur à celui du noyau, alors que le nuage ne contient que 0,05 % de la masse du noyau – les atomes sont donc majoritairement constitués d’espace vide ! On peut distinguer les atomes de différents éléments grâce à leur nombre atomique (atomic number), c’est-à-dire le nombre de protons de leur noyau. Les plus petits atomes ont de plus petits nombres atomiques, et les plus grands atomes ont de plus grands nombres atomiques. L’hydrogène qui constitue le plus petit atome a un nombre atomique de 1, tandis que l’atome le plus grand qui existe naturellement, l’uranium, a un nombre atomique de 92. À l’exception de l’hydrogène, tous les noyaux contiennent également des neutrons. Dans les plus petits atomes, le nombre de neutrons est globalement égal au nombre de protons. Par contre, dans les plus grands atomes, le nombre de neutrons dépasse le nombre de protons. La masse atomique (atomic weight) d’un atome équivaut globalement à la somme de théorie du Big Bang. Pour expliquer ces observations, nous devons commencer par introduire un phénomène important, qui est appelé l’effet Doppler. Nous débuterons donc cette section en développant une interprétation qui explique comment l’effet Doppler modifie la lumière vue dans les télescopes. Nous montrerons ensuite comment cette interprétation a conduit à l’idée selon laquelle l’Univers est en expansion, puis à la conclusion que cette expansion a débuté pendant le Big Bang, il y a 13,7 milliards d’années. Les ondes et l’effet Doppler Quand le sifflet d’un train retentit, le son que vous entendez s’est déplacé à travers l’air depuis le sifflet jusqu’à votre oreille sous la forme d’ondes sonores. Les ondes (waves) sont des perturbations 1.3 La formation de l’Univers 23 Figure Enc. 1.4 La nature des atomes. Couche Couche électronique électronique interne externe Noyau (b) Une image d’atomes prise avec un microscope spécial. Chaque point correspond à un atome. (a) L’image d’un atome où les électrons décrivent une orbite autour du noyau. (e) Deux modes de représentation d’une molécule d’eau. La bille rouge correspond à l’oxygène, les billes grises correspondent à l’hydrogène. Réactions nucléaires Fission 90 38 Sr Fusion Neutron Neutron Deutérium Neutron Noyau de 236 92 U Hélium Noyau de 235 92 U 143 54 Xe (c) Un atome d’uranium se divise au cours de la fission nucléaire. son nombre de protons et de son nombre de neutrons. Ainsi, un noyau d’oxygène contient 8 protons et 8 neutrons et il présente donc une masse atomique qui avoisine 16. Les liaisons chimiques agissent comme de la colle qui maintient ensemble les particules subatomiques dans un noyau. Les atomes ne peuvent changer que lors des réactions nucléaires, lorsque les liaisons nucléaires se font ou se défont. Les physiciens ont identifié plusieurs Tritium (d) Deux atomes (deux versions de l’hydrogène) fusionnent pour former un atome d’hélium lors de la fusion nucléaire qui se produit au sein d’une bombe à hydrogène. types de réactions nucléaires. Ainsi, pendant la fission (fission), un grand noyau se désagrège pour former de plus petits atomes. La fission génère de l’énergie dans les centrales nucléaires et lors de l’explosion d’une bombe atomique. Pendant la fusion, deux atomes plus petits se rejoignent et forment un atome plus grand. Les réactions de fusion se produisent au sein du Soleil et pendant l’explosion d’une bombe à hydrogène (Fig. Enc.1.4c, d). Les atomes séparés sont maintenus ensemble qui transmettent de l’énergie d’un point à un autre en causant des mouvements périodiques. Au passage de chaque onde, l’air se comprime puis se dilate successivement. On appelle longueur d’onde (wavelength) la distance entre deux ondes successives, et fréquence (frequency) le nombre d’ondes qui passent en un point au cours d’un intervalle de temps donné. Si la longueur d’onde diminue, il y a davantage d’ondes qui passent en un point au cours d’un intervalle de temps donné et donc la fréquence augmente. Le « ton » d’un son, ou plutôt sa note dans la gamme musicale, dépend de la fréquence des ondes sonores. Imaginez maintenant que vous vous trouvez sur le quai d’une gare et que le train se déplace vers vous. Le son du sifflet du train se renforce à mesure que le train s’approche, mais son ton reste le même. Ensuite, à l’instant où le train passe, le ton change pour former des molécules par le biais de liaisons chimiques (chemical bonds), dont nous discuterons plus loin dans ce livre. En guise d’exemple, les liaisons chimiques maintiennent ensemble deux atomes d’hydrogène pour former une molécule H2, et deux atomes d’hydrogène et un atome d’oxygène pour former une molécule H2O (eau ; Fig. Enc.1.4e). Pendant une réaction chimique (chemical reaction), les liaisons chimiques se font et/ou se défont. brutalement – il correspond à une note plus basse dans la gamme musicale. Pourquoi ? Quand le train se déplace vers vous, le son a une fréquence plus élevée (les ondes sont plus proches les unes des autres et la longueur d’onde est donc plus courte), parce que la source sonore, le sifflet, s’est légèrement déplacée vers vous entre l’instant où elle a émis une onde et l’instant où elle a émis la suivante (Fig. 1.5a, b). Quand le train s’éloigne de vous, le son a une fréquence plus basse (les ondes sont plus éloignées les unes des autres), parce que le sifflet s’est légèrement éloigné de vous entre l’instant où il a émis une onde et celui où il a émis la suivante. Un physicien autrichien, C.J. Doppler (1803-1853), a été le premier à interpréter ce phénomène. Le changement de fréquence qui se produit lorsqu’une source d’ondes se déplace est donc désormais connu en tant qu’effet Doppler (Doppler effect). C h a p i t r e 1 Cosmologie et naissance de la Terre 24 L’énergie lumineuse se déplace aussi sous la forme d’ondes. On peut représenter symboliquement les ondes lumineuses comme une succession de crêtes et de creux. La lumière visible présente plusieurs couleurs – les couleurs de l’arc-en-ciel. La couleur de la lumière que vous voyez dépend de la fréquence des ondes lumineuses, tout comme le ton du son que vous entendez dépend de la fréquence des ondes sonores. La lumière rouge a une longueur d’onde plus longue (une fréquence plus basse) que la lumière bleue. L’effet Doppler s’applique aussi à la lumière, mais on ne le remarque que si la source de lumière se déplace très rapidement (typiquement si elle dépasse au moins quelques pourcents de la vitesse de la lumière). Si une source lumineuse s’éloigne de vous, la lumière que vous voyez rougit (à mesure que la lumière s’oriente vers les plus basses fréquences). Si la source se rapproche de vous, la lumière que vous voyez bleuit (à mesure que la lumière s’oriente vers les plus hautes fréquences). Nous appelons respectivement ces changements le décalage vers le rouge (red shift) et le décalage vers le bleu (blue shift ; Fig. 1.5c). La taille de l’Univers change-t-elle ? Dans les années 1920, des astronomes tels qu’Edwin Hubble (c’est d’après son patronyme que le télescope spatial Hubble a été nommé) défièrent de nombreux autres lors d’une nuit glaciale, sous le dôme ouvert d’un observatoire au sommet d’une montagne afin de pointer les télescopes vers l’espace profond. Ces chercheurs étaient partis à la recherche des galaxies distantes. Au début, ils ne consignaient que la localisation et la forme des galaxies qu’ils venaient de découvrir. Mais, par la suite, un astronome s’attela à une tâche supplémentaire qui consistait à étudier la longueur d’onde de la lumière produite par les galaxies distantes. Les résultats ont donné lieu à une surprise qui allait changer pour toujours la perception de l’Univers par l’humanité. Les astronomes découvrirent, à leur grand étonnement, que la lumière des galaxies distantes présentait des décalages vers le rouge par rapport à la lumière des étoiles voisines (Fig. 1.5d). Hubble médita sur ce mystère et, vers 1929, il réalisa que ces décalages Figure 1.5 Manifestations de l’effet Doppler pour le son et pour la lumière. L’effet Doppler appliqué au son Sifflet mobile Sifflet stationnaire (a) La longueur d’onde des ondes sonores émises par un train stationnaire est la même dans toutes les directions. Les ondes qui atteignent cet observateur sont comprimées vers les longueurs d’onde plus courtes qui tendent vers le bleu. Lumière bleue (haute fréquence) (b) Les ondes reçues à l’arrière d’un train en mouvement ont une longueur d’onde plus longue que celles qui sont reçues à l’avant du train. L’effet Doppler appliqué à la lumière Source lumineuse mobile Les ondes qui atteignent cet observateur sont étirées vers les longueurs d’onde plus longues qui tendent vers le rouge. Cet observateur ne voit pas d’effet Doppler. Lumière rouge (basse fréquence) (c) La longueur d’onde de la lumière bleue est inférieure à celle de la lumière rouge. Si une source lumineuse se déplace très rapidement, l’effet Doppler conduit à un décalage des longueurs d’onde. Le décalage observé dépend de la position de l’observateur. Soleil Galaxie distante (d) Les atomes d’une étoile absorbent certaines longueurs d’onde spécifiques de la lumière. Sur un spectre lumineux, ces longueurs d’onde apparaissent comme des lignes noires. Remarquez que les lignes correspondant à une galaxie située à un milliard d’années-lumière sont décalées vers l’extrémité rouge du spectre (c’est-à-dire vers la droite) si on les compare aux lignes qui correspondent à notre propre Soleil. 1.3 La formation de l’Univers vers le rouge devaient être une conséquence de l’effet Doppler, et donc que les galaxies dissi les galaxies se tantes devaient s’éloigner de la déplaçaient ? Terre à une vitesse gigantesque. À cette époque, les astronomes pensaient que l’Univers avait une taille fixe, si bien que Hubble émit tout d’abord l’hypothèse que, si des galaxies s’éloignaient de la Terre, d’autres devaient s’en rapprocher. Ce ne fut cependant pas le cas. En poursuivant son étude, Hubble réalisa que la lumière de toutes les galaxies distantes, quelle que soit leur direction par rapport à la Terre, présentaient un décalage vers le rouge. En d’autres mots, toutes les galaxies distantes s’éloignaient rapidement de nous. Comment toutes les galaxies peuvent-elles s’éloigner de nous, quelle que soit la direction vers laquelle nous regardons ? Hubble se cassa la tête sur la question et finit par trouver la solution: l’ensemble de l’Univers est en expansion ! Pour vous représenter l’Univers en expansion, imaginez une boule de pâte à pain fourrée de raisins secs éparpillés un peu partout. À mesure que la pâte cuit et lève, chaque raisin s’éloigne de ses voisins et, ce, dans toutes les directions (Fig. 1.6a). Cette idée fut finalement connue en tant que théorie de l’expansion de l’Univers (expanding Universe theory). La théorie de l’expansion de l’Univers de Hubble a marqué une révolution dans la manière de penser en cosmologie. Désormais, nous voyons l’Univers comme une bulle en expansion, dans laquelle les galaxies s’éloignent les unes des autres à des vitesses incroyables. Cette image soulève immédiatement la question-clef Vous êtes-vous déjà demandé… 25 de la cosmologie : l’expansion a-t-elle commencé à un moment précis dans le passé ? Si c’est le cas, cet instant marquerait alors le commencement physique de l’Univers, le commencement de l’espace et du temps. Le Big Bang La plupart des astronomes ont conclu que l’expansion avait en effet débuté à un moment précis, par une explosion cataclysmique appelée le Big Bang. D’après cette théorie du Big Bang (Big Bang theory), toute la matière et l’énergie – tout ce qui constitue maintenant l’Univers – étaient initialement compactées dans un petit point infinitésimal. Ce point a explosé et l’Univers a commencé, il y a 13,7 (±1 %) milliards d’années, d’après les estimations actuelles. Idées-clef à retenir • L’effet Doppler fait référence au changement de longueur d’onde (et, donc, de fréquence) qui affecte les ondes lorsque leur source se déplace. • La lumière de toutes les galaxies distantes présente un décalage vers le rouge, ce qui veut dire que les galaxies doivent s’éloigner de nous à une vitesse importante. Cette observation implique que l’Univers est en expansion. • Des calculs suggèrent que cette expansion a commencé suite au Big Bang, il y a environ 13,7 Ga. rÉFLÉCHiSSEZ : Plus une galaxie est éloignée de la Terre, plus le décalage vers le rouge qu’elle présente est important. Pourquoi ? FigurE 1.6 Le concept de l’expansion de l’Univers et le Big Bang. Temps Présent À mesure que l’expansion de l’Univers progresse, la distance entre les galaxies augmente. Pendant la cuisson, la pâte lève et la distance entre les raisins augmente dans toutes les directions. Big Bang (a) Une analogie avec la cuisson d’un pain aux raisins permet de mieux comprendre l’expansion. (b) La représentation de l’expansion de l’Univers par un artiste : depuis le Big Bang, à travers le présent et à l’avenir. 26 1.4 Chapitre 1 mETTRE DE L’ORDRE À PARTiR DU CHAOS Les répercussions du Big Bang Bien sûr, personne n’était présent au moment du Big Bang, et donc personne ne l’a vraiment vu se produire. Mais, en combinant des calculs intelligents avec des observations minutieuses, les chercheurs ont développé un modèle cohérent de l’évolution de l’Univers, commençant un instant après l’explosion (Fig. 1.6b). D’après le modèle contemporain du Big Bang, un profond changement s’est produit à un rythme rapide et effréné dès le commencement. Pendant le premier instant de l’existence, l’Univers était si petit, si dense, et si chaud qu’il était entièrement constitué d’énergie – les atomes, et même les plus petites particules subatomiques qui constituent les atomes, ne pouvaient même pas exister. (Voir l’Encadré 1.4 pour une introduction sur les atomes.) Cependant, en l’espace de quelques secondes, les atomes d’hydrogène ont pu commencer à se former. Au moment où l’Univers attint l’âge de 3 minutes, sa température était tombée sous 1 milliard de degrés, et son diamètre avait grandi pour atteindre environ 53 millions de km. Dans ces conditions, les atomes d’hydrogène ont pu fusionner et former des atomes d’hélium (voir Encadré 1.4). La formation de nouveaux noyaux par les réactions de fusion qui se sont produites à ce moment est appelée « nucléosynthèse primordiale », parce qu’elle s’est produite avant que les étoiles n’existent. Ce processus ne pouvait former que de petits atomes, c’est-à-dire des atomes qui contenaient un petit nombre de protons (dont le nombre atomique est inférieur à 5), et il s’est produit très rapidement. En fait, presque tous les nouveaux noyaux atomiques qui allaient être formés par la nucléosynthèse primordiale l’ont été au bout de 5 minutes. Finalement, l’Univers s’est refroidi suffisamment pour que les liaisons chimiques associent des atomes de certains éléments ensemble sous la forme de molécules (voir Encadré 1.4). Deux atomes d’hydrogène ont ainsi pu former ensemble des molécules de H2. Alors que l’Univers continuait son expansion et son refroidissement, les atomes et les molécules ralentirent et s’accumulèrent sous la forme de nébuleuses (nebulae), c’est-à-dire des nuages gazeux diffus. Le gaz qui constituait les premières nébuleuses de l’Univers était presque entièrement composé d’hydrogène (74 %, en volume) et d’hélium (25 %). La naissance des premières étoiles Quand l’Univers a atteint son 200 millionième anniversaire, il contenait d’immenses nébuleuses sombres, tourbillonnant lentement, séparées par de vastes espaces vides. L’Univers ne pouvait cependant pas rester comme cela pour toujours, à cause de la force de gravité, invisible mais persistante (voir Encadré 1.2). En effet, la gravité a commencé à remodeler l’Univers, partout et de manière permanente. Toute matière exerce une attraction gravitationnelle – un type de force – autour d’elle et, comme Isaac Newton fut le premier à le faire remarquer, l’amplitude de la force dépend de la quantité de masse. Quelque part dans le jeune Univers, l’attraction gravitationnelle d’une région initialement plus dense d’une nébuleuse a commencé à attirer les gaz environnants et, à l’image du principe selon lequel « les riches s’enrichissent toujours davantage », cette Cosmologie et naissance de la Terre région s’est accrue en masse et, de ce fait, en densité (en masse par unité de volume). Tandis que cette région plus dense aspirait progressivement de plus en plus de gaz, celui-ci s’est compacté dans une région plus petite, et le mouvement initial de tourbillonnement du gaz s’est transformé en rotation autour d’un axe qui s’est accélérée progressivement. (Le même phénomène se passe quand un patineur sur glace qui tournoie croise les bras vers l’intérieur et, de ce fait, accélère.) À cause de cette rotation accrue, la nébuleuse a évolué et a pris la forme d’un disque plat (voir La Géologie en un coup d’œil, pp. 30-31). Finalement, l’attraction gravitationnelle de ce disque est devenue suffisamment forte pour déclencher un effondrement en masse dirigé vers l’intérieur du disque sous la forme d’une boule dense. Le gaz a été comprimé au sein d’un espace de plus en plus restreint, et sa température a augmenté de manière spectaculaire. Finalement, la boule centrale du disque d’accrétion est devenue assez chaude pour rayonner et, à ce moment, elle est devenue une protoétoile (protostar). Une protoétoile continue à grandir, en incorporant progressivement davantage de matière, jusqu’à ce que son cœur devienne très dense et que sa température atteigne environ 10 millions de degrés. Dans de telles conditions, les noyaux d’hydrogène se rejoignent alors dans une protoétoile, par étapes successives, pour former des noyaux d’hélium. De telles réactions de fusion produisent des quantités immenses d’énergie et forment une étoile dans une fournaise effrayante. Lorsque les premières réactions de fusion nucléaire ont commencé dans la première protoétoile, le corps « s’est enflammé » et la première vraie étoile s’est formée. Quand cela s’est produit, la première lumière stellaire a traversé l’Univers qui venait de naître (Fig. 1.7). Ce processus allait bientôt se reproduire et s’accélérer, et de nombreuses étoiles de la première génération sont apparues. Les étoiles de première génération avaient tendance à être particulièrement massives (probablement 100 fois la masse du Soleil). Les astronomes ont montré que, plus l’étoile était grande, plus elle brûlait à une chaleur élevée, et plus elle tombait rapidement à court de carburant et « mourait ». Une étoile immense peut subsister entre quelques millions d’années seulement et quelques dizaines de millions d’années avant qu’elle ne meure en explosant violemment pour former une supernova. De la sorte, peu de temps après la formation de la première génération d’étoiles, l’Univers a commencé à être criblé de la première génération d’explosions de supernova. FigurE 1.7 Sur cette photo prise en 2009 par le télescope spatial Hubble, on voit un nuage de gaz dans la Nébuleuse de la Carène située à 7 500 années-lumière de nous. C’est une fabrique de nouvelles étoiles. 1.5 Nous sommes tous faits de poussières d’étoiles 27 Idées-clef à retenir • La majeure partie de l’hydrogène et de l’hélium (de petits atomes) s’est formée pendant les premières minutes qui ont suivi le Big Bang. • Les atomes s’accumulent sous la forme de nuages appelés nébuleuses. La gravité condense le gaz d’une nébuleuse sous la forme d’un disque en rotation. • Le centre du disque a formé une boule chaude et massive appelée protoétoile. Quand elle devient suffisamment dense et chaude, des réactions de fusion nucléaire commencent, et la boule devient une vraie étoile. • Lorsque des étoiles gigantesques tombent à court de carburant, elles explosent sous la forme d’une supernova, en éjectant du gaz dans l’espace. rÉFLÉCHiSSEZ : Toutes les étoiles de première génération se sontelles formées au même moment ? Pourquoi? 1.5 NOUS SOmmES TOUS fAiTS DE POUSSiÈRES D’ÉTOiLES D’où viennent les éléments ? Les nébuleuses à partir desquelles les étoiles de première génération se sont formées étaient entièrement constituées de petits atomes, puisque seuls ces petits atomes avaient été générés par la nucléosynthèse primordiale. L’Univers actuel contient pourtant 92 éléVous êtes-vous déjà ments présents naturellement. demandé… où les atomes qui se trouvent D’où viennent donc ces 87 autres dans votre corps se sont éléments ? En d’autres mots, formés pour la première fois ? comment des éléments tels que le carbone, le soufre, le silicium, le fer, l’or et l’uranium se sont-ils formés ? Ces éléments, qui sont communs sur la Terre, présentent de grands nombres atomiques (voir l’Encadré 1.4) – le carbone a un nombre atomique de 6, et le fer a un nombre atomique de 26. Les physiciens ont montré que ces éléments se sont formés pendant le cycle de vie des étoiles, par le processus de nucléosynthèse stellaire (stellar nucleosynthesis). À cause de cette nucléosynthèse stellaire, on peut considérer les étoiles comme des fabriques d’éléments, confectionnant constamment de plus grands atomes à partir des plus petits. Qu’est-il arrivé aux atomes formés dans les étoiles ? Certains se sont échappés dans l’espace pendant la durée de vie de l’étoile, en se déplaçant simplement suffisamment vite pour vaincre l’attraction gravitationnelle de l’étoile. Le flux d’atomes émis à partir FigurE 1.8 Une photo du vent solaire (stellaire) circulant dans l’espace. FigurE 1.9 Des éléments très lourds se forment pendant les explosions de supernova. Sur cette photo, nous voyons le panache de gaz, en expansion rapide, éjecté dans l’espace. Sa lumière a atteint la Terre en 1054 après J.-C. Ce panache est appelé la Nébuleuse du Crabe. d’une étoile pendant sa durée de vie constitue le vent stellaire (stellar wind ; Fig. 1.8). Les atomes peuvent aussi s’échapper à la mort de l’étoile. Une étoile de faible masse (comme notre Soleil) relâche un grand panache de gaz quand elle meurt, en gonflant et en se transformant en « géante rouge » au cours du processus, tandis qu’une étoile de masse importante projette de la matière dans l’espace pendant l’explosion d’une supernova (Fig. 1.9). La plupart des très grands atomes (ceux dont le nombre atomique dépasse celui du fer) ont besoin de circonstances encore plus violentes pour se former que celles qui peuvent généralement régner au sein d’une étoile. En fait, la plupart des très grands atomes se forment pendant l’explosion d’une supernova. Une fois qu’ils sont éjectés dans l’espace, les atomes issus des étoiles et des explosions de supernova forment de nouvelles nébuleuses ou se réincorporent à des nébuleuses existantes. Quand les étoiles de la première génération sont mortes, elles ont laissé un héritage de nouveaux éléments qui se sont mélangés avec le gaz résiduel du Big Bang. Une seconde génération d’étoiles et de planètes associées se sont formées à partir des nouvelles nébuleuses, de compositions plus variées. Les étoiles de seconde génération ont vécu et sont mortes, puis ont, à leur tour, fourni des éléments pour les étoiles de troisième génération. Les générations successives d’étoiles contiennent une plus grande proportion d’éléments plus lourds. Comme toutes les étoiles n’ont pas la même durée de vie, l’Univers contient, à tout moment, de nombreuses générations différentes d’étoiles. Il se pourrait que notre Soleil soit une étoile de troisième, de quatrième ou même de cinquième génération. De ce fait, le mélange d’éléments que nous retrouvons sur Terre contient des restes du gaz primordial du Big Bang, de même que des restes qui se sont échappés des entrailles des étoiles mortes. Pensez-y – les éléments qui constituent votre corps se trouvaient à un moment dans une étoile ! La théorie nébulaire de formation du Système Solaire Nous avons présenté plus haut dans ce chapitre des concepts scientifiques relatifs à la manière dont les étoiles se sont formées à partir des nébuleuses. Nous n’avons par contre pas encore discuté de la manière avec laquelle les planètes et les autres objets de notre Système Solaire se sont formés, car nous n’avions pas encore parlé de la production des atomes plus lourds tels que le carbone, le silicium, le fer et l’uranium qui sont les principaux constituants des planètes. Maintenant que nous avons défini les étoiles comme des fabriques d’éléments, nous pouvons reprendre l’histoire précoce du Système Solaire là où nous l’avions laissée, et introduire la théorie nébulaire C h a p i t r e 1 Cosmologie et naissance de la Terre 28 (nebular theory), qui explique l’origine des planètes, des lunes, des astéroïdes et des comètes. D’après la théorie nébulaire, le Soleil et tous les autres objets du Système Solaire se sont formés à partir de la matière qui tourbillonnait au sein d’une nébuleuse. Ce processus implique plusieurs étapes (voir La Géologie en un coup d’œil, pp. 30-31). Nous avons déjà discuté de l’étape de formation d’une étoile comme le Soleil à partir d’une nébuleuse. À présent, pour achever l’histoire de la formation du Système Solaire, nous allons étudier le devenir de la matière qui se trouvait dans la partie externe et applatie du disque, c’est-à-dire la matière qui n’a pas intégré les étoiles. Cette partie externe est appelée le disque protoplanétaire (protoplanetary disk), parce qu’il est à l’origine des planètes (mais aussi des lunes, des comètes et des astéroïdes). De quoi le disque protoplanétaire est-il constitué ? Le disque à partir duquel notre Système Solaire s’est formé contenait l’ensemble des 92 éléments, soit sous la forme d’atomes isolés, soit sous la forme de molécules. Les géologues subdivisent les matériaux formés à partir de ces atomes et molécules en deux classes. Les matériaux volatils (volatile materials) – comme l’hydrogène, l’hélium, le méthane, l’ammoniac, l’eau et le monoxyde de carbone – sont ceux qui peuvent exister sous forme de gaz à la surface de la Terre. Dans les conditions de température et de pression de l’espace, certains matériaux gazeux restent sous forme gazeuse, mais d’autres se condensent ou gèlent pour former différents types de « glace ». (Remarquez que nous ne limitons donc pas l’usage du mot glace à la seule qualification de l’eau qui gèle.) Les matériaux réfractaires (refractory materials) sont ceux qui n’entrent en fusion qu’à haute température et qui se condensent pour former des particules de « poussière », ayant la taille de la suie, dans la froideur de l’espace (Fig. 1.10a). Au départ, le disque protoplanétaire devait être relativement homogène, ce qui veut dire qu’il avait globalement la même composition partout. Ensuite, lorsque le proto-Soleil a commencé à se former, la partie interne du disque s’est échauffée, ce qui a causé l’évaporation et la migration des éléments volatils vers les parties externes du disque. De ce fait, la partie interne du disque a fini par avoir des concentrations plus élevées en poussière, tandis que la partie externe a fini par avoir des concentrations plus élevées en glace. Lorsque tout cela s’est produit, la gravité a conduit le disque protoplanétaire à évoluer sous la forme d’une série d’anneaux concentriques. Comment ces anneaux de poussière, de glace et de gaz se sontils transformés en planètes ? Avant même que le proto-Soleil ne se soit enflammé, les matériaux des anneaux qui l’entouraient ont commencé à entrer en coalescence ou à s’associer, à cause de la gravité. Tout d’abord, les particules ayant la taille de la suie ont fusionné pour former des grains de la taille du sable. Ensuite, ces grains se sont regroupés pour former des blocs granuleux de la taille d’une balle de basket-ball (Fig. 1.10b), qui sont à leur tour entrés en collision. Lorsque la collision était lente, les blocs s’accolaient ou rebondissaient simplement l’un contre l’autre. Lorsque la collision était rapide, l’un des deux blocs ou les deux blocs éclataient, produisant de plus petits fragments qui devaient à nouveau tous se recombiner. Finalement, un nombre suffisant de blocs sont entrés en coalescence pour former des planétésimaux (planetesimals), des corps dont le diamètre dépassait environ 1 km. À cause de leur masse, les planétésimaux exerçaient suffisamment de gravité pour attirer et incorporer d’autres objets qui en étaient proches (voir La Géologie en un coup d’œil, pp. 30-31). Pour illustrer ceci, on peut dire que les planétésimaux agissaient comme des aspirateurs, attirant les petits morceaux de poussière et de glace de même que les petits planétésimaux qui se trouvaient dans leur orbite, et ils ont progressivement grandi par le biais de ce processus. Finalement, les vainqueurs de la compétition pour attirer de la masse ont crû et sont devenus des protoplanètes (protoplanets), des corps ayant presque la taille des planètes d’aujourd’hui. Une fois que les protoplanètes ont réussi à incorporer presque tous les débris qui se trouvaient dans leurs orbites, elles sont devenues des planètes à part entière. Les premiers stades du processus d’accrétion se sont probablement produits très rapidement – des modèles informatiques suggèrent que le passage du stade de la poussière au stade des grands planétésimaux pourrait n’avoir pris que quelques centaines de milliers d’années. Les estimations pour la croissance des planètes à partir des planétésimaux varient quant à elles entre 10 et 200 millions d’années. Dans les orbites internes, où le disque protoplanétaire était principalement constitué de poussière, de petites planètes terrestres composées de roche et de métal se sont formées. Dans la partie externe du Système Solaire, où, en plus du gaz et de la poussière, on trouvait une quantité significative de glace, de plus grandes protoplanètes se sont formées, et elles ont évolué pour former les planètes géantes gazeuses. Les fragments de matériaux qui n’ont pas été incorporés dans les planètes subsistent aujourd’hui sous la forme d’astéroïdes et de comètes. Quand les planètes se sont-elles formées? En utilisant les techniques introduites au Chapitre 12, les géologues ont découvert Figure 1.10 Les tout premiers composants solides du Système Solaire: la poussière et les planétésimaux granuleux. 0 0,005 mm 0 50 mm (a) Ce grain de poussière interplanétaire, prélevé par un satellite, ne fait que 0,01 mm de largeur. En guise de comparaison, une tête d’épingle fait 1,0 mm de largeur. (b) L’intérieur granuleux de cette météorite pourrait ressembler à la texture d’un petit planétésimal. 100 1.5 Nous sommes tous faits de poussières d’étoiles que des types de météorites particulières pourraient être des résidus de planétésimaux formés il y a 4,57 Ga, et ils considèrent donc cette date comme celle de la naissance du Système Solaire. Si elle est correcte, cela signifie que le Système Solaire s’est formé environ 9 milliards d’années après le Big Bang, et qu’il est donc trois fois plus jeune que l’Univers. La théorie nébulaire a permis de répondre avec succès à de nombreuses questions concernant le Système Solaire. Ainsi, par exemple, on peut évoquer pourquoi on observe de telles différences entre les planètes terrestres et les planètes géantes gazeuses. Comme mentionné plus haut, lorsque le proto-Soleil a commencé à s’échauffer, les matériaux volatils de la partie interne du disque se sont évaporés et ont migré vers l’extérieur, ne laissant derrière eux que les matériaux réfractaires. Quand le Soleil s’est enflammé, devenant une gigantesque fournaise nucléaire, il a généré un fort vent solaire qui a transporté la plupart des substances volatiles résiduelles en dehors de la partie interne du Système Solaire. De ce fait, les anneaux internes ont fini par être principalement constitués de poussière, qui sont entrées en coalescence pour former les planètes terrestres, rocheuses et métalliques. Il restait également de la poussière dans les anneaux externes, ce qui explique que le centre des planètes géantes gazeuses soit rocheux et métallique. Par contre, les anneaux externes contenaient également une quantité énorme de matériaux volatils, qui ont formé la glace et le gaz qui constituent la majeure partie des planètes géantes gazeuses. Différenciation de la Terre et formation de la Lune Lorsque les planétésimaux se sont formés pour la première fois, ils présentaient une distribution assez uniforme des matériaux qui les constituaient, puisque les plus petits morceaux à partir desquels ils s’étaient formés avaient globalement tous la même composition et qu’ils s’étaient mis ensemble sans ordre particulier. Les grands plaVous êtes-vous déjà nétésimaux ne sont toutefois pas demandé… restés longtemps homogènes, car ils si la Lune était aussi vieille que la Terre ? ont commencé à s’échauffer. Cette chaleur provenait principalement de trois sources : la chaleur produite au cours des collisions (cette situation est similaire au phénomène qui se produit quand on enfonce un clou avec un marteau et que ces deux objets s’échauffent), la chaleur produite quand la matière est comprimée au sein d’un plus petit volume, et la chaleur produite par la désintégration des éléments radioactifs. Dans les corps dont la température a augmenté suffisamment pour causer un processus de fusion interne, l’alliage de fer plus dense s’est séparé du reste et a migré vers le centre du corps, tandis que les matériaux rocheux plus légers sont restés dans une enveloppe entourant le centre. Par le biais de ce processus appelé différenciation (differentiation), les protoplanètes et les grands planétésimaux ont développé une structuration en couches internes très tôt dans leur histoire. Comme nous le verrons plus tard, la boule centrale d’alliage de fer constitue le noyau du corps et l’enveloppe externe constitue son manteau. Au cours des premiers jours du Système Solaire, les planètes ont continué à être bombardées par des météorites (meteorites ; des objets solides, tels que des fragments de planétésimaux, tombant de l’espace et qui atterrissent sur une planète), même après que le Soleil se soit enflammé et que la différenciation ait eu lieu. Des bombardements intensifs pendant les premiers jours du Système Solaire ont 29 pulvérisé la surface des planètes et y ont créé un grand nombre de cratères (voir La Géologie en un coup d’œil, pp. 30-31). Ces bombardements ont aussi conduit à l’échauffement des planètes. En se basant sur l’analyse et la datation des roches de la Lune, la plupart des géologues ont conclu qu’il y a de cela environ 4,53 Ga, une protoplanète de la taille de Mars a percuté la Terre qui venait de se former. Au cours de ce processus, le corps qui est entré en collision s’est désintégré, de même qu’une grande partie du manteau de la Terre. Une ceinture de débris s’est formée autour de la Terre, qui est à nouveau entrée en fusion. Ces débris sont rapidement entrés en coalescence et ont formé la Lune. Il est important de préciser que toutes les lunes du Système Solaire ne se sont pas nécessairement formées de la même manière. Il est possible que certaines d’entre elles aient été des protoplanètes ou des comètes indépendantes qui ont été capturées par la gravité d’une planète plus importante. Pourquoi la Terre est-elle ronde ? Les petits planétésimaux étaient découpés ou difformes, et les astéroïdes d’aujourd’hui ont des formes irrégulières. Les planètes, par contre, sont globalement sphériques. Pourquoi? Pour faire simple, on peut dire que, quand une protoplanète devient suffisamment grande, la gravité peut modifier sa forme. Pour vous représenter comment cela se produit, imaginez un cube de fromage qui chauffe dans un four. Il ramollit de plus en plus et, finalement, il s’aplatit comme une crêpe, sous l’effet de la gravité. Ce modèle montre que la force gravitationnelle peut pousser à elle seule la matière à changer de forme, pour autant que celle-ci soit suffisamment souple. Appliquons maintenant ce modèle à la croissance planétaire. La roche constituant un petit planétésimal est froide et assez rigide, de telle sorte que la force de gravité n’est pas suffisante pour causer un fluage de la roche. Par contre, dès qu’un planétésimal croît au-delà d’un certain seuil critique (environ 1 000 km de diamètre), sa partie intérieure s’échauffe et se ramollit suffisamment pour s’écouler en réponse à la gravité. En conséquence, les protubérances sont ramenées vers l’intérieur en direction du centre et le planétésimal se réorganise sous une forme spéciale qui permet à la force de gravité d’être pratiquement la même en tout point de sa surface. Cette forme spéciale est une sphère car, au sein d’une sphère, la distribution de la masse est également répartie autour du centre. Idées-clef à retenir • Les grands atomes se forment lors des réactions de fusion nucléaire dans les étoiles, et pendant la mort des étoiles. • Notre Système Solaire contient des atomes provenant du Big Bang, mais aussi des vestiges des précédentes générations d’étoiles. Les atomes que l’on trouve dans notre corps ont été fabriqués dans les étoiles! • D’après la théorie des nébuleuses, le Soleil et les planètes se sont formés à partir d’un nuage de gaz et de poussière. La boule centrale est devenue le Soleil, et la matière des anneaux qui l’entouraient a formé les planètes. • La Lune s’est formée à partir des débris éjectés lors d’une collision entre la Terre et une protoplanète. • Lorsque les protoplanètes deviennent suffisamment grandes et suffisamment chaudes, leur partie intérieure se différencie sous la forme d’un noyau et d’un manteau, et le corps devient sphérique. rÉFLÉCHiSSEZ : Pourquoi les planètes géantes gazeuses sontelles plus éloignées du Soleil que les planètes terrestres? G éolog i e en un coup d ’ œ i l La formation des planètes et du système Terre-Lune 2. 1. Formation du Système Solaire, d’après la théorie nébulaire : une nébuleuse se forme à partir de l’hydrogène et de l’hélium qui subsistaient après le Big Bang, ainsi qu’à partir des éléments plus lourds qui ont été produits par des réactions de fusion dans les étoiles ou pendant des explosions d’étoiles. 6. La gravité modifie la forme de la proto-Terre, qui devient sphérique. L’intérieur de la Terre se différencie sous la forme d’un noyau et d’un manteau. La gravité attire le gaz et la poussière vers l’intérieur pour former un disque d’accrétion. Finalement, une boule qui brille – le protoSoleil – se forme au centre du disque. 5. Formation des planètes à partir des planétésimaux : les planétésimaux croissent par le biais de collisions continues. Une proto-Terre à la forme irrégulière se développe progressivement. L’intérieur s’échauffe et se ramollit. 8. 7. 30 Peu après la formation de la Terre, une protoplanète entre en collision avec elle, projetant des débris qui forment un anneau autour de la Terre. La Lune se forme à partir de l’anneau de débris. 3. La « poussière » (les particules de matériaux réfractaires) se concentre dans les anneaux intérieurs, tandis que la « glace » (les particules de matériaux volatils) se concentre dans les anneaux extérieurs. Ensuite, la boule dense de gaz située au centre du disque devient suffisamment chaude pour que des réactions de fusion commencent à s’y produire. Quand la boule s’enflamme, elle forme le Soleil. 4. 9. Les particules de poussière et de glace entrent en collision et fusionnent, formant des planétésimaux. Finalement, l’atmosphère se développe à partir des gaz volcaniques. Après que la Terre se soit suffisamment refroidie, l’humidité se condense et des pluies tombent, créant les océans. Certains gaz peuvent être apportés par des comètes de passage. 31 31 32 Chapitre 1 Cosmologie et naissance de la Terre résumé du chapitre ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ G É O P U Z Z LE R E v i S i T É Le modèle géocentrique de l’Univers a placé la Terre au centre de celui-ci, tandis que le Soleil et les planètes y décrivaient une orbite autour de la Terre au sein d’une sphère céleste ponctuée d’étoiles. Le modèle héliocentrique place, quant à lui, le Soleil au centre. Il n’a gagné en acceptation qu’à partir de la Renaissance. Les géologues concluent que le Système Solaire s’est formé à partir des atomes générés par le Big Bang, et à partir des atomes produits dans les étoiles ou pendant l’explosion des étoiles. La gravité a attiré toute cette matière et l’a regroupée sous la forme d’un disque bulbeux dont la boule centrale est devenue le Soleil. Le reste du disque s’est condensé en planétésimaux, qui sont à leur tour entrés en coalescence pour former les planètes. Eratosthène a pu mesurer la taille de la Terre dès l’Antiquité, mais ce n’est qu’assez récemment que les astronomes ont déterminé précisément la distance au Soleil, aux planètes et aux étoiles. Les distances dans l’Univers sont si grandes qu’elles doivent être mesurées en années-lumière. La Terre est l’une des huit planètes décrivant une orbite autour du Soleil, et ce Système Solaire se trouve à la limite extérieure d’une galaxie, la Voie Lactée, qui effectue lentement un mouvement de rotation et qui est composée d’environ 300 milliards d’étoiles. L’Univers contient au moins des centaines de milliards de galaxies. Le décalage vers le rouge de la lumière depuis les galaxies distantes, qui constitue une manifestation de l’effet Doppler, indique que toutes les galaxies distantes s’éloignent de la Terre. Cette observation conduit à la théorie de l’expansion de l’Univers. La plupart des astronomes s’accordent sur le fait que cette expansion a commencé après le Big Bang, une explosion cataclysmique qui s’est produite il y a 13,7 milliards d’années. Les premiers atomes (l’hydrogène et l’hélium) de l’Univers se sont développés au cours des quelques minutes qui ont suivi le Big Bang. Ces atomes ont formé de vastes nuages de gaz, appelés nébuleuses. La gravité a conduit à l’entrée en coalescence des amas de gaz se trouvant dans les nébuleuses, ce qui a généré des boules en rotation. Lorsque ces boules de gaz se sont effondrées vers l’intérieur, elles ont évolué sous la forme de disques plats présentant un centre bulbeux. Les protoétoiles situées au centre de ces disques ont fini par devenir assez denses et assez chaudes pour que des réactions de fusion commencent à s’y produire. À ce moment, elles sont devenues de véritables étoiles, émettant de la chaleur et de la lumière. Les éléments lourds se forment pendant les réactions de fusion dans les étoiles ; les plus lourds sont principalement produits pendant les explosions de supernova. La Terre et les formes de vie que l’on y trouve contiennent des éléments qui ne peuvent avoir été produits que pendant le cycle de vie des étoiles. Nous sommes dès lors tous faits de poussières d’étoiles. D’après la théorie nébulaire de la formation des planètes, elles se sont développées à partir des anneaux de gaz et de poussière qui entouraient les protoétoiles. Le gaz et la poussière condensés au sein des planétésimaux se sont ensuite groupés pour former des protoplanètes puis, finalement, de véritables planètes. Les anneaux internes ont donné naissance aux planètes terrestres. Les anneaux externes ont donné naissance aux planètes géantes gazeuses. La Lune s’est formée à partir des débris éjectés lorsqu’une protoplanète est entrée en collision avec la Terre, très tôt dans l’histoire du Système Solaire. Une planète prend une forme presque sphérique quand elle devient si molle que la gravité peut en gommer les irrégularités. Termes-clé Année-lumière (p. 21) Modèle géocentrique (p. 15) Composé (p. 22) Météorite (p. 29) Atome (p. 22) Cosmologie (p. 15) Décalage vers le rouge (p. 24) Densité (p. 22) Différenciation (p. 29) Disque protoplanétaire (p. 28) Effet Doppler (p. 23) Électron (p. 22) Élément (p. 22) Étoiles (p. 20) Fission (p. 23) Force (p. 18) Fréquence (p. 23) Fusion (p. 23) Galaxies (p. 20) Gravité (pp. 17, 18) Liaison chimique (p. 23) Longueur d’onde (p. 23) Lune (p. 17) Modèle héliocentrique (p. 15) Molécule (p. 22) Nébuleuse (p. 26) Neutron (p. 22) Nombre atomique (p. 22) Noyau (p. 22) Nucléosynthèse stellaire (p. 27) Onde (p. 22) Planète (p. 17) Planètes géantes gazeuses (p. 17) Planètes terrestres (p. 17) Planétésimaux (p. 28) Protoétoile (p. 26) Proton (p. 22) Protoplanètes (p. 28) Réaction chimique (p. 23) Supernova (p. 26) Système Solaire (p. 17) Magnétisme (p. 18) Théorie de l’expansion de l’Univers (p. 25) Masse atomique (p. 22) Théorie nébulaire (p. 28) Matériaux volatils (p. 28) Vent stellaire (p. 27) Masse (pp. 18, 22) Théorie du Big Bang (p.25) Matériaux réfractaires (p. 28) Univers (p. 15) Matière (p. 22) Questions de révision 1. Pourquoi les planètes semblent-elles se déplacer par rapport aux étoiles ? 2. Différenciez les concepts géocentrique et héliocentrique de l’Univers. Pour aller plus loin 3. Décrivez comment le pendule de Foucault démontre que la Terre tourne sur son axe. 4. Comment Ératosthène a-t-il calculé la circonférence de la Terre ? 5. Imaginez que vous entendiez le personnage principal d’un film de science-fiction à petit budget dire qu’il va « retourner dix années-lumière en arrière ». Qu’est-ce qui est faux dans son utilisation du terme « année-lumière » ? 6. Décrivez comment fonctionne l’effet Doppler. 7. Qu’est-ce que le décalage vers le rouge des galaxies nous dit à propos de leur mouvement par rapport à la Terre ? 8. Qu’est-ce que le Big Bang, et quand s’est-il produit ? 9. Quand les atomes d’hydrogène et d’hélium se sont-ils formés ? 10. Où les éléments plus lourds se sont-ils formés ? 11. Décrivez les étapes de la formation du Système Solaire d’après la théorie nébulaire. 12. Pourquoi les planètes internes sont-elles surtout constituées de roche et de métal, alors que les planètes externes sont surtout constituées de gaz ? 13. Décrivez comment la Lune s’est formée. 14. Pourquoi la Terre est-elle ronde ? Pour aller plus loin 15. Regardez à nouveau la Figure Enc. 1.1a. L’étoile polaire, qui est une étoile particulièrement brillante, se trouve à peu près juste au centre des cercles lumineux tracés par les autres étoiles. (a) Qu’est-ce que cela signifie pour la position de l’étoile polaire par rapport à l’axe de rotation de la Terre ? Pourquoi est-elle appelée « étoile polaire » ? (b) Considérez le mouvement de l’axe de la Terre. L’étoile polaire sera-t-elle à la même position sur une photographie prise du même endroit que la Figure 1.1 dans environ 10 000 ans ? Pourquoi ? 33 16. L’horizon est la ligne séparant le ciel de la surface de la Terre. Considérez la forme de la Terre. Comment la distance change‑t‑elle depuis vos yeux jusqu’à l’horizon lorsque votre altitude augmente depuis le sol? Pour répondre à cette question, dessinez un demi-cercle pour représenter la partie considérée de la surface de la Terre, puis dessinez une tour verticale, à partir de la surface de la planète, puis vers le haut. Avec votre règle, dessinez une ligne depuis différentes altitudes au niveau de la tour jusqu’à l’endroit où la ligne devient tangente à la surface de la Terre. (Une tangente est une ligne qui est en contact avec un cercle en un point et qui est perpendiculaire à un rayon.) 17. Les astronomes ont découvert que les galaxies les plus distantes s’éloignent plus rapidement de la Terre que les galaxies les plus proches. Pourquoi ? Pour répondre à cette question, faites un modèle du problème en dessinant trois points également espacés le long d’un segment de droite ; le point situé à l’une de ses extrémités représente la Terre, et les deux autres représentent des galaxies. « Étirez » le segment en le redessinant de même que les points, mais doublez cette fois la longueur du segment. Cet étirement représente l’Univers en expansion. Remarquez que les points sont maintenant plus éloignés les uns des autres. Souvenez-vous que : la vitesse = la distance × le temps. Si vous partez du principe que cela a pris 1 seconde pour étirer le segment de droite (donc « le temps » = 1 seconde), la mesure de la distance avec laquelle chaque galaxie s’est déplacée par rapport à la Terre vous permet de calculer la vitesse. 18. Considérez que la mort des étoiles éjecte une quantité importante d’éléments plus lourds dans l’espace, et que ces éléments sont ensuite incorporés dans des nébuleuses à partir desquelles la prochaine génération d’étoiles se formera. Que pensez-vous du rapport entre les éléments plus lourds et les éléments plus légers au sein, disons, d’une sixième génération d’étoiles ? Est-il plus grand ou plus petit que ce rapport dans une étoile de seconde génération ? Pourquoi ? Des ressources bibliographiques, des animations, des questions et les GeoTours, sont accessibles sur le site wwnorton.com/studyspace. UN AUTRE REGARD (a) La Nébuleuse de l’Œil de Chat se trouve à environ 3300 années‑lumière. Elle s’est formée quand la mort d’une étoile a projeté une enveloppe de gaz. (b) La galaxie Andromède se trouve à 2,2 millions d’années-lumière. Elle a approximativement la même taille que notre Voie Lactée. Chapitre 2 Voyage au centre de la Terre La différence d’altitude entre le lac Provo et le sommet des Monts Wasatch, dans l’Utah (États-Unis), atteint près de 2 km. Bien que ces paysages paraissent particulièrement chahutés, ce relief ne représente qu’environ 0,03 % de la distance qui sépare la surface et le centre de la Terre. Aussi profonds soient-ils, les canyons de notre planète ne constituent donc que de simples égratignures superficielles. GÉOPUZZLE Si vous pouviez trancher la Terre comme vous tranchez un œuf dur, que verriez-vous ? 34 2.2 Bienvenue dans les environs de la Terre La Terre n’est pas un simple fragment d’histoire morte, constituée d’un empilement de couches comme les pages d’un livre… c’est plutôt une poésie vivante comme les feuilles d’un arbre. Henry David Thoreau (1817-1862) 2.1 iNTRODUCTiON En 1961, Youri Gagarine, un cosmonaute russe, est devenu le premier homme à décrire une orbite autour de la Terre. À la fin de cette même décennie, deux Américains, Neil Armstrong et Buzz Aldrin, sont devenus les premiers hommes qui ont marché sur un autre objet céleste, à savoir la Lune. Il s’agit là d’exploits particulièrement déterminants car, jusqu’alors, l’humanité était restée confinée sur la planète Terre. Bien qu’aucun homme ne soit allé plus loin que la Lune, nous avons envoyé des satellites pour explorer les planètes proches et ce qui existe au-delà. De même, à l’aide de puissants télescopes, nous avons vu ces planètes décrire une orbite autour d’autres étoiles situées à l’extérieur de notre Système Solaire. Inversons à présent les rôles et imaginez que nous soyons des observateurs originaires d’une planète extrasolaire et que nous arrivions sur Terre. À quoi peut bien ressembler cette planète ? Que détecterions-nous si nous lancions un satellite à proximité de cette planète ? Dans ce chapitre, nous étudions le contexte dans lequel la Terre se trouve ainsi que les caractéristiques de sa surface, en expliquant ce que les occupants d’une navette imaginaire découvriraient en s’approchant puis en décrivant une orbite autour de cette planète. Ensuite, nous nous intéresserons à ce qui se passe plus bas, pour caractériser l’intérieur de la Terre, depuis la surface jusqu’au centre. Ce voyage à grande vitesse constituera une base à partir de laquelle nous pourrons développer les thèmes présentés dans la suite de ce livre. Thèmes du Chapitre À la fin de ce chapitre, vous devriez connaître ou savoir… • de nombreux objets en plus du Soleil et des planètes qui se trouvent dans le Système Solaire. • qu’un champ magnétique et qu’une atmosphère entourent notre planète. • que le Système Terre comprend plusieurs domaines distincts qui sont en interaction. • que la Terre présente différentes couches internes (la croûte, le manteau et le noyau). • que la lithosphère rigide, l’enveloppe externe de la Terre, se trouve au-dessus de l’asthénosphère, qui est plastique. 2.2 BiENVENUE DANS LES ENViRONS DE LA TERRE 35 si on utilise la notation scientifique) atomes par litre. Finalement, nous finissons par pénétrer aux confins du Système Solaire. Comment définit-on le Système Solaire ? Les astronomes considèrent qu’il s’agit de la surface invisible au sein de laquelle l’attraction gravitationnelle du Soleil dépasse celle des autres étoiles et qu’elle peut donc s’appliquer aux objets. Notre navette commence par ressentir l’attraction très faible de la gravité solaire à partir d’une distance d’environ 50 000 UA du Soleil. (Une UA, ou unité astroVous êtes-vous déjà nomique, correspond à la distance demandé… entre la Terre et le Soleil, soit ence qui définit notre Système viron 150 millions de km.) Les Solaire ? astronomes pensent qu’au sein de cette distance, la gravité du Soleil maintient des poussières et des boules de « glace » en place (il peut s’agir plus spécifiquement d’eau, de dioxyde de carbone et de méthane gelés). Ensemble, ces fragments constituent le nuage d’Oort (« Oort cloud »), qui est formé de vestiges du disque protoplanétaire à partir duquel le Système Solaire s’est formé. À une distance d’environ 200 UA, notre navette traverse une autre limite invisible et entre dans l’héliosphère, qui présente la forme d’une bulle. Cette zone contient des particules de vent solaire, qu’on ne trouve qu’au sein de celle-ci. Il est assez incroyable de mentionner que des objets fabriqués par l’homme, les satellites Voyager qui ont été lancés en 1977, devraient atteindre l’héliosphère au cours de la prochaine décennie, transportant en leur sein des messages de sympathie, inscrits sur des disques de cuivre, au nom de l’humanité et à destination de quiconque – ou de quoi que ce soit – qui pourrait vivre sur les planètes extrasolaires que ces satellites pourraient atteindre dans les dizaines ou les milliers d’années qui viennent. Ensuite, à une distance comprise entre 30 et 55 UA, notre navette traverse la ceinture de Kuiper (« Kuiper belt »), qui constitue un anneau diffus d’objets glacés, dont certains ont un diamètre qui atteint 1 200 km, tandis que 70 000 d’entre eux ont un diamètre supérieur à 100 km (Fig. 2.1). Les comètes proviennent de la ceinture de Kuiper et, dans une moindre mesure, du nuage d’Oort (Encadré 2.1). FigURE 2.1 Après avoir traversé le Nuage d’Oort, un explorateur venant d’une autre planète verrait l’héliosphère au sein de laquelle on trouve la Ceinture de Kuiper, les planètes et les lunes, les astéroïdes et le Soleil. Orbite de Neptune Un voyage à travers le Système Solaire Pendant la majeure partie de son voyage, notre navette file à travers l’espace interstellaire, qui constitue la région située entre les étoiles. Cette zone correspond à un vide si profond qu’elle contient moins d’un atome par litre. En guise de comparaison, l’air au niveau de la mer contient 27 000 000 000 000 000 000 000 (ou 2,7 × 1022, Ceinture de Kuiper Héliosphère C h a p i t r e 2 Voyage au centre de la Terre 36 COUP DE PROJECTEUR SUR… ENCADRÉ 2.1 Comètes et astéroïdes – Les autres objets du Système Solaire Le processus de formation des planètes a globalement été très efficace. Presque toute la poussière, la glace et le gaz qui ont formé le disque d’accrétion autour du proto-Soleil ont finalement été incorporés par les planètes. Cependant, certains matériaux ont échappé à ce sort. Ces matériaux constituent maintenant deux classes distinctes de corps solides – les astéroïdes et les comètes. Les météorites qui frappent la Terre fournissent des échantillons de ces corps. Les astéroïdes (« asteroids ») sont de petits corps de roche ou de métal solide qui décrivent une orbite autour du Soleil. La plupart d’entre eux se trouvent sur une ceinture, appelée la ceinture d’astéroïdes, située entre les orbites de Mars et de Jupiter. Certains astéroïdes sont de petits planétésimaux rocheux qui n’ont jamais été incorporés par les planètes, alors que d’autres constituent des fragments de planétésimaux autrefois plus grands qui sont entrés en collision les uns avec les autres et qui se sont désintégrés très tôt dans l’histoire du Système Solaire. Les débris de la ceinture d’astéroïdes n’ont jamais fusionné pour former une planète parce qu’ils ont été constamment remués par l’attraction gravitationnelle de Jupiter. Les astéroïdes sont trop petits pour que leur gravité modifie leur forme pour en faire des sphères, si bien que ce sont des masses irrégulières et ponctuées d’une multitude de trous (Fig. Enc. 2.1a). Les astronomes ont trouvé 1000 astéroïdes ayant un diamètre supérieur à 30 km et ils estiment qu’il y en a probablement 10 millions de plus ayant un diamètre supérieur à 1 km. Bien que les astéroïdes soient nombreux, leur masse combinée égalise à peine celle de la Lune et celle de la Terre. Une comète (« comet ») est un planétésimal glacé qui présente une orbite fortement elliptique qui le conduit suffisamment près du Soleil pour que, pendant une partie de son voyage, la comète s’évapore et relâche du gaz et de la poussière, ce qui forme une traînée lumineuse. Les comètes qui mettent moins de 200 ans pour décrire une orbite autour du Soleil proviennent d’une région en forme de disque plat constituée de fragments glacés appelée la ceinture de Kuiper, s’étendant de l’orbite de Neptune jusqu’à une distance d’environ 50 fois le rayon de l’orbite de la Terre. Les comètes qui mettent plus de temps pour décrire une orbite autour du Soleil proviennent d’une région sphérique diffuse constituée de fragments glacés et appelée le L’orbite de Neptune, la planète la plus reculée, définit la limite interne de la ceinture de Kuiper. Dès lors que nous avons dépassé cette orbite, nous entrons dans l’espace interplanétaire. (Pluton, qui était autrefois considérée comme une planète, constitue à présent un grand objet de la ceinture de Kuiper.) Dans l’espace interplanétaire, la concentration en atomes augmente et atteint entre 5 000 et 100 000 atomes par litre. Cela reste donc un vide profond, mais bien moins que l’espace interstellaire. Les orbites des planètes se situent toutes dans un même plan, appelé l’écliptique. Lorsque nous suivons ce plan, nous traversons les planètes géantes glacées (Neptune et Uranus), les planètes géantes gazeuses (Saturne et Jupiter), la ceinture d’astéroïdes (un anneau de débris rocheux et métalliques dont la taille varie entre celle de la poussière et plusieurs centaines de km de diamètre) et, ensuite, les planètes terrestres (Mars – la planète rouge, la Terre – la planète bleue, Vénus – qui est verdâtre et entourée de nuages nuage d’Oort, qui s’étend jusqu’à une distance d’environ 100 fois le rayon de l’orbite terrestre. Si on les prend tous en compte, il pourrait y avoir un milliard d’objets dans le nuage d’Oort et la ceinture de Kuiper, avec une masse combinée qui pourrait dépasser celle de Jupiter. Les objets du Nuage d’Oort ou de la Ceinture de Kuiper deviennent des comètes lorsque la gravité agit sur eux et les conduit à suivre une trajectoire au sein du Système Solaire interne. Ces dernières décennies, les chercheurs ont envoyé des vaisseaux spatiaux pour observer les comètes. Au cours d’une approche de la comète Halley en 1986, Giotto a ainsi photographié des jets de gaz et de poussière jaillissant de la surface de la comète (Fig. Enc. 2.1b, c). Stardust a visité une comète en 2004 et en a ramené des échantillons sur Terre, et, en 2005, Deep Impact a lâché une boule de cuivre sur une comète et a analysé les débris expulsés par l’impact. De telles études confirment que les comètes sont constituées d’eau congelée (H2O), de dioxyde de carbone (CO2), de méthane (CH4), d’ammoniac (NH3), et d’autres composés volatils, ainsi que d’une variété de substances chimiques organiques et de poussière (particules rocheuses ou métalliques minuscules). et, enfin, Mercure, qui est petite et jalonnée de cratères (Fig. 2.2). Déjà, à cette distance et en plein espace, la Terre a l’air spéciale, et nous allons donc nous y intéresser plus particulièrement. Le champ magnétique terrestre Alors que notre fusée s’approche de la Terre, ses instruments détectent le champ magnétique de la planète, comme si une sentinelle criait « On approche de la Terre ! ». De manière générale, un champ magnétique (« magnetic field ») constitue la région influencée par la force émanant d’un aimant. Cette force, qui s’accroît progressivement à mesure que l’on approche de l’aimant, peut attirer ou repousser un autre aimant et peut causer la mise en mouvement de particules chargées. Le champ magnétique de la Terre, tout comme le champ magnétique d’une barre aimantée qui nous est plus familier, constitue en grande partie un dipôle 2.2 Bienvenue dans les environs de la Terre 37 Fig. Enc.2.1 Images d’astéroïdes et de comètes. (a) Photographie de l’astéroïde Ida, dont la longueur atteint environ 56 km. En prenant ces constituants en considération, les astronomes font souvent référence aux comètes en parlant de «boules de neige sales ». Certaines trajectoires de comètes croisent l’orbite des planètes, de telle sorte que des collisions entre comètes et planètes peuvent se produire et se sont d’ailleurs déjà produites par le passé. En 1994, les astronomes ont observé quatre impacts immenses entre une comète fragmentée et Jupiter. L’un des impacts a résulté en une explosion de 6 millions de mégatonnes. Celle-ci serait équivalente à l’explosion simultanée de 600 fois l’arsenal nucléaire de la Terre ! Des comètes sont aussi entrées (b) Photographie de la comète Hale-Bopp, qui s’est approchée de la Terre en 1997. La tête de cette comète fait environ 40 km de largeur. en collision avec la Terre au cours de l’histoire. Une comète a par exemple explosé dans l’atmosphère au-dessus de Tunguska, en Sibérie, en 1908, et a couché les arbres sur une surface de 2150 kilomètres-carrés. Des impacts de comètes encore plus grandes au cours du passé géologique peuvent avoir été responsables de bouleversements de la vie sur Terre, comme nous en discuterons plus loin dans ce livre. Les chercheurs spéculent sur le fait que les comètes pourraient avoir augmenté significativement la quantité d’eau sur Terre au cours de son histoire. Elles pourraient également avoir dispersé sur Terre des substances chimiques liées à la vie. (« dipole »), ce qui signifie qu’il a deux pôles : un pôle nord et un pôle sud (Fig. 2.3a, b). (Quand on approche deux barres aimantées l’une de l’autre, les pôles opposés s’attirent, et les pôles similaires se repoussent.) Par convention, on représente l’orientation d’un dipôle magnétique par une flèche qui pointe depuis le pôle sud vers le pôle nord, et on représente le champ magnétique d’un aimant en traçant l’ensemble des lignes de champ magnétique invisibles qui s’incurvent à travers l’espace autour de l’aimant. Les flèches que l’on observe le long de ces lignes pointent dans la direction qui permet de terminer une boucle depuis le nord vers le sud. Les aiguilles aimantées, comme la limaille de fer ou l’aiguille des boussoles, s’alignent avec les lignes de champ magnétique lorsqu’elles sont placées dans un champ. On peut représenter le champ magnétique terrestre de manière simpliste en le faisant partir d’une barre aimantée imaginaire située à l’intérieur de la planète. Le pôle nord de cette barre Noyau Jets de gaz et de poussière (c) Une photo en gros plan de la comète Halley, en 1986. Sur le côté faisant face au Soleil, des jets de gaz et de poussière sont projetés dans l’espace. Le noyau solide fait 14 km de longueur. se trouve près du pôle sud géographique de la Terre, tandis que le pôle sud de cette même barre se trouve près du pôle nord géographique. (Les pôles géographiques sont les endroits où l’axe de rotation de la Terre entre en intersection avec la surface de la planète.) Pourtant, par convention, les géologues et les géographes font référence au pôle magnétique le plus proche du pôle nord géographique comme étant le pôle nord magnétique, et ils font référence au pôle magnétique le plus proche du pôle sud géographique comme étant le pôle sud magnétique. De la sorte, l’extrémité d’une boussole indiquant le nord pointe vers le pôle nord géographique, étant donné qu’elle est attirée par l’extrémité opposée d’un aimant. Le vent solaire, qui est constitué de particules émises par le Soleil qui se déplacent à une vitesse très élevée, interagit avec le champ magnétique de la Terre, et lui donne la forme d’une larme immense qui pointe dans la direction opposée au Soleil. Heureusement, le champ magnétique détourne la majeure partie de ces Mercure présente une surface criblée de cratères et des pôles glacés. Chapitre 2 Des nuages denses masquent la surface de Vénus. Voyage au centre de la Terre L’altitude de la surface de Mars varie, et elle présente des cratères et des calottes polaires glacées. La surface de la Terre présente à la fois des mers et des terres émergées. L’atmosphère est en grande partie transparente. FigURE 2.2 Un explorateur venant de l’espace se rendrait rapidement compte que les quatre planètes terrestres sont très différentes les unes des autres. particules, de telle sorte que la plupart de celles-ci n’atteignent pas la surface de la Terre. De cette façon, le champ magnétique agit comme un écran de protection contre le vent solaire. La zone située au sein de ce bouclier magnétique est appelée la magnétosphère (Fig. 2.3c). Bien qu’il protège la Terre du vent solaire, le champ magnétique n’arrête pas notre navette spatiale, et nous continuons à filer vers la planète Terre. À la distance d’environ 3 000 km puis à 10 500 km de la Terre, nous rencontrons les ceintures de radiations de Van Allen, nommées d’après le physicien qui les a identifiées pour la première fois en 1959. Celles-ci sont constituées de particules de vent solaire, ainsi que de rayons cosmiques (des noyaux d’atomes émis pendant les explosions de supernova), qui se déplacent si vite qu’ils sont capables de pénétrer au sein de la partie externe et plus faible du champ magnétique. Ils sont néanmoins bloqués par la partie plus forte du champ magnétique, plus près de la Terre. En bloquant les rayons cosmiques, les ceintures de Van Allen protègent la vie sur Terre de dangereuses radiations. Certaines particules chargées le deviennent au sein des ceintures de Van Allen et sont canalisées le long des lignes de champ magnétique jusqu’aux régions polaires de la Terre. Lorsque ces particules interagissent avec les atomes de gaz de la haute atmosphère, elles causent le rayonnement des gaz, à l’image du gaz dans les enseignes au néon, créant de spectaculaires aurores (Fig. 2.3d). Une plongée dans l’atmosphère Alors que notre navette poursuit sa descente, nous entrons dans l’atmosphère (« atmosphere ») terrestre, une enveloppe de gaz constituée à 78 % d’azote (N2) et à 21 % d’oxygène (O2) ainsi que d’une quantité infime (1 % du total) d’argon, de dioxyde de carbone (CO2), de néon, de méthane, d’ozone, de monoxyde de carbone et de dioxyde de soufre (Fig. 2.4a, b). D’autres planètes terrestres ont une atmosphère, mais aucune d’elle ne ressemble à celle de la Terre. Le poids de l’air sus-jacent exerce une pression sur l’air qui Vous êtes-vous déjà se trouve en-dessous et pousse les demandé… quelle était l’épaisseur de molécules de ce gaz sous-jacent à l’atmosphère ? se rapprocher et à se rassembler 38 (Fig. 2.6a, b). De ce fait, tant la densité (la masse par unité de volume) de l’air que la pression de l’air (la quantité de poussée que l’air exerce sur la matière située en-dessous de lui) diminuent quand l’altitude augmente (Fig. 2.4c). Techniquement, on exprime la pression à l’aide d’unités de force, ou de poussée, par unité de surface. Parmi ce type d’unités, on retrouve les atmosphères (atm en abrégé) et les bars. 1 atm = 1,01 bars. Au niveau de la mer, la pression moyenne de l’air sur Terre est d’1 atm, alors qu’au sommet du Mont Everest, à 8,85 km au-dessus du niveau de la mer, la pression de l’air est seulement de 0,3 atm. En fait, 99 % des gaz atmosphériques se trouvent en-dessous de 50 km. Les êtres humains ne peuvent pas vivre longtemps à des altitudes supérieures à environ 5,5 km. La nature de l’atmosphère change à mesure que la distance depuis la surface de la Terre augmente. À cause de ces changements, les spécialistes en sciences atmosphériques subdivisent l’atmosphère en couches. La plupart des vents et des nuages ne se développent que dans la couche inférieure, que l’on appelle la troposphère. Les couches de l’atmosphère qui se trouvent au-dessus de la troposphère s’appellent, de la base au sommet, la stratosphère, la mésosphère et la thermosphère (Fig. 2.4d). Les limites entre ces couches sont définies par les altitudes au niveau desquelles la température arrête de diminuer ou commence à augmenter, et vice versa. Le nom de ces limites dépend de la couche qui se trouve sous celles-ci. Ainsi, la limite entre la troposphère et la stratosphère sus-jacente s’appelle la tropopause. Idées-clef à retenir • En plus du Soleil et des planètes, le Système Solaire contient des lunes, des astéroïdes, des comètes et des objets de la Ceinture de Kuiper et du Nuage d’Oort. • Un champ magnétique protège la Terre contre le vent solaire et les rayons cosmiques. • Les comètes sont composées de glace, tandis que les astéroïdes sont constitués de roche ou de métal. • La plupart des molécules de gaz atmosphérique (N2 et O2) se trouvent à moins de 50 km de la surface. RÉFLÉcHiSSEZ : Qu’est-ce qui cause les aurores boréales et australes ? 2.3 De quoi la Terre est-elle faite ? 39 FigURE 2.3 Un champ magnétique se répand dans l’espace autour de la Terre. Il peut être symbolisé par une barre magnétique. Lignes de champ magnétique Vent solaire Ceintures de Van Allen Magnétosphère Limailles de fer alignées Polarité sud S N Polarité nord Lignes de champ magnétique Aiguille de la boussole (a) Une barre magnétique produit un champ magnétique. Les lignes de champ magnétique partent du « pôle nord » et pointent vers le « pôle sud ». Pôle nord magnétique (polarité sud) (c) La Terre se comporte comme un dipôle magnétique, mais les lignes de champ sont déformées par le vent solaire. Les ceintures de radiations de Van Allen piègent les particules chargées. Pôle nord géographique Extrémité de la boussole recherchant le nord (d) Les particules chargées circulent en direction des pôles magnétiques de la Terre et causent l’embrasement des gaz dans l’atmosphère, ce qui génère des aurores colorées dans les cieux polaires. Barre magnétique imaginaire Pôle sud géographique Pôle sud magnétique (polarité nord) (b) On peut représenter le champ terrestre par une barre magnétique imaginaire à l’intérieur de la planète. 2.3 DE QUOi LA TERRE EST-ELLE FAiTE ? Le Système Terre Lorsque notre navette commence à décrire une orbite autour de la Terre, elle en détecte plusieurs composantes différentes – l’atmosphère (l’enveloppe gazeuse), l’hydrosphère (l’eau liquide de la surface et à proximité de celle-ci), la cryosphère (la neige et la glace de la surface et celle qui est située à proximité de celle-ci), la biosphère (la grande variété des organismes vivants) et la Terre solide. Chacune de ces composantes interagit avec les autres de multiples manières. Les géologues font référence à ces composantes ainsi qu’aux interactions complexes qui existent entre elles en tant que Système Terre (Earth System). De toutes les planètes du Système Solaire, il n’y a que sur la Terre que l’on trouve actuellement la vie et de l’eau liquide. Elle se trouve au sein de la zone dite habitable de l’espace, à une distance du Soleil à laquelle l’eau liquide peut exister (Fig. 2.5). Le Système Terre est vraiment un lieu dynamique. Sa surface et les objets que l’on y trouve sont en mouvement, son atmosphère et ses océans présentent une circulation, des matériaux de l’intérieur de la planète sont expulsés à la surface, et les matériaux de surface plongent à l’intérieur. Les forces qui contrôlent toute cette activité proviennent in fine de la chaleur interne de la Terre, de la gravité, et de la chaleur et de la lumière du Soleil. Les terres fermes et les océans Imaginez à présent que nous soyons entrés en orbite autour de la Terre, et que nous nous attachions à cartographier la planète – quelles caractéristiques dessinerions-nous sur la carte ? Pour commencer par le plus évident, nous remarquons que la terre ferme (les continents et les îles) forme environ 30 % de sa surface (Fig. 2.6). Une partie de celle-ci est constituée de roche solide, tandis qu’à d’autres endroits, elle est recouverte de sédiments (sediment ; des matériaux tels que du sable et des graviers, au sein desquels les grains sont déconsolidés). Les eaux de surface (surface water) recouvrent les 70 % restants de la Terre. La majeure partie de l’eau est salée et occupe les océans. 40 Voyage au centre de la Terre Chapitre 2 FigURE 2.4 Caractéristiques de l’atmosphère qui enveloppe la Terre. Espace (vide) Azote (N2) 78,08 % Autres gaz (0,97 %) Atmosphère Oxygène (O2) 20,95 % Surface terrestre (a) Une photo prise par un astronaute en orbite qui montre la brume de l’atmosphère qui disparaît dans le noir de l’espace. 36 Moins dense (les molécules sont éloignées) Record de vol en ballon 34,7 km 34 99,9997 % de l’atmosphère se trouvent en-dessous d’une altitude de 100 km. (b) Composition de l’atmosphère. L’azote et l’oxygène dominent. 32 100 Thermosphère Météore 90 30 Mésopause 28 26 70 24 Mésosphère Gravité Altitude (km) 20 F-22 Raptor 19 km 18 16 60 Gradient de température Stratopause Avion commercial 12–15 km 14 40 12 10 Mt. Everest 8 8 848 m Denali 6 6 189 m 4 Mauna Kea 4 205 m 2 0 0,2 50 Région de l’ozone Plus dense (les molécules sont proches) Cirrus (nuages) Stratosphère 30 20 Tropopause 10 Troposphère –100° –80° –60° –40° –20° 0,6 0,4 Pression (bars) 0,8 0° 20° 40 °C Température 1,0 (c) Les molécules se compactent plus fortement à la base de l’atmosphère, ce qui explique que la pression atmosphérique varie avec l’altitude. (d) L’atmosphère peut être subdivisée en plusieurs couches distinctes. Nous vivons dans la troposphère. FigURE 2.5 Dans notre Système Solaire, seule la Terre se trouve au sein de la zone habitable, qui est relativement étroite. Mercure Vénus Terre 0,5 Dans la zone habitable, les températures permettent à l’eau liquide d’exister. 1 Mars Jupiter Saturne Uranus 5 10 Distance depuis le Soleil (UA) 20 Neptune 30 Altitude (km) 22 0 80 Index REMARQUE : Les numéros de page en italique font référence aux encadrés, aux illustrations, aux tableaux et aux figures. Les numéros de page en gras font référence à des mots-clef. ABE (submersible motorisé), 609 ablation, 751-52 Aborigènes d’Australie, 736 et Uluru, 731 abrasif, jet d’eau, 513 abrasion, 576, 629, 757 glaciaire, 755 par le vent, 723–24, 725 abréviations, dans le cadre de la discussion sur l’histoire de la Terre, 431 abri anti-avalanches, 563, 564 accélération, 340, 342, 343 accotements de bords de route, 502 accumulation, 178 acide carbonique, et formation des grottes, 670 acide chlorhydrique, A-1 acier, 505 consommation d’, 517 Ackerly, champ de pétrole d’, S-26 activité magmatique, 366 activité tectonique : dans l’histoire géologique, 419 et antécédence des cours d’eau, 591 et changement climatique global, 799 et extinction de masse, 397 Voir aussi tectonique des plaques activité volcanique, 139–67, 248–85 Adams, Mont, S-7 Adirondack, Monts (N.Y.) : tremblements de terre, 309 types de roches métamorphiques, 238 ADN (acide désoxyribonucléique), 391–92, 394, 395, 396 advection, 49, 49 aérosols, 257, 280, 682–83, 683, 684 menace associée, 276 affleurement, 132, 133, 136 dépôt de stromatolithe dans un, 437 observation d’un, 136 roche fissurée dans un, 553 affleurements rocheux, histoire de la Terre racontée par les, 385 affluents, 572, 580, S-31 niveau de base pour les, 579 « yazoo streams », 586 affouillement, 576, 769 Afrique, S-13, S-25, S-36 au sein de Gondwana, 474 à la Période du Crétacé, 451 à la Période du Dévonien, 456 chaînes de montagnes, 59 et la désintégration de la Pangée, 456 Gorge d’Olduvai en, 386, 387 littoral, S-9 région du Karoo, 163, 270 union avec l’Amérique du Sud (Ère Mésozoïque), 590, 591 Afrique du Sud, S-8 mine la plus profonde du monde en, 513 puits de la mine la plus profonde du monde en, 42, 330 région du Karoo en, 163, 270 Agassiz, lac glaciaire, 769–70, 769 Agassiz, Louis, 743, 743, 771, 773 agate, 195, 195 âge absolu, 402, 415, 424 Voir aussi âge numérique Âge des Dinosaures, 414, 427, 798 Voir aussi dinosaures Âge des Mammifères, 414, 427, 458 Âge du Bronze, 595 éruptions volcaniques à l’, 281 Âge du Pétrole, 494, 494 âge numérique, 402, 414, 424 anneaux de croissance des arbres et détermination de l’, 421 datation isométrique et obtention de l’, 415, 417, 419 et datation des périodes, 423–27 et échelle géologique, 423–27 et magnétostratigraphie, 421–22 et trajectoires de fission, 422–23 âge relatif, 402, 402 et succession de fossiles, 407 principes physiques de définition de l’, 402–7, 405 âge, relatif vs. numérique, 402, 402 Voir aussi âge relatif Agence fédérale américaine de gestion des situations d’urgence (FEMA), 601 agencement spatial en treillis, 231 agents d’érosion, 529–31 agents de transport, et développement du paysage, 529 agents du métamorphisme, 215–18 agglomérat volcanique, 160 Agricola, Georgius, 105 agriculture, contamination des eaux souterraines, 667 eau de rivière pour, 604 en tant que modification du paysage, 805 et disparition des forêts pluviales, 806 et érosion provoquée par la Dust Bowl, 737–38, 739 et réchauffement global, 808 et « croissant fertile », 739 érosion provoquée, 531 agriculture sur brûlis, 806, 806 aigue-marine, 124, 126 aiguilles d’une boussole, 63 air, 680 aires climatiques, 707, 710, 711 et réchauffement global, 813, 814, 815 aires climatiques équatoriales, et hypothèse de la dérive des continents, 59 Airy, George, 374 Alaska : activité volcanique, 258 avalanches, 548 à l’époque Pléistocène, 772 dégâts dus à des tsunamis, 319 fjords, 757 Glacier de Malaspina, S-39 glacier rocheux, 543 glaciers, 746, 746, 761, 762, 767, 783 disparition de la glace, 779 visite, 772 glissement de terrain de la Baie Lituya, 554 Mt. Shishildan, S-13 oléoduc, S-26 Parc National de Glacier Bay, 772 pétrole, 770 région du Denali, 578, 585 tremblements de terre, 295, 304, 306, 315, 316, 316, 319, 321, S-28 Volcan Redoubt, 275 volcans, 141 albédo, 744, 777, 778, 803 albite, 105 Aldrin, Buzz, 35 Aléoutiennes, Fosse des, 66, 610 Aléoutiennes, Îles, 161, 161, 162, S-13 alfisol, 181, 182 algues, 389 bleu-vertes (cyanobactéries), 437, 460, 681 dans les zones d’upwelling, 619 dues à la pollution côtière, 643 I-1 Index I-2 en relation de symbiose avec les coraux, 634 et destruction des récifs coralliens, 643 et éthanol, 489 pétrole et gaz, 470, 470, 517 photosynthétiques, 681 alizés, 691 allée des icebergs, 753 allée des tornades, 704 allégement, 528 Allemagne, fossiles en, 391, 392 alliage, 42, 505 Voir aussi alliage de fer alluvions, 579, 726, 730, 733 Alpes, 94, 350, 743, 756 affleurements rocheux dans les, 351 déformation des, 351 faille dans les, 353, 365 plissement dans les, 353 au cours des glaciations du Pléistocène, 772 en France, 760 érosion des affleurements rocheux, S-20 glacier dans les, 745, 746, 802 mouvements de transport en masse dans les, 545, 547–48, 550 suite à une collision entre continents, 368 visite d’un glacier dans les, 772 Alpes du Sud (Nouvelle-Zélande), 747, S-5, S-21 Alpes françaises, glacier dans les, 742 Alpha Centauri, 21 altération chimique, 173–75, 173, 175, 209, 778 et absorption du dioxyde de carbone, 793 et climat, 179 et désagrégation physique, 174–75, 175 et désert, 718, 720 et formation des montagnes, 799 et sel de mer, 615 et taille de la surface, 175 altitude, 707 aluminium, 48, 113, 174, 505, 510, 511 consommation d’, 174 dans le ciment, 515 dans les feldspaths potassiques, 506 dans les schistes argileux, 223 dans les sols, 181–82, 182 en tant que ressource minérale métallique, 503 Alvarez, Luis, 454 Alvarez, Walter, 454 Alvin (submersible dédié à la recherche), 84, 609, 609 Amasia, 817 Amazone (fleuve), 575, 590, 591, S-31 Amazonie, 10 déforestation en, S-40 terres défrichées en, 806 ambre, 124, 126, 389, 390, 391, 392 aménagement parasismique, 327 Amérindiens : à Mesa Verde (Colorado, États-Unis), 186, 186 folklore lié aux tremblements de terre des, 289 Onondaga, 194 séquences stratigraphiques nommées d’après les, 447 utilisation des roches recouvertes de vernis désertique par les, 721 Amérique du Nord, S-24 activité des limites convergentes au Cénozoïque en, 456 aires climatiques au Pléistocène en, 774 asthénosphère sous l’, 338 à la fin de la Période du Crétacé, 452 à la Période du Crétacé, 452 à la Période du Jurassique, 451 à l’Ère Mésozoïque developpement de l’, 450, 451 et arc sierran, 451 cartes paléogéographiques de l’, 444, 451, 467 connexion terrestre vers l’Asie depuis l’, 457, 458, 768, 768 distribution des réserves de charbon en, 485 et désintégration de la Pangée, 456 et glaciation, 768, 768, 773, 774–75 glaciations en, 773, 774–75, 774 inversions du réseau hydrographique en, 768–70, 768 et glaciations du Pléistocène, 458, 771, 772, 773–74 et la Dorsale Farallon-Pacifique, 457 indices de l’histoire géologique de la Terre en, S-24–S-25 ligne du temps et carte générale, A-1, A-11 lignes de partage des eaux continentales en, 573 provinces géographiques de l’, 439, 439 séquences stratigraphiques, 447 tectonique des limites convergentes en (Ère Mésozoïque), 451, 452 topographie de l’, 383 variations du niveau de la mer en, 791 Voir aussi Canada ; Mexique ; Midwest (états-Unis) ; états-Unis Amérique du Sud, S-12, S-25, S-36, S-38 bathymétrie de l’, S-32 et orogenèse andine, 380, 380, 456 et Période du Crétacé, 451 littoral de l’, S-9 séparation de l’Antarctique et de l’, 778 union avec l’Afrique (Ère Mésozoïque), 590, 591 améthyste, 126 amiante, 517 ammoniac, 435, 437, 813 ammonites, 394, 395 amphibiens, 445, 448 amphibole, 122, 134, 153, 157, 233–34 dans le gneiss, 220 dans les schistes, 219 stabilité de l’, 174 amphibolite, 221, 223, 226, 226 amphibolite, roches présentant un faciès à, 226 amplitude des vagues, 624 amplitude du mouvement du sol, 301–2 amplitude tidale, 620, 621 Amsden, schiste argileux d’, 555, 556 Amu Darya (fleuve), 604 Anatahan, volcan, S-7 Anatolie, faille d’, Turquie, 306, 324–25, 325 Anatolie, plaque d’, 99 Anchorage, Alaska, S-28 andalousite, 216, 232, 262 andésite, 156, 157 andosol, 181 Andrew (ouragan), 707 Andromède, 21, 33 angiospermes, 454 angle d’équilibre, 553, 553 dans une dune de sable, 734 Angleterre : aménagements pour limiter l’érosion des plages en, 641 couches de craie le long des côtes d’, 431 craie en, 177 parc à éoliennes en, 491 pierres tombales en, 172 Voir aussi Royaume-Uni angularité, 187, 189 Animalia, 393 anion, 109, 110, 113, 120 anneaux (ou cernes) de croissance, 421, 422 et archives du changement climatique, 421, 796, 797 année lumière, 21 année sans été, 280, 803 anomalie de gravité, 343, 343, 347 et isostasie, 344 anomalies magnétiques, 68, 69, 73, 74, 346 et mouvement des plaques, 98 anomalies magnétiques marines, 68, 70 et expansion du fond marin, 68–69 et histoire de la Terre, 433, 434 anomalies négatives, 68, 69, 69, 73 anomalies positives, 68, 69, 69, 73 anomalies, âge des, 74 Antarctique, 611, 808, 811, S-9, S-32 au cours de la Période du Crétacé, 451 calotte de glace au Miocène en, 461 calottes de glace en, 743, 768 et la création de Pannotia, 440, 443 expérience de l’auteur en, 2–3 glaciers et glace en, 280, 531, 746, 746, 747, 747, 752, S-38 carottes de glace en, 796, 809 Index comme lieu idéal pour voir un inlandsis, 772 icebergs issus de l’, 753, 754, 780 lors des glaciations du Pléistocène, 772 origine de l’inlandsis, 778 sous le niveau de la mer, 767 trou de la couche d’ozone en, 807 vue aérienne de l’, 2 antécédence des cours d’eau, 591–92, 593 anthracite, 484, 484 en Amérique du Nord, 485 anthracose, 484 anticlinaux, 362, 363, 364, 365 et synclinaux, 364 anticyclone, 695 antimoine, 505 apatite, 119, 517 Appalaches, plateau des, S-31 Appalaches, région des, 445 apports glaciaires, 759 apports non stratifiés, 762 apports stratifiés, 762 approvisionnement d’une plage en sable, 641 aquicludes, 650 aquifères, 650–52, 651, 652–53, 663, S-40 captifs vs. libres, 650, 651 carte des, A-1, A-12 charge hydraulique dans les, 655 contaminants dans les, 667–69 dans les oasis du Sahara, 660 et les puits, 657–58 aquifères captifs, 650 aquifères libres, 650 aquitards, 650–52, 651 argile en tant qu’, 668 et les puits, 657–58 Arabie, désert d’, 717, 718 Arabie Saoudite, S-5 aragonite, 190, 192 arbre phylogénétique, 395, 395 arbres, au sein d’un sol qui subit le creep, 542, 543 arc continental, 87, S-7 arc des Caraïbes, 161 Arc des Cascades dans l’, S-7 chaîne des Cascades dans l’, 719, 719 arc volcanique andin, S-12 arc volcanique continental, 86, 161 et formation des montagnes, 368 arc volcanique des Cascades, 266, S-7 arc volcanique insulaire, 88 Arche de Noé, 798 arche marine, 631, 632, 633 Archées, 392 comme forme de vie précoce, 437 dans les eaux géothermales, 661–62, 661 fossiles d’, 395, 395, 436 Archéoptéryx, 391, 392, 461 arches, naturelles, 728 I-3 Arches, Parc Naturel des (Utah, Etats-Unis), 355, 358, 728, S-20 Archimède, 80 archives stratigraphiques, contenant des enregistrements des glaciations, 776 archives stratigraphiques, sur le changement climatique, 795 arcs insulaires, S-7 arcs volcaniques, 65, 86, 87, 88, 161, 161, 368, 372, S-7, S-12, S-32 et courants océaniques, 801 et développement de l’Amérique du Nord, 451–52 ardoise, 219, 224, 231, 231, 232 dans les Alpes, 351, 358 et schiste, 224, 225 Arecibo, télescope de l’observatoire d’, S-35 arête, 755, 765 arêtes, 641, S-33 Arfons, Art, 192 argent, 523, S-27 des Andes, 511 en tant que métal à l’état natif, 503 en tant que métal précieux, 504, 505 Argentine, Iguaçu, chutes à la frontière de l’, 163, 583 argile de faille, 359, 361 argiles, 122, 180, 518 argiles gonflantes, 557 à la limite K-T, 454 dans l’eau souterraine, 668 contamination empêchée par les, 668 dans le cycle des roches, 241 dans le désert, 722 sur une playa, 726 dans les argiles rouges, 214 dans les environnements lacustres, 205 dans les loess, 760 dans les sediments pélagiques, 229 dans l’horizon A, 179 des potiers, 315–16 et déformation ductile, 366 et entreposage des déchets nucléaires, 66 et érosion des sols, 198 et l’altération chimique, 175 et la pollution des côtes à fort intérêt biologique, 613 et l’ardoise, 231, 351 et les briques, 515, 517, 518 et les plages, 627 et les roches sédimentaires, 188 et les schistes argileux, 224, 366 et liquéfaction, 315–16 et marbre, 222 et métamorphisme, 219, 225 issue d’une glacier (dans les varves), 762 issues de la météorisation, 174, 175, 175 issues de l’hydratation, 174 lors de la création du pétrole et du gaz, 470, 470 particules d’, 189 stabilité des, 174 sur le fond de l’océan, 66 fond océanique profond, 205 terre glaise, 555, 555 argiles gonflantes, 557 argilite, 187, 188, 188, 205 empreintes d’un dinosaure dans l’, 390 tillites dans l’, 776 aridisol, 181, 182 aridité, 718 Arizona, S-14, S-22, S-23, S-37 désert de Sonora en, 724, 732, 735 fissures dans le sol en, 666 Meteor Crater en, 235 monument national de Sunset Crater en, 258 Monument Valley en, 527, 728, 729 oued en, S-37 Painted Desert en, 416, 721, 721 parcs nationaux en, 416 paroi de canyon en, 577 pavage désertique en, 723, 724 revendications minières en, 511 urbanisation en, S-40 vernis désertique en, 721 Arkansas, tornade dans l’, 704 arkose, 187, 188, 188 Arménie, tremblement de terre en, 315, 326 Armero (Colombie), occurrence de lahars à, 275, 276, 545 Armstrong, Neil, 35 Arno (fleuve), crue de l’, 597 arsenic, 505 dans les eaux souterraines, 667 Arthropodes, 394 ascension frontale, 696 ascension orographique, 696, 697 Asie du Sud-Est, compression de l’, 373 Asie : à la fin de la Période du Crétacé, 453 calotte glaciaire recouvrant l’, 772 connexion terrestre vers l’Amérique du Nord depuis l’, 457, 458, 768, 768 connexion terrestre vers l’Australie depuis l’, 457, 768, 773 et collision avec l’Australie, 456 et collision avec l’Inde, 94, 372–73, 451, 453, S-20 courants océaniques chauds coupés par l’, 778 moussons en, 710, 712 aspérités, 294 assemblage de fossiles, 406 assemblage minéral, dans les roches métamorphiques, 226 assemblages de roches, et dérive des continents, 59–60 assimilation, 145–46, 145 Index I-4 astéroïdes, 28, 36 et extinction de masse, 397–98, 804 matériaux issus des, 47 asthénosphère, 50, 52, 52, 78, 79, 80n, 94, 96, 97, 99, 161, 338, 785 et le géotherme, 142–43 et le magma igné, 163 et les forces contrôlant le mouvement des plaques, 95, 95 et l’isostasie, 370–71 et mobilité, 785 et subduction, 86, 87 et tectonique des plaques, 80n, 82 lors de la charge et du rebond glaciaire, 767 lors de la formation d’une dorsale médioocéanique, 83, 83 plasticité de l’, 785 astronautes, la Terre en perspective pour les, 12, 13 astronomie, Voir cosmologie ; Système Solaire ; Univers Atchafalaya (rivière), 588, 589 Atlantique Nord, eaux profondes de l’, 617 Atlantique Nord, Gyre de l’, 616 Atlantis, légende d’, 281 atmosphère, 38, 40, 103, 679–715, 679, 680, 786–87 circulation régionale dans l’, 688–90 convection dans l’, 689, 785 couches de l’, 685–87, 686 en tant que réservoir d’eau, 537 et bleu du ciel, 683, 684 et les gaz volcaniques, 280 et Vénus, 534, 538 évolution de l’, 789 au cours de l’ère de l’Hadéen, 435 étapes de l’, 682 formation de l’, 680–81, 682 gaz à effet de serre dans l’, 794 limite externe de l’, 683 oxygène dans l’, 440–41, 442, 682, 682, 789 augmentation de l’, 438, 442, 681 à l’Éon Archéen, 438 et photosynthèse, 7 refroidissement de l’, 778 représentation en 3-D de l’, 715 température de l’, 810 temps de résidence dans l’, 532 Voir aussi pression de l’air ; tempêtes ; météo ; vents atmosphère primaire, 681 atmosphère secondaire, 681 atmosphères (atm), 38, 683 atmosphères d’autres planètes, 38 atoll, 635, 635 atomes, 22, 110, 110 de métaux, 503 nature des, 23 parcourant le cycle des roches, 241, 786, 792 structure des, 110 atomes d’hydrogènes, dans la foulée du Big Bang, 26 attaque animale, désagrégation physique due à une, 172 auréole de contact, 228 auréole de métamorphisme, 228–29, 232 aurore australe, 687 aurore boréale, 687, 687 aurores, 38, 39 Australie, 434–35, S-36 affleurement en, 354 ancien grès découvert en, 426 au cours de la Période du Crétacé, 451 au sein de Gondwana, 456 Blue Mountains en, 527 connexion terrestre vers l’Asie depuis l’, 457, 768, 773 côte méridionale de l’, S-9 craton de Pilbara en, S-16, S-21 dans le futur, 816 dykes en, S-11 et création de Pannotia, 440, 443 éperons d’érosion marine en, 632 fossiles d’, 55 fossiles de Glossopteris découverts en, 55 Grande Barrière de Corail en, 645 incendie de couches de charbon souterraines en, 486 lors de la désintégration de la Pangée, 456 Pilbara Block en, 167 Plaine de Nullarbor en, 627, 628 séparation d’avec l’Antarctique, 778 stromatolithes en, 437 tremblements de terre en, 317 Uluru (Ayers Rock) en, 730, 731, S-36 zircon découvert en, 435 Australopithèque, 387 Autriche, avalanche en, 547–48, 548 avalanche de débris, 549, 559 avalanche de neige, 438–39, 559 avalanche de neige humide, 548 avalanche de roches, 559 avalanche sous-marine, 549 avalanches de neige sèche, 548–49 avalanches, 542, 547–49, 548, 563, 564 formation d’un glacier arrêtée par des, 744 sous-marines, 245 Avalon, microcontinent d’, 448 avancée glaciaire, 751–52, 752 avant-plage, 627 avens, 317, 647, 647, 672, 673, 674, 674, S-35 en Floride, 647–48, 647 avions, risque provoqué par les cendres volcaniques, 275 avulsion, 588 axe (ligne centrale) d’une dorsale, 83–84, 85 axe de la dorsale, 66 Ayles, plaque de glace d’, 809 azimut, 357 azote, 40 dans l’atmosphère, 682, 789 dans l’atmosphère à l’Hadéen, 435 dans la thermosphère, 687 dans le gaz volcanique, 681 azurite, 506, 508 bac à sable, 630 bactérie : anaérobie, 482 au cours de l’histoire de la Terre, 787 comme forme de vie précoce, 437 consommatrices d’hydrocarbures, 472, 480 dans les eaux géothermales, 661–62, 661 dans les eaux souterraines, 669 pour la bioremédiation, 669 eubactéries, 392 fossiles de, 394, 395, 437 microfossiles, 389 processus de météorisation réalisé par des, 174 Badwater, S-37 Baffin, Île de, Canada, S-38 Bahamas, 311, 463, S-4, S-15 Bahariya, oasis, 660 Baie de Chesapeake, 633, 633 Baie de Fundy, 620 baies, 631 baies, et marées, 620 Ballard, Robert, 753 ballon, voyage en, 680, 681 Baltica, 443, 444, 446 banc de méandre, 494 bancs (barres), 202, 579, 579 poulier, 627, 630 bancs de méandre, 578, 579, 585, S-30, S-31 bancs de sable, S-15, S-31, S-33, S-40 Banda Aceh (Sumatra), 318–21, 320 dégâts générés par le tsunami à, S-19 bandes de composition différente, 231 bandes gneissiques, 220, 222, 231 bandes, dans un gneiss, 220, 222 Bangladesh, décès dus aux crues produites par les cyclones au, 597, 640, 706 banquises, 751 barkhanes, 732, 734, 739 barrages de glace, 768–70 barrages, 603 barrage en pierre dans le Colorado, 532 calottes glaciaires faisant office de, 768–70 et l’inondation de Great Missoula, 599, 769 et l’inondation de la Mer Noire, 798 catastrophe de Vajont, 545, 547, 547 comme source d’énergie hydroélectrique, 490, 491 enjeux environnementaux liés aux, 603, 805, 806 Index et le transfert des sédiments vers l’aval, 603 et risque d’inondation après un séisme, 327 inondation de Johnstown due à une rupture de, 569 sur le Nil (Haut-Barrage d’Assouan), 806 Barren Lands (Krajick), S-8 barres de combustible, 487 barres deltaïques, S-31 barrière d’Ayles, 809 barrière orographique, 710 Barringer (Meteor) Crater, 47 Barton, Clara, 569 basalte, 42, 46, 62–63, 156, 157, 159, 162, 163, 164–65, 167, S-10 dans des éruptions effusives, 273 dans la croûte océanique, 45, 46, 66, 74, 164, 241 et isostasie, 374 et les anomalies marines, 69 et refroidissement, 161 issu des éruptions des dorsales médio‑océaniques, 266 issu d’une coulée de lave, 141, S-11 métamorphisme du, 221, 225, 234 météorisation du, 241 sable d’une plage formé à partir de, 627 sol formé sur du, 179 trapp, 163, 163, 270, 272, 282 vitesse des ondes sismiques à travers le, 332 basalte en coussin, 84, 84, 164, 165, 234, 253, 253, 266, 267 basse pression, zones de (climatologie), 710, 710 basses pressions équatoriales, 690 bassin, 363, 363, 368, 377–78 comblé d’alluvions, 732 et marées, 624 océanique, 610 régional, 377–78 situé entre des montagnes, 732 sur une carte géologique de l’est des ÉtatsUnis, 378 Voir aussi bassins sédimentaires bassin d’avant-arc, 87 Bassin de l’Atchafalaya, 600 bassin intérieur, 726 bassin versant, 573, 580, 594 Voir aussi bassin hydrographique bassin hydrographique, 573–74, 573, 580 bassins d’arrière-arc (mer marginale), 87, 88 bassins d’avant-arc, 208 bassins de marges passives, 80, 207 à l’Ère Mésozoïque, 451 dans l’ouest de l’Amérique du Nord (milieu du Paléozoïque), 445 suite à la désintégration de Rodinia, 440, 443 bassins de rift, 207 dans la Pangée, 450 bassins intra-continentaux, 207 I-5 bassins régionaux, 377–78 bassins sédimentaires d’avant-arc, 432 bassins sédimentaires, 207–8 dans le cycle des roches, 245 dans l’est de l’Amérique du Nord, 378 d’avant-arc, 432 en tant que sources de pétrole, 478 et corrélation, 412 et création du charbon, 482, 483 et métamorphisme d’enfouissement, 232 et théorie de la tectonique des plaques, 207–8 pétrole issu des, 498 stratification sédimentaire, Voir stratification bateaux dédiés à la recherche, Voir navires de recherche batholite des Coast Ranges, 166 batholithe des Chaînes de la Péninsule, 151 batholithes, 151, 153, 167 granitique (Sierra Nevada), 451, 772 le long des côtes occidentales, 151 bathymétrie, 41, 65, 611, 612, 638–39, S-32 de la dorsale médio-Atlantique, 83 des limites de plaques océaniques, 613 bauxite, 182, 510, 511 Beagle, HML, 396 Becquerel, Henri, 425 Beneixama, centrale photovoltaïque de, en Espagne, 501 Bergeron, effet, 697, 697 Bergeron, Tor, 697 Bering, Détroit de, connexion terrestre à travers le, 457, 458, 768, 768 béryl, 124, 126 Berzelius, Jöns Jacob, 135 Beston, Henry, 609 béton, 513, 515, 519 Bhartrihari, 785 BIF (gisement de fer rubané), 441, 441, 442, 509, 511 Big Bang, 25 conséquences du, 26–27 Big Bang, nucléosynthèse du, 26 Big Bang, théorie du, 25–26, 25 Big Island, Hawaii, S-28 Big Thompson River, crue de la, 599, 697 bilan sédimentaire, 628, 631 Bingham Mine, Utah (États-Unis), 464, 523, S-27 biocarburant (ou agrocarburant), 489 biocarburants, 489 biodégradation, 480–81 biodiversité, 397, 397, 803 diminution de la, 805 biographie de la Terre, Voir histoire de la Terre biographie géologique, Voir histoire de la Terre biologie marine, 610 biomarqueurs, 389, 436, 437 biomasse, 469 biominéralisation, 113, 124 comme processus d’altération chimique, 174 bioremédiation, 669 biosphère, 103, 786 biotite, 106, 122, 157, 214, 223 dans le pluton d’Onawa, 232 dans les gneiss, 220 dans les schistes, 231 et intrusion magmatique, 232 et métamorphisme, 221, 223, 225 stabilité de la, 174 bioturbation, 197, 628 Bissel, George, 473 bitume, 480 bivalves, 394, 394, 445 archives fossiles des, 391 Black Sand Basin, S-34 blanchissement des coraux, 643 bloc du compartiment chevauchant, 359 blocs, 171, 176, 186 abandonnés par les glaciers, 743, 743 par abrasion glaciaire, 755 blocs (volcaniques), 254, 254 blocs crustaux, à l’Éon Archéen, 436 blocs erratiques, 743, 743, 759–60, 761, 762, 765, 771 Blue Mountains (Australie), 527 Blue Ridge, 449 bois, en tant que source d’énergie, 466, 469 bois pétrifié, 195, 389, 390 bombement équatorial, 342 bombement tidal, 621 bombes (volcaniques), 254, 254, 268, 269 Bonneville Salt Flats, 192 Bonneville, Lac, 769, 770 Boone, Daniel, 590 borax, 726 bordure refroidie, 404 bornhardts, 730, 731 boucle, 366 bouclier, 235, 377, 438, 439 Bouclier africain, 236 Bouclier Antarctique, 236 Bouclier australien, 236 Bouclier baltique, 236 Bouclier brésilien, 236 Bouclier canadien, 212, 236, 377, 439, 757, 768, 769, 772, S-16, S-24 Bouclier chinois, 236 Bouclier du Groenland, 236 Bouclier Indien, 236 Bouclier Patagonien, 236 Bouclier sibérien, 236 boue, 171, 204 dans un glissement de terrain au Pérou, 541 boue calcitique, 206 boue de forage, 475, 477 bouillie cristalline, 83, 145 Index I-6 boules de neige sèches (comètes), 37 bourguignons, 753, 754 boussole Brunton, 357 boussoles, 37, 39, 60–62 Bowen, Norman L., 148, 152–53 Bowen, séries de réactions de, 152–53, 152, 174 BP, pétrole de, 498 brachiopodes, 353, 394, 394, 444, 516 Bragg, W. H., 105 Bragg, W. L., 105 bras de mer, 628 bras mort, 585, 586, 587, S-30, S-31 brèche, 188, 188, 359, 361, 649 ayant subi un effondrement, 672 sédimentaire, 188, 190 brèche de faille, 359, 361, 361 brèche sédimentaire, 190 brèche volcanique, 158, 160 Breedlove, Craig, 192 Brésil, 179, 182, S-31 aven au, 647 Bassin et plateau du Paraná au, 163, 163, 270 coulées de boue à Rio de Janeiro, 544–45, 545 coupes et déforestation au, S-40 cours d’eau sinueux au, 587 côtes du, 364 déforestation et formations de slumps, 557 dépôts dans les cours d’eau au, 578 dunes de sable au, 204 exploitation minière du fer au, S-27 falaise au, 354 fossiles du Crétacé au, 398 Iguaçu, chutes à la frontière du, 163, 583 littoral du, 627 marais à mangrove au, 634 mine de diamants au, S-8 montagnes de Rio de Janeiro, 627, 628 paysage marin de roches et de sable le long du, 527 plage au, 608 sable au, 177 vallées au, 376 Bretz, J. Harlan, 599 briques, 515, 517 brisants, 625, 629 brise-glace, 753 bronze, 505 brouillard, 696 broutage, sous les glaciers, 757 Brunhes, chron de polarité de, 69, 71, 72, 73 Bryant, Edward, 552 Bryce Canyon, Utah (États-Unis), Utah, 200, 211, 414, 416, 728, 729, S-23 bryozoaires, 394, 394, 516 Bueil, Honorat de, citation, 213 Buenos Aires, à propos de l’avenir de la Terre, 817 Bullard, Edward, 57 Bullard fit, 57 bulles de glace, et enregistrement du CO2, 796 bulles pyroclastiques, 262–63 Burgess, schiste de, 391, 392 buttes-témoin, 728 dans la Monument Valley, 527 Byron, Lord, 280 cactus-nain, 735 cailloux, 171, 187 Cairo (Illinois, États-Unis), protection contre les crues à, 600 calcaire, 190, 192, 214, 515, 519, 670, 674, S-35 alternance de couches de charbon et de, 483 au niveau du site d’impact de météorite dans le Midwest, 8 à la limite K-T, 454 biochimique, 189–90 calcaire de Monte Cristo, 410 chimique, 190 comme protolithe, 224 couche inclinée de, 192 dans des illustrations de l’histoire géologique, 405, 406 dans le ciment, 515, 519 et calcaire columnaire, 671, 672, 673, 674 et chert de substitution, 194, 195 et corail, 635, 787 et dolomie, 194 et eau souterraine, 667 et grottes, 670, 673, 674, 675 et le glissement de terrain du Mont Toc, 547 et marbre, 231 et paysages karstiques, et plages, 627 fossiles dans le, 392 fossilifère, 190, 192, 203, 205, 213, 445 la craie comme forme de, 431 roches métamorphiques calcaires dérivées du, 223 shatter cones dans le, 9 calcaire chimique, 190 calcaire fossilifère, 190, 192, 203, 205, 213, 445 calcite, 108, 109, 118, 121, 122, 134–35, 134, 135, 223 craie à partir de la, 205 dans le calcaire, 515 dans les fissures, 355 dans le sol, 180 dans les roches du désert, 720 dans le travertin, 194 en tant que ciment, 190 et altération chimique, 173 et calcaire biogène, 190 et eau souterraine, 671 et marbre, 222, 231 issue des coraux, 192, 635 roche métamorphique à partir de, 213–14, 214 stabilité de la, 174, 174 calcium, 48, 144 calcrète (caliche calcaire), 182, 721 caldeira, 259, 259, 267, 268, 282 à Yellowstone, 270, 271 de Santorin, 281, 282 d’Olympus Mons, 282 tsunamis consécutifs à l’effondrement de, 276 caldeira de Crater Lake, 259 caldeiras, S-11, S-12, S-13 d’Anatahan, S-7 du Mont Etna, S-12 caliche calcaire (calcrète), 182, 721 Californie, S-31 à l’avenir, 816 carte bathymétrique au niveau d’un slump en, 551 carte géologique de, 413 champ géothermal de geysers en, 663 coulée de boue en, 546, 546 cône alluvial en, 204 désert de Mojave en, 151 érosion des plages en, 642 Faille de San Andreas en, S-18 feux de forêt et éboulements en, 557 glissements de terrain en, 168, 316, S-28–S-29 Joshua Tree National Monument en, 139 Mer de Salton en, 663 Parc National du Yosemite en, 550, 755, 756, 772, S-10, S-39 Racetrack Playa en, 726, 727 ruée vers l’or en, 131, 503, 503 slump de Pacific Palisades en, 542 slumps en (sud de la Californie), 560 tremblement de terre attendu en, 322 tremblements de terre en, 290, 295, 306–7, 308, 314–15, 315, 317–18, 317, 325, 326–27 Vallée de la Mort en, 585, 718, S-14, S-37 Vallée de San Joaquin en, 664, 666, 666 Voir aussi Los Angeles ; région de San Francisco ; montagnes de la Sierra Nevada zones volcaniques en, 164 Callisto, 538 calmes équatoriaux, 691 calotte glaciaire de montagne, 747, 772 calotte glaciaire polaire, 58, 58, 208, 798, 811 et réchauffement global, 815 calottes glaciaires, S-38 Cameroun, catastrophe du lac Nyos au, 276, 276 Canada, 769, 809, A-1, S-24, S-38 ancien gneiss découvert au, 426 calotte glaciaire des Laurentides au, 771 Index Cratère du Manicouagan au, S-5 fjords du, 633 glaciers à travers le, 516 menacé par la montée du niveau de la mer, 768 mines de diamants au, S-8 Parc National des Lacs Waterton au, 772 pendant les glaciations, 765, 772, 778 sable bitumineux au, 480, 480 schiste de Burgess au, 391, 392 Territoires du Nord-Ouest au (sol polygonal), 771 tornades au, 703 Canada Arctique, S-8 canne à sucre, éthanol produit à partir de, 489 Canyon de Chelly (Arizona, États-Unis), 581 canyons sous-marins, 203, 612, 613 canyons : formation des, 580–82, 581 forme des, 581 Cap Vert, île, 614 capacité (d’un cours d’eau), 577 Cap-aux-Morues, Voir Cape Cod Cape Cod (Massachusetts, États-Unis) : 198, S-33 en tant que moraine terminale, 762, 763 érosion des vagues au, 641 marais salé au, 634 Cape Girardeau, (Missouri, États-Unis), digue de protection contre les crues de, 600 Cape Hatteras (Caroline du Nord, ÉtatsUnis), S-33 capteur solaire, 492 capture d’un cours d’eau, 590, 591 capture et séquestration du carbone (CCS), 815 Caraïbes, S-4 carat, 125 carbonates (minéraux carbonatés), 122, 174, 194, 667, 681 carbone, 125 dans l’atmosphère, 793 dans la tourbe, 482 dans le charbon, 191, 482, 483 isotopes du, 436 séquestration du, 495 stockage à la surface terrestre ou à proximité, 793 Carina nebula, 14, 26 Carolinas, ouragan, 705 Caroline du Nord, S-33 carrière, 513, 515, 519 de concassage de pierres, 513, 515 carrière, paroi calcaire d’une, 192 carrières, 502 carte bathymétrique, 610 de la trajectoire des points chauds de l’Océan Pacifique, 92 carte des anomalies magnétiques, minerais présentés sur une, 512 I-7 carte du risque d’inondation, 601, 603 carte du risque sismique global, 323 carte géologique, 197, 412, 413 carte topographique, 530–31 cartes et schémas, A-1–A-14 Cassini, sonde spatiale, 282 Catalina, Monts, S-37 catastrophe naturelle, 540 Voir aussi tremblements de terre ; inondations ; mouvement de transport en masse ; tempêtes ; éruptions volcaniques catastrophes minières, sauvetage des mineurs chiliens lors de, 514, 514 catastrophes, Voir changement ou événement catastrophique cations, 109, 110, 113 Catskill, Deltas de, 448 Catskill, Monts de, 445, 448 Caucase (Monts), 76 cavernes, S-35 cavités de dissolution, 649 Cedar Breaks, Monument National de (Utah, États-Unis), S-23 ceinture d’astéroïdes, 36 Ceinture de Feu, 162, 281 ceintures de tremblements de terre, 82, 82 cellules de combustible, 469, 485, 492 cellules de convection, 49 cellules de convection, 336–37, 340 au seine de la Terre, 60, 95 et El Niño, 712 cellules de Ferrel, 689, 689, 691, 692 cellules eucaryotes, 395 cellules photovoltaïques, 492, 492 quartz dans les, 517 cellules polaires, 689, 689 cellules procaryotes, 395 cellulose, éthanol produit à partir de, 489 cendre volcanique, 141, 254, 255, 269 et fossiles, 387 menace posée par la, 274, 275 cendres (volcaniques), 268, 269 cendres volantes, 485 Central Arizona Project, canal dit du, 604 centrale hydroélectrique, 490 Centralia (Pennsylvanie, États-Unis), incendie d’une couche de charbon à, 487, 487 centre de masse, 622, 623 céphalopodes, 394 Cercle Antarctique, 690–91 Cercle Arctique, 690–91, 778 cernes de croissance des arbres : chaîne alimentaire, 444 chaîne de chevauchement par plissement des Appalaches, 446, 449 chaîne de chevauchement par plissement, 368, 379, 452, S-21 dans les Appalaches, 446, 449, S-24 de Sevier, 453 Rocheuses canadiennes comme exemple de, 452 chaîne des Cascades, 162, 277, 277, 540, 719, 719, 772 chaîne himalayo-alpine (orogène), 456, 456 chaînes d’accrétion, 368, 439, 439 chaînes d’hydrocarbures : diversité des, 470 et température, 471 chaînes de montagnes de collision, 94, 94, 96, 228, 368, 370, 374, 439 l’Himalaya comme, 372–73 chaînes de montagnes, 349, 380, S-20–S-21, S-24, S-25 carte numérique des, 349 d’accrétion, 368, 439 de collision, 94, 94, 228, 368, 370, 372–73, 439, 444, S-24, S-25 Himalaya, 372–73 identification des, 432 racines crustales des, 368 récit sur l’historique des (Appalaches), 379–80 roches métamorphiques dans les, 235 topographie des, 370–3777, 432 Voir aussi surrection ; volcans chaînes de monts sous-marins, 472, 473, 474, 475 chaînes sismiques, 305, S-26 Chala, Pérou, S-36 chaleur latente de condensation, 685 chaleur souterraine, 133 chaleur, 49, 683, 685 dans la formation du charbon, 141, 142, 243, 528 de la Terre précoce, 482 interne, 6, 468 issue de la radiation, 142 vs. température, 683, 685 Challenger, H.M.S., 65, 609, 609, 616 chambre magmatique, 83–84, 146, 258, 258, 259, 268, 269 et sources chaudes, 661 dépôts de sulfures massifs dans une, 508, 508, 518 champ de stabilité, 216 champ magnétique, 36–38, 36, 39, 330, 336, 345 de la Terre, 36–38, 60–62, 61, 69, 73 généré par le fluage des roches, 48, 50 inversion du, 72 ; Voir aussi inversions magnétiques, 68 champ magnétique, lignes de, 37, 39, 61, 345 champignons : et formation du sol, 179 dans la poussière éolienne, 739 Champs Phlégréens, 264 changement climatique : défis du, 813 gaz à effet de serre et, 794–95 Index I-8 incertitudes des données sur le, 812 méthodes d’étude des, 795–96, 798 modéles du, 795 changement climatique à court terme, 795, 801–3 changement climatique à long terme, 794, 798–99 changement climatique global, 793–804, 793, 800 et les événements d’extinction, 397, 803–4, 804 intervention humaine dans le, 793 changement cyclique, 785, 787 changement d’état, 685 changement de phase, 214 changement global, 785, S-40–S-41 réchauffement global et, 815 changement ou événements catastrophique(s), 785, 803–4 collision proto-planétaire, 768 désertification du Sahel, 736–37 et avenir, 816–17 éruptions volcaniques, 272–76, 274 événements d’extinction de masse ; Voir aussi événement d’extinction de masse, 47, 397–98, 448, 472–54, 803–4, 804 ; grande crue de Missoula, 599 ouragans classés comme, 706 séisme en Haïti, 310–11 suffocation de masse due au dioxyde de carbone (Cameroun), 276 suite à la remontée de la nappe phréatique, 669, 669 tremblement de terre de Lisbonne, 309 Voir aussi tremblements de terre ; inondations ; mouvements de transport en masse ; tempêtes changement unidirectionnel, 785, 788 charbon, 125, 191, 193, 466–67, 482–86, 483, 494–95, S-15 approvisionnement en, 494 à faible teneur en soufre, 494 classification du, 483–84, 484 consommation de, 485 découverte et exploitation minière, 483, 486 ruissellement acide issu du, 494 dioxyde de soufre issu du, 494 et changement climatique, 799 et dérive des continents, 59 et la révolution industrielle, 466 exploitation minière du, S-27 formation du, 208, 445, 448, 482–83, 483, 484 charbon bitumineux, 484, 485 en Amérique du Nord, 485 charbon pauvre en soufre, 494 charge, 22 , 528 charge de fond, 576, 577 charge dissoute, 576 charge en suspension, 576, 577, 722 charge glaciaire, 766–67 charge hydraulique, 655–56 charge sédimentaire, 576, 577 charge superficielle, 722 charges locales, 375 Charleston (Caroline du Sud, États-Unis) : carte d’intensité de Mercalli de, 302 tremblement de terre à, 309 charnière, 362, S-21 charnière d’un anticlinal, chaux, dans le ciment, 515, 519 cheminées de fée, 728 cheminées hydrothermales (d’eau chaude), 266 et développement des archées, 395 chenaux, 569 chert, 204, 190–91, 193 bactéries découvertes dans le, 437 biochimique, 190–91 dans les cratons de l’Archéen, 436 précipité, 195 remplacement, 194–95, 195 sous la forme de dépôts marins profonds, 205 chert biogène, 190–91 chert de substitution, 194–95, 195 cheveux de Pelé, 254 Chicago (Illinois, États-Unis) : fossile de dinosaure à (Field Museum), 388 rivage de, S-33 Chicxulub, cratère de, 454, 804 Chihuahua, Mexique, minéraux dans une grotte près de, 114 Chili : Andes au, 368, 369 fjords au, 757 tremblements de terre au, 303, 306, 311, 319, 321 zones côtières épargnées par les pluies du, 719 chiliens, sauvetage des mineurs, 514 Chimborazo, volcan, S-12 chimie, bases de, 110–12 Chine, 41, 597, S-27 Bassin de Tarim en, S-36 crue du Fleuve Yangtsé (Fleuve Bleu) en, 597 dans la Pangée, 446 Delta du Fleuve Jaune en, 588 exploration des océans par la, 609 feu de couches de charbon souterraines en, 486 karst à tourelles en, S-35 paysage de karst à tourelles de Guilin, 675 pression sur, 373 terres rares en, 521 tremblements de terre en, 326 Chinle, Formation de, S-23 chlore, 110, 111 et désintégration de l’ozone, 683 chlorite, 226, 227 chloritique, 225 chlorofluorocarbures (CFC), 683, 807–8 chlorophylle, 468 chlorure, 113 chondrites carbonées, 47 Christchurch (Nouvelle-Zélande), 288 Christchurch, tremblement de terre de, 317 chrome, 520 chromite, 105 chrons de polarité, 69, 70, 74 chrysotile, 118 chute d’eau, 582–83, 594 dans le Yosemite, 772 de la Méditerranée dans la Mer Noire, 800 provenant d’une vallée suspendue, 773 chutes d’eau, 568 chutes de débris, 549–50, S-29 chutes de roches, 549–50, 549, 559, S-29 ciel, bleu du, 683, 684 ciliés, protozoaires, 440 ciment, 131, 132, 186, 187, 187, 513, 515, 516 composition du, 515 cimentation, 186, 187 cimetière : formation de coins de sel dans un, 172 météorisation dans un, 175 Voir aussi pierre tombale cimetières de plaques, 338 circulation cyclonique, 694–95 circulation globale, 688 circulation thermohaline, 617, 619, 777, 815 cirques glaciaires, 747, 755, 765, 772 cirrus, 697 cisaillement, 218, 361 entre le vent et l’eau, 625 cisaillement, 230, 231, 233–34, 233, 366, 367 sous conditions métamorphiques, 218 cisaillement, zone de, 361, 361 civilisations anciennes, dans les vallées fluviales, 603 Clark, William, 579, 582 classe, 393 classement : des débris, 187, 189 des sédiments, 187 classes minérales, 135–36 classification, schémas de, 133, 135 des formes de vie, 392–93, 393 des fossiles, 394–95 clastes, 170, 171, 185, 187, 722–23 composition des, 187 et porosité, 648 lithiques, 187 taille des, 186–87, 188 Voir aussi débris Cleveland, Mont, S-39 climat global, 707, 710–12 Index climat, 679–715, 680, 707, 710–12 alternance du, 431 au Jurassique et au Crétacé, 450 à la fin de l’Époque du Miocène, 457 à la Période du Crétacé, 451, 454, 457 à la Période du Permien, 486 à l’Ère Cénozoïque, 457 à l’intérieur de la Pangée, 448 changements du (Éon Protérozoïque), 443 changements globaux du, 3, 785, 793–804 refroidissement global, 460 réchauffement global ; Voir aussi réchauffement global, 497, 794–95, 808–15 ; comme facteur de formation du sol, 179, 179, 182 cycles du (cycles de Milankovitch), 777–78 dans les déserts, 718 de l’Ère Paléozoïque, 448 et anneaux de croissance des arbres, 421, 422 et la glace (dans les glaciers), 421 et le développement des paysages, 529 et les mouvements de transport en masse en Californie, 560 et les volcans, 280–81 et l’éruption des grandes provinces ignées, 163 et l’évolution du genre Homo, 458 et proximité de l’eau, 707 et proximité des courants océaniques, 707 et transport de chaleur par les courants marins, 616 et variation des côtes, 637, 640 facteurs de contrôle du, 707, 710, 711 identification des climats du passé, 434 paléoclimat, 795 pollen, comme indicateur du, 389 types de, 710–12, 711 Voir aussi glaciations vs. météo, 793 climatologues, 710, 713 climats méditerranéens, 711 clinomètre, 356 clivage ardoisier, 219, 220, 231, 366, 367 clivage, 133, 134, 367 clonage, et les espèces éteintes, 392 Cloos, Hans, 249 cluse active, 573, 590, 591, 592 cluse sèche (cluse morte), 590 cobalte, 520 Cobb’s Hill Park (Rochester, New York, États-Unis), S-2 Coconino, grès de (Grand Canyon), 197 coesite, 214, 216, 235 coiffe d’une cheminée de fée, 733 coins d’eau salée, 644 coins salés, formation de, 172, 172 collision, 91, 94, 94 à la fin de l’Ère Paléozoïque, 445 I-9 entre l’Inde et l’Asie, 94, 372–73, 453, 456, S-20 et la formation des montagnes, 368, 375 et les orogènes, 366, S-24, S-25 exhumation due à, 235 collision continentale, Voir collision collision et coalescence, 697, 697 Colombie : lahar en, 276, 545 Nevada del Ruiz en, 275 Colombie britannique, fjords de, 633 colonne (log) stratigraphique, 410 colonne de distillation (tour), 477, 477 Colorado, S-22, S-25 affleurement le long d’une route au, 532 barrage en pierre au, 532 Gunnison River au, 236 habitations à Mesa Verde au, 186, 186 Montagnes Rocheuses au 133 ; Voir aussi Montagnes Rocheuses torrent de montagne au, 204 Colorado (fleuve), 736, S-14, S-22, S-30 comme fleuve qui traverse un désert, 732 eau derivée du, 603–4 Grand Canyon du 580–81 ; Voir aussi Grand Canyon ; cols de cygnes, 591, 592 Columbia (fleuve) : barrage de Grand Coulee sur, 490, 491 coins d’eau salée dans le, 633 combustible, 467 combustibles fossiles, 468, 469, 469 et cycle du carbone, 792–93 et dioxyde de carbone dans l’atmosphère, 808 réserves de, 494 combustion, 487 comètes, 29, 36–37, 36 et extinction de masse, 397–98 échantillons issus de, 36–37 matériaux issus des, 47 Commission Internationale de Stratigraphie, 425 compaction, 186, 187 compartiment chevauchant, 290, 292 compartiment chevauché, 358, 359 compétence (d’un cours d’eau), 576–77 au cours d’une crue, 593 compétiteur, et extinction d’espèces, 398 compétition, pour les minéraux, 520 comportement animal, comme signe avantcoureur des tremblements de terre, 324 comportement élastique, 291 composé, 22, 110–11 composition des roches, 135 composition en fréquence, 314 composition, et déformation des roches, 353 Comprehensive Soil Classification System, ÉtatsUnis, U.S., 181, 181 compressibilité, 331–32 compression, 216–17, 217, 354, 355, 367, 368 déformation en réponse à la, 366 et paysages montagneux, 362 concentration, d’un soluté, 112 concepts, en géologie, 7 condensation, 532 et température, 685 condition d’équilibre, 792 conduction, 49, 49 conductivité hydraulique, 656 conduits, dans des matériaux perméables, 650, 656, 662–63 cône de dépression, 657 cône sous-marin, 202, 245, 613 Conemaugh River, vallée de la, 569 cônes alluviaux, 189, 190, 201, 204, 207, 244, 584, 726, 730, S-14, S-37 dans la Province du Basin and Range, 732 dans la Vallée de la Mort, 585 cônes de cendres, 259, 259, 260, 261, 268, 270, S-11, S-13 configurations d’eaux profondes, S-15 conglomérat aux grains aplatis, 219, 221 conglomérat, 188, 188, 203 aux débris aplatis, 219, 221 de gravier d’un cours d’eau, 190 et sédiments de cône alluvial, 201 et stratification, 196 Congo (fleuve), 575 Congo, catastrophe volcanique au, 273, 274 connaissances scientifiques générales, à partir de l’étude de la géologie, 7 connexion terrestre, 672, 673, 674 conodontes, 444 consolidation des roches, 564 consommation du pérole : aux États-Unis, 493 globale, 492 construction de lignes de chemin de fer, à travers la Sierra Nevada, 130, 131 contact, géologique, 410, 410 contact intrusif, 148, 151, 153 contacts, 413 contacts cuits, principe des, 404, 405 contamination de l’eau, 806 de l’eau souterraine, 665, 667–69, 668, 806 contamination de l’eau souterraine, 472 continents : à l’Éon Archéen, 437 formation des, 438, 789 histoire des, 433–34, 433 imbrication des, 60 naissance des, 435–38 socle des, 244 continuité latérale, principe de, 402, 404 contraction, 369 contrainte, 291, 294, 354, 355 contrainte différentielle, 216, 218, 231 contrainte élastique, S-10 Index I-10 contrainte normale, 216 contrainte permanente, 352 de cisaillement, 217, 354, 355 différentielle, 216 et code de construction anti-sismique, 326–27 normale, 217 contraintes de cisaillement, 217, 217, 354, 355, 366 convection, 49, 49, 528 dans l’asthénosphère, 338 dans l’atmosphère, 689 dans le manteau et le noyau externe, 50, 51 mouvements des plaques et, 95 Copernique, Nicolas, 15, 17 coquille, avec anneaux de croissance, 422 coquille, organismes sécréteurs de, 443 et déterminants de l’âge numérique, 421 coraux, 394, 395 et calcaire, 787 et plages, 627 Cordillera, calotte glaciaire de la, 772 Cordillera, chaîne de la, 456 Cordillera, déformation de la, 746, 746 Cordillera nord-américaine, 368, 369 Cordillère des Andes, 368, 369, 380, 380, S-30 calottes glaciaires dans la, 772 dans la « Ceinture de Feu », 162 en tant qu’arc continental, 161, 161 et arc Sierran, 451 et configuration tectonique, 636 et le cours du fleuve Amazone, 591 et tectonique des limites de plaques convergentes, 456, 473–56 exploitation minière dans la, 514 glaciers dans la, 746 visite des, 772 glissement de terrain de Yungay dans la, 541, 541 lahar dans la, 545 or dans la, 511 raccourcissement de la, 380, 380 surrection de la, 590 cordon littoral, 627 cordons sableux littoraux, S-33 corindon, 119, 124, 126, 129 Coriolis, Gaspard Gustave de, 618 Corps des Ingénieurs de l’Armée, États-Unis, U.S., 599–600 corps fossilisés, 388–89 corrélation, 410, 412 corrélation entre fossiles, 410 corrélation lithologique, 410, 412 cosmologie, 15 anciennes visions de, 15 et naissance de la Terre, 14–33 visions à la Renaissance et vision moderne de, 15–17 Costa Rica, formation d’un slump au, 544 Côte du Golfe, 640 côtes, 608–45, 610, 628, 638–39 émergentes, 636–37, 637 paysages et, S-32–S-33 pollution des, 642–43 preuve du mouvement des plaques et, S-9 submergentes, 637, 637 côtes à fort intérêt biologique, 642–43 côtes émergentes, 636–37, 637 côtes rocailleuses, 629, 631–33, 632 côtes submergées, 637, 637 couche, 195, 197 et plissement, 365 failles inverses ou chevauchantes au sein de, 358 filon de charbon, 484 couche granoclassée, 199, 200 couche météorologique de l’atmosphère, 686 couches basales, 205 couches d’argile (humide), comme plans de rupture potentiels, 554, 555, 555 couches de roche non-déformées, 351 couches de sable, comme plans de rupture potentiels, 553, 554, 554 couches du Crétacé, Amérique du Nord, S-14 couches maîtresses, 199 couches rouges, 196, 201, 202, 419, 442, 448 couches sédimentaires, S-16 et climat, 795 coulée a’a’, 252, 253 coulée clastique, 545, 545, 559 sous-marine, 550 coulée de boue, 268, 545, 559 générée par un ouragan, 706 provoquée par un volcan, 275 sur la plage de La Conchita, 546, 546 coulée de débris volcaniques, 142, 254–56, 256 coulée de lave andésitique, 251, 253 coulée de lave felsique, 251 coulée de lave rhyolitique, 251, 253 coulées clastiques sous-marines, 550 coulées de lave, 141, 159, 249–53, 251, 252, 268, 282, 403, S-12, S-13, S-28 andésitique, 251 basaltique, 251–53, 252, S-11 composition des, 157, 160 déviation de, 279 inversions magnétiques enregistrées dans des, 71 rhyolitique, 251 risque provoqué par les, 272–73, 274 structures au sein des, 253 troncs d’arbres fossilisés dans des, 386 coulées pyroclastiques, 148, 149, 159, 256, 269, 270 prédiction des, 279 risque que représentent les, 272–73 Voir aussi nuée ardente couleur : d’un minéral, 116–17 pour l’identification des roches, 154 coupes claires en forêt, S-40 courant circum-Antarctique, 616, 778 courant d’arrachement, 626, 627 courant de chaleur, 66, 278 et expansion des fonds marins, 66 courant de densité, 148 courant de l’Atlantique Nord, 617 courant de turbidité, 198–99, 200, 202, 203, 205, 550, 550, 613 courant jet, 692, 693 et cendres issues du Mont-Saint-Helens, 264, 265 courant littoral, 626, 626, 631 courants de surface, 616, 617 courants océaniques, Voir courants, océaniques courants, océaniques, 616, 617, 638 effet du réchauffement global sur les, 815 et changement climatique, 803 dérive des continents à l’origine du, 798 et déserts côtiers, 719 et El Niño, 712 et les glaciations, 776, 777 et l’Isthme de Panama, 457 courbe de niveau, 530 courbe de temps de parcours, 300, 301 courbe de vitesse en fonction de la profondeur, 338 courbe hypsométrique, 41, 42 cours d’eau, 569–70, 570 antecédence des, 591–92, 593 charge sédimentaire des, 576, 577, 578 chutes d’eau au niveau d’un, 582–83, 583 dans les déserts, 732 deltas des, 579, 586, 588, 588, 589, 593, 597 débit d’un, 574–75, 574, 575, 576 débris dans les, 578 en tant que réservoir d’eau, 537 en tresses, 584, 585, 762, 766 et érosion, 576, 577 et méandres, 585, 586 érosion régressive, 571, 571-72, 583, 590, 595, 733 pour la création des cours d’eau, 571–73, 571 formation des, 571–73 niveau de base des, 579, 580 permanent, 574, 574 perte d’un, 674 processus de dépôt dans des, 203, 576–79 profil longitudinal d’, 579, 580 rapides dans un, 582, 583 réseau hydrographique d’, 592 sinueux, 585, 586, 594 sources d’un, 570–71 suintement accru par le pavage, 531 Index superposé, 591, 592 temporaire, 574, 574, 723, 735 turbulence d’un, 575, 578 Voir aussi rivières cours d’eau permanents, 574, 574 cours d’eau principal, 572 cours d’eau temporaires (ou intermittents), 574, 574, 721 course (fetch) du vent, 624 couverture, 169, S-16 craie, 177, 190, 205 couches de craie, le long des côtes anglaises, 207, 431, 431 explication de Huxley concernant la, 431 cratères (vent), cratères d’impact, S-4 cratères, 258, S-4, S-11 de Chicxulub, 454, 455, 804 de Manicouagan, S-5 dû à l’impact d’une météorite dans le Midwest, 9 Meteor, 235 craton, 377–78, 377, 436, 436, 438 d’Amérique du Nord, 377, 378 craton nord-américain, 439 crayons en acier au bore, 488 Crétacé (Période), 424, 461, 652, 791 Amérique du Nord au, 452 au niveau de la corrélation entre les couches, 416 biodiversité au, 804 conditions dites de greenhouse au, 451, 457 dépôts de craie du, 431 et dinosaures, 414, 454 et fond marin, 85 et la plaine côtière des États-Unis, 439 et l’événement de la limite K-T, 454, 804 extinction de masse pendant le, 397 fin du, 478, 479 paléogéographie du, 451–54, 453 climat, 451 refroidissement de l’atmosphère depuis le, 778, 798 volcans au, 798 crête de berme, 627, 631 crevasse, 749, 750, 764, 765, 772 crinoïdes, 395, 445, 516 cristal de sel, 173 cristal euhédrique, 115 cristallisation des roches, 420–21 cristallisation fractionnée, 161 cristaux de glace, comme minéral, 113 cristaux, 41, 106–16, 107–8, 108, 114 arrangement des atomes dans les, 116 destruction des, 115 formation des, 113–15, 115 crochons de faille, 359 croissance des grains, 217 croissance durable, 816 croissant fertile, 739, 801 I-11 Croix Rouge, 569 croûte, 44, 45–46, 45, 46, 50, 50, 51, 53, 331, 331 carte des provinces de la, A-1, A-10 composition de la, 46, 131 déformation de la roche dans la, 350–54 et dykes, 154 et formation des montagnes, 368 et isostasie, 371 et subsidence, 528 et surrection, 528 éléments dans la, 48 raccourcissement et épaississement de la, 371, 374 roches magmatiques dans la, 374 température de la, 366 Voir aussi croûte continentale ; croûte océanique croûte continentale, 46, 46, 52, 52, 96, 331, 351, S-24 au cours de l’Éon du Protérozoïque, 438 à l’Éon Archéen, 435–36, 436, 437 déformation fragile de la, 353 formation de, 458 identification de la croissance de, 433 lors de la collision entre l’Asie et l’Inde, 372 roches magmatiques au sein de, 141–42 tremblements de terre au niveau de la, 296 croûte d’accrétion, 439 croûte de l’Archéen, 59 vestiges de la, 438 croûte océanique, 46, 46, 52, 66, 164, 331, 351 âge de la, 70 couches sédimentaires dans la, 610 et cycle des roches, 241, 245 et polarité magnétique, 70 formation au niveau d’une dorsale médioocéanique, 83–84 croûte vitreuse, 164 crues éclair, 597, 721 dans le Canyon de Big Thompson, 599, 697 dans un désert en Israël, 597 crues saisonnières, 593, 597 cryoséismes, 751 Cuba, 311 cuesta, 728, 730, S-14 cuivre, 106, 119, 122, 505, 506, 523, S-27 comme métal à l’état natif, 504, 504 comme métal de base, 505 comme ressource minérale métallique, 503 consommation de, 517 dans les pièces de monnaie, 504 des Andes, 511 source de, 517 structure cristalline du, 504, 504 Cullinan, diamant, 125 Cumberland Gap, 590 cumulonimbus, 697 cumulus, 697 cuvette d’effondrement, 292 cyanobactéries, 437, 460, 681 cycadales, 448 cycle, 240 cycle biogéochimique, 785, 792 cycle du carbone, 792–93 cycle hydrologique, 786, 792 cycle d’excentricité, 776–77, 777 cycle de transfert de masse, 240 cycle de transgression et de régressions, 208 cycle des roches, 239–45, 239, 240, 240, 786, 792 causes du, 243 et environnements de formation du, 244–45 et tectonique des plaques, 241, 242, 243, 245 étude de cas du, 241 vitesse des mouvements au sein du, 241 cycle des supercontinents, 790, 790 cycle du carbone, 792–93, 793 cycle du niveau de la mer, 791 cycle hydrologique, 531–33, 531–33, 535, 536–37, 786, 787, 792 réservoir glaciaire du, 767–68 ruissellement dans le, 570, 570 cycle sédimentaire, schéma du, 791 cycles dans l’histoire terrestre : cycles biogéochimiques, 792–93 physiques, 790, 792 cyclone extratropical, 695, 695, 703 cyclones, 694–95, 695 et les tempêtes du nordet, 703 cyclones (tempêtes de l’Océan Indien), 704 cyclothèmes, 791, 792 Cynognathus, 58 D’’, couche, 338 Dakota du Nord, 597, 769 crue de la Red River dans le, 597 crue de la Souris River dans le, 597 Dakota, aquifère du, 651, 652 Dakota, grès du, 656 Dalton, John, 22 dans les régions polaires, 720 voir aussi pluie Dante, 434 Darcy, Henry, 656 Darkness (Byron), 280 Darwin, Charles, Charles, 396, 425, 635 datation au carbone, 417, 420 Voir aussi datation radiométrique datation isométrique et la croissance des continents, 433 et la formation de la Terre, 434 et l’âge des dernières glaciations, 774 et le site d’un cratère, 454 incertitude de la, 432 Index I-12 datation isotopique, 68, 69, 400, 417, 419, 420–21, 420 datation au carbone-14, 420 des métérores et des roches de la Lune, 426 et découverte de la radioactivité, 425–26 et l’événement d’extinction du PermienTrias, 804 et roches sédimentaires, 421, 423–24 datation radiométrique, 415 Davenport (Iowa, États-Unis), inondation de, 598 Dayton Lakes, S-31 de Chelly, grès, S-23 De Re Metallica (Agricola), 105 Dead Vlei, Namibie, 737 débit (eau souterraine), 655 débit d’un cours d’eau, 574–75 et capacité, 576 intervention humaine dans le, 575 débitement glaciaire, 755 déblais de routes, 133 débordement d’un cours d’eau dans la plaine alluviale, 593 dans le Midwest américain (2011), 596, 597–98, 599–600 débris de roche, 512 débris lithiques, 187 débris meubles, 178 débris pyroclastiques, 141–42, 142, 254–56, 254–56, 254, 257 à Yellowstone, 270 issus de diverses éruptions, 264 menace posée par les, 274 débris : dans le canyon du Nil, 169, 169 dans le fleuve Colorado, 583 dans les pavages désertiques, 733 dans un environnement désertique, 244 dépassant l’angle d’équilibre, 556 en orbite autour de la Terre, 434 et rivières, 605 éparpillés par une tornade, 701 issus des avalanches de Yungay, 541 meubles, 178 recouvrant le Midwest, 132 trop-plein du barrage de Johnstown bloqué par des, 569 volcaniques (pyroclastiques), 141, 142, 254–56, 254–56, 264 Voir aussi débris pyroclastiques ; régolithe débris, 170, S-8 et météorisation, 186 Voir aussi Clastes décalage vers les bleus, 24 décalage vers les rouges, 24 et théorie de l’expansion de l’Univers, 24–25 Deccan, région du, Inde, 163, 270 Deccan, trapps du, 461 décharges, 531 déchets hospitaliers, dérive dans l’océan des, 642 déchets nucléaires, 489 déchets radioactifs, contamination des eaux souterraines par des, 667 déclamation, 374–75 déclinaison magnétique, 61, 61, 62, 64, 64 cartes de, A-1, A-5 découverte du, 773 décrochement, 379 Deep Gorge, S-30 Deep Impact, navette spatiale, 36 Voir aussi sonde spatiale, 205 déferlement, 625 déflation, 724 déflation, accumulation de pierres par, 722, 723 déforestation, 808, 813, S-40 dans les forêts tropicales, 560 déformation, roches de, rock, 349, 350–54, 351, 366, 380 carte géologique des, 380 dans l’ouest de l’Amérique du Nord, 453 des plate-formes cratoniques, 377 et dépôt, 406 origine des, 354 pelliculaires, 445 Voir aussi déformation fragile ; déformation ductile déformation cisaillante, 352, 353 déformation des roches, Voir déformation, roches de déformation ductile, 295–96, 352–53, 354, 362, 366 déformation fragile, 296–6, 352–53, 354, 362 déformation pelliculaire, 445 deformation plastique, 127, 215, 219 déformation vs. topographie, 380 déformations, 352, 353 dégazage, 435 degré d’intensité du métamorphisme, 223, 225, 226, 231, 231 degré de houillification, 484 délamination, 528 delta, 205, 579, 586, 588, 588, 589, 593, 594, S-15 dépôt dans un, 203 dépôt de sol dans un, 188 du Gange, 706 du Mississippi, 588, 589 du Niger, 589 du Nil, 586, 588, 589, 806 forme du, 589 marécageux, 629 Voir aussi Delta de Catskill delta, de type « Gilbert », 205 deltas marécageux, 629 demi-graben, 361 demi-vie, 417, 417 Démocrite, 22 Denali, faille de, S-26 Denali, Parc National, région du (Alaska, États-Unis), 289, 578, 585 dendrochronologues, 421, 422, 796 densité, 22, 331 densité (atmosphérique), 38 densité énergétique, 469 dent de requin fossilisée, 401 Denver (Colorado, États-Unis), S-25 tremblement de terre à, 312 déplacement, 351, 352 déplacement d’une faille, 290, 291, 358–59, 359, 360 au niveau de la faille de San Andreas, 290 dépôt, 186, 187, 446–47, 594, S-23, S-38 dans les deltas, 586, 588 de sédiments, 528 et évolution du paysage, 528, 529 évaporites, S-14 issu d’une glaciation, 759–60, 762, 766 dépôt d’évaporites, S-14 dépôt de sable ou gravier aurifère, 510, 510, 518 localisation des, 510 dépôt magmatique, 507, 511 dépôt massif de sulfures, 507, 508 dépôt sédimentaire, Voir dépôt dépôts clastiques, marins d’eau peu profonde, 205 dépôts d’enrichissement secondaire, 507–8, 509 dépôts de cuivre porphyrique, 507 dépôts de lave fragmentaire, 256 dépôts de sables éoliens, 733 dépôts de sel, et dérive des continents, 59 dépôts détritiques marins peu profonds, 205 dépôts fluviatiles, 578, S-23 dépôts fluvioglaciaires, 760, 761, 765 dépôts hydrothermaux, 507, 508, 511, 518 dépôts marins profonds, 50, 54, 66 dépôts minéraux résiduels, 510–11, 510 dépôts pyroclastiques, 256 dépôts sédimentaires de métaux, 509, 509 dépôts sédimentaires sur Mars, 535 dépôts volcaniques-sédimentaires, 256 dépôts volcanoclastiques, 254 dépression ondulatoire, 695 dérive, 759 dérive de plage, 627, 628 dérive des continents, 56–57, 56, 74, 78, 785 changement issu de la, 785, 785 critique de, 60 et changement climatique (à long terme), 798 et expansion des fonds marins, 67 et la trajectoire de déplacement apparent des pôles, 63 et paléomagnétisme, 60 preuve de, 56–60, 56, 57, 78 dans des forages marins profonds, 74 Index dans la distribution des fossiles, 55, 58, 59 dans les trajectoires de déplacement apparent des pôles, 65 dérive littorale, 626 derricks, 476, 477 Des Moines (Iowa, États-Unis), inondation de, 598 désagrégation mécanique, 170–72 Voir aussi désagrégation physique désagrégation physique, 170–72, 209 et altération chimique, 174–75, 175 désert d’Atacama, 734, S-36 désert d’Australie, 718 désert du Namib, S-36 désertification, 736, 806, S-41 déserts à l’intérieur d’un continent, 720 déserts côtiers, 719, 720 déserts et régions désertiques, 711, 717, 717, 718, S-5, S-15, S-23, S-25, S-35 dans la Province du Basin and Range, 732 désert de Sonoratypes de, 732, 735 désert du Namib, 741, S-36 désert du Sahara, Voir Sahara et dérive des continents, 59 et environnements de dépôts, 725, 726, 730 et équilibre écologique, 736–39 et le cycle des roches, 244 étendue des, 718–19 géologie des, 716–41 habitation humaine dans les, 736–37, 736 irrigation par les eaux souterraines, 646, S-34 la vie dans les, 735–36, 735, 736–39 météorisation et processus d’érosion dans les, 720–25, 721, 722, 725 nature et localisation des, 717–20 paysages dans les, 727–36, 729, S-36–S-37 problèmes dans les, 736–39 types de, 717–620 urbanisation des, S-40, 738 déserts polaires, 720 déserts subtropicaux, 718–19, 719 désintégration radioactive, 417, 417 chaleur produite par, 435, 469 destruction des forêts pluviales, et sol, 183 développement, et mouvements de transport en masse dans le sud de la Californie, 560 Devil’s Tower (Wyoming, États-Unis), 277, 277 Devils Postpile (Californie, États-Unis), 253 Dévonien, Période du, 445, 448, 460 animaux du, 445 durée du jour au (Moyen), 624 et corrélation des strates, 416 et région des Appalaches, formes de vie au, 413 I-13 orogenèse d’Antler du, 445, 448 supérieur (carte paléogéographique de l’Amérique du Nord), 448 diagenèse, 208, 210, 226 et métamorphisme, 208 diagramme de phase, 216, 216 Diamantina (Brésil), S-8 diamants, 109, 109, 124, 125, 126, 335, 336 dans une roche métamorphique à ultrahaute pression, 216 dépôt dans des sables ou graviers aurifères, 510 Diamant de Cullinan, 125 dureté des, 119, 119 et simulation dans le manteau, 335 exploitation minière des, S-8 forme des, 109 Hope Diamond, 124, 124 diamicite, 188, 188 diapir, 153 Dickinsonia, 441 Dietz, Robert, 56, 78 différenciation, 29, 142, 222, 434, 788 différenciation métamorphique, 220, 222 diffraction, 116, 117 diffusion (lumière), 684 diffusion à l’état solide, 113 digue, 642 digues, 641, 643 Dinosaur Ridge (Colorado, États-Unis), 198 dinosaures, 450, 454, 458, 461 affleurement d’os de, 390 au cours de la Période Jurassique, 450, 451, 454 empruntes dans des mudstones, 390 et climat, 798 extinction des, 414, 454, 461 fossilisation des, 388 première apparition des, 414, 450, 461 diorite, 157 dioxyde de carbone (CO2), 809 catastrophe du lac Nyos due au, 276, 276 dans l’atmosphère, 682, 683, 789, 794, 803, 808–9 dans la proto-atmosphère (Archéen), 437 et combustibles fossiles, 494–97, 683 et feux de forêt, 683 et glaciation, 776, 777 et réchauffement global ; Voir aussi effet de serre, 778, 780, 808–9 ; et surrection, 799 et Terre habitable, 800 extraction du, 799 dans l’atmosphère au Crétacé, 454 dans l’atmosphère à l’Hadéen, 435 dans les gaz volcaniques, 681 en tant que gaz à effet de serre, 443, 454, 682, 683, 776, 793, 794–95, 808–9 et la Terre boule de neige, 443 production humaine vs. production volcanique du, 808 dioxyde de soufre, 435, 494 dans le gaz volcanique, 681 dipôle, 37, 39, 63, 64, 71, 345, 345 magnétique, 60 paléomagnétique, 63, 64, 68 dipôle magnétique, 60 dipôle paléomagnétique, 63, 64, 68 discontinuités de vitesse sismique, 334 discordance, 202, 203, 407–10, 408, 409, 411, 412 dans l’histoire géologique, 419 et Grand Canyon, 410, 412 et superposition de cours d’eau, 592 régionale, 446, 447 types de angulaire, 407, 408, 409, 413 discordance angulaire, 407–8, 409 non-conformité, 409 discordance d’érosion, 409 discordances angulaires, 407, 408, 409, 413 discordances régionales, et séquences stratigraphiques, 446 dispersants, 498 disque protoplanétaire, 28 dissolution par pression, 215, 218 dissolution, 111–12, 112, 173–74, 173, 175 des minéraux, 115 des minéraux dans un cours d’eau, 576 distance par seconde au carré (d/s²), 362 distorsion, 351, 352 distributaires, 588–89, 595 divergence, zone de, 689 diversification, 414, 450 diversité, 415 Dobson, unités, 808 dolomie, 194, 231, 583, 584 dolomite, 122, 133, 194, 231, 508, 667 domaine extrusif, 141 domaine intrusif, 141 domaines, 392 dôme, 363, 363, 378 régional, 377–78 sur la carte géologique de l’est des États‑Unis, 378 dôme de lave, 253 dôme rhyolitique, 251 dômes de résurgence, du Krakatoa, 265 dômes régionaux, 377–78 Donau, glaciation, 774 Doppler, C. J., 23 Doppler, effet, 23, 24, 32 Doppler, radar, 703 dormants, volcans, 277 dorsale, 41 en tant que limite divergente, 83, 84 et expansion des fonds marins, 68 sur une carte des vitesses relatives, 98 Index I-14 sur une carte des volcans, 161 Voir aussi Dorsale Médio-Atlantique ; dorsales médio-océaniques Dorsale de l’Océan Indien, 90 Dorsale du Pacifique Est, 66 Dorsale du Sud-Est de l’Océan Indien, 66 Dorsale du Sud-Ouest de l’Océan Indien, 90 Dorsale Farallon-Pacifique, 457 Dorsale Juan de Fuca, 69 Dorsale Médio-Atlantique, 66, 73, 82–83, 99, S-6 bathymétrie, S-32 et désintégration de la Pangée, 456 et Islande, 91, 270–71, 273, 663 dorsales médio-océaniques, 65, 65, 74, 74, 77, 82–83, 83, 90, 93, 94, 95, 96–97, 163, 613, 638, S-6 activité volcanique au niveau des, 161, 266, 266, 270–271 points chauds, 90–91, 90, 91 volcans de limites de plaques, 90–91 anomalies magnétiques près des, 69, 72, 73 bathymétrie des, 83 distribution des tremblements de terre au niveau des, 306 en tant que limites divergentes, 83, 84, 90 et désintégration de la Pangée, 453–54 et expansion des fonds marins, 68, 83, 84 et force de poussée de la dorsale, 95, 95 et formation des rifts, 94 et remontée de chaleur, 66 et tectonique des plaques, 98 et tremblements de terre, 67 et variations du niveau de la mer, 447, 636 et zones de fracture, 88 élévation des, 84–85, 86 formation de la croûte océanique au niveau des, 83–84 formation des roches magmatiques au niveau des, 163, 64–165 formation du manteau lithosphérique au niveau des, 84–85 métamorphisme hydrothermal au niveau des, 233, 235 tremblements de terre au niveau des, 305, 306 double chaîne, silicates à, 122, 123 Douvres (Angleterre), falaises de craie (White Cliffs) de, 207, 431 Douze Apôtres (éperons d’érosion marine en Australie), 632 downwelling, zones de, 339, 340, 343, 616–17, 619 drainage : évolution du, 590–92 et caractéristiques du sol, 179, 180 Drake, Edwin, 473 Drake, Passage de, 616 dripstone, 671, 674, 675 dromadaires, et conditions désertiques, 717, 717, 735 dropstones, 754, 755, 765 drumlins, 763, 763, 765, 772 drumlins proches de, 763 Dryas Récent, 801, 803 dune en étoile, 731, 733 dunes, 198, 727 côtières, 629 de sable, 199, 730, 731, 732, 734–35, 734, S-5, S-15, S-33, S-34, S-37 en étoile, S-36 dunes de sable, 199, 730, 732, 734–35, 734, S-5, S-15, S-23, S-33, S-34, S-37 barkhane, 732, 733, 734, 734 dans le Désert du Namib, S-36 migration des, 731 dunes de type nabkah, 730 dunes en étoile, 734, 734, 735, S-36 dunes longitudinales, 734, 735 dunes paraboliques, 734 dunes transversales, 734, 734 Durant, Will, 2 dureté, d’un minéral, 119 Dust Bowl de l’Oklahoma, 183, 183, 737–38, 739 dyke basaltique, 150, 164–65 dans une illustration de l’histoire géologique, 405, 406 dykes, 84, 149, 150, 151, 153, 164–65, 269, S-10 à Shiprock, 150 composition des, 155 dans un volcan, 268 de basalte, 150, 164–65, 405, 406 en Australie-Occidentale, S-11 et relations de recoupement, 404 formation de, 154 pegmatite, 156 dykes circulaires, 159 dykes pegmatitiques, 156 dynamitage des pentes instables, 563 dynamo, 346 dynamo à auto-excitation, 346 Earthquake Park (Alaska, États-Unis), S-28 EarthScope, 308, 339, 340 East Pacific Rise, 73 eau : atmosphérique, 648, 681, 685, 789 et chaleur latente, 685 comme gaz à effet de serre, 794–95 comme source d’énergie, 466 consommation excessive d’, 603–4 contamination de l’, courante, 569 dans l’atmosphère de l’Hadéen, 435 dans le gaz volcanique, 681 dans les fissures, 355 de l’océan, 614–17, 614 de subsurface (réduction), 563 de subsurface, 570 de surface, Voir lacs et fond des lacs ; rivières ; cours d’eau et cycle hydrologique, 531–33, 537 et Mars, 535, 569 et stabilité des pentes, 556, 557 météorique, 570 molécule d’, 744 montée de l’, 669, 669 proportion souterraine de l’, 663 ; Voir aussi eau souterraine réservoirs d’, 532–33, 533, 537 structure moléculaire de l’, 111, 112 eau acide, 173–74 Eau Antarctique de Fond, 617 eau de fonte, 571 eau de fonte, lacs d’, 762 eau de l’océan, 614–17, 614 composition, 614–15, 614 température de l’, 615–16 eau de subsurface, 570 réduction de l’, 563 Voir aussi eau souterraine eau de surface, 39, 41 eau dure, 667 eau météorique, 570 eau souterraine, 41, 531, 564, 570, 646–78, 647–48 abaissement du niveau de l’(pour éviter des mouvements de transport en masse), 564 alimentant un cours d’eau, 570 contamination de l’, 668, 668, 806 dans la lithification, 187 dans les fissures, 355 dans une formation de travertin, 194 en tant que réservoir, 533 et cycle hydrologique, 532–33, 537 et entreposage de déchets nucléaires, 489 et énergie géothermale, 489-90, 490 et l’eau dans l’atmosphère, 681 et le développement des archées, 395 et les dépôts d’enrichissement secondaire, 507–8, 518 et les fluides hydrothermaux, 218 et les grottes, 670–76 et les plantes du désert, 735 et les sources chaudes ou les geysers, 661–63, 661, 662 et nappe phréatique, 652–54, 652 et oasis, 660 et perméabilité, 650, 650 et sismicité induite, 312 et vitesse d’écoulement, 656–6 extraction de l’, 657–59, 657, 658 écoulement de l’, 654–56, 655, 675 indices concernant l’, S-34–S-35 intervention humaine concernant l’, 667–69 inversion de l’écoulement de l’, 665 irrigation, S-34 Index pour l’agriculture, 738 pour l’irrigation, 646 problèmes d’utilisation de l’, 663–69, 665 refroidissant le magma, 155, 160 sources de l’, 648–52 tarissement de l’, 663–67, 664, 666 temps de résidence de l’, 532 utilisation globale de l’, 663 eau de source, 667 eaux courantes, 569 action des, 576–79 géologie des, 568–607 eaux vives, 582, 583 éboulement clastique, 547 éboulement rocheux, 545, 547, 563 échantillon (specimen), 136, 137 échauffement, métamorphisme dû à un, 215–16, 216 échelle Celsius, 49 échelle d’intensité de Mercalli, 300–301, 310 échelle de dureté de Mohs, 119, 119 échelle géologique, 413–14, 414, 415 ajout d’âges numériques sur l’, 423–27, 425 et âges numériques, 421–22, 423 échelle modifiée de Mercalli, 300, 302 échelles de magnitude sismique, 301–3 échinodermes, 444 écho-sondage (sonar), 65, 65 éclair, 700, 700 éclat des gemmes, 124 écliptique, 36 éclogite, 226, 226 écologie, et énergie hydroélectrique, 490 Écosse : affleurement de plis de fluage en, 365 affleurements de roche en, 401 dykes du Cénozoïque en, 150 estuaire de Forth en, 552 paysage en, 213 pendant la dernière glaciation, 772 Siccar Point (observations de Hutton à), 407, 408 écosystèmes, 806 estuaires et, 633 modification anthropique des, 806 écrasement, 231 Édiacarien, faune de l’, 440, 441, 443, 461 effet de serre, 445, 451, 457, 495, 794 et changement climatique, 803 provoqué par la surrection, 799 effondrement des pores, 665, 666 effondrement du plafond d’une galerie, 675 effondrement orogénique, 376, 376 Égypte, S-35, S-37 désert du Sahara en, Voir Désert du Sahara Île de Zabargad en, 105 pyramides d’, 532 Ekman, transport d’, 618, 619 Ekman, V. W., 618 I-15 El Capitán, S-10 El Niño, 712, 712, 713 électricité d’origine éolienne, 490–92, 491, 494–95, 494 électroaimant, 110, 110, 111 électron, 22 élément, 22, 110, 110 origine de l’, 27 éléments radioactifs, 29 élévation due à la convection, 696, 696 élévation due à la convergence, 696–97, 696 Ellesmere Island, 809 Elm (Suisse), enfouissements par des chutes de roches, 550 emballement de l’effet de serre (Vénus), 800 émeraude, 124, 126, 127 émergence (eau souterraine), 655, 655 Emerson, Ralph Waldo, 287 émissions volcaniques, et changement climatique, 803 Empereur, Chaîne sous-marine de l’, 91, 98, 162 emplacement, 375 Emporium (Pennsylvanie, États-Unis), S-31 empreinte d’un fossile, 389 empreinte de coquille fossile, 389, 390 empreintes carbonisées, en tant que fossiles, 389, 390 Encelade, 283, 538, 538 enclume de diamants, 335, 336 encoche formée par les vagues, 631, 632 énergie, 466, 467 besoin d’, 467, 467 pour l’évolution du paysage (interne, externe et gravitationnelle), 528 énergie cinétique, 142, 683, 685 énergie éolienne, 466 énergie externe, 261–63, 262, 288 énergie géothermique, 466, 468, 468, 469, 489-90, 490, 494–95, 494 énergie gravitationnelle, 528 énergie hydroélectrique, 468, 490, 491, 494 énergie interne, 528, 787 énergie lumineuse, 24 énergie nucléaire (électricité), 466, 469, 487– 89, 488, 494 énergie nucléaire, défis de l’, 488–89 énergie potentielle, 342, 655 énergie potentielle gravitationnelle, 341–42 énergie propre, 494 énergie sismique (vibrations), 291 énergie solaire, 466, 468, 468, 492, 494, 501, 688, 501, 787 et gaz à effet de serre, 682, 688 et cycle des roches, 243 et panneaux solaires, 501 stockée dans les énergies fossiles, 469, 482 dans le vent, 468 énergie thermique, et gaz à effet de serre, 794 Engelder, Terry, 481 enjeux environnementaux : contamination des eaux souterraines, 667–69, 668, 669 déchets nucléaires, 488 et exploitation de mines à ciel ouvert, 484 et exploitation minière, 521, 531 et énergie hydroélectrique, 490 et ressources minérales métalliques, 521 et rivières, 603 modification anthropique des paysages, 805 phénomènes géologiques jouant sur les, 7 pollution, 806–8 pollution atmosphérique, 683 réchauffement global, voir réchauffement global Enlightenment, 401–2 enregistrement sismique, numérique, 299 enrichissement de l’uranium, 488 Enriquillo-Plantain-Garden, faille d’, 310–11 enrochement, 563, 564, 641, 642 entisol, 181 environnement, et développement des sols, 180 environnement anoxique (dépourvu d’oxygène), fossiles créés dans un, 386, 389, 391 environnement carbonaté d’eau peu profonde, 205 environnement de dépôt, 201–6, S-23 identifier des changements dans un, 433 environnement extrusif, 149, 159 environnement intrusif, 159 environnement sédimentaire, 201–6 terrestre (non-marin), 201, 204–5, 204, 205 environnements carbonatés d’eaux peu profondes, S-15 environnements carbonatés, eaux peu profondes, 205, 206 environnements de cônes alluviaux, 201 environnements de dunes de sable, 204 environnements fluviatiles, 204–5, 204, 206 environnements glaciaires, 201 environnements lacustres, 205, 205 environnements métamorphiques, et tectonique des plaques, 227 environnements périglaciaires, 770, 771 environnements sédimentaires marins, 205 dépôts deltaïques, 205, 206 environnements sédimentaires terrestres, 201, 204–5 Éon Archéen, 6, 7, 413, 435–38, 460, 800 changements au cours de l’, 789 distance de la Lune au cours de l’, 623 et gisements de fer rubanés, 441 photosynthèse à l’, 789 tillites issues de l’, 776 Éons, 413 épaississement de la croûte, 368 éperons d’érosion marine, 632, 633 Index I-16 éperons tronqués, 757 épicentre d’un tremblement de terre, 82, 289, 289, 296, 307, 308, 309 carte de l’, 305 cartes de l’, 323, 324, A-1, A-6, A-7 identification de l’, 300, 301 Épique de Gilgamesh, 593, 798 épirogenèse, 378 Époque Éocène, 456, 460 et fond marin, 85 et glaciations, 778 température chaude de l’, 813 époques, 413 Epsilon Eridani, représentation d’un artiste d’, 54 Équateur, volcans en, S-12 équidistance, 530–31 équilibre isostatique, 344 équilibre ponctué, 397 et collisions catastrophiques, 473 équinoxe, 690–1 équipement analytique, pour l’étude des roches, 136–38 Ératosthène, 20, 21, 32 Ère Cénozoïque, 6, 7, 413–14, 443, 456–58, 460, 461, S-20, S-25, S-27 à partir de la corrélation entre couches, 416 conditions icehouse pendant l’, 799 formes de vie pendant, 414, 458 minerai dans les plutons de l’, 511 refroidissement à long terme pendant l’, 778 système de chevauchement formé pendant l’, 368 Erebus, Mont, 2, 2 ères, 413 erg, 727, 730, 734 Rub al Khali comme exemple d’, 734 Eris, 19 érosion de plage, 640–41, 641, 642, 643 érosion éolienne, 722–25 érosion glaciaire, paysages formés par, 758 érosion hydrique, 721–22 érosion par les vagues, 629, 631, 637 érosion régressive, 571, 583, 590, 595, 733, S-30 érosion verticale, 581–82, 571 érosion, 150, 151, 177, 186, 524, 526, 528, S-10, S-11, S-18, S-19, S-21, S-22, S-23, S-24, S-30, S-31, S-37, S-38 agents d’, 529–31 au cours du développement des roches sédimentaires, 186, 187 côtière, 202 dans le Parc National des Arches, 355 dans les Alpes, S-20 des montagnes, 350, 366, 375, 432, 432 des roches sédimentaires, 211 du bloc chevauchant, 359 due à l’agriculture, 531 due à la modification des paysages, 805 d’un volcan, 277, 277, S-10 du sol, 182–83 et cours d’eau (fluviatile), 576, 577 et création des cours d’eau, 572 et méandres, 585, 586 érosion régressive, 571, 571-72, 583, 590, 595, 733 et cycle des roches, 243 et développement du paysage, 529 et discordances, 407 éolienne, 722–25, 733, 737 hydrique (désert), 721–22 par les vagues, 529, 626, 629, 631, 632, 637 du Delta du Nil, 806 relief affecté par l’, 528 éruption volcanique, et édification des montagnes, 374 éruptions, 498, 724 éruptions, Voir éruptions volcaniques éruptions andésitiques, 253 débris pyroclastiques provenant d’, 254–56 éruptions au sein de fissures, 258, 258, 273 éruptions basaltiques, 253, 254 éruptions de cratère, 258 éruptions de flanc, 259 éruptions des trapps basaltiques, 270, 272 éruptions effusives, 261, 261, 272–75 risques liés aux, 272–75 éruptions explosives (pyroclastiques), 261–63 éruptions phréatiques, 263 éruptions phréatomagmatiques, 280 éruptions rhyolitiques, 253 débris pyroclastiques issus des, 254–56 éruptions sommitales, 258 éruptions stromboliennes, 262, 262 éruptions volcaniques, 248–85, 262, S-12–S-13 à travers des fissures vs. cônes circulaires, 258 comme hypothèse des anomalies dans le Midwest, 8 configuration géologique des, 266–67, 270–72 coulées de lave issues des, 248–53, S-12 débris pyroclastiques issus des, 254–56, 254 dioxyde de carbone produit par les, 808 et changement climatique à long terme, 798 exemples mémorables d’, 264–65 explosives, 254–56, 255 ignimbrite provenant des, 256 le long des dorsales médio-océaniques, 161, 266 le long des limites convergentes, 266–67 prédiction des, 277–78 produits des, 249–57 protection contre les, 276–79 refroidissement du climat à cause des, 280–81 vues depuis l’espace, 255 escarpement, S-23 et recul des falaises, 729 dû à l’érosion des loess, 760 au niveau d’une dorsale médio-océanique, 613 Escarpement du Niagara, 584 eskers, 765, 766, 766 espace, interplanétaire, 36 espace, interstellaire, 26 espace de liberté du cours d’eau, 600 espèce, 393 espèces vivantes : apparition sur la terre ferme des (Éon Protérozoïque) classification des, 392–93, 394 dans le désert, 735–36, 735 diversité des environnements qui subviennent aux besoins des, 431 et cycle du carbone, 792 extinction des, 397–98 évolution des, 396–97, 460, 789, 789 ; Voir aussi évolution pendant les glaciations du Pléistocène, 773 Espinhaço, chaîne de l’, Brésil, S-8 essence, 473 estuaire(s), 202, 633, 633 et archives du changement climatique, 421, 422, 796, 797 pollution des, 642–43 pour déterminer l’âge numérique, 421 étain, 505 États-Unis : carte du risque sismique aux, 324 carte topographique des, 383 consommation annuelle par habitant de matériaux géologiques aux, 520 consommation d’énergie aux, 466 dépôts du Pléistocène aux, 774 et plate-forme continentale, 439 littoral oriental des, S-9 pendant la glaciation, 765, 773–74 région du Sunbelt aux, 663 stockage stratégie des ressources par, 520 tornades aux, 702 Voir aussi plaine côtière ; Midwest ; Amérique du Nord ; Etats individuels éthanol, 469, 489 étirement, 352, 353 Etna, Mont, 252, 262, 274, 279, 279, 285, S-12 Étoile Polaire, 16 étoiles : distinction entre les planètes et les (époque d’Homère), 15 en tant qu’usines d’éléments chimiques, 27 formation des, 26 générations d’, 27 mort des, 26, 27 Étretat (France), falaises d’, 632 eucaryotes, 392, 393 Index Eukarya (eucaryotes), 440, 460, 461 Europa, 538 Europe, 597 aires climatiques du Pléistocène en, 774 au cours de la dernière glaciation, 743 euryptérides, 445 eustatiques (mondiaux), changements du niveau de la mer, 447, 636, 636, 792 évacuations : contre les éruptions volcaniques, 279 contre les inondations, 597 contre les mouvements de transport en masse, 562 contre les tremblements de terre, 322 Evans, Mont, S-25 évaporat, 112 évaporation, 532 et température, 685 évaporites, 192–94, 193, 517 comme plans de rupture potentiels, 554 évapotranspiration, 532 événement d’extinction de masse, 397, 397, 398, 803–4, 804 au Permien, 448, 450, 461 à la fin du Paléozoïque, 448, 450, 460 et équilibre ponctué, 397 et événement de la limite K-T, 454, 455, 461 Everest, George, 374 Everest, Mont, 38, 349, 370, 372, 374, S-20 altitude du, 270 pression de l’air au sommet du, 38, 683, 683 Everglades, 664, 665, S-33, S-34, S-40 indices sur l’histoire géologique de la Terre dans les, S-24–S-25 évolution (vie), 396–98, 460, 789, 789 à l’Ère Cénozoïque, 458 à l’Ère Mésozoïque inférieur et moyen, 450 supérieur, 454 à l’Ère Paléozoïque inférieur, 444–45 moyen, 445 supérieur, 448, 450 dans la colonne géologique, 415 dans l’étude de l’histoire de la Terre, 434 de la vie sur Terre, 789, 789 et changement de paradigme, 78 et extinction, 396–97 et écosystèmes, 806 fossiles et, 386–98, 414 Voir aussi formes de vie évolution de l’atmosphère, 682 évolution de la Terre, 460–61 évolution humaine, 458 Voir aussi évolution excentricité orbitale, 776–77, 777, 802–3 exfoliation, 171, 171 exhumation, 235, 235, 376 I-17 exothermiques, réactions chimiques, 469 expansion du fond marin, 66, 74, 205 argumentation de Hess concernant l’, 776 et désintégration de la Pangée, 67 et dorsales médio-océaniques du Crétacé, 56, 68–74, 83, 89, 99 et glaciation, 68–74 et limites de plaques divergentes, 453–54 et tectonique des plaques, 456 et variations du niveau de la mer, 72 preuves de l’expansion, 82–85, 82, 83, 84 au niveau des anomalies et des inversions magnétiques, 74 dans les forages en mer profonde, 73 vitesse de l’, 78 expansion gravitationnelle, 749, 750 expansion thermique, désagrégation physique due à l’, 172 exploitation minière du charbon, dangers liés à l’, 484 exploitation minière : dangers de l’, 513 des diamants, S-8 du charbon, S-27 à ciel ouvert, 484, 486 souterraine, 484, 486 du cuivre, S-27 du fer, S-27 et environnement, 521, 531 et modification du paysage, 805 nouvelles techniques d’, 521 pour les ingrédients du ciment, 515 pour obtenir des minerais, 511–13, 518 à ciel ouvert, 512, 516, 518, 521 en sous-sol, 511–12, 518, 521 et débris de roche, 521 Voir aussi mine exploration des océans, 609–10 Voir aussi navires de recherche Exploration du fleuve Colorado et de ses Canyons (Powell), 400 explosion du Cambrien, 395, 414, 415, 444– 45, 460 explosion volcanique, comme risque, 275 extension des fossiles, 406 explosions de roche, 513 extinction (d’espèces), 6 des dinosaures, 397–98, 406 évolution et, 414 Voir aussi événement d’extinction de masse, 396–97 extraction par fusion, 504–5, 513 extrémophiles, 393 Exxon Corporation, 792 Exxon Valdez, marée noire, 498 Eyjafjallajökull, volcan, 271, 275 faces cristallines, 107 facettes (gemme), 126 faciès métamorphique, 223, 226, 226 Fahrenheit, échelle de, 49 faillage, 91, 93, 357, 359 brèche issue du, 649 Faille Alpine (Nouvelle-Zélande), 88, 306, 560, S-21 faille chevauchante, 290, 290, 295, 358, 359, 362, 372, S-21 et chaîne de chevauchement par plissement, 368 faille de détachement, 361, 362 faille inverse, 290–91, 290, 292, 293, 358, 359 Faille Nord-Anatolienne, 324–25 faille normale, 290–91, 290, 292, 292, 306, 323, 358, 359, 361, 362, 368, 372 faille oblique, 358, 359 faille transformante, 50, 82, 100 océanique, 613, 638 faille transformante, sur une carte volcanique, 161 faille transformante (limite transformante), 88, 89 failles, 44, 44, 287–96, 287, 292, 350, 351, 351, 357–62, 362, S-6, S-7, S-14, S-16, S-18–S-19, S-21 actives, 291 au niveau des affleurements alpins, 351 classification des, 358, 359 dans la croûte, 290–91, 292–93 dans la Province du Desert and Range, 732 dans le Crétacé en Amérique du Nord, 452 dans une illustration de l’histoire géologique, 405, 406 dans une plate-forme cratonique, 377–78 dues à l’impact de météorites, 8 et oasis, 660 formation des, 291, 291, 294 inactives, 291 préexistantes, 294, 295 surfaces des, 361 tremblements de terre générés par des, 295 types de, 290–91 failles actives, 291, S-6, S-18–S-19 failles aveugles, 291 failles chevauchantes, 309 failles d’effondrement, 358, 359 failles de décrochement, 290, 290, 291, 292, 293, 295, 306, 323, 358, 359, 361, 525, S-21 failles inactives, 291 failles normales, 306 failles transformantes, 74, 82, 83, 88, 613, S-6 sur une carte des vitesses relatives, 98 Fairbanks (Alaska, États-Unis), S-26 falaise : de roche fissurée, 355 en marches d’escalier, 728 falaises en marches d’escalier, 729 falaises rocailleuses, dans les déserts, 727–30 familles, 393 farine glaciaire, 755 Farmersburg (Indiana, États-Unis), S-27 Index I-18 feldspath, 118, 122, 152, 153, 157, 214 dans les cônes alluviaux, 201 dans les gneiss, 220 dans les granites, 506, 513 dans les roches métamorphiques quartzofeldspathiques, 223 dans les schistes, 219 et altération chimique, 175 et hydrolyse, 174 et la météorisation des roches sédimentaires détritiques, 189 Voir aussi feldspath potassique ; orthoclase feldspath potassique, 506 feldspaths potassiques, 122, 218, 225 fenêtre à huile, 470, 471 fentes de dessiccation au sein de la boue, 199, 200, 204 dans une plaine alluviale, 204 et uniformitarisme, 403 fer, 42, 113, 504, 505, 510 comme ressource minérale métallique, 503 consommation de, 517 dans la biotite, 106 dans la croûte, 48 croûte continentale, 506 dans l’eau souterraine, 667 dans le magma, 144 dans les roches métamorphiques basiques, 222, 223 dans les sols, 180, 181, 182 et météorisation, 174 exploitation minière du, S-27 formation de rouille au niveau du, 174 fer, alliage de : dans le noyau, 48, 336, 788 et champ magnétique, 60, 70 vitesse des ondes sismiques dans le (en fusion), 332 fer, minerai de : extraction par fusion du, 505, 505 pourcentage en oxyde de fer dans le, 507 provenant des gisements de fer rubanés (BIF), 441 fer, oxyde de, 144, S-36 dans le ciment, 515 dans le vernis désertique, 721 et marbre, 222 Ferrel, William, 689 feu, feu, dans des couches de charbon souterraines, 484 feu, dégâts provoqués suite à un tremblement de terre par le, 317–18, 318 feux de forêt, effet atmosphérique des, 683 feux de forêt, réchauffement global et, 815 figures sédimentaires, 197 filon, 510 Finger Lakes, 757, 772 fission nucléaire, 23, 23, 468, 469, 487 fissuration columnaire, 253, 253 fissure, 258 fissures, 170–71, 171, 173, 249–50, 269, 354, 355–56, S-37 dans le désert, 720 dans le Parc National de Canyonlands, S-29 dans le Parc National des Arches, S-20 dans le Parc National de Zion, S-23 dans les réseaux de grottes, 670, 671 dissoutes, 672 verticales, 171 fissures, ensemble de, 355 fissures non-systématiques, 355 fissures systématiques, 355 dans le Parc National des Arches, 358 fistuleuse, 672, 674 fixation de la roche, 564 fjords, 633–34, 633, 757, 759, 772, S-4, S-33 en Islande, 819 glaciaires, 629 fjords glaciaires, 629 Flagstaff (Arizona, États-Unis), Ariz., S-11 flancs, 362 flaque, 570 flèche de sable, 627 flèches de sable, S-33 Fleuve Jaune (Hwang), Chine, 597 civilisation ancienne sur le, 603 crue du, 597 Fleuve Jaune, delta du (Chine), 588 flocons de neige, 745 Florence (Italie), inondation de, 597 Floride, aquifères de, 652 Floride, S-33, S-34, S-40 effondrement d’un aven en, 647–48, 647 Everglades en, 664, 665 flottabilité, 80 dans la migration des hydrocarbures, 472, 473 dans l’atmosphère, 681 des racines crustales, 364, 371, 374, 374 et isostasie, 370–71 principe d’Archimède, 80, 80 fluage d’une faille, 296 fluage de plis, 365 fluide supercritique, 218 fluides hydrothermaux, et environnements métamorphiques, 228, 231 dans les réactions métamorphiques, 218, 227, 234 fluorite, 119, 120, 121 flux de convection, dans le manteau, 340, 366 Foehn, effet de, 719 déserts et, 719, 719 foliation métamorphique, 136, 136, 212, 213, 219–21, 231, 368, S-16 dans un conglomérat aux débris aplatis, 221 et plans de rupture, 554, 554 foliation tectonique, 366, 367, 661 Voir aussi foliation foliation, 219, 362–68, S-24 métamorphique, 136, 213, 219–21, 231, 231, 366, S-16 et plans de rupture, 554, 554 suite à la déformation, 231, 350 tectonique, 366, 367 fond de l’océan, Voir fond marin fond marin (océanique), 65–66, 65 carottes sédimentaires dans le, 61 cartes du 41, 65, 65, 66 ; Voir aussi carte bathymétrique dropstones accumulées sur le, 754 en proportion de la surface de la Terre, 41 minéraux d’oxyde de manganèse sur le, 509, 509 provinces bathymétriques du, 612 sédiments sur le, 66, 74, 205 forage, à la recherche de charbon, 485 forage directionnel, 476, 481 forage pétrolier off-shore, 476, 476, 498–99 forages en mer profonde, 400 forçage orbital, 777 force, 18, 18, 355 de champ, 18, 18 mécanique, 18, 18 vs. contrainte, 354 force centrifuge, 622 et marées, 623 force centripète, 622 force de champ, 18, 18, 340 force de Coriolis, 616, 687–88, 689 dans l’atmosphère, 687–88, 689, 691–92, 692, 694, 703, 704 dans les océans, 616, 618 et l’upwelling, 618 force de flottabilité, 80 et remontée du magma, 146 force de poussée de la dorsale, 95 force de traction du slab, 95, 98 force génératrice des marées, 620 force magnétique, lignes de, 51 force mécanique, 18, 18 forêts : disparition des, 806 pourcentage de la surface terrestre couverte de, 806 Voir aussi forêts pluviales forêts d’épinettes, et changement climatique, 796 forêts pluviales : tempérées, 711 tropicales, 690, 711, 806, 806 forêts pluviales tropicales, 690, 711, 806, 806 formation, 410 Voir aussi formation stratigraphique formation d’un rift continental, 91, 92, 93, 94, 100, 163–64 et diamants, 125 Index et marges passives, 613 et précipitation du sel, 192, 194 lors de la formation des montagnes, 368–69 montagnes liées à, 368–69, 371, 377–78 roches magmatiques lors de la, 163–64 formation de coins : de gel, 172 par le sel, 172, 172 par les racines, 172, 172 formation des montagnes, Voi orogenèse formation des roches, pendant l’orogenèse, 366 formation stratigraphique, 196, 197, 410, S-23 corrélation de, 410, 413, 414, 416 et Grand Canyon, 410, 411, 412, 412 Grand Canyon et, S-22 forme du relief caractéristique d’un dépôt, 528, 762–63, 762, 766 et évolution au cours du temps, 531 formes du relief, 527 côtier côtes rocailleuses, 632, 632 de plages et de plaines tidales, 627–29, 630, 638 estuaires, 633, 633 fjords, 633, 633 récifs coralliens, 634–35 zones humides côtières, 634, 643 d’un cours d’eau sinueux, 586 glaciaire, 762, 763 indiquant l’érosion, 528 indiquant un dépôt, 528, 762–63, 762, 766 mouvements de transport en masse identifiés par des, 561, 562 sur Mars, 535 formes du relief côtier, 627, 628, 629, 638–39 côte rocheuse, 629, 631–33, 632 fjords, 333–634, 633 plages et plaines tidales, 627–29, 630 récifs coralliens ; Voir aussi récifs coralliens, 635 zones humides côtières, 634, 634 formes du relief marquées par l’érosion, 528 au cours du temps, 530 formule chimique, 110 pour les minéraux, 106 Forth, estuaire de, 552 forty-niners, 503, 503 Fosse d’Amérique Centrale, 66 Fosse de Java (Sunda), 66 Fosse de Puerto Rico, 66 Fosse des Philippines, 66 Fosse des Sandwich du Sud, 66 Fosse du Japon, 66 Fosse Pérou-Chili, 66, 86 fosses, 41, 50, 65, 85, 613, 639 en tant que limite convergente, 82 et expansion du fond marin, 68 fosses océaniques profondes, 74 I-19 fosses septiques, 665, 667 fossiles, 58, 199, 385, 386, 387, 460 appellation des, 394 archives fournies par les, 395–96 à la surface des couches, 406 chimiques (moléculaires)(biomarqueurs), 436, 437 classification des, 394 coquille des (brachiopodes), 353 dans des dépôts de charbon du Carbonifère, 482, 483 dans les cendres volcaniques, 281 dans les couches de craie, 431 dans les musées, 388, 388 dans l’étude de l’histoire de la Terre, 434 des Périodes du Silurien et du Dévonien, 448 découverte de, 386, 387 par Léonard de Vinci, 386 différents types de, 388–89, 390 et âge des roches sédimentaires, 419 et datation des anciennes glaciations, 774–75 et Dickinsonia, 441 et histoire de la Terre, 386–98 et le décalage climatique lors des glaciations, 773 explication de Steno concernant les, 401 extraordinaires, 391–92, 392 formation des (fossilisation), 387–88 fournissant des preuves de la dérive des continents, 55, 58, 59 invertébrés, 394, 394 planctoniques, 389, 391, 774–75 pour l’identification de la vie précoce, 436, 437, 437 préservation des, 389, 391 roches contenant des, 386 fossiles chimiques, 388–89 fossiles extraordinaires, 391–92, 392 fossiles indicateurs, 406 fossilisation, 387–88, 395 Foucault, Jean Bernard Léon, 16, 16 foyer d’un tremblement de terre, 82, 289 fracturation, 269 pour l’initiation des mouvements de transport en masse, 551, 553 fracturation hydraulique, 476, 481, 481 fracture océanique, zone de, 89 fractures conchoïdales, 133 fragmentation (formation de brèches), 256 fragmentation, pour l’initiation d’un mouvement de transport en masse, 551, 553 fragments crustaux, lors du développement de l’Amérique du Nord, 451 France, S-20 falaises d’Étretat en, 632 intervention humaine en, 784 météorisation et érosion côtière en, 524 till glaciaire en, 204 visite d’un glacier en, 772 frange capillaire, 652, 652 Frankenstein (Shelley), 280 Franklin, Benjamin, 280, 624 fréquence, 23, 23 fréquence des crues et graphiques de débit de pointe, 602 friction, 294, 294, 553 front (météorologie), 693–94, 694 front chaud, 694, 694 front d’ondes, 331–32 front occlus, 694, 694 front polaire, 689, 692 fronts froids, 694, 694 Fuji, Mont, 161, 259, 260, 260, 261, 277 comme volcan composite, Fujita, échelle de (améliorée), 702, 702 Fukushima, centrale nucléaire de, 321–22, 321, 489 fumeurs noirs, 84, 84, 266, 281 et la vie sur la « Terre boule de neige », 443 et le Système Terre, 787 les premiers organismes au niveau des, 437 sulfures autour des, 507, 508, 511, 518 Fungi (règne d’organismes vivants), 393 fusion (de la roche), 140–41 décompression, 143, 143, 144 partielle, 145 riche en eau, 155 transfert de chaleur, 144 fusion (nucléaire), 23, 23, 26, 468, 488, 494 fusion nucléaire, 26, 468, 494 fusion par décompression, 143, 143, 144, 164 fusion par flux, 143, 144, 505 fusion par transfert de chaleur, 144, 144 fusion partielle, 145, 145 futur de la Terre, 815, 816–17 voir aussi réchauffement global Ga (giga-années), 7 gabbro, 42, 84, 156, 157, 159, 163, 234 dans la croûte océanique, 46, 164, 241 métamorphisme du, 221 Gagarine, Youri, 35 Gal, 343 Galápagos, Îles, visite de Darwin dans les, 396 Galápagos, pinsons des, et la théorie de Darwin, 396 galaxies, 20, 22 galaxies, systèmes planétaires dans les, 54 galène (minerai de plomb), 113, 114, 119, 120, 506, 506 galets, d’ardoise, 220 Galilée, 15, 343 Galileo, sonde spatiale, 282 Galveston (Texas, États-Unis), Ouragan Ike à, 641 ouragan de 1900 à, 706 Index I-20 Gange, fleuve, 607 et plaine deltaïque, 640, 706 Gange, plaine du, S-20 Ganges Chasma, Mars, 567 Ganymède, 538 Garlock, faille de, S-18 Gastropoda (classe), 394 gastropodes, 394, 445 Gauss, chron de polarité de, 69, 71, 72, 73 gaz, 107 gaz, boom du, aux États-Unis, 481 gaz, et interactions entre les plaques, 13 gaz (carburant), 469–72, 471, 494 gaz à effet de serre, 793, 794–95, 800, 808–9 dioxyde de carbone comme exemple de, 443, 454, 682, 777, 793, 808–9 et changement climatique, 794–95 et énergie solaire, 682, 688 et réchauffement global, 808–9, 812 méthane comme exemple de, 682 gaz en bouteille, carbone dans le, 469 gaz naturel, 466–67, 480 migration du, 472 offre mondiale en, 494 gaz volcanique, 256–57 dans la prédiction des éruptions volcaniques, 278 dans l’atmosphère, 280, 682, 789 atmosphère secondaire, 681 et style éruptif, 262–63 risque associé au, 276, 276 gaz volcanique, Voir gaz volcanique gazification du charbon, 466, 485-486 géante rouge, 817 gélifraction (cryoclastie), 171, 172 gélisol, 181 gemmes, 105, 124–27, 124, 129 diamants, 125, 125, 126 Hope Diamond, 124, 124 génération d’hydrocarbures, 470 gènes, 392 génétique, 392, 396 génomique, projets de, 396 genus, 393 Géobiologie : et la biosphère cycles biogéochimiques, 785, 786–87, 792–93 écosystèmes, 806 et les microbes, dans la formation des minéraux, 113–14, 115 dans la formation du sol, 179 dans la formation du vernis désertique, 721 dans la météorisation, 173, 174 dans l’eau souterraine, 662 dans les cycles biogéochimiques, 792–93 et l’histoire de la vie archives fossiles, 395–96 diversification de la vie, 443 explosion du Cambrien, 414, 444–45, 460 événements d’extinction, 397–98, 406, 414, 448, 450, 472–54, 803–4 évolution de la vie sur Terre, 437–38, 445–48, 449–43, 450, 454, 458, 460–61, 789 fossiles, 386–98 stomatolites, 437, 437 géochronologie, 417 Voir aussi datation isotopique géode, 115 géoïde, 340–43, 343 géoïde de référence, 342–43 géologie, 3 la tectonique des plaques comme paradigme du changement en, 13, 78 principales sous-disciplines de la, 4 raisons d’étudier la, 3–5 géologie marine, 610 géologie planétaire, 39, 47, 50, 50, 142, 426, 533–35, 538, 789, 790, 800 astéroïdes, 36, 37, 47 atmosphères planétaires, 38 comètes, 36–37, 37, 47 différenciation, 29 diversité des planètes, 50, 788 évolution de l’atmosphère et des océans, 789 évolution de la vie, 789, 789 formation de la Terre, 30–31 formation des planètes, 28–29, 32, 142 formation du Soleil, 31 formation du Système Solaire, 14, 27–29, 30–31, 32 intérieur des planètes, 50, 50 météores, 47, 47, 426, 427, 533 surfaces planétaires, 533–34, 535, 535, 538 théorie nébulaire, 30–31 théorie nébulaire de formation du Système Solaire, 29, 32, 142 voir aussi le nom des différentes planètes volcans sur d’autres planètes, 282, 283 géologues, 3 agissant pour la prévention des mouvements de transport en masse, 561–62 à la recherche de minerais, 511 et fossiles, 386 et industrie énergétique, 467 et paysage, 527–28 géomorphologues, 527 outils utilisés par les, 530–31 géophones, 475, 476 géophysique, 330 géosciences, 3 études pendant les années 1960 de la tectonique des plaques en, 78 géotechnique, ingénieurs en, 356 géotherme, 143, 336, 337 germe (cristal), 114, 115 gestion des plages, 640–41 geysers, 661–64, 662, S-34 de Yellowstone, 91 Ghawar, champ de pétrole de, S-26 gibbsite, 174 Gilbert, chron de polarité de, 69, 71, 72, 73 Gilbert, G. K., 205, 205 Gilbert, William, 60 Giotto, sonde spatiale, 36 gisement de fer rubané (BIF), 441, 441, 509, 511 gisement de minerai, 506–11, 510, 518 formation d’un, 506–10, 508 localisation d’un, 510–11 gisement disséminé, 507, 508 glace, 744, 745, 757 en milieu glaciaire, 421, 744 et fjords, S-4 et indice des changements climatiques, 796, 797 propriétés de la, 744 rôle érosif et de transport par la, 755–58 surface glissante de la, 744 glace (au sein d’un glacier), 744 glace (cosmique), 17, 19, 28, 29 glace de mer, 447 glace sur les océans, Voir icebergs ; glace de mer, 753, 754, 765 glaciations, 58, 421, 461, 742, 743, 774, 774, 775, 798, 799, 801, S-32, S-33, S-34, S-39 à l’Éon Protérozoïque, 441, 443 causes des, 776–81 dernières (Pléistocène), 743, 759, 768–70, 771, 773–74 effets d’un barrage de glace lors des, 768–70, 768 et le plateau continental nordaméricain, 636 et les glaciers comme réservoirs, 767–68 érosion glaciaire lors des, 755 modèle explicatif des, 796–778–779 dioxyde de carbone et, 809 du Pléistocène, 771 durée et occurrence des, 775 en Amérique du Nord, 773–75, 774 et fjords, 633 et futur, 816 et glaciers de montagne, 765 et hypothèse de dérive des continents, 57–58, 58 et le désert du Sahara, 660 et le sable dans le béton new-yorkais, 516 et le niveau de la mer, 755, 757, 765, 767– 68, 768, 773 et tectonique des plaques, 776, 778 Index méga-inondations lors des, 599 perspectives futures quant à l’avènement des, 779–81 Voir aussi glaciers Glacier, parc national de (Montana, ÉtatsUnis), 772, S-39 glacier, pied d’un, 752, 752, 753, 755, 760, 762 Glacier Bay, parc national de (Alaska, ÉtatsUnis), 772 glacier de piémont, 746, 747, 765, S-39 Glacier National Park au, 772, S-39 Madison Canyon, glissement de terrain du, 554 glaciers, 2, 457, 742–83, 743, 764–65, S-4, S-6, S-13, S-32, S-33, S-39 au début de l’Époque Oligocène, 457 comme réserve d’eau, 531, 537, 767–68, 768 contraction des, 802 contraction des, 809, 815 débris dans les, 783 dépôts sédimentaires par les, 759–62, 766 disparition de la glace dans les glaciers d’Alaska, 779 en Alaska, 746, 746, 761, S-39 disparition de la glace des, 779 visite des, 772 en Islande, 819 et activité volcanique, 280 et changements du niveau de la mer (eustatiques), 636 et compensation isostatique, 375 et cycle hydrologique, 767–68 et hypothèse de dérive des continents, 57–58, 58 et icebergs, 754 érosion des montagnes par les, 375 érosion par les, 362, 366, S-10, S-20, S-38 fonte des, 749, 751, 767–68, 768, 780, 811 formation des, 744–46 incorporation dans les, 757 mouvement des, 749, 749, 750, 751 nature des, 744–55 opportunités actuelles pour visiter des, 772 retrait des, S-41 sédiments transportés par les, 203, 759, 760 stratification dans les, 421, 422 types de, 746–48, 746 à fond humide, 749, 749, 751 à fond sec, 749, 749, 751 calottes de montagne, 746, 747 calottes glaciaires continentales (banquises), 747 de montagne, 744, 746 de piémont, 746, 747 de vallée, 746, 747 polaires, 747, 749 tempérés, 747 Voir aussi les types spécifiques vêlage, 751 I-21 vitesse de déplacement des, 751 Voir aussi glaciations volcans sous les, 270–71, 275 glaciers à fond humide, 749, 749, 751 glaciers à fond sec, 749, 749, 751 glaciers alpins, 746 Voir aussi glaciers de montagne glaciers continentaux, 751, 762 Voir calottes glaciaires glaciers d’eau de fonte, 753 glaciers de cirque, 747, 765, S-39 glaciers de vallée, 746, 747, 750, 751, 755, 765, 772, S-38, S-39 contraction des, 809 glaciers montagneux (alpins), 446, 744, 746–47, 746, 755 visite des, 772 glaciers polaires, 748, 749 écoulement des, 749 glaciers rocheux, 542 en Alaska, 543 glaciers tempérés, 747–48 glacis continental, 612–13 glaucophane, 226 Gletsch (Suisse), S-41 glissement, 84 au niveau des failles, 289–91, 290, 291, 295, 357–62 dans les tremblements de terre en Turquie, 324, 325 en flexure, 365 glissement basal, 649 glissement en flexure, 365, 365 glissements de terrain, 314–15, 316, 542, 547, 562, S-28–S-29 constituant un risque près d’un volcan, 275 dans la Chaîne des Cascades, 540 dus à la modification du paysage, 805–6 et paysage de montagne, 362 provoqués par des tremblements de terre, 314–15, 316 sous-marins, 552 ville du Pérou ensevelie par un, 541, 541 glissements de terrain, carte d’aléa, 563 glissements de terrain, carte de risque potentiel de, 562–63 glissements de terrain (constitués de boue), 555, S-29 glissements de terrain sous-marins, 552 Glomar Challenger (navire de forage), 73 Glossopteris, fossiles de, 55, 58 gneiss, 214, 219–21, 222, 227, 230, 231, 231, 233, S-21 ancien spécimen de, 426 comme roche la plus ancienne, 436 dans la migmatite, 221 dans la roche mère de New York, 516 dans les cratons de l’Archéen, 436 du Précambrien, S-16, S-22, S-24 foliation du, 366 Gobi, désert de, 720 Golden Gate, pont du, San Francisco, 190–91 Golfe d’Aden, 93 Golfe de Californie, 663 Golfe de Suez, 93 Golfe du Mexique, 587 forage off-shore dans le, 498–99 sédiments le long des côtes du, 451 Golfe Persique, augmentation de la superficie du, 640 champs pétroliers autour du, 477 Goma, région de (Afrique de l’Est), S-13 Gondwana, 443, 444, 445, 451, 456, 456 Pangée ; Voir aussi Pangée, 56, 56, 57, 449 ; Pannotia, 440, 443, 461 Rodinia, 439–40, 440, 443, 461 Goma (Congo), catastrophe à, 273, 274 Gondwana, 443, 444, 445, 456, 456, 591 Google Earth, S-4, S-22, S-32, S-38 guide de démarrage à, S-1–S-3 Gorda, dorsale de, 69 goudron, 469 et fossilisation, 388, 391 gouttes de pluie, formation des, 697, 697 GPS, Voir Système de Positionnement Global graben, 361, 362, 732 grabens, S-21 GRACE, satellites, 663, 664 gradient d’un cours d’eau, 579 gradient de pression, 688 gradient hydraulique, 656, 656 gradients géothermiques, 45, 45, 489 des différentes régions de la croûte, 226 et environnements métamorphiques, 227, 227 gradin créé par les vagues, 631, 632, 637 gradualisme, 397 grain, 41, 131, 132 grains allongés (en forme de cigare), 217 grains anhédriques, 115, 115 grains aplatis (comme des crêpes), 217 grains détritiques (clastiques), âge des, 421 grains équants, 135, 217, 217 grains inéquants, 135, 217, 217 Grand Canyon, 184, 185, 197, 580–81, S-12, S-14 et calcaire de Monte Cristo, 410, 412 et formation stratigraphique, 410, 411, 412, 412 exploration par Powell du, 400, 400 formation stratigraphique et, S-22 pour la corrélation des couches, 416 rapides dans le, 583 roche sédimentaire à la base du, 414 sédiments fossilifères dans le, 444 source dans le, 659 Grand Coulee, barrage de, 490, 491, 599 grand événement d’oxygénation, 441–42 Grand Forks, 597 Index I-22 Grand Lac Salé (Utah, États-Unis), 192, 726, 769, 770 Grand Teton (montagnes), 371, 527 Grande Barrière de Corail (Australie), 645 Grande-Bretagne, Voir Angleterre ; Écosse ; Royaume-Uni ; Pays de Galles Grandes Plaines, 773 affleurements de roches dans les, 351, 351 désertification des, 737–38, 739 grandes provinces ignées (LIPs), 162–63, 163, 270 impact de l’éruption des, 162–63 Grands Lacs, 767, 772 granite, 42, 46, 46, 131, 132, 153, 156, 157, 157, 159, 162, 167, S-21 cisaillé ou non, 361 composition du, 506 dans le désert, 732 dans le Pluton d’Onawa, 229, 232 dans les cratons de l’Archéen, 436 de la Sierra Nevada, 755 des Andes, 511 définition architecturale du, 513 dureté du, 153 et dépôts de bauxite, 511 et météorisation chimique, 175 minéraux d’oxydes de fer dans le, 507 pierre tombale en, 178 sol formé sur du, 179 sous le Groupe d’Unkar, météorisation du, 170, 174 utilisation architecturale du, 153 granoclassement des sédiments, 578–79 granofels, 221 granulite, 226, 226 graphique de fréquence des crues, 602 graphite, 109, 109, 125, 133 et la fenêtre à huile, 471 graptolites, 395 Grasberg Mind, 511 gravier(s) : comme ressource minérale non-métallique, 503 conglomérat constitué de, 188 dans le désert, 722 dans les icebergs, 755 dans une rivière, 205 et deltas, 205 et stratification, 196 prélevé dans une rivière, 190 sources glaciaires de, 766 graviers, 171, 187 gravimètre, 343 gravité (force gravitationnelle), 17, 18, 18, 18, 26, 30, 43–44, 43, 129, 142, 330, 340–41, 343, 344, 620, 623 dans la formation des étoiles, 26 et énergie potentielle, 655 et le mouvement des glaciers, 749, 750 et les eaux courantes, 576 et les marées, 620, 621, 622–23 et le tarissement des eaux souterraines, 663 énergie produite par la, 468 gravité spécifique, 119 graywacke, 188, 188, 436 Voir aussi wacke Great Exhume (Bahamas), S-15 Great Falls (Montana, États-Unis), dégâts provoqués par les inondations de, 596 Great Glen, faille de (Écosse), 293 Great Recession (S-8), oil prices in, 493 Green River, S-29 greenstone, 234, 436, S-16 Greenwich Mean Time (GMT), 401 grêle, 699–700 grenat, 108, 124, 126, 213, 214, 219, 227, 227 et métamorphisme, 225 grenouilles, dans le désert, 735 Grenville, orogenèse de, 379, 397 grès, 132, 134, 186, 188, 188, 203, 531, S-20, S-21, S-22, S-23, S-26, S-29, S-36, S-37 au niveau d’un site d’impact de météorite dans le Midwest, 8 Dakota, grès du, 656 dans le domaine désertique, 733 dans le Parc National des Arches, 355 dans les Grandes Plaines, 351 dans les illustrations de l’histoire géologique, 405, 406, 419 et calcul de l’âge de la Terre, 426 et ciment, 515, 516, 517 et filon de charbon, 192, 483 et le glissement de Gros Ventre, 555 et les environnements de plage, 204 et quartz, 186, 188, 231 et quartzite, 224, 351 et recul des falaises, 729 et schiste argileux, 178, 191, 193 et stratification entrecroisée, S-14, S-23 formation du, 186 maturité du, 188 métamorphose du, 225 protolithe de, 224 provenant de sédiments fluviatiles, 204 recristallisation du, 214 sous un dyke, 150 stratification horizontale du, 403 tillites dans le, 776 vitesse des ondes sismiques à travers le, 332, 332 zircon découvert dans du, 435 grès du Crétacé, 224, 424, 652 grès quartzitique (arénite quartzitique), 187, 188, 188, 224 Groenland, 435, 811, S-4, S-38 calottes glaciaires au, 768, 809 colonies Viking au, 802, 802 dernière expédition de Wegener au, 60 et la désintégration de la Pangée, 456 fonte des glaciers au, 780 glaciers et glace au, 280, 531, 746, 747, 747 carottes de glace prélevées dans les, 796 icebergs issus des, 753 une visite des, 772 se retrouvant sous le niveau de la mer, 767 Groenland, Est du, S-4 Gros Ventre, glissement de, 555, 556, S-29 Gros Ventre, rivière, S-29 grottes, 648, 670–76, S-35 et paysages karstiques, 672–73, 674–76, 675 formation de, 670 la vie dans les, 676, 676 grottes de Carlsbad, 670 groupe, 410 Groupe d’experts Intergouvernemental sur l’Evolution du Climat (GIEC), 812–13, 812 groupes de roches, 130–38 grues à pelle racleuse, 484, S-27 Guadeloupe, volcan en, 279 Guerre du Golfe, incendie des puits de pétrole koweïtiens après la, 466 Guerre Froide, stations sismographiques pendant la, 337–38 guerres, et ressources de la Terre, 520 Guilin, région de Chine, paysage de karst à tourelles, 675 Gulf Stream, 617, 710, 778, 803 Gunnison River, 236 Gunz, glaciation de, 774 Gutenberg, Beno, 335 Guyane, bouclier de, 236 guyot (mont sous-marin au sommet plat), 66, 66, 92, 613, 635, 639 gymnospermes, 448, 450, 460 gypse, 114, 119, 122, 513, 519 comme évaporite, 192, 194 comme ressource minérale non-métallique, 503 sous la Mer Méditerranée, 169 sur une playa, 726 gyres, 616 habitus cristallin, 118, 119, 133 haboob (tempête de sable), 722, 723 Hadéen, Éon, 6, 7, 415, 426, 434–35, 435, 460, 789, 790 Hadès, 15 Hadley, cellules de, 689, 689, 691, 692 Hadley, George, 688 Haïti, séismes en, 286, 306, 310–11, 310 Hale-Bopp, comète de, 37 Half Dome, 755, 756, S-10 halite, 108, 109, 114, 120, 121, 133, 134 comme évaporite, 194, 517 météorisation de la, 174 sous la Mer Méditerranée, 169 Index stabilité de la, 174 sur une playa, 726, 727 Halley, comète de, 36, 37 halocline, 615 halogène, 120 hamada, 727 Haut-Barrage d’Assouan, 169, 660, 806 haute pression, zones de (en climatologie), 710, 710 haute technologie, équipement analytique de, pour l’étude des roches, 136–38 Hautes Plaines, aquifère des (aquifère d’Ogalla), 651, 663 hauteur (son), 23, 24 Hawaii, Îles d’, 90, 91, 92, 140, 161, 162 activité volcanique à, 130, 140, 248, 254, 259, 260, 261, 261, 526 carte bathymétrique des glissements à, 551 comme île volcanique, 65 coulées de lave basaltique à, 251–53, 251, 252 destructions suite à des coulées de lave à, 273, 274 et Pelé, 281 frappées par un tsunami, 321 lave volcanique à, 239 modèle d’altitude d’Oahu, 526 modèle numérique de terrain (MNT) d’, 526 Parc National des Volcans à, S-28 paysage à, 526 récifs coralliens à, 634, 645 slumps le long des marges de, 551, 551 volcan Kilauea à, 261 volcans à, 809, S-13 volcans boucliers à, 267, 267, 270 Hawaiien, style éruptif, 261, 268 hélium, 35, 35 dans le Soleil, 817, 803 suite au Big Bang, 26 hématite, 118, 135, 174, 441, 509, 535, S-27 herbes, 458 Herculaneum, 249, 250, S-13 Hermit, Schiste d’(Grand Canyon), 196 Hérodote, 386, 588 Hess, Harry, 56, 67, 68, 78 hétérosphère, 686 hiatus, 407 Higgins, Patillo, 478 Hilina, slump d’, S-28 Hillary, Sir Edmund, 349 Himalaya, montagnes de l’, 746, S-12, S-30 création pendant l’Époque Éocène, 460 et découverte de la racine crustale, 371, 374, 374 issues d’une collision continentale, 94, 372, 373, 456 Mont Everest dans les, 349 ; Voir aussi Everest, Mont surrection des, 778, 799, 801 I-23 Hiroshima, bombe atomique d’, énergie libérée par la, 304 Hispaniolia, 311 histoire : de la Terre vs. histoire des humains, 427, 431 Voir aussi histoire de la Terre histoire de la Terre, 430–63, 430, 785, 789 causes du changement au cours de l’, 785 cycles biogéochimiques et, 792–93 cycles physiques de l’, 432–34 cycle des roches, cycle du niveau de la mer, 786, 792 cycle supercontinental, 790–92, 791 dans les roches sédimentaires, 790 et la colonne géologique 413–14, 415 ; Voir aussi temps géologique et le Grand Canyon, 400 et l’histoire humaine, 427, 431 fin de l’, 817 glaciations au cours de l’ 58, 457, 743, 774– 75, 775, 798 ; Voir aussi glaciations méthodes pour étudier l’, périodes de temps de l’, 203 Éon Archéen, 6, 7, 435–38 Éon Hadéen, 6, 7, 434 Éon Protérozoïque, 6, 7, 438–43 Ère Cénozoïque, 6, 7, 454, 458 Ère Mésozoïque, 6, 7, 450–56 Ère Paléozoïque, 6, 7, 443–50 Voir aussi les périodes spécifiques histoire géologique, 402–5, 407 principes de, 405 reconstruction de l’, 418–19 histoire humaine : et changements climatiques, 797, 798 et histoire de la Terre, 427 et les rivières, 601 histosol, 181 hiver nucléaire, 281 hogbacks, 728, S-25 Holei Pali, falaise de (Hawaii), S-28 Holmes, Arthur, 60 Holocène, Époque, 771, 802 Holocène, maximum climatique de l’, 801 Homérique, âge, 15 hominoïdes, 461 Homo (genre), 458 Homo erectus, 458, 461 Homo habilis, 461 Homo neanderthalensis, 461 Homo neanderthalis, 458 Homo sapiens, 458, 461, 773 arrivée d’, 427 successeur d’, 817 homosphère, 686 Honshu, tremblement de terre de (Japon), 287, 303, 318, 321, 329 hoodoos, 728, 729 Hooke, Robert, 386 Hope Diamond, 124, 124 Hope, Henry, 124 horizon A, 179, 179, 182 horizon B, 179, 182 horizon C, 179 horizon E, 179 horizon O, 179, 182 horizons (sols), 179–82 horizontalité à l’origine, principe de, 402, 403 horloge atomique, 401 horn, 755, 765 hornblende, 221, 223, 226 hornfels, 221, 226, 229, 230, 231, 232, 232 dans le Pluton d’Onawa, 232, 232 horst, 361, 362, S-21 Hot Springs (Arkansas, États-Unis), 663 Houston (Texas, États-Unis), S-31 menacée par la montée du niveau de la mer, 768 Howard, Luke, 697 Huahine, île, S-32 Hubble, Edwin, 24–25 Hubble, télescope spatial, 14, 20, 24, 26 Hudson, Baie d’, S-16 Hudson, fleuve, coins d’eau salée dans le, 633 huile de roche, 473 humidité, et caractéristiques des sols, 180 humidité, relative, 686 vs. absolue, 685n humidité relative, 685, 794 humus, 182 Hutchins (qui a découvert la Mammoth Cave), 670 Hutton, James, 133, 213, 396, 401–2, 407, 434 Huxley, Thomas Henry, 431 hyaloclastite, 160, 256 hydratation, 174 hydrates de gaz, 466, 480, 482 hydrocarbures, 469, 494, 498 réserves alternatives d’, 480–82, 480 hydrogène : dans l’atmosphère, 681 dans l’atmosphère à l’Hadéen, 435 dans le Soleil, 800 hydrogéologie, 648 hydrogrammes, 604, 604 hydrolyse, 174, 174 hydrosphère, 103, 531, 786 hydrovolcanique, style éruptif, 268 hypocentre (foyer) d’un tremblement de terre, 289, 289, 296, 305, 309 hypothèse, 8 iceberg, fragments d’, 753 icebergs, 752–53, 754, 765 disparition des, 779 et le principe de flottabilité d’Archimède, 80, 80 icebergs pointus, 753 icebergs tabulaires, 753, 754, 754 Index I-24 ichnofossiles, 388–89 Ida (astéroïde), 37 Idaho, Batholithe de l’, 151 Idaho, plaine de la Snake River dans l’, 162 ignimbrite, 256, 259 Iguaçu, chutes d’, 163, 583 Île du Sud (Nouvelle-Zélande), S-21 îles barrières, 628, 630, 642 îles océaniques, 65–66, 613, S-5 Îles Vierges, 627 Illinoien, glaciation de l’, 774, 775 Illinois : effets de la calotte glaciaire dans l’, 772 loess dans l’, 761 tornade dans l’, 701, 702 Illinois, Bassin de l’, 208, 378 illite, 105 Inca, Empire, 510–11 incendies de couches de charbon souterraines, 486-87 inceptisol, 181 inclinaison, 357 inclinaison de l’axe de la Terre, 688, 690–91, 776–77, 777, 802–3 et marées, 620 inclinaison magnétique, 61, 62, 63, 64, 64 inclusions, principe des, 404, 405 incorporation dans les glaciers, 757 Inde : au sein d’une collision continentale, 94, 372–73, 453, 456, S-20 courants océaniques chauds coupés par l’, 778 à la Période du Crétacé, 451, 453 coulées basaltiques en, 804 et la création de Pannotia, 440, 443 montagnes en, 374 région du Deccan en, 163, 270, 461 tarissement des eaux souterraines en, 289, 664 tremblements de terre en, 309 tsunami en, 321 Indiana, S-27 limons dans l’, 176 tornade dans l’, 702 Indiens d’Amérique, Voir Amérindiens Indonésie, 597 et inondations, 596 inondation en, 597 Krakatau (Krakatoa), 161, 264–65, 276, 280–81 liaison terrestre avec l’Australie depuis l’, 768, 773 Mont Tambora en, 280 or en, 511 Indus, fleuve (Pakistan), inondation du, 597 Indus, Vallée de l’, 603 Industrialisation, et réchauffement global, 808 industrie pétrolière, naissance de l’, 473–74 industrie, contamination des eaux souterraines par l’, 667 inertie, et force centrifuge, 622 infiltration, 648 ingénierie sismique, 326–27, 326 inlandsis (glaciers continentaux), 747, 759–60, 764, 765, 768, 778 agissant comme barrages, 768–69 à la Période du Permien, 445 conséquences de la fonte des, 767 dans l’Hémisphère Nord, 461 du Groenland, 747, 772 en Amérique du Nord, 773 en Antarctique, 747, 772 et réchauffement global, 815 érosion générée par un, 757, 773 ligne d’équilibre d’un, 751–52 mouvement d’un, 749, 751 Pléistocène, 458, 771–72 inlandsis du Groenland, 421 inondations, 569, 593–602 mesures de protection contre les, 599–600, 600 saisonnières, 593, 597 inondations, calcul des menaces posées par les, 602 inondations de plaines deltaïques, 593 du Gange, 706 InSAR (Interferometric Synthetic Aperture Radar), 294, 295 insectes, premiers, 460 inselberg, 730, 730, S-36 insolation, 688, 688, 777, 777 intensité, d’un tremblement de terre, 300–301, 303 intensité de métamorphisme, 223, 225, 226, 227, 231 interférence des ondes, 624 interférométrie par satellite (InSAR), pour la prédiction des éruptions volcaniques, 278, 278 interglaciaires, 774, 779, 801 intrusion d’un dyke, 154 intrusion granitique, 679 intrusion magmatique : et cycle des roches, 245 et métamorphisme thermique, 228–29, 229 et principe des contacts cuits, 406 et principe des inclusions, 405 roche produite par Voir aussi plutons intrusion saline, dans l’eau souterraine, 665–66, 665 intrusions tabulaires, 148–49, 269 refroidissement des, 147 inversion du drainage, 590 lors d’une glaciation, 768–70, 768, 769–70 inversions de polarité, 421, 423, 423 inversions magnétiques, 68–69, 68, 72 coulées de lave enregistrant des, 71 et anomalies magnétiques marines, 70–71 et expansion des fonds marins, 69, 72, 72 inversions magnétiques, chronologie des, 69, 69, 72, 74 Io (lune de Jupiter), 282, 283, 538 ionosphère, 687 ions, 110, 111, 113, 506 Irak, tempêtes de sable en, 723 Iran, Monts Zagros en, 370, 456 iridium, 454 Irlande : catastrophes liées aux vagues au large de l’, 624 climat en, 710 couches de roche non-déformées d’une falaise en, 351 côtes d’, 1 dykes du Cénozoïque en, 150 érosion en, 177 falaises de grès en, 171 falaises en bord de mer en, 364 pavage calcaire en, 672 sédiments meubles sur les côtes d’, 169 till glaciaire en, 761 irrigation, S-34 comme mauvais usage du sol, 183 du désert, 646 problème pour les sources d’, 738 Island Park, caldeira d’, Islande, 91, 161, 162, 661, 662, 663 activité volcanique en, 270–71, 273 au cours de la dernière glaciation, 772 carte bathymétrique de l’, 273 climat froid dû à une éruption en, 280 et Surtsey, 263, 271 énergie géothermale en, 489-90 geysers en, 662 glaciers et fjords d’, 819 pulvérisation des coulées de lave en, 279, 279 sources chaudes en, 661 isobare, 687 isograde, 227, 227 isolignes (sismologie), 301, 302 isostasie (équilibre isostatique), 344, 344, 370–71, 374, 375 et surrection, 370–71 Voir aussi flottabilité isothermes, 228, 707, 710 isotope fils, 417, 417, 420, 421 isotope père, 417, 417, 420 isotopes, 417 calcul des données isotopiques, 420 calcul des données radiométriques pour les, 417 demi-vie des, 417, 417 pour la mesure des températures du passé, 434, 795–96, 797 isotopes radioactifs, 417 isotopiques, signatures, 436, 437 Index Israël, crue éclair dans le désert en, 597 Italie, 597 carrière de marbre en, 138 catastrophe du barrage de Vajont en, 545, 547, 547 côte amalfitaine en, 627 crue de l’Arno en, 597 grotte en, 671 inclinaison de la Tour de Pise en, 666, 666 marbre d’, 222 Mont Vésuve en, 149, S-13 rivage rocailleux en, 628 stratification de roches métamorphiques en, 239 Ithaca (New York, États-Unis), fissures verticales proches de, 358 Izalco, volcan (Salvador), S-11 Jackson Hole (Wyoming, États-Unis), glissement de Gros Ventre proche de, 555, S-29 jade, 126 Japon, 162, S-7, S-27 énergie nucléaire au, 489 folklore lié aux tremblements de terre au, 289 protection contre les mouvements de transport en masse au, 563 tremblements de terre au, 35, 44, 287, 303, 306, 307, 315, 316, 318, 318, 321, 329 tsunami au, 321–22, 321, 329 urbanisation intensive au, S-41 Jaramillo, sous-chron normal de, 72 jaspe, 441 Java, catastrophe aérienne liée aux cendres volcaniques au-dessus de, 275 Jefferson, Thomas, 579 jetées, 641, 642 Johnson, Isaac, 515 Johnston, David, 264–65 Johnstown, inondation de, 569, 569, 597 Joides Resolution (navire d’exploration océanique), 610 joints d’exfoliation, comme plans de rupture potentiels, 554, 554 jokulhlaupt, 271 jonctions triples, 88, 88, 90, 100 Jones, Brian, 680 Joshua Tree National Monument (Californie, États-Unis), 139 jouets, invention de, 773 Jupiter, 17, 19 dans la représentation géocentrique, 17 lunes de, 281, 538 Jurassic Park (film), 392 Jurassique, Période du, 461, 478, S-23 Amérique du Nord au, 451 et l’arc sierran, 451 apparence de la Terre au, 785 dans la corrélation de strates, 416 I-25 désintégration de la Pangée au, 450, 451 dinosaures au, 451, 454 et fond marin, 85 initiation de l’arc sierran au, 451 Ka (kilo-années), 7 Kaibab, calcaire de, 197, 411, S-22 Kalahari, désert du, 718 kame, 759 Kansas, tornade au, 701 Kansien, glaciation du, 774 Kant, Emmanuel, 309 kaolinite, 229 Karakoram, chaîne de, 373 Karoo, région du, Afrique, 163, 270 karst à tourelles, 674, 675 en Chine, S-35 Katmandou, S-30 Katrina, Ouragan, 640, 706 Kazakhstan, Mer d’Aral au, 737, 738 Keeling, Charles, 809 Keene Valley (New York, États-Unis), slump de, 542 Keewatin, calotte glaciaire de, 771 Kelvin, échelle, 49 Kelvin, Lord William, 425 Kentucky, S-24 Kermandec, Fosse de, 66 kérogène, 470, 471 kérosène, 473 kettles, 763, 765, 766 Kilauea, caldeira de, S-13 Kilimandjaro, Mont, 93, 94, 161, 164, 261, S-13 Kimberley (Afrique du Sud), S-8 kimberlite, 125 kimberlite, diatrèmes de, 125 King, Clarence, 717 Kobé (Japon), tremblement de terre de, 306, 307, 315 Kodiak (Alaska, États-Unis), dégâts liés au tsunami de, 321 komatiite, 157, 167 Köppen, W., 711 Kouriles, Fosse des, 66 Kouriles, Îles, 162 Koweït, champs de pétrole au, embrasés après la Guerre du Golfe, 466 Krakatau (Krakatoa), 161, 264–65, 264, 265, 276, 280–81 Kras, Plateau de, avens dans le, 674 K-T, événement de la limite, 454, 455, 461, 804 Kuhn, Thomas, 78 Kuiper, Ceinture de, 19, 35, 35, 36 kyanite, 108, 118, 216, 216, 219 Kyoto, Traité de (1997), 815 L, ondes (ondes de Love), 296, 297, 299, 313, 313, 331 La Brea, puits de goudron de (Los Angeles), 389, 390 La Conchita (Californie, États-Unis), S-29 La Nouvelle-Orléans (Louisiane, États-Unis), 586, 588, 708–9, 708–9 Lac Bonneville, S-39 lac d’ombilic (lac de cirque glaciaire), 755 Lac Michigan, S-33 Lac Okeechobee, S-34 Lac Provo (Utah, États-Unis), 34 Lac Supérieur, 756 Lac Tekapo (Nouvelle-Zélande), 588 Lac Vostok, 747 laccolithes, 149, 159, 269 lacs et fond des lacs, 570, S-29 après la glaciation, 769–70 comme niveaux de base locaux, 579 comme réservoirs d’eau, 537 dans les bassins de rift, 207 entre des moraines de retrait, 766 et déterminants de l’âge numérique, 421 et nappe phréatique, 653 fossiles extraordinaires dans des, 391 issus des glaciations, 769–70 pluviaux, 769, 770, S-39 sédiments glaciaires dans les, 760, 762 temps de résidence dans les, 532 lacs pluviaux, 769, 770, S-39 lacs salés, 726 Lacs Waterton, Parc National des (Canada), 772 lacunes sismiques, 324 Laetoli (Tanzanie), empreintes fossiles à, 387 lagons, 205, 206, 628, S-15, S-32, S-33 fossiles dans des, 386 fossiles extraordinaires dans des, 391 lahars, 256, 257, 275, 276, 545, 545, 558 menace des, 275, 276 provenant du Mt. St. Helens, 545, S-12, S-29 sur la carte des risques autour du Mont Rainier, 278 lame mince, 136–37, 137 Lamesa (Texas, États-Unis), S-26 lance thermique, 513 langue de glace, S-6 lanthanides, 517 lapilli, 160, 254–56, 255, 269 et larmes de Pélé, 281 menace posée par les, 275 lapilli d’accrétion, 255, 256 lapilli de pierre ponce, 255, 256 l’arbre de la vie, 395 Larsen, Barriére de, 754 Larsen, segment B de la barrière de, 809, 811 larmes de Pelé, 254, 281 Las Vegas (Nevada, États-Unis) : collines de roche sédimentaire près de, 196 érosion près de, 722 Index I-26 irrigation de, 736 roches sédimentaires près de, 410, 412 lasers, 335 latitude, 707 Laue, Max von, 105, 116 Laurentia, 440, 443, 444, 444, 445–46, 448 Laurentides, calotte glaciaire des, 771, 773, 778–79 lave, 42, 62, 134, 140, 140, 141–42, 141, S-10, S-11 balsatique, voir lave basaltique dans le tuf, 160 mouvement de la, 146 refroidissement de la, 142, 155 viscosité de la, 146, 165 lave andésitique, 253, 262–63 lave basaltique, 251–53, 251, 252, 261–62, 267, 282, 283 à Yellowstone, 267 risque associé à la, 273 solidification de, 279 lave basaltique sous-marine, 164–65, 253 lave blocailleuse, 253 lave mafique, 251, 156 et viscosité, 146 lave rhyolitique, 253, 262–63 lave silicique, 251 laves felsiques, 146, 156, 161 légendes, changement climatique global dans les, 798 Lehmann, Inge, 336 Léonard de Vinci, 370, 386, 615 lessivage, 178 dans le désert, 721 dépôts de minéraux formés par le, 510 et climat, 179 levées, 72, 598 artificielles, 599, 600, 600 naturelles, 585–86, 587 levées artificielles, 599, 600, 600 levées naturelles, 585–86, 587, 593 Lewis Range, montagnes, S-14 Lewis, Meriwether, 579, 582 liaison chimique, 23, 107, 110–11 liaison dans les minéraux, 109, 109 liaison hydrogène, 112 liaisons covalentes, 111 liaisons ioniques, 111, 111 liaisons métalliques, 111, 503–4 liaisons terrestres entre continents, 778 Libye, températures les plus chaudes en, 718 LIDAR (LIght Detection And Ranging), 562 LIght Detection And Ranging (LIDAR), 562 ligne d’équilibre, 751–52, 752 ligne de faille, 291 ligne de limite des arbres, climat polaire d’altitude au-dessus de la, 711 ligne de partage des eaux, 574, 573, 591 ligne de partage des eaux continentales, 573–74, 573 ligne directrice, 290 lignite, 484, 485 en Amérique du Nord, 485 Lima (Pérou), S-30 limite croûte-manteau, découverte de la, 333–34, 334 limite de plaque transformante, 82, 88, 96, 97, 100 et marge occidentale d’Amérique du Nord, 457 tremblement de terre le long d’une, 306 limite noyau-manteau, 336 découverte de, 335–36, 337 limite Précambrien-Cambrien, 461 limite transformante (faille transformante), 88, 89 limites d’expansion, 83 limites de dissipation, 85 Voir aussi limites de plaques convergentes limites de plaques, 80, 82–83, 82, 90, 96–97, S-6–S-7, S-32 activité magmatique au niveau des, 162 et tremblements de terre, 81 formation et disparition des, 91, 94 jonctions triples au niveau des, 88, 90, 90 transformantes, 88, 90 tremblements de terre au niveau des, 305–7, 305, 307 limites de plaques convergentes (marges convergentes), 82, 82, 86, 96, 97, 98, 100, S-7, S-10, S-32 activité volcanique au niveau des, 160–61, 161 au cours de l’Ère du Mésozoïque, 451, 452 au niveau de la marge occidentale de l’Amérique du Nord, 450, 456, 456 caractéristiques géologiques des, 86–88 chaîne de montagnes au niveau des, 368, 369 en Amérique, 456, 456 marge occidentale de l’Amérique du Nord, 457 et bouclier canadien, 377–78 et collision, 91, 94 et océan, 613, 639 et subduction, 85–88 éruptions le long des, 266–67 métamorphisme au niveau des, 231, 233 orogènes au niveau des, 369 sismicité au niveau des, 306 sur une carte des vitesses relatives, 98 sur une carte des volcans, 157 tremblements de terre au niveau des, 305, 318, 407 limites de plaques divergentes, 82, 82, 83, 96, 98, S-6 et expansion des fonds marins, 82–85, 83, 86 et formation d’un rift continental, 91, 94 sismicité au niveau des, 305 limites de plaques océaniques, bathymétrie des, 613 limites de plaques transformantes, S-7 tremblement de Terre des, 310 limon, 180 linéations de glissement, 361 lingots, 513 Linnaeus, Carolus, 392 liquéfaction, 315–16, 316, 317, 555 liquéfaction des sédiments, suite aux tremblements de terre, 315–16, 317 liquide, 107 liquidus, 143 Lisbonne (Portugal), tremblement de terre de, 309 lithification, 184, 186, 187, 188, 190, 191 lithium, dans le sel, 517, 517, 520 lithosphère, 50, 52, 52, 67, 78, 91, 100, 142, 344, 786 amincissement et échauffement, 374 au niveau d’une dorsale médio-océanique, 83 à l’Éon Archéen, 435 dans la charge et le rebond glaciaire, 766–67 de l’Asie et de l’Inde, 372 et bassins sédimentaires, 207 et collision, 94 et force de poussée de la dorsale, 95 et force de traction du slab, 95 et formation d’un rift continental, 93 et isostasie, 370–71 et panache mantellique, 270, 272 et prisme d’accrétion, 87 et subduction, 85 et subsidence, 528 et surrection, 528 et tremblements de terre, 287, 306, 309 nature et comportement de la, 79 plaques de la, 56–57, 78–80, 82 ; Voir aussi tectonique des plaques vieillissement de la, 86 Voir aussi lithosphère continentale ; lithosphère océanique lithosphère continentale, 52, 52, 78, 79, 81, 87, 93, 96, 370–71, 372–73, 610, 611 lithosphère océanique, 52, 52, 78–80, 79, 81, 87, 91, 96, 97, 162 et manteau lithosphérique, 84–85 et océans, 610–11, 611 olivine issue de la, 517 Lituya, Baie (Alaska, États-Unis), glissement de terrain de la, 554 loess, 727, 760 loi de Darcy, 655–56 lois scientifiques, 9 Loma Prieta (Californie, États-Unis), tremblement de terre de, 307, 308, 326–27 Londres : et l’avenir de la Terre, 817 menacée par la montée du niveau de la mer, 781 Index Long Island (New York, États-Unis), moraine terminale de, 762, 763 Longfellow, Henry Wadsworth, 531 longueur d’onde, 23, 24, 624 Los Angeles : eau du fleuve Colorado déviée vers, 603–4 puits de goudron de La Brea, 389, 390 Louis XIV (roi de France), et le diamant Hope, 124 Louisiane, forages off-shore à proximité de la, 498 Louisiane, Territoire de, 591, 579 Lowell, Percival, 535 Lowell (observatoire), télescope de l’, 19 Lower Slide (lac), S-29 Lucas, Anthony, 478 lumière : effet Doppler pour la, 24, 24 rétrodiffusion de la, 684 lumière rétrodiffusée, 684 lumière solaire, 684 Lune, 17, 35, 785 absence de changement sur la, 785 activité volcanique sur la, 283 connaissance de la (vs. connaissance de l’océan), 610 couches de la, 50 dans la représentation géocentrique, 17 distance de la Terre à la, 21 et marées, 468, 620, 622, 623 formation de cratères sur la, 435 formation de la, 29, 30–31, 434, 800 matériaux sur Terre provenant de la, 47 métamorphisme de choc sur la, 235 modification de la distance de la Terre à la, 621 paysage de la, 533–34, 534 pendant l’Éon Hadéen, 435 lunes, 17 lustre (minéral), 117, 119 lustre phyllitique, 219, 221 Lyell, Charles, 396, 402 Lystrosaurus, 58 Ma (mega-années), 7 macrofossiles, 389 Madison Canyon (Montana, États-Unis), glissement de terrain de, 554 Magellan, Ferdinand de, 609 magma, 42, 83–84, 139, 140–41, 141, 164, S-34 au niveau de l’axe d’une dorsale médioocéanique, 66, 68 basaltique, 144, 161, 164, 261–62 composition du, 144–46 du Mont St. Helens, 265 et fluides hydrothermaux, 218 et migmatite, 221 et surface terrestre (Éon Hadéen), 434, 435 I-27 felsique, 152, 161, S-10 formation du, 142–44 gaz volcanique dans le, 256–57 intermédiaire, 145, 145, 152 mafique, 144, 145, 146, 152, 162 mouvement du, 148–49, 153 principaux types de, 144–45, 148–49 refroidissement du, 147–48, 147, 151, 155, 157, 159, 161 rhyolitique, 144, 270 ultramafique, 144–45, 145 viscosité du, 146 magma andésitique, 262–63 magma basaltique, 144, 161, 164, 261–62 magma felsique (silicique), 145, 145, 161, 164, S-10 magma intermédiaire, 145, 145, 152 magma mafique, 144, 145, 148, 152, 161 magma rhyolitique (microgrenu), 144, 157, 262–63, 270 magma siliceux (felsique), 164, S-10 magnésium, 48, 113 dans la biotite, 106 dans le magma, 144 dans les roches métamorphiques basiques, 223 et météorisation, 174 magnésium, oxyde de, 144 magnétisation, 345, 456 magnétisme, 18, 18 magnétite, 60, 69, 135, S-27 magnétomètre, 68, 69 magnétosphère, 38, 39 magnétostratigraphie, 421–22, 423 magnitude d’un tremblement de terre, 289, 301, 311 303, 304 et échelle de Richter, 302–3 magnitude des ondes de volume (mb), 303 magnitude des ondes superficielles (MS), 303 magnitude du moment (Mw), échelle de, 303 magnitude locale (ML), 320 Mahomet, aquifère de, 651 Maimi, tornade de, 701 Maine, S-32 Makran, chaîne de (Pakistan), S-21 malachite, 106, 506, 508 maladie des rayons, 489 maladies, générées par un tremblement de terre, 322 Malaspina, glacier, 783, S-39 malléabilité, 503 mammifères, 458 apparition des, 414 à l’Époque du Pléistocène, 773, 774 dans le désert, 735 dans l’histoire de la Terre, 427, 461 développement des, 454 diversification des, 458 extinction de nombreuses espèces de, 806 immenses, 458 premiers ancêtres des, 450 précurseurs des, 448 Mammoth, sous-chron inverse de, 72 Mammoth Cave, découverte de la, 670 Mammoth Hot Springs (parc de Yellowstone, États-Unis), 194, 194, 661 mammouths, fossiles de, 388, 389, 390, 397 Manaus (Brésil), S-31 manganèse : approvisionnement en, 520 au fond de l’océan, 509 caractère stratégique du, 520 manganèse, nodules de, 509 au fond de l’océan, 509, 509 mangrove, marais à, 629, 634, 638, 640, S-33 Manicouagan, cratère du (Québec, Canada), S-5 manifestations de minerais, 511 Manitoba (Canada), 769, 771 manteau, 29, 43, 44, 45, 46, 46, 48, 50, 50, 51, 96, 331, 337–38 définition de la structure du, 334–35, 335 diamants formés dans le, 125 et cycle des roches, 240, 241 flux convectif dans le, 336, 340 histoire précoce du, 434 manteau asthénosphérique, 96–97 manteau inférieur, 46, 48, 335 manteau lithosphérique, 78, 79, 83, 96, 97 dans la collision entre l’Inde et l’Asie, 372–73 diamant dans le, 125 disparition du, 374 et dorsales médio-océaniques, 84–85 et principe d’Archimède, 371, 374 et racine crustale, 371, 374 formation au niveau d’une dorsale médioocéanique, 84–85 manteau supérieur, 46, 48, 335 chaleur du, 143 marais, 208, 570, 634, 634, 664, S-33, S-34 à charbon, 284–86, 448, 483, 799 entre les moraines de retrait, 766 Everglades en tant que, 664, 665 mangrove, 629, 634, 634, 638, 641 marais à charbon, 448, 450, 482–86, 483, 799 marais salé, 634, 641 Marble Canyon, S-22, S-23 marbre, 131, 138, 175, 222, 224, 231 au sein d’une falaise alpine, 358 définition architecturale du, 513 Marcellus, exploitation des gaz de schiste de, 481 Marcellus, Schiste de, 481 marée de mortes-eaux, 620, 621 marée noire, 494, 497 marées, 468, 620–23, 638 causes des, 622–23 énergie hydroélectrique générée par les, 490, 491, 494–95 Index I-28 forces causant les, 620, 624 manifestation des, 621 mares, 570 temps de résidence dans les, 532 marge continentale, 66, 244 active, 80, 612, 613, 638 marges continentales actives, 50, 80, 612, 613, S-32 et tremblements de terre, 89 marges continentales passives, 80, 612, 612, 638, S-32 comme sources de pétrole, 478 pétrole issu des, 498 maria, sur la Lune, 282, 283 Mariannes, Fosse des, 66, 613, S-7 Mariannes, Îles des, S-7 marmite, S-34 marmite de géant, 582 marmite torrentielle, 576, 577 marmites de boue, 661 Maroon Bells, S-25 marques à la surface des couches, 199 marques de broutage, 755, 756 Mars, 17, 19, 38, 534 atmosphère de, 38 calottes polaires sur, 747, 748 couches de, 50 dans la représentation géocentrique, 17 différences entre la Terre et, 6 et eau, 535, 569 Olympus Mons sur, 376 paysage de, 533–37, 534, 535, 567 substances martiennes sur Terre, 47 surface de, 724–25, 725 température de, 800 volcan sur, 282, 283 Mars, jeeps (rovers) sur, 535 Marshak, Stephen, S-1 Marshall, James, 503 Martin, John, 43 Martinique : coulée de lave en, 273 Montagne Pelée en, 256 Maskelyne, Nevil, 43 Massachusetts, Voir Cape Cod masse, 18, 22 masse atomique, 22 masse d’air, 693–94, 694 masses d’eau, dans l’océan, 616, 617, 619 masses terrestres, et changement climatique, 801 mastodontes, 397 matériaux réfractaires, 28 matière, 22 quatre états de la, 107 matière, nature de la, 22–23 matière organique : dans la formation du sol, 179 dans le développement des grottes, 670 datation au carbone-14 de la, 420 matrice, d’une roche, 219 Matthews, Drummond, 69 maturité sédimentaire, 188, 189 Matuyama, chron de polarité de, 69, 71, 72, 73 Mauna Loa, caldeira de, S-13 Mauna Loa (Hawaii), S-13 Mauritanie, caravane saharienne en, McMurdo, station (Antarctique), 2 méandre, 585–86, 586, 587, 591, 592, 594, S-30, S-31 et antécédence des cours d’eau, 593, 594–95 méandres incisés, 591, 592 mécanismes d’ascension (météorologie), 669 Mei yao-ch’en, 647 mélange, 111–12, 112 mélange du magma, 145, 146 mélange en fusion silicique, 145 Mendel, Gregor, 396 Mendeléev, Dmitri, 22 Mer Caspienne, 76 Mer d’Aral, 604, 737, 738 Mer du Nord, 456 forage dans la, 185 mer marginale (bassins d’arrière-arc), 87, 88 Mer Méditerranée, 169, 191–92 Mer Morte, Mer Noire, 76, 798 sédiments dans la, 578 Mer Rouge, 93 Merapi, Mont (Indonésie), éruption volcanique du, 255 Mercalli, Giuseppe, 300 Merced Canyon, S-10 Mercure, 17, 19, 38 atmosphère de, 38 couches de, 50 dans la représentation géocentrique, 17 et la Terre, 6 Mercure (métal), 504, 505 mers, 98 et déterminants de l’âge numérique, 421 Voir aussi océans mers épicontinentales, 443 Mesa Verde (Colorado, États-Unis), 186, 186 mesas, 727–28 Mesosaurus, 58 mésosphère, 38, 40, 686 Mésozoïque, couches du (Amérique du Nord), S-14 Mésozoïque, Ère, 6, 7, 57, 59, 60, 413, 443, 461, S-25 Amérique du Nord au, 451 batholithes à l’, 151 climat au, 798 dans la corrélation entre couches, 416 début et milieu du, 450 début et milieu du, paléogéographie, 450 et Âge des Dinosaures, 414, 461 et prisme d’accrétion au sud de la Californie, 560 extinction de masse au, 448, 454, 455 événements de formation de rifts au, 125 fin du, 450–54 fin du, évolution à la, 454 fin du, paléogéographie, 450 formes de vie, 450 granite dans la Sierra Nevada, 755 hauts-plateaux d’Afrique et d’Amérique du Sud au, 590, 591 minerais dans les plutons du, 511 Mésozoïque, roches du, 734 Mésozoïque, roches sédimentaires du, S-16 Messel (Allemagne), fossiles près de, 391, 392 mesures par satellite des fonds océaniques, 612 métabolisme aérobie, 442 métabolisme anaérobie, 442 méta-conglomérat, 219, 221 et conglomérats aux débris aplatis, 219, 221 métagrès, 225 métallurgie, 504 métamorphisme, 208, 212–38, 213, 245, 366, 471 causes du, 215–18 conséquences et causes du, 213–18 de contact, 228–29, 231, 231, 232, 244, 245, 269, 368, 368 environnements de, 228–36, 230–31 et chaîne de montagnes, 225 et fossiles, 386 et tectonique des plaques, 213 intensité du, 223–25, 225, 227–28 régional (dynamothermique), 231, 233, 234, 234, 245 vu à travers un microscope, 215 métamorphisme d’enfouissement, 232–33 métamorphisme de choc, 234–35, 235 métamorphisme de contact, 225, 226, 228–29, 229, 231, 231, 232, 244, 245, 366, 368 métamorphisme dynamique, 233, 233 le long d’une zone faillée, 233, 234 métamorphisme dynamo-thermique (régional), 231, 234, 234 métamorphisme hydrothermal, 233, 234 métamorphisme prograde, 224, 227, 227 métamorphisme régional, 234 dans une chaîne de montagnes, 230 et cycle des roches, 245 métamorphisme rétrograde, 227, 227 métamorphisme thermique, 228–29, 229, 232 métasomatisme, 218 métaux, 42, 43, 503 consommation de, 520 de base et précieux, 505 description des, 503–4, 504 découverte des, 503–6 natifs, 122 métaux à l’état natif, 122, 504 Index métaux de base, 505 métaux précieux, 505 métaux stratégiques, 520 météo, 680 extrêmes, 693 tempêtes, 699–706 vs. climat, 793 Meteor Crater (Arizona, États-Unis), 235 météores, 47 à l’Éon Hadéen, 435 cicatrices sur Mars provoquées par des, 533 datation isométrique des, 426 extinction de masse provoquée par des, 454, 455 météorisation, 125, 140, 170, 170, 185, 209, 524, S-8, S-11, S-20 chimique, 173–75, 173, 175, 209 dans le désert, 718, 720, 721 et absorption du dioxyde de carbone, 793, 799 et climat, 179 et formation des montagnes, 801 et physique, 174–75, 175 et sel de mer, 615 et surface, 175 comme configuration menant à des mouvements de transport en masse, 551, 553 dans la formation du sol, 176–77 dans les déserts, 720–21 dépôts minéraux formés par la, 510 différentielle, 175 en tant que processus générant des débris, 186 et cycle des roches, 243 et production du sol, 176–77 et stabilité des minéraux, 174 et stabilité des pentes, 555, 557 physique (mécanique), 170–72, 172, 209 et chimique, 174–75, 175 et pavement désertique, 724 préparant le terrain pour des mouvements de transport en masse, 551, 553 taille des grains et, 189 météorisation différentielle, 175, 178 météorite, impact de, dans le Midwest américain, 8 météorites, 8, 28, 29, 36, 47, 47, 234 bombardement de la Terre par des, 29, 234, 435, 458, S-4, S-5 dans un champ de maïs du Midwest, 8 et âge de la Terre, 435 et extinction de masse, 804 fer provenant des, 504 sur un glacier, dans la glace de l’Antarctique, 753 météoroïde, 47 méthane, 435, 437, 482, 810 dans l’atmosphère, 682, 792–93, 810 dans les explosions, 484 et couche de charbon, 484–85 I-29 méthane de charbon, 485 méthode scientifique, 7, 8–9, 8 Mexique : bassin souterrain au, 672 tremblements de terre au, 314, 326 Miami : et l’avenir de la Terre, 817 menacée par une montée du niveau de la mer, 640, 768, 781 mica, 120, 121, 122, 153, 213 dans le gneiss, 220 dans le schiste, 231 et métamorphisme, 225 issu de la phyllite, 219, 221, 224, 227 issu de l’argile, 219, 221 micaschiste, 219, 221 Michel-Ange, 222, 224 Michigan : affleurement de migmatite dans le, 223 Iron Ranges dans le, 441 roche de l’Archéen dans le, 430 Michigan, Bassin du, 208 micrite, 190 microbes : consommateurs de pétrole, 498 consommateurs d’hydrocarbures, 472, 480 dans la formation des travertins, 194 dans la poussière éolienne, 739 processus de météorisation généré par des, 174 microfossiles, 389, 391 micrographie, 423 microscope électronique à balayage, 191 microscope pétrographique, 136–37, 137, 137 microscopes : pétrographiques, 136–37, 137, 137 pour l’identification des minéraux, 105 microsondes électroniques, 137, 138 Midway, île de, 91 Midwest (États-Unis), S-5 aquifères du, 651–52, 651 climat du, 711 conséquences des glaciations dans le, 768–69 crue de 2011 dans le, 596, 597–98, 599–600 Dust Bowl dans le, 737–38, 739 et tornades, 703 impact de météorite dans le, 8 plutons dans le, 439 rareté des affleurements dans le, 132 roches de l’Archéen sous le, 439 migmatite, 221, 223, 230, 231, 231 migration, trajectoire de (hydrocarbures), 472 migration (humaine), et glaciations du Pléistocène, 457, 768, 773 migration d’hydrocarbures, 470–72 Milankovitch, cycles de, 777–78, 777, 778, 802–3, 808 Milankovitch, Milutin, 776 Milford Sound (Nouvelle-Zélande), chute d’eau de, 583 Miller, Stanley Milton, John, 43, 43 Mindel, glaciation de, 774 mine, 511–13 la plus profonde du monde, 42, 330 mine à ciel ouvert, 484, 486, 511–12, 512 dégâts à l’environnement générés par une, 521 mine souterraine, 513, 518, 521 minerai, 506–11 minerai, masse de, 512, 513 minéralisation fumerolique, 114 minéralogie, 105 minéralogistes, 195 minéraux, 41, 104–38, 106 à travers l’histoire, 105 biogènes, 106 classification des, 135–36 critères pour les, 106–7 dans l’eau souterraine, 667 dans les sources chaudes, 661 dénomination des, 105 diagramme d’identification des, A-3, A-4 en tant que cristaux, 106–16 et fossiles, 389 et paléomagnétisme, 60 et série de réactions de Bowen, 152–53 existant naturellement, 106 felsiques, 174 formation et destruction des, 113–15 gemmes, 105, 124–27 géologiques, 106 glace en tant que, 744 identification des, 105–7 industriels, 105 inorganiques, 107 les roches en tant qu’agrégats de, 131 mafiques, 174 minerai, 105 propriétés physiques des, 116–20, 118 propriétés spéciales des, 119–20 silicatés, 42, 122, 131 solides, 106 stabilité relative des, 174 sur les playas, 726 synthétiques, 106 minéraux (minerais), 105, 506–11, 506, 507 dans l’eau souterraine, 667 exploration et production de, 511–13 minéraux « économiques », 506 minéraux biogéniques, 106 minéraux felsiques, 174, 222, 223 minéraux indicateurs, 227 minéraux industriels, 105, 513 minéraux mafiques, 222, 223 stabilité des, 174, 221 minéraux métamorphiques, 213 Index I-30 minéraux silicatés, 42, 122, 131, 135 minéraux synthétiques, 106 mineurs, et terminologie concernant les failles, 358 Minnesota, 769, S-35 lacs lors des glaciations au, 769 nappe aquifère au, S-34 Voyageurs National Park au, 772 minoenne, civilisation, 281, 282 Miocène, Époque, 461 et fond marin, 85 et inlandsis de l’Antarctique, 778 et niveau de la mer, 791 fin du (climat), 457 mirage, 718, 718 miroirs de faille, 361 miscrocope électronique à transmission (MET), 116, 117 Mississippi Valley-type (MVT), minerais dits du, 508 Mississippi, bassin hydrographique du, 573 Mississippi, Delta du, 588, 589, 627, 722 Mississippi, fleuve, S-30 à Cape Girardeau, 600 bassin hydrographique du, 573 charge sédimentaire du, 520, 576 crue de 2011 du, 596, 597–98, 599–600 débit du, 575 et Mark Twain, 585, 599 et méandres, 585 Mississippi River Flood Control Act (1927), 599 pic de débit annuel du, 602 Mississippi, Vallée du, rift du Précambrien dans la, 312 Mississippien, Période du, dans la corrélation entre strates, 416 Mississippi-Missouri, réseau du, 769 Missoula, grandes crues de, 599, 769 Missoula, lac glaciaire, 599, 769 Missouri, rivière, crue de 2011 de la, 596, 597–98, 599–600 Missouri, tornade dans le, 702 modèle d’altitude, d’Oahu, Hawaii, 526 modèle géocentrique, 15, 17, 32 et Galilée, 15 modèle héliocentrique, 15, 17, 32 Modèles de Circulation Générale (GCM), 795 modèles de déclenchement des contraintes, 324 modèles numériques de terrain (MNT), 783, 526, 529 modélisation informatique, pour la prédiction des tremblements de terre, 324 Moenkopi, Formation de, S-22 Moenkopi, schiste de, S-23 Moho, 46, 48, 87, 144, 334, 334, 337 Mohorovicic, Andrija, 45–46, 333–43 Mohs, Friedrich, 119 Mojave, Désert de, 151, S-18 altération dans le, 178 molécule, 110 molécules, 22 mollisol, 181 Mollusca, 394 mollusques, 444 molybdène, 523 Mono, Lac (Californie, États-Unis), 194 Mono, Lac, zone volcanique du, 164 monoclinaux, 362–63, 363, 366, 378 monoxyde de carbone : dans la fusion du fer, 505 dans la gazification du charbon, 485-486 issu des combustibles fossiles, 494–97 Mont Everest, 376 mont sous-marin au sommet aplati (guyot), 66, 66 Voir aussi monts sous-marins Mont Toc, chute de blocs du, 545, 547, 547 Mont Vésuve (Italie), 149 montagnes, 41, S-5, S-10, S-20–S-21 altitude des, 370–71, 374–75 environnements des rivières de, 201 érosion des, 375 fascination inspirée par les, 349 Montagnes Appalaches, 94, 227, 368, 379, 380, S-24 chaîne de plissement dans les, S-21 cluse de Cumberland dans les, 590 développement des, 444, 446 et les changements du cycle des roches, 241 et orogenèse alleghénienne, 446 issues d’une collision continentale, 368 récit de l’histoire des, 379–80, 379 vs. formes désertiques, 718 montagnes de blocs de faille, 368–69 Montagnes Rocheuses : 133, 517 Montana, S-14 Mont-Cervin, 530, 755, 758, S-39 Monte Cristo, calcaire de, 410, 414 Montréal (Canada) : conférence de Montréal sur les émissions de CFC, 808 pendant la dernière glaciation, 743 tremblement de terre de, 309 monts sous-marins, 98 et plaine abyssale, 66, 66, 90–91, 92, 613, 639 et tectonique des plaques, 90–91 et volcans de point chaud, 613 monts sous-marins / îles sous-marines, chaînes de, 64–65 monts sous-marins hawaiiens, 91, 98 Monts Transantarctiques, 2, 2, 752, 753, S-38 Mont-Saint-Michel (France), 403, 621 Montserrat (volcan), 255, 256 Monument Valley (Arizona, États-Unis), 527, 728, 729, S-23, S-37 moraine de fond, 766 moraine frontale, 759, 762–63 moraine médiane, 759, 760, 772 moraine terminale, 763, 772 moraines, 759, 762–63, 783, S-33, S-38, S-39 configuration des, 762, 763, 766 lithium, 517, 520 moraines de retrait, 763, 765 moraines latérales, 759, 760, 765 Morgan, Jason, 91 Morley, Lawrence, 69 morphologie, 393 mortier, 515 moule d’une coquille fossile, 390 Mouna Kea, volcan, 809 moussons, 710, 711, 712 inondations générées par les, 597 mouvement des plaques : forces déclenchant le, 95–100, 95 manifestations du, 98–99 preuves de Wegener du, S-9 vitesse du, 5–6, 98–99 mouvement vers le bas de pente, 528 mouvements de transport en masse sousmarins, 550–51, 550 mouvements de transport en masse, 541, 558–59, 562–63 configuration des, 551, 553, 557, 558–59, 562–63 et tectonique des plaques, 560 facteurs de classification des, 542 protection contre les, 561–63, 564 sous-marins, 550–51, 550 structures de protection contre les, 563 types, 542–51 avalanches, 547–49, 548 chutes de blocs, 549–50, 549 chutes de débris, 549–50 coulées clastiques, 545, 545 coulées de boue, 545 creep (reptation), 542, 543 glaciers rocheux, 542 slump, 542, 544, 544 solifluxion, 542 Voir aussi les types spécifiques Moyen-Âge, 15 période chaude au, 802 Moyen-Orient, réserves de pétrole au, 477–78, 479 Muir, glacier, 811 Muir, John, 349, 380 mur de l’oeil, des ouragans, 705 mur de rétention, 564 muscovite, 122, 134, 152, 231 dans le Pluton d’Onawa, 232 et intrusion magmatique, 232 et métamorphisme, 218, 223, 227 stabilité de la, 174 musées, fossiles présentés dans les, 388, 388 mylonite, 230, 231, 233, 233, 361, 361 Index Naches (rivière), 540 Namazu, 289 Namibie, S-15 Dead Vlei en, 737 Namib, désert du, 429, 741 NAPL (non-aqueous phase liquids), 667 Naples (Italie), S-13 nappe phréatique (nappe aquifère), 564, 570, 652–54, 652, 653, 674–75 baisse de niveau de la, 663, 665 et formation des grottes, 673 et intervention humaine, 664 topographie de la, 653–3, 654 nappe phréatique perchée, 654, 654 nappes phréatiques, S-34, S-35, S-37 Nashville (Tennessee, États-Unis), inondation de, 601, 601 Nassar, Lac, 660 National Weather Service (États-Unis), alerte aux tornades émises par le, 702 Natural Bridge (Virginie, États-Unis), 673 navette spatiale, vue depuis une, 39, 40 navires de recherche : Alvin (submersible), 84, 609, 609 collecte de données sismiques, 341 Glomar Challenger, 73 H.M.S. Challenger, 65, 609, 609, 616 Joides Resolution, 610 navires pétroliers, 476, 477 Nazca, Plaque de, 86 Néanderthal, homme de, 458, 461 Nebraska, région des collines sablonneuses du, 731 Nebraskéen, glaciation du, 774 Nébuleuse de l’Œil de Chat, 33 nébuleuse du Crabe, 27 nébuleuses, 14, 26, 26 neck volcanique, 150 neige fondue, 697 neige, 570, 571, 697, 697 dans la formation d’un glacier, 744–45 néo-cristallisation, 214, 215, 216, 217, 218, 223, 224 Népal, S-30 Neptune, 17, 19, 36 Neptunistes, 133–34 neutrons, 22 Nevada, S-25 Mont Yucca au, 489 Nevado del Ruiz, 275 Nevado Huascarán, glissement de terrain du, S-29 glissement de terrain du, 541, 541 névé, 744, 745 New Jersey, canyon sous-marin au large du, 612 New Madrid (Missouri, États-Unis), tremblements de terre de, earthquakes, 309, 312, 312 I-31 New York (État de) : accotement de route dans l’, 399 couches rouges dans l’, 448 drumlins dans l’, 763 glaciers continentaux dans l’, 757 Monts Adirondack dans l’, 238 New York, ville de : Central Park à, 771 et avenir de la Terre, 817 pendant la dernière glaciation, 743 risque de montée du niveau de la mer à, 404, 640, 768, 781 roche mère pour les gratte-ciel de, 132 surface polie par les glaciers à, 756 trottoirs en béton de, 516 Newport (Indiana, États-Unis), S-5 Newton, Sir Isaac, 17, 26, 78, 340, 354, 401 Niagara Gorge, 584 Niagara, chutes du, 583, 584 Niagara, escarpement du, 584 Nicaragua, débris volcaniques au, 257 Niger, Delta du, 589, S-15 Niger, fleuve, S-15 Nigéria, S-15 Nil, canyon du, 169, 169 Nil, Delta du, 586, 588, 589, 806 Nil, fleuve, 603, 660, 732 endiguement du, 806 nimbus, 697 niveau d’action des vagues, 624 niveau de base d’un cours d’eau, 579, 580 niveau de la mer : 753, S-4, S-38 au début de l’Ère Paléozoïque, 445 au milieu de la Période du Jurassique, 447 dans les séquences stratigraphiques, 163 en tant que niveau de base ultime, 446, 447 et développement de grands plateaux basaltiques sous-marins, 443 et formation du charbon, 633 et séquences stratigraphiques, 433 identification des variations passées du, 450 pendant la Période de l’Ordovicien, 482, 483 variations du, à la période du Crétacé, 640 causes des, 208, 636–37, 636, 776 contemporaines, 446, 447 dues au réchauffement global, 755, 757, 765, 767–69, 768, 773 et fonte des glaciers, 815, 816 pendant la glaciation, 451, 453–54, 456, 457 nivellement, 563 nivellement de la topographie, 590 nombre atomique, 22, 110, 417 non saturée, zone, 652, 652, 654 nonaqueous phase liquids (NAPL), 667 non-conformité, 407, 408, 409 Norgay, Tenzing, 349 normes de construction, pour la protection sismique, 322 North Slope, champs pétroliers de (Alaska, États-Unis), S-26 Northridge (Californie, États-Unis), tremblement de terre de, 295, 307, 315 Norvège, S-33 coulée de boue en, 555 et le glissement de Storegga, 552 fjords de, 633, 633, 759, 759 slump au large des côtes de, 551 Nouveau-Mexique, S-10, S-22 désert du, 102 indices d’activité volcanique au, 149 rochers au, 176 roche sédimentaire altérée au, 178 volcan Shiprock au, 150, 277 Nouvelle-Angleterre, zones métamorphiques et isogrades en, 227 Nouvelle-Guinée, 456 Nouvelle-Zélande, S-5 chute d’eau en, 583 énergie géothermique en, 490, 490 faille alpine en, 88, 306, 560, S-21 fjords de, 633, 759 Rotorua en, 662, 663 tremblements de terre en, 288 visite d’un glacier en, 772 noyau, 110, 110, 111 de l’atome, 22 noyau, 43–44, 44, 45, 48, 50, 51, 53, 331, 331 découverte de la nature du, 336–37, 337 et différenciation, 434 formation du, 788, 788 rotation du, 339 température dans le, 48 noyau externe, 48, 50, 51, 336 noyau interne, 50, 51, 336 noyaux de condensation, 696 Nuage d’Oort, 35, 35, 36 nuage de cendres, 149 nuage électronique, 22 nuages, 685, 685, 696–98, 696, 697 distribution des, 698 précipitations, 694–98 types de, 698 nucléosynthèse stellaire, 27 nucléosynthèse : Big Bang, 26, 27 stellaire, 27 nuée ardente, 142, 148, 256, 269 Nullarbor, plaine de (Australie), 627, 628 Nyirangongo, volcan (Rép. Dém. Congo), 273 Nyos, Lac (Cameroun), 276, 276 oasis, 660, 660, 727, S-35, S-36 dans le désert du Sahara, 660 obsidienne, 156, 157, 158, 159 Index I-32 océan, S-5 caractéristiques physiques de l’, 615 courants dans l’, et réchauffement global, 707, 815 paysages de l’, S-30–S-31 Océan Arctique, 457, 611, 747, 753, 754, 768, 772, S-38, S-41 fonte des glaces dans l’, 809 Océan Atlantique, 611, S-6, S-32 création de l’, 379, 450, 453, 456 croissance de l’, 456 dans le futur, 816 et glaciation, 779 masses d’eau dans l’, 616, 617, 619 ouverture de l’, 591 vitesse d’expansion de l’, 73 Voir aussi Océan Atlantique Nord ; Océan Atlantique Sud Océan Atlantique Nord, 450, 706 à la Période du Jurassique, 785 « allée des icebergs » dans l’, 753 Océan Atlantique Sud : à la désintégration de la Pangée, 451 à la Période du Jurassique, 785 Océan Indien, et moussons, 710 Océan Pacifique, S-5, S-7, S-10, S-12, S-36 à l’avenir, 816–17 fond de l’, 610 trajectoire des points chaudes dans l’, 92 océan universel, 133 océanographie, 610 océans, 41, 608–45 circulation globale dans les, 616 courants dans les, 616, 638 ; Voir aussi courants océaniques du monde, 611 en tant que réservoir, 537 et glace, 747 exploration des, 609–10 évolution des, 789, 790, 792 formation des, 435 fossiles extraordinaires dans les, 391 froids, 718 icebergs dans les, 752–53, 755 marées dans les, 620 masses d’eau dans les, 616, 617, 619 température des, 810 temps de résidence dans les, 532 Odyssey, satellite, 535 oeil, des ouragans, 705, 705 Oglalla, formation d’, 651, 652 oiseaux : apparition des, 414 dans l’histoire de la Terre, 427 et dinosaures, 450, 458 le danger des éoliennes pour les, 492 Okeechobee, Lac, 664 Oklahoma, « Dust Bowl » dans l’, 183, 183, 737–38, 739 Old Faithful, geyser, 662 Olduvai, sous-chron normal d’, 72 oléoducs, 476, 477, S-26 Olgas, les, 731 Oligocène, Époque, 461 et fond marin, 85 et niveau de la mer, 791 glaciers pendant l’, 457, 778 olivine, 105, 135, 152, 152, 153 et serpentine, 517 stabilité de l’, 174 Olympique, Péninsule (Washington, États‑Unis), 630 Olympus Mons, 282, 283, 376, 533, 534 On a Piece of Chalk (Huxley), 431 Onawa, Pluton d’ (Maine, États-Unis), 229, 232, 232 onde de tempête, 706 ondes, générées par le vent, 318 ondes, réflexion et réfraction des, 332–33, 333 ondes, résonance des, 314 ondes, sismiques (tremblement de terre), 44, 44, 45–46 ondes, tidales, voir tsunami ondes de cisaillement, 296, 297, 332, 332 ondes de compression, 296, 297 ondes de tremblement de terre, 44 Voir aussi ondes sismiques ondes de volume, 296, 331 ondes P (ondes primaires), 296, 297, 299, 300, 301, 303, 313, 331–32, 332, 335 ondes P, zone d’ombre des, 335–36, 337 ondes sismiques, 44, 292, 296, 297–300, 301, 331–33, 474 et découverte de la limite croûte-manteau, 333–34, 334 et découverte de la limite noyau-manteau, 335–36, 337 et découverte de la nature du noyau, 336–37, 337 et définition de la structure du manteau, 335, 353–334–335 et l’étude de l’intérieur de la Terre, 330–40 et nouvelles découvertes concernant la Terre, 337–38 et profil de réflexion sismique, 340, 341 et tomographie sismique, 338–40, 339 mouvement des, 331–33 période des, 302 propagation des, 332 réflexion et réfraction des, 332–33, 333 types de, 297 ondes superficielles, 296, 331 Onondaga, tribu indienne des, 194 Ontario (Canada), 3, 769 Ontong Java, Plateau Océanique d’, 163 opale, 126 OPEP (Organisation des Pays Exportateurs de Pétrole), 493 ophiolites, 164 Opportunity (jeep sur Mars), 535 Oquirrh, Monts, S-27 or, 122, 503, 523, S-27 comme métal natif, 504 comme métal précieux, 504, 505 comme ressource minérale métallique, 503 de l’Empire Inca, 510–11 dépôts dans des sables ou graviers aurifères, 510 lavage à la batée de l’, 510, 511 pépites d’, 504 réserves en, orage, 699–700, 699 orbitales, 110, 111 Ordovicien, Période de l’, 444, 444, 445, 460 espèces vivantes à l’, 414 et orogenèse taconienne, 444 et séquences stratigraphiques, 445 plantes terrestres à l’, 445 ordres, 393 Oregon : basalte en coussins dans l’, 253 bassins hydrographiques dans l’, 573 chaîne des Cascades dans l’, S-7 chute de blocs dans l’, 549 Organ Rock, schiste d’, S-23 Organisation des Pays Exportateurs de Pétrole (OPEP), 493 Organisation Météorologique Mondiale (OMM), 812 organismes : altération chimique par les, 174 à l’Éon Phanérozoïque, 443 et environnements carbonatés d’eaux peu profondes, 205 orientation, des structures géologiques, 356 orientation préférentielle, 216–17, 217, 217, 218, 218 Origine des Continents et des Océans, l’(Wegener), 56 orogènes, Voir chaînes de montagnes orogenèse (formation des montagnes), 246, 349–50, 379, 380, 431, 432, 433, S-24, S-25 causes de l’, 368–70 déformation crustale et, 362–83 déplacement de la croûte lors de l’, 371 et cycle des roches, 241 et deformation des roches sédimentaires, 202 et gaz à effet de serre, 801 et métamorphisme dynamothermique, 230, 231, 233, 234 exhumation lors de l’, 235, 235 formation des roches pendant l’, 368, 380–66 mesure de l’, 380, 380 par les tremblements de terre, 295 orogenèse acadienne, 379, 445, 448, 460 orogenèse alleghénienne, 379, 446, 449, 460, S-24, S-25 orogenèse alpine, 461 orogenèse calédonienne, 445, 460 Index orogenèse d’Antler, 445, 448, 460 orogenèse hercynienne, 446, 449 orogenèse laramienne, 452, 453, 456, 460, 461, S-25 orthoclase (feldspath potassique), 105, 119, 122 stabilité de l’, 174 Voir aussi feldspath ; feldspath potassique oscillation australe, 712 oued, 574, 574, 722, 722, 732, 733, S-36, S-37 Ouragan Hugo, 705 Ouragan Ike, 641 Ouragan Katrina, 708–9, 708–9 Ouragan Katrine, 588 ouragans, 640, 703–7, 707 amplitude des ondes dans les, 624 destruction des paysages par les, 640 dégâts provoqués par les, 706 dénomination des, 704, 706 dus au réchauffement global, 815 échelle de Saffir-Simpson mesurant les, 704, 706 érosion provoquée par les, 529 structure et distribution des, 705 trajectoires des, 705 Oural, Monts, 446 Ouro Preto (Brésil), S-27 Outer Banks (Caroline du Nord, États-Unis), 630 Owens, Rosa May, 647 oxisol, 181, 182 oxydation, réaction d’, 174 oxyde d’aluminium, dans le ciment, 515 oxydes, 135–36, 144, 174 minerais en tant qu’, 506 oxygène, 40, 42, 113 dans la croûte, 46, 48, 131 dans l’atmosphère, 440–41, 442, 682, 682, 789 augmentation de l’, 438, 681 à l’Éon Archéen, 438 dans la thermosphère, 687 et photosynthèse, 7 dans le plancton, 772 dans le quartz, 106 dans les cellules à hydrogène, 492 dans le tétrahèdre silicium-oxygène, 122, 135 et incendie de couches de charbon souterraines, 486-87 et polluants dans les rivières, 603 oxygène, rapports isotopiques de l’, et changement climatique, 434, 795–96, 797 Ozark, Dôme d’, 378 ozone, 681, 682 dégradation de l’, 683 et stratosphère, 686 Pacific Coast Highway (Californie, États-Unis), S-28 I-33 Pacific Palisades, slump de, 542 Pacifique, pourtour du : en tant que « Ceinture de Feu », 162 tremblements de terre dans la région du, 305, 306, 306 pahoehoe, coulées, 251, 252 Painted Desert, 23, 416, 721, 721 Pakistan, S-21 crue du fleuve Indus au, 596, 597 glacier au, 746 inondations au, 596 tremblements de terre au, 309 Paléocène, couche, 424 Paléocène, Époque, 460 et fond marin, 85 paléoclimat, 795 paléo-équateur, 449 paléogéographie, 443–44 de la fin de l’Ère Mésozoïque, 450 de la fin de l’Ère Paléozoïque, 445–56 de l’Ère Cénozoïque, 456–58 du début de l’ Ère Paléozoïque, 443–44 du début et du milieu de l’Ère Mésozoïque, 450 du milieu de l’Ère Paléozoïque, 445, 448 paléolatitude, 64 paléolongitude, 64 paléomagnétisme, 57, 60–64, 62, 62, 70–71, 433 développement du, 62–63, 62 paléontologie, 386 et théorie de l’évolution, 396–97 paléontologues, 387 paléopôle, 63, 63, 64, 64 paléosol, 409, 410, 773, S-23 Paléozoïque, couches du, en Amérique du Nord, S-14 Paléozoïque, Ère, 6, 7, 413, 443–50, 449, 460, 461, 463, S-24, S-25 et couches de Las Vegas vs. celles du Grand Canyon, 412 et glaciation, 58 et hypothèse de dérive des continents, 58, 59 et la Pangée, 790 extinction de masse au, 272 Montagnes Appalaches et, 368 parties de la Pangée au début du, 443–45 au milieu du, 445 à la fin du, 445–50 refroidissement global, 799 Paléozoïque, roches du, 364, 367, 377 Paléozoïque, roches sédimentaires du, S-16, S-21, S-22 Palisades, distribution des minéraux à, 167 Palmdale (Californie, États-Unis), S-7, S-18 Palo Verdes, région de, glissement dit du « Portuguese Bend ”, 560, 561 panache, Voir panache mantellique panache de contamination, 665, 668, 668 panache mantellique, 91, 92, 161, 162, 270, 272 au début de l’histoire de la Terre, 788–89 au niveau des îles de Hawaii, 92 et basalte de Sibérie, 804 et mouvement des plaques, 98 et points chauds, 91, 92, 100, 161, 162, 270 et zone D’’, 338 superpanaches, 163, 454, 804 Panama, Isthme de, 457, 778, 801 pandémie, 805, 813 Pangée, 56, 56, 57–58, 58, 59, 446, 449 à l’Ère Paléozoïque, 790 continents existant avant la, 94 désintégration de la, 100, 456, 498, 798 et Amérique du Nord, 94 et couches de roche sédimentaire, 58, 59, 60 et histoire de la Terre, 427 et trajectoire de déplacement des pôles, 63 formation de la, 460 collisions impliquées au sein de la, 446 glaciation au sein de la, 776 région des Appalaches au sein de la, 379 panneaux routiers « Attention, chute de blocs ! », 550 Pannotia, 440, 440, 443, 461 Panthéon (Paris, France), pendule de Foucault au, 16, 16 Panum Crater (Californie, États-Unis), 251 Papouasie – Nouvelle-Guinée, 456, 551 Paracutín, volcan du, naissance du, 253 paradigme scientifique, 78 Paradis Perdu (Milton), 43 parallèle, réseau de drainage, 573 Paraná, Bassin du (Brésil), 270 Paraná, Plateau du (Brésil), 163, 163 paratonnerres, 701 Parc National d’Acadia, Maine, 757, 772 Parc National de Canyonlands, Utah, 728, S-21, S-29, S-30 parcs nationaux (États-Unis), 416 Paris (France), S-3 paroi de glissement, 198, 734, 734 Parthénon, 513 pause (suffixe), 686 pavage désertique, 722–23, 724, 733 Pays de Galles : couches de roche le long des côtes du, 351 Mont Snowdon au, 171 plaine tidale le long des côtes du, 630 roches métamorphiques au, 219 pays en voie de développement, pollution des rivières dans les, 603, 604 paysage, 527 construction et, 546 d’autres planètes, 428, 533–37 Mars, 533–35, 535 de la Lune, 533–34, 534 Index I-34 des océans et des côtes, S-32–S-33 du fond marin, 610–13 d’un désert, 731, S-36–S-37 d’une chaîne de montagnes, 374 et cycle hydrologique, 526–39 et mouvement de transport en masse, 541, 542–51 facteurs contrôlant le développement d’un, 529–31 activités humaines, 531, 560 façonner la surface des, 528–29 fluvial, S-30–S-31 glaciaire, S-38–S-39 karstique, 673, 674–76, S-35 modification humaine du, 805–6, 805–6 paysages fluviatiles, S-30–S-31 paysages glaciaires, S-38–S-39 paysages karstiques, 673, 674, 674–76, 674, S-35 Pays-Bas, Petit Âge Glaciaire aux, 779, 779, 802 pédiments, 730 pegmatites, 155 Pelé, 281 Pelée, Montagne, 161, 256, 279 pélitiques, roches métamorphiques, 223 pendage, 356–57 pendule de Foucault, expérience du, 16, 16 pénéplaine, 590, 590 Péninsule Antarctique, S-9 Péninsule arabique, Quart Vide dans la, 734 Péninsule Italienne, S-20 Pennsylvanie, 192, S-21, S-24 incendie des couches de charbon de Centralia en, 487, 487 Province du Valley and Ridge en, 379, S-21, S-31 réseaux hydrographiques dendritiques en, S-31 Pennsylvanien, Période du, dans la corrélation entre couches, 416 espèces vivantes au, 414 et séquence sédimentaire, 790, 791, 792 pente continentale, 612–13 pentes instables, 553 dynamitage de, 563 pentes stables, 553 pergélisol, 390, 542, 770, 771, 773, 810, 815, S-26, S-41 péridot, 105 péridotite, 42, 46, 157, 162, 334–35 vitesse des ondes sismiques à travers la, 332 Période Carbonifère, 460 biodiversité lors de la, 804 et formation du charbon, 482, 483 évolution de la vie lors de la, 446–47, 448 marais à charbon lors de la, 450 paléogéographie de la, 445–46 refroidissement global lors de la, 799 période de retour, 322–23, 323, 600–601, 602 de l’activité volcanique, 277 Période des Lumières anglaises, 133 Période du Cambrien, 443–44, 444, 460, S-24 corrélation entre les strates, 416 distribution des continents au, 444 et Amérique du Nord, 443 premiers animaux lors de la, 444–45 reconstitution par un artiste, 392 période médiévale chaude, 802 périodes géologiques, 413 périodes greenhouse (chaudes), 798, 799 périodes icehouse (froides), 798, 799, 799 de la fin du Paléozoïque, 445 perle, 124, 126 perméabilité, 472, 472, 650, 650 dans la loi de Darcy, 656 et effondrement des pores, 666 Permien, extinction de masse du, 448, 461 Permien, Période du, 461, S-22, S-23, S-29 biodiversité au, 804 climat du, 445 dans la corrélation entre couches, 416 plantes pendant le, 445 tillites datant du, 776 volcans au, 450 Permien-Trias, événement d’extinction à la limite, 804 perminéralisation, 389 Pérou, S-29, S-30, S-36 glissement de terrain de Yungay au, 541, 541 zones côtières arides du, 719 pérovskite, structure de, 335 perte d’un cours d’eau, 674, 674 peste noire, 805 Petit Âge Glaciaire, 779–80, 779, 802, 802 pétroglyphes, 721, 721 pétrole, 191, 466–67, 469–72, 471, 479, 494–95, 494 crise des années 1970, 493 distribution des ressources de, 479 et changement climatique, 799 exploration et production du, 472, 473–78, 473, 477, S-26–S-27 épuisement des réserves de, 492–93, 494 forage de, 475–76 forage pour le, 232–33 formation du, 471 politique des prix du, 493 raffinage du, 476–77, 477 technologies modernes de recherche du, 474–76, 476, 481 transport du, 476, 477 vs. gaz naturel, 480 pétrole, épanchements de, 494, 642 pétrole brut, 476 réserves de, pétrole lourd (bitume), 480 petroleum, 473 Voir aussi pétrole Phanérozoïque, chaînes de montagnes du, 439 Phanérozoïque, couches du, 439 Phanérozoïque, Éon, 6, 413, 443, 461 et niveau de la mer, 790 évolution de la vie au, 789 périodes de temps du Ère Cénozoïque, 456–58 Ère Mésozoïque, 450–56 Ère Paléozoïque, 443–50 Phanérozoïque, Période du, dans la corrélation entre couches, 416 Phanérozoïque, sédiments du, 377 Phéniciens, en tant qu’explorateurs des océans, 609 Philadelphie, risque de montée du niveau de la mer à, 640, 640, 768 Philippines, Mont Pinatubo aux, 274, 275, 279 Voir aussi Pinatubo, Mont Philosophes grecs : et les paradigmes pré-newtoniens, 78 visions cosmologiques des, 15 Phoenix (Arizona, États-Unis), 652, S-40 déviation de l’eau du fleuve Colorado vers, 603–4, 604 irrigation à, 646 Phoenix Basil, aquifères de, 652 phosphate, 503, 517 Phosphoria, formation de, 517 photomicrographie, 137, 156, 214 photosynthèse, 437, 442, 468–69, 785, 789 et absorption de carbone, 792 et extinction de la limite K-T, 454 et ingestion de carbone-14, 420 et oxygène dans l’atmosphère, 7, 681 énergie issue de la, 468–69 phyla, 393 phyllite, 219, 221, 224, 225, 227 pic de crue, 593 Piccard, Bertrand, 680, 680 pied de faille, 290, 292 piédestal, 733 Piedmont, 449 piège (pétrole et gaz), 472, 474–75 piège à gaz, Voir piège piège à pétrole, Voir piège piège anticlinal, 474, 475 piège d’un dôme de sel, 474, 475 piège par faille, 474, 475 piège stratigraphique, 474, 475 pierre, 513 concassée, 513, 515 pierre concassée, 515, 517, 519 pierre de construction, 503, 519 pierre de taille, 513 pierre ponce, 157, 158, 158, 257 pierre précieuse, 124–27 taille d’une, 126, 127 Index pierre tombale : en granite, 178 en marbre, 178 pierres précieuses, 126 pierres semi-précieuses, 126 pierres, cercles de, 771 Pilbara, bloc de, 167 Pilbara, craton de, S-16, S-21 piles à hydrogène, 469, 485 Pinatubo, Mont, 161, 262, 264, 274, 275, 278, 280, 808 pinnacles, 753 pins bristlecone, 421, 796 pinsons, et la théorie de Darwin, 396 plages, 204, 205, 626, 627–29, 627–29, 628–29, 630, 631, 638–39, S-15, S-33, S-39 bilan sédimentaire des, 628 marée noire sur les, 498 protection de, 640–41 plagioclase, 118, 122, 133, 152, 152, 221, A-1 plagioclase calcique, 152, 174 plagioclase sodique, 174 plaine abyssale, 50, 65, 65, 612, 613, 614, 614 et monts sous-marins, 613 sédiments dans une formation de, 614 plaine côtière (États-Unis), 451, 636–40 menacée par la montée du niveau de la mer, 768, 768 plaine deltaïque, 593 plaine inondable, 204–5, 206, 579, 585–66, 586, 591, 595, S-23, S-30 dépôt des sédiments dans une, 206 dépôt du sol dans une, 188 développement d’une, 582 et anticipation des crues, 599–601 plaines rocailleuses, 730, 733 plaines salées, 192, 194 plan de clivage, 126, 133, 134, 134, 367, A-1 dans un clivage ardoisier, 219, 220 plan de rupture, 544, 547, 554, 554 plan de stratification, 195, 220, 269 comme plan de rupture potentiel, 554, 554 fossiles dans un, 387 vs. plan de faille, 593 plancher stalagmitique, 671, 672, 673, 674, 675 plancton, 207 dans la craie, 431 dans la formation d’hydrates de gaz, 482 dans le calcaire, 190, 191 dans le chert du pont du Golden Gate, 191 dans les archives fossiles des glaciations, 774, 777 dans le Système Terre, 787 en tant que protiste, 393 et chaîne alimentaire, 712 et dioxyde de carbone, 777 et enregistrement du changement climatique, 796 et événement de la limite K-T, 454 I-35 pétrole et gaz issus du, 470, 470, 517 sous la forme de macrofossiles, 389, 391 sur le fond de l’océan (fond marin), 66, 169, 205 planètes, 17 découverte des, 17 définition des, 17, 19 distinction entre étoiles et (époque d’Homère), 15 externes (joviennes, géantes gazeuses), 28 formation des, 28, 30–31, 31 internes (terrestres), 17 lunes des, 17 naines, 19, 20 paysages des, 533–35, 538 Mars, 533–37, 535 taille relative des, 18 planètes externes, 28 planètes géantes gazeuses, 17, 18, 29 planètes internes, 17 planètes naines, 19, 20 planètes terrestres, 17, 18, 38, 38 planétésimaux, 28, 28, 29, 47 et âge de la Terre, 435 et formation de la Terre, 435 et roches magmatiques, 142 planification sismique, 326–27 plantes au milieu du Paléozoïque, 445 à l’Éon Phanérozoïque, 443 du désert, 735 plantes succulentes, 735 plantes vasculaires, 445, 460, 482 Plaque Africaine, 80, 99, 169 Plaque Antarctique, 99 Plaque Arabique, 99 Plaque Asiatique, 373 plaque chevauchante (ou slab), 86 Plaque d’Eurasie, 99 Plaque de Cocos, 80, 314 Plaque des Caraïbes, 311 Plaque des Philippines, S-7 Plaque Européenne, 169 Plaque Indienne, 372 Plaque Juan de Fuca, 80, 457 Plaque Nord-Américaine, 80, 88, 89, 90, 310–11, 457, S-7 et Faille de San Andreas, 88, 89 Plaque Pacifique, 98, 99, 162, 456, 457, S-7 et Faille de San Andreas, 88, 89, 560 et Hawaii, 90 et tremblements de terre au Japon, 287 les Îles d’Hawaii sur la, 162 plaque plongeante (ou slab), 86, 87 Plaque Sud-Américaine, 86 plaques, 5, 6, 80, 98–99 formes et tailles des, 81 vestiges des, 87 plaques lithosphériques, 80 Voir aussi plaques plasma, 107 plastique, 477 plateau continental, 41, 50, 57, 80, 202, 612–13, S-32 exposition lors d’une glaciation, 767 Plateau de la Columbia River, 163, 163, 270 plateau désertique, 733 Plateau du Colorado, 414, 416, 458, 580–81, 581, 732, S-14, S-19 couches du, S-22–S-23 plateau océanique, 613 Plateau Point, Parc National du Grand Canyon, S-22 Plateau Polaire, 2 plateaux sous-marins, pendant la Période du Crétacé, 454 plate-formes, 439, 439 plate-forme continentale, 439 plate-forme cratonique, 377–78, 439 platine : en tant que métal précieux, 505 en tant que ressource stratégique, 520 réserves de, 520 Platon, et Atlantis, 281 plâtre, plaques de, 517, 519 playa, 726, 727 playa, lac de, 732, 733, S-25, S-37 Playfair, John, 424 Pléistocène, aires climatiques du, 772–73, 774 Pléistocène, Époque du, 460, S-39 et évolution humaine, 458 et fond marin, 85 Pléistocène, Ère du, archives stratigraphiques de l’, 801 Pléistocène, glaciations du, 457, 458, 651, 743, 771–76, 773, 775 chronologie des, 773–75 modèle explicatif des, 778–79 vie et climat lors des, 772–73 plésiosaures, 791 pli ennoyé, 363, 363, 365 pli non-ennoyé, 363, 365 pli ouvert, 363 pli serré, 363 Pline le Jeune, 263 pliniennes, éruptions, 262, 263 Pliocène, Époque du, 461, 771 et fond marin, 85 et niveau de la mer, 791 Plio-Pléistocène, glaciations du, 771 plis, 350–51, 351, 353, 362–68, 363, 366, 474, 475, S-36, S-39 caractéristiques des, 364 causes des, 366 dans la chaîne de Makran, S-21 dans le Bouclier canadien, S-24 dans les Alpes, 356 dans une plate-forme cratonique, 377–78 Index I-36 formation des, 365–66, 368 géométrie des, 362–65, 363 issu d’un glissement en flexure, 365 sur l’illustration de l’histoire géologique, 405 plis d’écoulement passif, 365, 365 plomb, 506 comme métal de base, 505 dans des couches de dolomite, 508 pluie, 570, 697, 697, 699, 699 dans le désert, 718, 721 dans un ouragan, 706 eau atmosphérique extraite par la, 681 et basses pressions équatoriales, 689, 690 et formation du sol, 181 et nappe phréatique, 652, 653 issue d’une masse de haute pression, 694 pendant la dernière glaciation, 773 pluie acide, 494, 683, 807, 807 altération due à, 175 due à l’impact à la limite K-T, 454 pluie de cendres, 141 pluies de météores, 47 Plutarque, 280 Pluton, 17, 19, 20 en tant que planète naine, 19, 20 Plutonistes, 131–34 plutons, 149, 151, 153, 159, 162, 231, 269 au sein de l’illustration de l’histoire géologique, 405, 406 composition des, 154 dans le Midwest, 439 des Andes, 511 et contact cuit, 404 et métamorphisme thermique, 228, 229, 232 fissures dans les, 171 refroidissement des, 154, 155 uranium dans les, 488 Voir aussi intrusion magmatique poids atomique, 110, 417 points chauds (volcans de points chauds), 90–91, 90–91, 90, 96, 97, 100, 160, 162, 241, 267, 270 à la Période du Crétacé, 454 à l’Éon Archéen, 435, 436, 436 continentaux, 270 dans la formation des roches magmatiques, 162 modèle de panache du manteau profond de, 91, 92, 100, 162, 270 modèle de panache mantellique superficiel des, 91 modèle sans panache des, 91 océaniques, 267, 267, 270, 613, 639 poisson, 454 dans les grottes, 676, 676 et El Niño, 712 sans mâchoire, 445, 460 polarité, 111 polarité inverse, 68, 69, 71, 73, 74 polarité normale, 68, 70, 71, 73, 74 pôle magnétique Nord, 345 pôle magnétique Sud, 345 pôles, 37, 39 géographiques, 61 inversion des, 421, 422, 423 magnétiques, 60, 61, 63 pôles géographiques, 37, 39, 61, 61 pôles magnétiques, 37, 39, 51, 60, 61, 345 Pôles Nord, 51, 747 Pôles Sud, 51, 747 pollen, et anciens climats, 389 et archives du changement climatique, 795, 796 pollution, 806–8 côtière, 642–43 de l’air, 519, 521, 683 et combustibles fossiles, 494 ; Voir aussi gaz à effet de serre de l’eau souterraine, 663 des rivières, 603 Voir aussi enjeux environnementaux pollution de l’air : et combustibles fossiles, 275 issue des usines de traitement des minerais, 519, 521 polymérisation, 153 polymorphes, 109 Polynésiens, en tant qu’explorateurs des océans, 609 polynyes, 753 polypes, 634–35 Pompéi, 249, 250, S-13 pompes à pétrole, 476 Pontchartrain, lac, 711 population (humaine) : carte de la, A-1, A-9 croissance de la, 805 pores, 471, 648, 649 et réservoirs de pétrole et de gaz, 471 porosité, 471, 472, 648–49, 649 et effondrement des pores, 666, 666 secondaire, 649, 649 vs. perméabilité, 650 porosité primaire, 648–49 porosité secondaire, 649, 649 porphyroblastes, 219 Port-au-Prince (Haïti), 310–11, 310 Portland, ciment de (ou ciment artificiel), 515, 516 Portugal (Lisbonne), tremblement de terre au, 309 Portuguese Bend (Californie, États-Unis), S-28 Portuguese Bend, glissement du », 560, 561 potasse, 517 potassium, 48, 113, 144, 174 potentiel de préservation, 391, 396 poterie, 517 poterie, métamorphisme thermique comparable à la, 229, 229 poulier (barre d’embouchure de baie), 627, 630 pourcentage en poids, 145 poussière (cosmique), 28, 28, 29 poussière éolienne, 739 Powell, John Wesley, 400, 400 prairies, 457, 458 Préalable à la dissertation concernant un solide se trouvant naturellement au sein d’un solide (Steno), 401 Précambrien, boucliers du, roches intactes des, 241 Précambrien, croûte du, 438, S-21, S-24 Précambrien, gneiss, S-16, S-22, S-24 Précambrien, Période du, 6, 7, 413, 460–61, S-8 dans la corrélation entre couches, 416 et niveau de la mer, 790 événements de formation de rifts au, 125 Précambrien, rift du, 312 Précambrien, roches du, 59–60, 235, 236, 364, 377–78, 377, S-11, S-16, S-22 en Amérique du Nord, 439, 439 et formation de fer rubané, 511 failles du Crétacé dans des, 452 lors de la surrection, 453 précession de l’axe de la Terre, 16, 777, 777 précipitation, 112 lors de la formation des spéléothèmes, 671, 674 précipitation à partir d’une solution, 42, 113 de roches sédimentaires, 133 du sel, 192, 193 et dissolution par pression, 215 travertin issu de la, 194 précipitations à partir de vapeur d’eau, 532, 696–98 précipité, 112 prédateur, et extinction des espèces, 398 prédiction, des tremblements de terre, 322–25 prédiction, des tsunamis, 322, 329 prédiction à court terme des tremblements de terre, 322, 324–25 prédiction des tremblements de terre à long terme, 322–24 pré-Illinoien, glaciation du, 774, 775 pression, 216, 354, 355 atmosphérique (air), 40, 683 et marées, 624 et température, 686 déformation des roches due à la, 353 métamorphisme dû à la, 216, 216 pression de l’air, 38, 40, 683 et marées, 624 et température, 685 preuve paléontologique, du changement climatique, 795 prévention des éruptions, 498 Index primates, 458 arrivée des, 458 principe d’Archimède, 344, 344 principe d’horizontalité à l’origine, 402 principe de flottabilité d’Archimède, 80, 80, 371 principe de l’uniformitarisme, 402, 402, 407, 599 principe de la continuité latérale, 402, 404 principe de succession des fossiles, 406, 407 principe de superposition, 404, 404 principe des contacts cuits, 404, 405 principe des inclusions, 404, 405 principe des relations de recoupement, 404, 405, 423–24 Principes de Géologie (Lyell), 396, 402 prisme d’accrétion, 86, 87, 231, 231, 234, 613 du Crétacé en Amérique du Nord, 451 et mouvements de transport en masse, 560 et océan, 610, 638–39 probabilité annuelle d’occurrence d’une inondation, 600–601, 602, 603 problèmes côtiers et solutions, 640–43 procaryotes, 393, 408, 460 processus de dépôt, 576–79 processus externes, 528 processus internes, 6 processus ou activités vivantes : et aspects physiques du Système Terre, 7 et développement du paysage, 529–30 processus tectoniques, et production du sol, 176–77 production pétrolière, globale, 492 produits, en chimie, 110 profil bathymétrique, 65, 65 profil d’une plage, 627, 630 profil de réflexion sismique, 340, 341, 474–75, 476, 610, 610, 614 profil de vitesse en fonction de la profondeur, 337–38, 338 profil longitudinal, 579, 580 profil topographique, 530–31 profils pédologiques, 180 profondeurs du temps, Voir aussi temps géologique, 498–99, 499, 642 proglaciaire, glaciaire, 761, 762, 766, 767 promontoire, érosion d’un, 632 propane, 469 prospecteurs de diamants, S-8 Protérozoïque, Éon, 6, 7, 413–14, 438–43, 461 atmosphère du, 440–41, 442, 789 chaînes de montagnes du, 59, S-16 espèces vivantes au, 414, 789 et croissance de la croûte continentale, 436 glaciations du, 441, 443 tillites du, 776 Protérozoïque, Ère, vie à l’, 799 protistes, 393 I-37 protocontinents, 436 proto-étoile, 26 proto-vie, 395, 395 protolithe, 213, 215, 231 proton, 110 protons, 22 protoplanètes, 28 collision avec la Terre, 435 et différenciation, 29 proto-Soleil, 28, 29 proto-Terre, 768 protozoaires, ciliés, 440 Province du Basin and Range, 93, 94, 151, 164, 309, 369, 371, 457, 457, 458, 652, 732, 769, 770, S-19, S-25 provinces géologiques, carte des, A-1, A-10 Provincetown (Massaschussets, États-Unis), S-33 Prudhoe Bay (Alaska, États-Unis), S-26 ptérosaures, 454 Ptolémée, 15 P-T-t (pression-température-temps), trajectoire, 227 Puerto Rico, 311, S-35 plage de sable à, 630 radio-télescope d’Arecibo à, 691 Puget, Détroit de, 761 puits, 657–58, 658 d’extraction, 668 d’injection, 667 puits artésien, 657–58, 658 puits de pétrole jaillissants, 476 à Spindletop, 478 puits de pétrole, au Koweït, 498 puits ordinaire, 657, 657 Pulido, Dionisio, 253 Pulpit rock, 759 pyramides d’Égypte, 532 pyrite, 118, 120, 173, 437, 442, 494 pyroxène, 122, 134, 152, 152, 153, 157 dans le gneiss, 220 stabilité du, 174 Qaidam, Bassin de, 373 Qilian, Monts, 373 quartz, 104, 106, 115, 118, 122, 134, 157 au sein d’une falaise alpine, 358 blanc laiteux, 358 choqué, 454 compression du, 367 cristal de, 108 cryptocristallin, 190–91, 194–95 dans le ciment, 515 dans le ciment de New York, 516 dans le gneiss, 214, 220 dans le granite, 506 dans le Pluton d’Onawa, 232 dans le sable, 627 dans le schiste argileux, 214 dans les cellules photovoltaïques, 517 dans les fissures, 355 dans les roches du désert, 720 dans les schistes, 219 dans les sédiments transportés par les glaciers, 516 des Andes, 511 dureté du, 119, 119 en tant que ciment, 187 en tant que silicate, 122, 135 et coesite, 214, 216, 235 et grès, 186, 187, 231 et hydrolyse, 174 et marbre, 222, 513 et métamorphisme, 218, 225 et météorisation, 174, 188, 189 et recristallisation, 214 et roches métamorphiques, 223 et série de réactions de Bowen, 152, 152, 153 forme du, 108 sous la forme d’améthyste, 126 stabilité du, 174 quartz cryptocrystallin, 190–91 quartzite, 221–22, 224, 231, S-8 dans les Alpes, 351 grains de quartz dans le, 351 Quaternaire, Période du, 461 Québec (Canada), S-24 cratère du Manicouagan au, S-5 Queen Elizabeth II, 625 questions à propos de l’Univers, 15 R, ondes (ondes de Rayleigh), 296, 297, 299, 303, 313, 313, 331 raccourcissement, 352, 353 racine crustale, 371, 374 racines, action érosive des, 172, 172 radiation, 49, 49 radioactivité, 322 énergie issue de la, 468 radioactivité, et échauffement de la Terre, 142, 386, 425 radio-télescope d’Arecibo (Puerto Rico), 691 raffineries, 476–77 raideur d’une pente, et caractéristiques du sol, 180, 180 Rainier, Mont, 161, 277 carte d’évaluation des risques dans le, 278 Raisins de la Colère, les (Steinbeck), 738 rajeunissement d’un cours d’eau, 590–91 rapides, 582 dans le Grand Canyon, 583 rayon sismique, 331 rayonnements infrarouges, 794 rayonnements solaires, et changement climatique, 803, 803 rayons cosmiques, 38, 802 rayons lumineux, réflexion et réfraction, 333 raz-de-marée, Voir tsunami réacteur nucléaire, 487–88, 488 Index I-38 réactifs, 112 réaction en chaîne, 487 réaction métamorphique (néo-cristallisation), 214 réactions chimiques, 23, 112 énergie issue des, 468, 469 réactions nucléaires, 23 rebond glaciaire, 766–67, 767, 768 recharge, zone de, 655, 655 réchauffement adiabatique, 685, 690 réchauffement global, 497, 794–95, 810 aires climatiques et, 813, 814, 815 anomalies de température du, 812 changement du niveau de la mer associé au, 815 changements biologiques démontrant le, 809 conséquences du, 813, 815 courants océaniques affectés par le, 815 et périodes greenhouse (chaudes), 798, 799, 799 fonte des calottes glaciaires dues au, 815 glace de mer et, 753 Groupe d’experts Intergouvernemental sur l’Evolution du Climat (GIEC) et, 812–13 impact de l’homme sur le, 813 indices du, 809 inondations dues au, 815 ouragans et, 815 récent, 808–15 solutions possibles au, 815 végétation affectée par le, 814 voir aussi effet de serre ; gaz à effet de serre récifs, 645, S-15 de corail, 190, 192, 203, 206, 634–35, 635 ; Voir aussi récifs coralliens et dérive des continents, 59 récifs barrières, 635 récifs coralliens, 190, 203, 206, 629, 634–35, 635, 787, S-32 dans les environnements aux eaux peu profondes, 205 destruction des, 643 et la poussière éolienne, 739 et climat, 638 et les monts sous-marins, 613 formation des, 635 recoupement d’un cours d’eau, 133 recoupement d’un méandre, 587, 594 recristallisation, 214, 215, 219, 221, 222, 223, 224, 361 au cours du métamorphisme dynamique, 233 de la mylonite, 361 du quartzite, 221–22 et fossiles, 386 recul d’une falaise, 728, 728, 729 recul des glaciers, 751–52, 752 Red River (Dakota du Nord, États-Unis), crue de la, 597 Red Rocks (Colorado, États-Unis), 239 Redoubt, volcan (Alaska, États-Unis), 274 Redwall, calcaire de, 412 REE voir terres rares, 517, 520–21 ré-émission, 794 réflexion, 332, 333 réfraction, 333, 333 réfraction des ondes, 626, 626 refroidissement, d’une substance en fusion liquide, 141 refroidissement adiabatique, 685, 685, 690 refroidissement global, 460, 794 dû à la surrection, 799 reg, 727 régions de calottes glaciaires, 711 régions géothermales, 661, 661, 662, 663 régolithe, 178, 186, 551, 553, 570 dans le désert, 721 et mouvement de transport en masse, 551, 553, 555, 556, 559 et reptation (creep), 542 régression, 208, 209, 446–47, 482, 791 Reine Charlotte, système de failles de la, 456 relations de recoupement, principe des, 404, 405, 423–24 relief, 528, 529 et tectonique des plaques, 560 Renaissance, 15 et cosmologie, 15 et temps géologiques, 401 répliques, 294–95, 310, 310 repos, angle de, Voir angle de repos reptation, 542, 543, 558 reptiles, 448, 451 du désert, 747, 735 Voir aussi dinosaures réseau hydrographique, 571, 572, 572 et construction de barrages, 693 et cycle des roches, 244 réseau hydrographique dendritique, 572, 572, S-31 réseau hydrographique rectangulaire, 573, 572 réseau sismique mondial, 299–300 réseaux hydrographiques de type radial, 572, 572, S-31 réseaux hydrographiques en treillis, 572, 573 réserve d’hydrocarbures, 470–71 réserves de charbon, 485 distribution des, 485 réserves de dépôts minéraux, 520 réserves pétrolières : distribution des, 492 globales, 477–79, 492 réservoir d’eau de ville, 657, 658 réservoirs : d’eau, 532–33, 537, 603 et niveaux de base locaux, 579 glaciers en tant que, 767–68, 768 problèmes environnementaux, 603 et changement global, 785 temps de résidence de l’eau, 533 résonance, des ondes sismiques, 314 ressac, 625 lors d’un ouragan, 640 ressauts de faille, 83, 84, 291, 292, 359, 361, S-6, S-19, S-28 et chutes d’eau, 582–83 ressource renouvelable, 494, 494 et eau souterraine, 663 ressources, 467 ressources en minéraux, durée de vie estimée des, 520, 520 ressources énergétiques, 467, 467, 494, S-26–S-27 alternatives, 489–92, 490, 491, 494 à l’avenir, 493, 494 cellules de combustible, 492 charbon, 482–86 ; choix en matière de, 494–97 conséquences environnementales des, 466, 467, 481 de la Terre, 464, 464, 466–501 et crise pétrolière des années 1970, 493 et enjeux environnementaux, 494–97 et la société, 494–95 et l’heure cruciale du pétrole, 493, 494 et sources alternatives, 492–93, 494 énergie éolienne, 490–92 énergie géothermique, 489-90 ; Voir aussi énergie géothermique énergie hydroélectrique ; Voir aussi énergie hydroélectrique, 491 énergie nucléaire, 487–89, 488 ; Voir aussi énergie nucléaire énergie solaire, 492 hydrocarbures (pétrole et gaz), 469 hydrocarbures (sources alternatives), 48082, 480 origine des externe (solaire), 528 interne, 528 problèmes associés aux, 492–93, 494–99 renouvelables vs. non-renouvelables, 495–96 réserves globales de, 493 Système Terre en tant que, 468–69, 468 Voir aussi charbon ressources géothermales, 468, 468 ressources minérales métalliques, 503, 520 et minerai, 506–11, 510 ressources minérales non-métalliques, 503, 513, 515, 517, 518 pour les habitations et l’agriculture, 515, 517 ressources minérales, 502–24, 503, S-26–S-27 consommation par les pays industrialisés des, 520 formation et traitement des, 518–19 métalliques, 50, 510, 520 Index non-métalliques, 503, 513, 515, 517, 518, 520 non-renouvelables, 517, 520–21 ressources non-métalliques communes, 515 ressources non-renouvelables, 494, 517, 520–21 ressources minérales en tant que, 517, 520–21 augmentation de l’utilisation par habitant de, 805 non-renouvelables, 494, 517, 520–21 renouvelables, 494 Voir aussi ressources énergétiques ; ressources minérales rétroaction négative, 795 et CO2 dans l’atmosphère, 799 rétroaction positive, 795 rétroaction positive, mécanismes de, 778 et CO2 dans l’atmosphère, 799 rétroaction, et CO2 dans l’atmosphère, 799 rétroaction, mécanismes de, 795 revégétalisation, 563, 564 revers, 728 Révolution Industrielle, 191, 406 et voracité énergétique, 466 révolution scientifique, 78 Révolution Verte, 603 Reykyavik (Islande), S-6 Rhea, 538 rhyolite, 156, 157, 157, 159, 162, 164 au sein du Mont Yucca, 489 dans le cycle des roches, 241 Richter, Charles, 302 Richter, échelle de, 302–3, 303 calcul selon l’, 303 rides de courant, 197–98 rides de courant, au sein d’une plaine alluviale, 204–5 rift continental, 91 et montagnes, 371 la province du Basin and Range comme, 457, 458, S-25 Rift Est Africain au niveau de, 93 tremblements de terre au niveau d’un, 307, 309 rifts, l’Islande au niveau de, 270 Rift Est-Africain, 93, 94, 161, 164 et formation d’un rift continental, 369 et tremblements de terre, 309 et volcans, 161, 274, S-13 Gorge d’Olduvai dans le, 386 rifts ou formation de rifts : à l’Éon Archéen, 436 dans l’évolution du paysage, 528 rifts ou formation de rifts, 91, 92, 93, 94 dans l’édification des montagnes, 371 rigidité, 331 Rio de Janeiro : coulées de boue à, 544–45, 545 I-39 et avenir de la Terre, 817 pains de sucre à, 628 Rio Grande, Rift du, 309, 458 Rio Negro, S-31 Rio Ucayali, S-30 risque sismique, cartes du, 323, 324 risque sismique, évaluation du, 322 risque volcanique, carte d’évaluation du, 278–79, 278 Riss, glaciation de, 774 rive concave, 585 rivière à l’équilibre, 580 rivière en tresses, 584, 585, 761, 762, 766 rivières : à l’Éon Archéen, 436 dans le désert, 718 dans l’histoire humaine, 603–4 deltas des, 205, 579, 586, 588, 588, 589, 589, 595 ; Voir aussi deltas, déplacement des, 563, 564 enjeux environnementaux liés aux, 603–4 en tant que réservoir d’eau, 532, 537 et courant, 567 et nappe phréatique, 653 érosion par les, 362, 375, 376, S-20, S-21 irrigation provenant des, 736, 738–39, 738 sapement par les, 555 temps de résidence dans les, 532 Voir aussi cours d’eau rivières de glace, 754 roche : fraîche (non-altérée), 170 transformation du magma et de la lave en, 147–48 roche colorée indicatrice de, 512 roche d’arc, 436 roche de couverture (pétrole et gaz), 790–92, 791 roche de paroi, voir roche encaissante roche encaissante, 147, 151 métamorphisme de la, 232, 245 roche fracturée : et mouvement de transport en masse, 551, 553 geysers au niveau de la, 662 porosité secondaire de la, 493, 649 roche lunaire, 426 datation isométrique de la, 426 roche magmatique extrusive, 141, 141, 148 roche magmatique intrusive, 141, 142, 148– 49, 151, 153, 154 et chambre magmatique, 269 et roche métamorphique, 213 roche mère, 131, 132, 138, 169, 169, 171, 182, S-27 roche moutonnée, 757, 757, 772 roche source, 470, 470, 473, 473, 474, 475, 478 roche volcanoclastique, 160 roches, 42, 102, 103, 131 classification des, 132–36 contexte de formation géologique des, 134 dans le désert, 718 dans l’histoire de la Terre, 435 commencement, 426, 426 dans un glacier, 751, 765 dénomination des, 136 détermination de l’âge des, 68, 399 en tant qu’archives géologiques, 131, 241 en tant qu’isolant, 736 et champ magnétique terrestre, 69, 72 et datation au carbone-14, 420 et eau souterraine, 667 et fluage, 48, 52 et nappe phréatique, 653 et sol, 179 étude des roches à l’aide d’équipements de haute technologie, 136–38 à travers l’observation d’affleurements, 136 par l’examen de lames minces, 136–37 formation des, 133 fusion des, 141–42 intactes vs. fracturées, 551 intermédiaires, 42, 146, 152, 157 mafiques, 42, 146, 152, 157, 159, 160, 161 magnétisation des, 62–63 modification par la tectonique des plaques, 52 occurrence en surface, 132 pores des, 470, 648, 649 et porosité, 648–49, 649 provenant de la Lune, 426, 426 silicatées, 42, 751 types de roches magmatiques, 42, 134, 135, 141 métamorphiques, 42, 134, 135 sédimentaires : Voir aussi types de roches spécifiques, 42, 134, 135, 169 ; ultramafiques, 42, 50, 157 vitesse des ondes sismiques à travers les, 332, 332 Voir aussi blocs roches « microgrenues », 155, 156 roches aphanitiques, 155 roches archéennes, S-16 atmosphère des, 441 au Canada, S-16 bactéries dans les, 437 dans le Midwest américain, 439 roches argileuses, 186 roches carbonatées, 186 roches cristallines, 131, 132 roches crustales, lors de la formation de la croûte continentale, 435 roches détritiques, 131, 132 roches éolisées, 723, 724 roches felsiques, 42, 146, S-16 roches intermédiaires, 42, 146, 146 et roches cristallines, 157 Index I-40 roches macrogrenues, 155, 156 roches mafiques, 42, 78, 146, 146, S-16 comme roches cristallines, 157, 159, 160, 161 roches magmatiques, 42, 134, 135, 141–42, 141, 648, S-10–S-11, S-24, S-27 classification des, 155–60, 157 configuration pour la création des, 160–65 cristallines (non-vitreuses), 155, 156, 157, 159 dans la croûte, 374 dans le cycle des roches, 240, 241 ; voir aussi cycle des roches dans l’illustration de l’histoire géologique, 406, 409 dans une non-conformité, 407 description et identification des, 153–55, 156 dépôts de minerais dans des, 510 et coulée de lave, 141–42 et datation isométrique, 421, 424 et fossiles, 386 et inclusions, 404 et orogenèse, 368, 374 et temps de refroidissement, 155 extrusives, 141, 141 formation des, 140–41, 159 intrusives, 141, 142 porosité des, 648 texture des, 154–55, 156, 157 vitreuses, 155, 156 roches magmatiques cristallines (non vitreuses), 155, 156, 157, 157 et durée de refroidissement, 155 roches magmatiques felsiques, 157–58 roches magmatiques fragmentaires, 155, 156, 157 roches magmatiques vitreuses, 155, 156, 157, 160 et refroidissement, 155 roches métamorphiques, 42, 134, 135, 213– 15, 213, 215, 648, S-16, S-24 au niveau d’une discordance, 407 classification des, 223–25, 227–28 composition chimique pour la classification des, 223 dans le cycle des roches, 240, 241 dans les régions de bouclier, 377 dans un volcan, 269 déformation plastique des, 749 détermination de l’âge des, 419 et datation isométrique, 421 et orogenèse, 351, 368 exhumation des, 235 glace en tant que, 744 localisation des, 235, 236 plans de rupture dans les, 554 porosité des, 648 température de formation des, 215–16 types de, 219–23 foliées ; Voir aussi foliation métamorphique, 219–21, 221, 231, 255 ; non-foliées, 221–22, 231 roches métamorphiques basiques (ou mafiques), 223 Voir aussi roches mafiques roches métamorphiques calcaires, 223 roches métamorphiques foliées, 219–21, 221 roches métamorphiques non-foliées, 219, 221–22 roches métamorphiques quartzofeldspathiques, 223 roches phanéritiques, 165 roches porphyriques, 165 formation des, 165 roches présentant le faciès à granulite, 226 roches pyroclastiques, 160 roches relevant d’un métamorphisme d’intensité élevée, 223–24 roches relevant d’une intensité faible, 223, 224 roches relevant d’une intensité intermédiaire, 224 roches réservoir, 470–72, 472, 473, 474, 475 roches sédimentaires, 42, 134, 134, 135, 169, 184, 185, 185, 190, S-14–S-15, S-16, S-21, S-22, S-24 âge des, 399 biogènes, 186, 188–91 calcaire, 189–91 chert, 190–91 chert de remplacement et de précipitation, 194–95, 195 dolomie, 194 chimiques, 186, 191–95 évaporites, 191–94, 193 travertin, 194 classes de, 186–95 dans le Grand Canyon, 414 dans les couches rouges, 442 dans les volcans, 269 dans une non-conformité, 407 détermination de l’âge des, 419, 423–24 détritiques, 185, 186–88, 187, 202 en tant que roches sources, 473 et cycle des roches, 240, 241 ; Voir aussi cycle des roches et datation isométrique, 421, 423–24 et dérive des continents, 57–58 et déterminants de l’âge numérique et détermination de l’âge, 399 et neige, 744 fissures systématiques dans les, 355 formation des, 202–3 fossiles dans les, 386, 395–96, 401 histoire de la Terre dans les, 203 organogènes, 186, 191, 193 charbon, 191 plans de rupture des, 554 porosité primaire des, 648 sous le Plateau du Colorado, 732 uranium dans les, 488 Voir aussi les types de roche spécifiques roches sédimentaires, érosion des, 211 roches sédimentaires biogènes, 186, 188–91, 193 roches sédimentaires chimiques, 186, 191–95 de substitution et de précipitation, travertin, 194 dolomie, 194 évaporites, 191–94, 193 roches sédimentaires détritiques, 185, 186–88, 187, 202 classification des, 188 roches sédimentaires organiques, 186, 191, 193 roches silicatées, 42 roches siliciques, 157 roches ultramafiques, 42, 50, 78, S-16 en tant que roches cristallines, 157 roches vitreuses, 131 Rochester (New York, États-Unis), S-2 Rocheuses Ancestrales, 446, 449, S-25 crue de la Big Thompson River dans les, 599 formation des, 452, 453 front des, S-25 glaciers dans les, 771–72 Rocheuses Ancestrales, 446, 449, S-25 Rocheuses canadiennes, 452 Rock Island (Illinois, États-Unis), carte du risque inondation près de, 603 Rockefeller, John D., 474 Rodinia, 439–40, 440, 443, 461 Romains, ciment utilisé par les, 515 Rosendale, Formation de, 516 Rosetti, Cristina, 680 Ross, Mer de, 2, 754 rotation : de la Terre, 342 lors de la déformation des roches, 351, 352 rotation des grains, 217 Rotorua (Nouvelle-Zélande), 662, 663 royaumes, 393 Royaume-Uni : climat du, 710 dykes au, 150 au Cénozoïque, 150 pendant la dernière glaciation, 772 Voir aussi Angleterre ; Écosse ; Pays de Galles Rub al Khali, 734 rubis, 124, 126, 129 ruée vers l’or de 1849 dans la Sierra Nevada, 503, 503 ruissellement, 570, 570 dans le cycle hydrologique, 571 ruissellement acide, 807 ruissellement en nappe, 570, 570 et pavages désertiques, 723 pédiments formés par le, 730 ruissellement minier acide, 494, 519, 521, 521 Index Rumi, Jalal-Uddin, 105 rupture, 291 rupture de pente, 553 rupture de pente, facteurs causant une, 554– 55, 557, 563 Russie : pendant la glaciation, 765, 772 trou de forage le plus profond en, 330 Rutherford, Ernest, 22 S, ondes (ondes secondaires), 29, 296, 297, 300, 301, 313, 331–32, 332 S, ondes, zone d’ombre des, 336, 337 sabkhas, 719 sable, 171, 177, 187, 191, 513, S-33 dans le béton de New York, 516 dans le désert, 718 abrasion par le, 724 au sein de dunes, 727 dans les plaines à l’extrémité de l’estuaire de Forth, 552 dans une rivière, 188, 206 dans un iceberg, 755 en saltation, 722 en tant que ressource minérale nonmétallique, 503 et angle d’équilibre, 553 et calcite, 206 et deltas, 205 plage côtière, 204 sources glaciaires de, 765 sur les plages, 134, 627, 628–29, 630, 631 au sein d’un ouragan, 641 perte de, 641 réapprovisionnement en, 641 sable bitumineux, 480 sable calcitique, 206 sable carbonaté, 627 sable des plages côtières, 204 sables bitumineux, 480–81 origine des, 494 sables mouvants, 315 Saffir-Simpson, échelle de, 704, 706 Saguaro, cactus, 735 Sahara, désert du, 660, 663, 717, 717, S-37 en tant que région subtropicale, 718 et Sahel, 736–38, 737, 738 et tendances climatiques actuelles, 739 et types de paysage, 727 oasis dans le, S-35 yardangs dans le, 725 Sahara, désert du, nuage de poussières issu du, 739 Sahel (Afrique), 736–38, 737, 738, S-41 Saint Helens, Mont, 261, 264–65, 265, 266, 275, S-12 dégâts d’après-éruption du, S-12 et style éruptif, 261 évacuation de la région du, 268 lahar sur le, 257, 545, S-12, S-29 I-41 masse de débris pyroclastiques issus du, 264 masse de pierres ponces issues du, 280 saisons, 688 saisons, et inclinaison de l’axe de la Terre, 690–91 salinité, 614, 615, 615, 777 Salt Lake City (Utah, États-Unis), S-19, S-39 mines à proximité de, 523 saltation, 576, 577, 722 Salton, Mer de, 663 Salvador, S-11 San Andreas, Faille de, 3, 88, 99, 546, 560, S-7, S-18 déplacement de la, 290, 360 en tant que faille transformante continentale, 308 et limite transformante, 88, 89, 456, 457 et projection sismique, 323 et surface du sol, 357 et tectonique de marges convergentes, 456 tremblement de terre de 1906 au niveau de la, 290, 295, 308 tremblements de terre le long de la, 306–7 San Andreas, réservoir de, S-18 San Francisco, Pic de, S-11 San Francisco, région de : et ruée vers l’or, 131 Faille de San Andreas dans la, S-18 failles actives dans la, 308 Pont du Golden Gate à, 190–91 tremblements de terre dans la, 88, 290, 295, 307, 308, 317–18, 357 San Gabriel, Monts, S-18 San Joaquin, Vallée de (Californie, ÉtatsUnis), subsidence des terrains dans la, 664, 666, 666 San José, mine de, 514 San Juan, Mont (Colorado, États-Unis), 568 San Juan, rivière (Utah, États-Unis), 591, 592 Santa Anda, caldeira de, S-11 Santorin, volcan de, 281, 282 sapement, 555, 557, 564, 631 prévention du, 563 saphir, 124, 129 Sargasses, Mer des, 616, 617 satellitaire, exploration de Mars, 724–25, 725 satellite de positionnement global, 306, 308, 311 pour la calibration des sismographes, 299 saturée, zone, 652, 652 Saturne, 17, 19 dans la représentation géocentrique, 17 lunes de, 283, 538, 538 savane, 711 Saychev, volcan (Îles Kouriles), 255 scablands, 599, 769 Scandinavie : calotte glaciaire au-dessus de la, 772 érosion par les glaciers en, 226 Voir aussi Norvège scandium, 517 Schiaparelli, Giovanni, 535 schiste, 219, 221, 227, 230, 231 dans la roche mère de New York, 516 dans le cycle des roches, 241 foliation du, 366 issu du métamorphisme, 225, 233 schiste argileux, 187, 188, 188, 191, 203, 231, 358, 531, S-22, S-23, S-31 au niveau des chutes du Niagara, 583, 584 comme plan de rupture potentiel, 554 dans le cycle des roches, 241 dans les Grandes Plaines, 351 dans l’illustration de l’histoire géologique, 405, 406 du fond d’un lac, 205 en tant que matériau imperméable, 654 et ardoise, 231, 351 et ciment, 515, 516 et filon de charbon, 483 et glissement de Gros Ventre, 559 et glissement de terrain du Mont Toc, 547, 547 et grès, 191, 193 et recul des falaises, 728 matière organique dans le, 191 métamorphisme du, 213, 214, 223, 225 métamorphisme prograde du, 224 noir organique (pétrole et gaz issus du), 470, 470 non-déformé, 366 non-métamorphisé, 231 par lithification, 188 provenant des sédiments fluviatiles, 204 schiste bitumineux, 470, 482 réserves de, 494 schiste bleu, 225, 226, 226, 231, 231, 233–34 schiste vert, 225, 226, 226 schistosité, 219, 220, 366 scie à fils, 513 scies à roche, 137 sciences, 8 scientifiques, 8 scorie (laitier), 505 scories, 156, 157, 159, 160, 254, 257 scories, cônes de, 259 Scotia, arc de, 161 Scotia, arc volcanique de, S-32 Scotia, Mer de, S-9, S-32 Scott, Walter, 3 sculpture, et marbre, 222, 224 sécheresses, 183, 736–37, 738 section, d’un cours d’eau, 579 sédiment, 39, 102, 190 dans le désert, 730 dans un verger inondé, 596 et production de sol, 176–77 sédiment volcanoclastique, 256 Index I-42 sédimentation, 366 dans les glaciers, 761 sédiments, 42, 168–83, 169, 209 altération physique des, 170–72 au niveau du site d’impact d’une météorite dans le Midwest, 8 à l’Éon Archéen, 436 conditions pour l’accumulation de, 395–96 craie issue des, 431 dans la croûte océanique, 46 dans la génération du pétrole et du gaz, 470 dans la Province du Basin and Range, 457 dans le canyon du Nil, 169, 169 dans le cycle des roches, 241, 244, 245 dans le désert, 718, 721, 733 dans les bassins, 368, 377 dans les courants de turbidité, 613 dans les cours d’eau, 576–79 et cours d’eau à l’équilibre, 581 et cône de déjection, 584 et deltas, 588, 589, 589 ; Voir aussi deltas et distributaires, 589 et endiguement, 603 et inondations, 599 et plaines alluviales, 585 et polluants en rivière, 603 et rivière en tresses, 585, 585, 594 suite à l’érosion des plages, 641 transportés par (Mississippi), 520 transportés par, 569, 577, 578 dans les dépôts fluvioglaciaires, 766 dans les environnements carbonatés, 205 dans les glaciers, 753, 755, 759, 760 calotte glaciaire des Laurentides, 773 couches distinctes de, 773 dépôt de, 759–62, 765, 773 du Protérozoïque, 441 et tillites, 776 dans les lacs, 205 dans les lacs glaciaires, 760, 762 dans les rivières, 186, 188, 204–5, 205, 206 dans l’ouest des États-Unis (milieu du Paléozoïque), 445 dans un prisme d’accrétion, 86, 560 de cône de déjection, 201 dépôt de, 528 dépôts marins peu profonds de, 205 et archives des glaciations, et archives du changement climatique, 796 et bassins de marge passive, 440 et déterminants de l’âge numérique, 421 et discordance d’érosion, 407–8, 409 et discordances, 407 et Dôme d’Ozark, 378 et eau souterraine, 667 et enregistrement des glaciations, 775, 776 et fossiles, 386, 387–88, 391, 443, 774–75 et histoire géologique, 419 et nappe phréatique, 654 et neige, 744 et orogenèse, 368 et oxygène dans l’atmosphère, 442 et plaine côtière, 451 et plateau continental, 245, 613 et pollution côtière, 641 et principes de définition de l’âge relatif, 402, 403, 404, 407 et roche sédimentaire, 188 et stratification, 195–97 et vagues, 627 et variabilité des côtes, 637, 640 issus des icebergs, 753–55, 754 le long de la Côte du Golfe, 451 marins, 774–75, 775 météorisation lors de la formation des, 170–75 moraines, 762–63, 765 pores des, 648 et porosité primaire, 648 preuves de la vie dans les, 436 produits par l’érosion des montagnes, 350 sur la croûte continentale, 243 sur la plaîne côtière des États-Unis, 439 sur le fond océanique (marin), 66, 74, 74, 609, 610, 613, 614, 614 et vagues, 625 transport des, 186 et modification du paysage, 806 et réseaux hydrographiques, 244 par les cours d’eau, 569, 577, 578 par les glaciers canadiens, 516 par les mouvements de transport en masse, 541, 542 sédiments du fond d’un lac glaciaire, 650 sédiments fluviatiles, 205 sédiments fossilifères, 443 sédiments glacio-marins, 760 sédiments meubles, 169, 169 développement du sol sur des, 179 sédiments pélagiques, 613 seiche, 314 seif, dunes, 734 séismes précurseurs, 294, 324 sel, 110, 513 dans l’eau de mer, 614–15, 614 dans l’eau souterraine, 665–66, 667 dans le désert, 718 dans les évaporites, 192, 194 en tant que ressource minérale nonmétallique, 503 précipitation du, 192, 193, 194 sel, croûtes de, 733 sélection naturelle, 396, 425 sels, 174 séquence de dépôt, 208, 209 séquence idéalisée, 446 séquence sédimentaire, 790, 791, 792 séquence stratigraphique, 446–47, 447 série de réactions continue, 152, 153 série de réactions discontinue, 152, 153 serpentine, 517 Sevier, chaîne de chevauchement par plissement de, 451–52, 453 Sevier, orogenèse de, 452, 461 Shackleton, Earnest, 743 Shakespeare, William, 569 Shasta, Mont, 261, S-31 shatter cones, 8, 9 Sheep Mountain, 364, 555 Shell, compagnie pétrolière, 341 Shelley, Mary, 280 Shiprock (Nouveau-Mexique, États-Unis), 150, 277, S-10 Shishildan, Mont, S-13 Sibérie, 270, 272, A-1, S-41 au sein de la Pangée, 445 à la Période du Cambrien, 443 à l’Ère Paléozoïque, 445, 446 basalte en, 804 dans les glaciations du Pléistocène, 772 et création de Pannotia, 440 folklore associé aux tremblements de terre en, 289 mammouth découvert en, 390 Sibérie, éruption basaltique en, 461 Siccar Point (Écosse), observations de Hutton à, 407, 408 Sicile, Mont Etna en, 268, 274, 279, S-12 Sierra Nevada (Californie, États-Unis), 458, S-10, S-39 roches moutonnées dans la, 757 Sierra Nevada, arc de la, 461 Sierra Nevada, batholithe de la, 151 Sierra Nevada, montagnes de la, 451, 732, 755, S-18 glaciers dans la, 772 ruée vers l’or dans la, 131, 503, 503 et construction du chemin de fer à travers la, 131 Yosemite dans la, 772 Sierran, arc, 450, 451–52 silex, 194 silicate d’aluminium, 216, 216 silicates, cadre des, 122, 123 silicates à chaîne simple, 122, 123 silicates en feuillets, 122, 123 silice, 42, 144–45, 145, 146 dans le ciment, 516 dans les roches métamorphiques basiques, 223 dans le verre, 517 et chert, 191 et type de magma, 152 et viscosité, 146 et viscosité de la lave, 251 silicium, 113 dans la croûte, 48, 131 dans le quartz, 106 Index Silliman, Benjamin, 105 sillimanite, 105, 216, 216, 218, 225, 227, 232 sills, 149, 150, 154, 167, 268, 269 dans l’illustration de l’histoire géologique, 405, 406 et inclusions, 405 refroidissement des, 157 silt (limon), 171, 176, 179, 186 dans le désert, 722 dans les plaines alluviales, 188 dans les rivières, 206 et deltas, 205 et stratification, 196 lithification du, 188 siltite, 188, 188, 203, 204, 205, S-22 fossiles dans la, 388 terriers de vers dans la, 390 Silurien, Période du, 445, 460, 448 et formation du charbon, 482 formes de vie au, 414 Sinaï, péninsule du, 93 sismicité, 289 induite, 312 sismicité de limite de plaque transformante, 306–7, 310–11 sismicité induite, 312 sismogramme, 299, 299 sismographe, 297–300, 298, 300 au sein d’un réseau à travers les États-Unis, 340 déploiement lors de la Guerre Froide, 337–38 et échelle de Richter, 303 sismographe au mouvement horizontal, 297–98, 298 sismographe au mouvement vertical, 297–98, 298 sismographe électronique, 345 sismologues, 289 Sloss, Larry, 446–47 Slovénie, Plateau de Kras en, 674, 674 slumps, 316, 542, 544, 544, 558, 562, 563, S-12, S-18, S-28 autour des îles d’Hawaii, 92, 555, S-28 dans le sud de la Californie, 560 sur le Kilimanjaro, S-13 slumps (volcans), 267 slumps sous-marins, 550–51, 550 Smith, William, 386, 406, 410, 412 smog, 807 Snake River, plaine de la (Idaho, États-Unis), 162, 271, 457 snotites, 676 Snowdon, Mont (Pays de Galles), 171 Société, Îles de la, S-32 socle, 244 Nord-américain, 469 Précambrien, 449, S-16, S-22 sodium, 48, 110, 111, 113, 144, 174 sol, 102, 169–70 I-43 sol, contamination du, 183 sol, couche supérieure du, 179 sol, couleur du, 180 sol, érosion du, 182–83 sol, formation du, dans le désert, 720–21 sol, horizons du, 179, 179 sol, humidité du, 648 sol, profil de, 179 sol, reptation (creep) du, 543, 559 sol, structure du, 180 sol, texture du, 180 sol latéritique, 182, 182, 183 sol polygonal, 770, 771 Soleil : combustion du, 27 couleur du, 684 dans la représentation géocentrique, 17 distance de la Terre au, 20–21 et changement sur la Terre, 785 et marées, 620, 621 futur du, 817 masse du, 17 température du, 800 Soleil jeune et défaillant, paradoxe du, 800 Solenhofen, calcaire de, 391, 392 solide, 107 solide cristallin, 106 solidification d’une substance en fusion, 113 solidus, 143 solifluxion, 542, 543, 558, 559 sols, 168–73, 175–83 anciens (paléosols), 773 bon et mauvais usages des, 182–83 carte des types de, 181 carte mondiale des, A-1, A-8 dans le désert, 722 et activité volcanique, 281 et dépôts de minerais, 510, 510 formation des, 176–77, 179 humidité dans les, 570 météorisation et sédiments pour la production des, 176–77 organismes dans les, 179 schéma de classification des, 180–82, 182 variété des, 179–80 solstice, 690–91 Somma, caldeira de, S-13 son, effet Doppler sur le, 23, 24 sonar (écho-sondage), 65, 65, 610 Sonora, Désert de, 732, 734, S-37, S-40 Souffrière, volcan de la (Montserrat), 255 sources, 537, 657, 658–59, 659 émergence de, 672, 673 sources artésiennes, 659 sources chaudes, 661–63, 661, S-34 et la vie sur la « Terre boule de neige », 443 sourciers, 657 Souris River (Dakota du Nord, États-Unis), crue de la, 597 sous-chrons de polarité, 69, 72 S-P (S moins P), durée, 300, 303 SP Crater, S-11 spectromètres de masse, 137, 421 spéculateurs, 474 spéléogenèse à l’acide sulfurique, 670 spéléologues spéléothèmes, 194, 671, 673, 674 sphère céleste, 15 sphéricité, 187 sphéroïde, 342 Spindletop, 478 Spirit (jeep sur Mars), 535 Spitzbergen, cercles de pierre à, 771 spodosol, 181 Sri Lanka, tsunami au, 320, 321 St. John (Îles Vierges, États-Unis), 628 St. Louis (Missouri, États-Unis), inondation de, 598 stabilité d’une pente, 553–54, 553, 555, 556, 557 stade de crue, 593 stalactite, 671, 672, 673, 674 stalagmite, 671, 672, 673, 674 Standard, compagnie pétrolière, 474 Star Trek, « cristal de dilithium » dans, 108 Stardust, sonde spatiale, 36 Station Spatiale Internationale (ISS), 255 staurolite, 108, 225, 227 Steinbeck, John, 738 Steno, Nicolas, 105, 108, 386, 401 steppes, régions de, 711 stibnite, 108 stick-slip, comportement de, 294, 294 stoping, 153, 154 Storegga, glissement de, 552, 552 strates, 195 couches inclinées, 352 du Plateau du Colorado, S-22–S-23 et discordances, 407–8, 408 strates entrecroisées, 198, 199, 732, 734, 734 stratification, 136, 136, 195, 196, 197, 202, 220, 367, S-14 fossiles dans, 406 perturbée, 323 stratification composite, 220 stratification des roches, 136, 136, 352 Voir aussi stratification ; foliation stratification entrecroisée, 197–98, 199 stratification gneissique, 220 stratification principale, 199 stratification rythmée, 421, 422 stratigraphe, 195 stratigraphie, 195 du fond marin, 753–54 stratopause, 686 stratosphère, 38, 40, 686 matériaux volcaniques dans la, 280 stratovolcans, 259–60, 261, 263, 269, 760–61, S-13 Index I-44 stratus (nuages), 697 striations, 57–58, A-1 glaciaires, 756, 765 stries glaciaires, 755, 756 stromatolites, 437, 437, 460 Stromboli (Italie), 261–62 Stromboli, Île de, activité volcanique sur l’, 262–63 Strombolien, style éruptif, 262, 262, 268 structure cristalline, 106, 107–9, 109, 113–15 de la glace, 744, 745 des métaux, 503 du quartz, 106 et météorisation, 174 structure sédimentaire, 195–2, 195 courants de turbidité et couches granoclassées, 198–99 et caractéristiques de surface des couches, 199 rides, dunes et stratification entrecroisée, 197–98, 198, 199 stratification, 195–97, 196 valeur d’une, 201 structures géologiques, orientation des, 356 structures linéaires, 356–57 structures planaires, 356–57 style d’éruptions pliniennes, 262, 268 styles d’éruption, 261–63, 261–63, 262, 269 subduction, 56, 85–86, 87, 94, 94, 100, 306, 308, 309, S-7, S-10, S-12 au début de l’histoire de la Terre, 789 et activité volcanique, 161 et carbone dans le manteau, 125 et formation des montagnes, 368 et formation des roches magmatiques, 161–62 et limites de plaques convergentes, 85–88 et métamorphisme dynamothermique, 231 le long des côtes occidentales, 457 subduction, zone de, 82, 85, 87 et cycle des roches, 241 et l’avenir, 816–17 et zones subaériennes, 266–67 métamorphisme dans une, 233–34 sublimation, 751 submersibles, 609, 609 subsidence, 207, 528, 528 causes, 528 glaciaire, 766–67, 767 thermique, 207 subsidence des terrains, 665, 666, 666 et inclinaison de la Tour de Pise, 666, 666 subsidence glaciaire, 766–67, 767 subsidence thermique, 207 substance en fusion, 141, 143 composition d’une, 152 dans le manteau, 334 en fusion partielle, 145 solidification d’une, 141 substances chimiques, 110 organiques, 41, 107 substances chimiques organiques, 41, 469, 470 des queues des comètes, 37 substances en fusion (terme général), 42 substances radioactives, transfert vers les milieux anthropisés de, 807 substrat, 529, S-31 substrat, composition du, et caractéristiques du sol, 179–80, 180 substrat, composition du, et développement du paysage, 530 succession des fossiles, principe de, 406, 407 Sudbury (Ontario, Canada), fumée provenant des hauts-fourneaux de, 521, 521 Sue (fossile de dinosaure), 388 suintement de pétrole, 472, 473 Suisse, S-20, S-39, S-41 chute de roches en, 550 cours d’eau en, 578 marques de broutage en, 756 Mont-Cervin en, 755, 758 pics façonnés par les glaciers en, 376 Système Terre en, 5 visite d’un glacier en, 772 sulfates, 120 sulfure d’hydrogène, 670 et eau souterraine, 667 sulfures, 521 sulfures (minéraux sulfurés), 120, 511 autour des fumeurs noirs, 507, 508, 511, 518 minerais, 506 Sumatra, S-19 Sumatra, tremblements de terre à, 230, 306, 318–21 Sumatra, tsunami à, 320 Sumer, bronze découvert à, 505 Sunbelt, région du (sud des États-Unis), 663 Sunda, Fosse de, 318 Sunset Crater, 252, 258, 261, S-11 Supai, Groupe de, 197 supercellule, 699 supercontinent, 817 supercontinents, 440 supernova, 26 supernova, explosion de, 26, 27, 27, 41 et futur du Soleil, 817 et rayons cosmiques, 38 superpanaches, 163, 454, 804 superposition, principe de, 402, 404, 406 superposition de cours d’eau, 591, 592 supervolcans, 263 surface axiale, 362 surface équipotentielle, 342, 342, 343 surface potentiométrique, 657, 658 surfaces polies par les glaciers, 755, 756 surge (glaciaire), 751 surplomb, 557 surrection, 349, 370, 370–72, 374–77, 375, 528, 560, S-25 causes de la, 528 dans le sud de la Californie, 560 des terrasses des plages, 529 du socle, 452, 453 du Tibet, 461 et antécédence des cours d’eau, 591, 593 et changement climatique global, 799 et réactions de météorisation chimique, 789 pendant l’orogénèse alléghenienne, 445 Plateau du Colorado et, S-22 vs. érosion, 375 surrections du socle, 452, 453 surrections laramiennes, 453 Surtsey, 161, 271 Surtseyen, style éruptif, 262, 263 Susquehanna (rivière), S-31 Sutter, John, 503 suture, 94, 94 entre les Plaques Indienne et Asiatique, 372 symbiose, relation de, entre les coraux et les algues, 634 symétrie, 113, 114 synclinaux, 362, 363, 364, 365, S-21, S-36 et anticlinaux, 374 Uluru, 731 Syr Daria (fleuve), 604 système d’alerte sismique précoce, 325 système d’hydrocarbures, 470, 472, 473, 494 Système de Positionnement Global (GPS), 99, 380, 380, 562 et mouvements des plaques, 99, 99 et rebond glaciaire, 767, 767 et Temps Coordonné Universel, 401 pour la prédiction des éruptions volcaniques, 278 Système Solaire, 17, 28, 29, 39 âge du, 29 distance des planètes depuis le Soleil au sein du, 40 formation du, 14, 27–29, 30–31 nature du, 17, 20 place de la Terre dans le, 800 zone habitable du, 40 Système Terre, 1, 5–6, 38, 431, 438, 785, 786–87, 816–17 changements anthropiques au sein du, 805–6, 809, 809 changements unidirectionnels au sein du, 768–69 climat du, et courants, 616 déserts du, 717 effet du réchauffement global sur le, 815 et changement global, 784–819 et cycle de transfert, 240 et processus liés à la vie, 7 interaction de la vie et de la géologie au sein du, 449–43 Index interaction physico-biologique au sein du, 482 les roches comme objet d’étude du, 131 sources d’énergie du, 468–69, 468 système Terre-Lune, 620, 622, 623 systèmes fluviaux, 495–5 systèmes planétaires, 54 tableau de conversion au système métrique, A-1, A-14 tableau périodique des éléments, 22, A-1, A-2 taches solaires, cycle des, 802, 803 tachylite, 158 Taconique, orogenèse, 379, 444, 460 Tahaa (île), S-32 taille des grains, dans la classification des roches, 135, 135 talc, 119, 119 talus, 171, 171, 549–50, 549 talus d’éboulis, 725–26, 726, 729 Tambora, Mont, 264, 280, 803 Tanzanie, Gorge d’Olduvai en, 386, 387 Tapeats, grès de, S-22 Tarim, Bassin de, 373, S-36 taux d’expansion, 73 Tavernier, Jean-Baptiste, 124 taxonomie, 392, 393 Tchernobyl, catastrophe nucléaire de, 489 technologie, utilisation des terres rares pour la, 517, 520–21 tectonique (sous-discipline), 5–6 tectonique des plaques, 57, 77–101, 77, 78, 785, 785 à l’Éon Archéen, 435 collisions, 91 début des activités de, 789 et avenir de la Terre, 816–17 et bassins sédimentaires, 207–8 et catastrophes naturelles violentes, et éruptions volcaniques, 266 ; Voir aussi changements ou événements catastrophiques ; tremblement de terre ; tempête mouvements de transport en masse, 560 et changements sur la Terre, 460 à la surface, 610 et cours des rivières, 590 et cycle des supercontinents, 790 et dépôts de minerais, 510–11 et distribution des déserts, 720 et Encelade, 538 et expansion des fonds marins, 67 et édification des montagnes, 354, 368 et glaciation, 776, 778 et histoire de la Terre, 787 et la Lune, 533 et la Terre en tant que planète dynamique, 246, 247 et Mars, 533 et métamorphisme, 213, 227, 228 I-45 et modification des roches, 52 et modifications des côtes, 636–40 et origine des roches magmatiques, 163–64 et plaques lithosphériques, 78–80, 82 et points chauds, voir points chauds et vision de Wegener, 60 forces déclenchant le mouvement des plaques, 95–100, 98 formation de rifts continentaux, 91, 94 identification des limites de plaques, 82 jonctions triples, 88 limites de plaques convergentes et subduction, 85–88 limites de plaques divergentes et expansion des fonds marins, 82–85, 86 limites de plaques transformantes, 88 théorie de la, 96–97 vitesse du mouvement des plaques, 98–99 Voir aussi le nom des régions spécifiques température, 49 à l’intérieur de la Terre, 48 de la surface de la Terre, 789, 800 de l’eau de l’océan, 615 et changement climatique, 799 et déformation des roches, 353 et pression de l’air, 686 voir aussi réchauffement global vs. chaleur, 683, 685 température de fermeture, 420–21, 426 température de fusion, 115 température du point de rosée, 685 tempête de poussière, 722, 723, 737 tempêtes du nordet, 703 tempêtes, 699–706, 699 orages, 699–700, 699 ouragans, 703–7, 707 réchauffement climatique et, 815 tempêtes du nordet (« nor’easters »), 703 tornades, 701–3, 703 temps, 400, 401 géologique vs. historique, Voir aussi temps géologiques temps d’arrivée, des tremblements de terre, 299, 301 temps de parcours (onde sismique), 331–32 temps de résidence, 532, 533 temps géologique, 6, 7, 400–402, 424, 425, 426–27, 427, 789 et principes d’âge relatif, 402–5, 403, 407 et succession des fossiles, 406 représentation du, 426–27, 427 variations du niveau de la mer au cours du, 791 Temps Universel Coordonné (CUT), 401 teneur en minerai, 506 Tennessee, S-24 tremblement de terre au, 309 Tennyson, Alfred, Lord, 15 tension superficielle, 553 tension, 84, 216, 354, 355 Tensleep, Formation de, 555, 556 tephra, 251, 256, 260, 269, 269 terminateur (limite jour-nuit), 690–91 terraces, stream, 582, 582 terranes d’accrétion, 368, 369, 451 terranes exotiques, 368, 450 terranes métamorphiques, S-16 terrasse, 629 au niveau des côtes émergentes, 637 terrasses d’un cours d’eau, 582, 582 Terre, 12, 13 atmosphère de la, 38, 40 axe de l’inclinaison de la, 689, 690–91, 776–77, 777, 802–3 précession de la, 777, 777 âge de la, 6, 399–429, 425, 434, 458 biographie de la, 430–63 bombardement par des météorites, 435, S-4, S-5 carte de la, 41 champ magnétique de la, 36–38, 60–62, 61, 69, 73 inversion du, 72 ; Voir aussi inversions magnétiques, 68 changements suite à la dérive des continents, 785, 785 circonférence de la, 20, 21 comme lieu de vie, 800 composants de base de la, 103 composition élémentaire de la, 41–42 cosmologie et naissance de la, 14–33 couches de la, 43–45, 44, 46, 48, 50–51, 50–51, 78, 331, 339–31 densité de la, 43–44 différenciation de la, 29 en tant que planète, 6, 17, 19, 29, 38, 40 en tant que planète bleue, 610 échauffement de la (vie précoce), 142 évolution de la, 768–69 forme de la, 15, 29 futur de la 816–17 ; voir aussi réchauffement global, 815 histoire archivée dans les roches sédimentaires, 203 histoire de la, 385 image par tomographie sismique de la, 339 inclinaison de l’axe de la, 689, 690–91 intérieur de la, 34–54, 44, 46, 330–47 nouvelles découvertes sur la, 337–38 orbite de la, 776–77, 777, 802–3 pression au sein de la, 45 ressources énergétiques de la, 464, 464, 466–501 ressources énergétiques provenant de la, 494–95 rotation de la, 15–17, 618 surface de la ; voir aussi formes du relief ; paysage, 39, 41, 42, 52 ; taille de la, 20 Index I-46 température au sein de la, 45, 45 température de la, 800 et effet de serre, 794 topographie de la, 41 vernis de surface de la, 168–83 vision par des explorateurs d’un autre monde, 35–36 vue par satellite de la, A-1, A-9 Terre boule de neige, 441, 443, 776 terre glaise, 315–16, 555, 555 Terre habitable, 800 Terre-Neuve, glissement sous-marin le long des côtes de, 552 terres rares (Rare Earth Elements, REE), 517, 520–21 terrils, 513, 521, 523, 531, 555 Territoires du Nord-Ouest (Canada), sols polygonaux dans les, 771 Tertiaire, Période du, S-23 dans la corrélation entre strates, 416 et événement de la limite K-T, 454, 804 test d’hypothèse, 8 test des bombes nucléaires, 300 tête d’escarpement, 543, 544, 558, 561, 562 Téthys (mer), 778 Téthys, Océan (Mer), 456 tétrahèdre silicium-oxygène, 135, 135, 146 tétrahèdres indépendants (isolés), 122, 123 Texas, S-31 champ de pétrole d’Ackerly au, S-26 puits de Spindletop au, 478 texture métamorphique, 213 texture, des roches, 136 texture, pour l’identification des roches, 154–55, 156 Thaïlande, tsunami en, 320 thalweg, 575 Tharsis, crête de, 533, 534 théorie de l’évolution, 396–97 Voir aussi évolution théorie de l’expansion de l’Univers, 25, 25 théorie de la tectonique des plaques, 6, 78 Voir aussi tectonique des plaques Théorie de la Terre (Hutton), 402 théorie du rebond élastique, 294 théorie nébulaire, 28, 142 théories, 8 Théra (Santorin), 281 thermocline, 616 thermosphère, 38, 40, 686 thixotropique, argile, 315 Thoreau, Henry David, 35, 527 Three Mile Island, incident nucléaire de, 489 Tibet, Plateau du, S-20 Tibétain, Plateau, 373, 456, 461, 710, 778 Tien Shan (montagnes), 373 tiges de forage (pétrole), oil, 475–76, 477 Tigre et Euphrate (fleuves), 603, 739 Tiktaalik, 448 till, 759, 762 de fond, 763 glaciaire, 201, 202, 204, 759 till glaciaire, 57, 201, 204, 441, 759, 761 tillites, 776 tills de fond, 763 Timpanogos, grotte de (Utah, États-Unis), 194 titane, Titanic, naufrage du, 615, 752–53, 780 Titusville (Pennsylvanie, États-Unis), forage pétrolier à, 472 Toba (volcan), 281 éruption du, 264, 803 Tohoku-Oki, tremblement de terre de, 489 Tohoku-Oki, tsunami de, 321 Tokyo, S-41 tremblement de terre à, 318 Voir aussi Japon Tolstoï, Leo, 50 tombolo, 632 tomographie axiale calculée par ordinateur (CAT), 338 tomographie sismique, 338–40, 338, 339 Tonga, Fosse des, 66 Tonga, volcan sous-marin proche de, 262 tonnerre, 700 topaze, 119, 124, 126 topographie, 41, 530 et déformation, 380 topographie en creux et en bosses, 763, 766 topographie mondiale (carte), 349 tornade, naissance d’une, 702 tornades, 701–3, 701, 703 et orages, 702 échelle de Fujita pour les, 702, 702 tornades, alerte aux, 703 tornades, essaim de, 702 tornades, surveillance des, 703 Toroweap, Formation de, 197 Torres del Paine, 162 toundra, 711, 773, 774, S-16 Tour de Pise, 666, 666 tourbe, 483–84, 483, 483 tourbillons de poussière, 722 tourmaline, 124, 126, 127 tracé de faille, 289, 291 trace de fission, 422–23, 423 traces d’affouillement, 199 traceur, 700, 700 train d’ondes, 116 trait (minéral), 117 trajectoire de déplacement des pôles, 63–64, 63 apparent, 63–64, 63, 63 et dérive des continents, 63–64, 63 et histoire de la Terre, 433 vrai, 63 trajectoire de point chaud, 91, 92, 162 trajectoire du mouvement apparent des pôles, 63–64, 63, 63 et dérive des continents, 63–64, 63 et histoire de la Terre, 433 et modèle du « vrai déplacement des pôles », 63 trans-Alaska, oléoduc, 477, 770, S-26 transfert de chaleur, 49 transgression, 208, 209, 446–47, 482, 501, 791 transition, zone de, 48, 51, 335 transition fragile-ductile, 353 transition fragile-plastique, 749 transmission, microscope électronique à (MET), 116, 117 transmissions radio, et ionosphère, 687 transport, 532 transport, taille des grains et, 189 trapp basaltique, 163, 270, 272 sur la Lune, 282 trapps basaltiques : en Inde, 804 sur le fond marin, 164–65, 164 trapps sibériens, 270 travertin (calcaire chimique), 194, 194, 421 dripstone en tant que, 671, 674 tremblement du sol, consécutif à un tremblement de terre, 313–14, 313, 317 tremblements de terre, 44, 44, 287, 287, 303– 29, S-7, S-18, S-26, S-28 adjectifs pour décrire les, 304 au Japon, 287 au niveau des dorsales médio-océaniques, 306 carte des épicentres des, A-1, A-6, A-7 causes des, 289–96 et localisation, 305–12 classes de, 306 dans la croûte continentale, 296 décès provoqués par les, 288 dégâts provoqués par les, 304, 313–22, 327 en Turquie, 4, 315, 325 en Haïti, 286 enregistrement et localisation des, 296–300 en Turquie, 4, 315, 324, 325, 325 et expansion des fonds marins, 67, 68 et limites de plaques, 81 et menace volcanique, 275, 277 et ondes sismiques, 296 et plaques subduites, 86, 87 et sismicité induite, 312 et zones de fracture, 88 énergie libérée par les, 303–4, 304 formation de failles et, 291–95 importants, 288 indices précurseurs des, 324 ingénierie et prévention des, 326–27 magnitude (ampleur) des, 28, 300–304 Index mouvements de transport en masse déclenchés par des, 541, 554–55, 562 occurrence annuelle des, 304 prédiction des, 310, 322–25 prévention des dégâts et des victimes des, 325–27, 326 protection des foyers contre les, 326, 327 résonance au niveau des ondes de, 314 Voir aussi ondes sismiques tremblements de terre à foyer profond, 305, 305, 306 tremblements de terre au foyer superficiel, 305, 305, 306 tremblements de terre de faille transformante continentale, 308 tremblements de terre de foyer intermédiaire, 305, 305, 306 tremblements de terre intra-plaques, 309, 312, 312 trempe, 152, 504 en poterie, 229 triangulation, 300 Trias, Période du, 461, S-22, S-23 dans la corrélation entre strates, 416 désintégration de la Pangée au, 450, 451 dinosaures au, 450 espèces vivantes au, 414 niveau de la mer pendant le, 791 trilobites, 394, 394, 410, 444, 445 Trinity River, S-31 troisième atmosphère, 681 Tropique du Cancer, 690–91 Tropique du Capricorne, 690–91 tropopause, 686, 692 troposphère, 38, 40, 686 vents dans la, 692 trou (de la couche) d’ozone, 683, 807, 808 trou noir, 817 tsunami, dégâts générés par un, 318–21 tsunami, prédiction d’un, 322 tsunamis, 306, 308, 318–22, 319, 489, 551, 552, 552, S-19 au Japon, 329 bouées de détection, 326 causes des, 318 dégâts des tremblements de terre associés aux, 318–22 distaux, 321 dus au glissement de Storegga, 552 dus aux tremblements de terre dans l’Océan Indien, 318–21 dus à l’impact d’un bolide à la limite K-T, 454 en tant que menace volcanique, 276 formation des, 319 locaux, 321 prédiction des, 329 Tucson (Arizona, États-Unis), S-37 tuf, 149, 158, 160, 256, 269 aérien, 161 I-47 et bois pétrifié, 390 soudé, 256 volcanique, 159 tuf soudé, 160, 161, 256 tuf volcanique, 159 tuffeau, 194 tufs felsiques, 271 Tungurahua (volcan), S-12 tunnel de lave, 251, 252 turbidite, 206 turbulence, 575, 578 pendant une crue, 593 Turnagain Heights (Alaska, États-Unis), S-28 Turnagain Heights, tremblement de terre de, 316, 316 Turner, Joseph M. W., 280, 280 Turquie : compression de la, 324 tremblements de terre en, 4, 315, 324–25 turquoise, 126 Twain, Mark, 400, 585, 599 types de végétation : distribution des (et effet du réchauffement global), 814 et formation du sol, 179, 180, 181 typhons, 704, 706 Tyrannosaurus Rex, 388, 454 U, vallée en (en auge), 755, 758, 765, 772 U.S. Geological Survey (USGS), A-1 Uinta, Monts, 549, 550 Ukraine, énergie nucléaire en, 489 ultisol, 181 ultra-haute pression, roches métamorphiques de, 216 ultramafique, magma, 144–45, 145 Uluru (Ayers Rock), Australie, 730, 731, S-36 Ungava, Baie d’, S-24 uniformitarisme, principe d’, 402, 403, 407, 599 Unimak, Île d’, S-13 unités géologiques, et dérive des continents, 59–60 Univers, 15 formation de l’, 22–25 perception par l’humanité de l’, 401 représentation de l’, 15–21 représentation moderne de l’, 20–21 structure de l’, 15, 17 taille de l’, 20–21, 24–25 upwelling, 339, 340, 343 upwelling, zones d’, 616–17, 619 uranium, 488, 494 exploitation minière de l’, 494 Uranus, 17, 19 urbanisation, S-40, S-41 destruction des écosystèmes par l’, 805 et Everglades, 664 et réserves d’eau des rivières, 604, 604 Ussher, James, 400–401 Utah : coulée clastique dans l’, 545 Monts Wasatch dans l’, 578 Utah, 459, 545, 550, S-22, S-39 affleurement de roche sédimentaire dans l’, 196 Bonneville Salt Flats dans l’, 192 Bryce Canyon dans l’, 416, 728, 729 dépôts de coulées clastiques dans l’, 257 Grand Lac Salé dans l’, 192, 726, 769, 770 grotte dans l’, 671 mine de cuivre de Bingham, S-27 Monts Wasatch dans l’, 1, nuages dans l’, 697 Parc National de Canyonlands dans l’, 728, S-21, S-29, S-30 Parc National des Arches dans l’, 355, 358 Parc National Zion dans l’, 416, 734, S-23 plaine d’inondation dans l’, 586 San Juan River dans l’, 591, 592 slumps dans l’, 544 V, vallée en, 581, 581, 755, 758 vadose, eau de la zone, 570 vadose, zone, 652 vagues scélérates, 624–25 vagues, 22 dans les ouragans, 706 érosion générée par les, 529, 626, 626, 629, 631, 632, 638, 806 océaniques, 624–26, 625, 626 au niveau des plages, 626, 627, 639 tidales, voir tsunami vagues, et courant d’arrachement, 626, 627 scélérates, 624–25 Vajont, catastrophe du barrage de, 545, 547, 547 Valdez (Alaska), dégâts d’un tsunami à, 319, 321 Vallée de la Columbia River, et grande crue de Missoula, 599 Vallée de la Mort (Californie, États-Unis), 193, 199, 204, 585, 716, 718, 722, 726, S-14, S-37 cône de déjection dans la, 726 érosion éolienne dans la, 725 playa dans la, 727 vallée, forme d’une, 581 Vallée des Momies, 660 vallée remplie d’alluvions, 582, 582 vallée suspendue, 583, 757, 758 dans les parcs nationaux, 772 en Nouvelle-Zélande, 583 vallées, S-14, S-18, S-21, S-30, S-33, S-35 comblées d’alluvions, 81 en U, 755, 758, 765, 772 en V, 581, 581, 755, 758 et érosion glaciaire, 755, 757, 765 formation des, 581 par les rivières, 375, 376 Index I-48 noyées, 629, 637 suspendues, 583, 583, 757, 772 Valles Marineris, 533, 534, 567 Valley and Ridge, Province du (Pennsylvanie, États-Unis), 379, 380, 449, S-21, S-31 Van Allen, ceintures de radiation de, 38, 39, 52 van der Waals, liaisons de, 112 Vancouver, température de l’air à, 616 vapeur d’eau, atmosphérique, 801 variabilité côtière, causes de la, 636–40 variabilité solaire, 777 variation du niveau de la mer, 580 au cours des temps géologiques, 815 réchauffement global et varve, 761 vasière, 620, 628, 630 vecteurs, 622–23 végétation, et stabilité des pentes, 557, 557 veines, 219, 355–56, 358 veines, dépôts dans des, 507, 508 veines quartzitiques, or dans des, 504 vêlage, 753, 754, 759–60, 763, 766, 780 Venezuela, sable bitumineux au, 480 Venise (Italie), S-35 Venise, inondation de, 666, 666 Venise, lagon de, S-35 vent catabatique, 762 vent solaire, 38, 39 vent stellaire, 27, 27 vent, et courants superficiels, 616 vents, 468, 680, 687–92 catabatiques, 762 dans la troposphère, 692 dans les ouragans, 706 dépôts provenant des, 726–27 dominants (de surface), 690–92, 690–91 et voyage en ballon, 680 vents d’est polaires, 692 vents d’ouest de haute altitude, 692 vents d’ouest de surface, 691 Vénus, 17, 19, 38 atmosphère de, 38, 534, 681 couches de, 50 dans la représentation géocentrique, 17 différences entre la Terre et, 6 emballement de l’effet de serre sur, 800 édifices volcaniques sur, 282, 283 paysage de, 534, 534, 538 température de, 800 Vermillion Cliffs, S-22 Vermont, paroi d’une carrière dans le, 192 Verne, Jules, 43 vernis désertique, 721, 721 verres, 42, 107, 133, 134, 157, 517 et trempage, 229 sable dans les, 513 versant en marches d’escalier, 728, 729 vertisol, 181 vésicule, 157, 158, 257, 648 vestiges d’anciennes plaques, 87 Vésuve, Mont, 161, 249, 250, 261, 263, 264, 280, S-13 Victoria (Colombie britannique, Canada), stries glaciaires à, 756 vide, 35 vie : et Terre habitable, 800 origine de la, 437–38 première apparition de la, 436–38 vie marine, au Paléozoïque, 445 Vietnam, grotte au, 671 Vikings, 802, 802 villas en front de mer, après un ouragan, 641 Vine, Fred, 69 Virginie (États-Unis), pont naturel en, 673 viscosité, 146, 248–53, 251, 469, 478 des laves ou magmas, 146, 146, 248–53 et température, 52 vitesse, 342 vitesse absolue d’une plaque, 98, 98, 99 vitesse d’écoulement, 575, 576, 751 vitesse de déformation, 353 vitesse relative des plaques, 98, 98, 99 vitesse terminale, 342 vitesses des plaques, carte globale des, 99 voie d’eau intérieure occidentale (Amérique du Nord), 452 Voie Lactée, 21, 32, 33 volatiles, substances (matériaux volatils), 28, 42, 143, 161 dans le magma, 143, 166 et viscosité, 146 volatilité, 469 Volcan Chaiten, Chili, 262 volcan de Crater Lake, 264 volcans, 139–67, 140, 249, 249, 435, 436, 785, S-6, S-7, S-10, S-11, S-12–S13, S-31 architecture et forme des, 258–61, 260, 261, 278 et style éruptif, 261–63 architecture et style éruptif des, 258–63 au Permien et au Mésozoïque, 450 carte de localisation des, A-1, A-6 coulée de lave provenant des, 140, S-13 de point chaud, Voir points chauds distribution mondiale des, 266 en tant qu’îles océaniques, 613 et affleurements écossais, 213 et civilisation, 280–81 et climat, 280–81 et cycles du Système Terre, 787 et mouvement du magma, 148 et tectonique des plaques, 98 extinction des, 90–91, 92, 100 éruptions des, 149 magma et roches magmatiques, 139–67 risques associés aux, 272–76 contrôle des, 276–79 sous-marins, 263, 263 styles éruptifs des, 261–63, 262 subaériens, 160–61, 161 sur d’autres planètes, 282, 283 types de roches au niveau des, 131 volcans actifs, 277–79, 277 volcans bouclier, 259, 261, 261, 277, 761 Olympus Mons en tant que, 282 volcans de points chauds océaniques en tant que, 267, 267 volcans composites, 260 volcans de limites de plaques, 90 volcans de sable, 316, 317, 323 volcans éteints, 277 volcans sous-marins, 253, 261, 263 Volcans, parc national des (Hawaii), S-28 Voltaire, et tremblement de terre de Lisbonne, 309 Voyage au centre de la Terre (Jules Verne), 43 Voyager (sonde spatiale), 35 Voyageurs, parc national (Minnesota, États‑Unis), 772 vrai déplacement des pôles, modèle du, 63 Vulcain, 249 Vulcanien, style éruptif, 262, 263, 268 vulcaniennes, éruptions, 263 Vulcano, île de, 249 Wabash (rivière), S-5 Wadati-Benioff, plan de, 86, 87, 306, 307 Wasatch Front, S-19 Wasatch, Monts (Utah, États-Unis), 34, 577, S-19 Washington (État de), S-12, S-29 Washington, D.C., menace de la montée du niveau de la mer à, 640, 640 Washington-New York, corridor, menace de la montée du niveau de la mer dans le, 640, 640 Wegener, Alfred, 56–60, 56, 64, 73, 78, 776, S-9 Weichert, Emil, 43 Werner, Abraham, 133 Whitby (Angleterre), pierres tombales à, 172 Wilkerson, Beth, S-1 Wilkerson, Scott, S-1 Wilson, cycle de, 379 Wilson, J. Tuzo, 88, 90–91, 379 Wind River (montagnes), S-16 Wind River Range (Wyoming, États-Unis), 756 Winnipeg (Manitoba, Canada), menace d’inondations à, 6, 597 Winston, Harry, 124 Winter Park (Floride, États-Unis), effondrement d’un aven à, 647–48, 647 Wisconsinien, glaciation du, 774, 775 Wrangelia, 369 Würm, glaciation de, 774 Index Wyoming, S-16 anticlinal et synclinal dans le, 364 chaîne de Wind River dans le, 756 crêtes en grès et en schiste dans le, 531 Devil’s Tower dans le, 277, 277 et orogenèse de Sevier, 452 glissement de Gros Ventre dans le, 555, 556, S-29 Grand Teton Mountains dans le, 371, 527 moraine dans le, 762 pierres erratiques dans le, 761 Voir aussi Yellowstone, parc national X, rayons : pour la caractérisation des minéraux, 117 pour l’étude des minéraux, 105 X, rayons, diffractomètres à, 137 xénolithe, 153, 154, 404, 405 Yangtsé (fleuve bleu), crue du fleuve, 597 yardangs, 724, 725 yazoo streams, 586 Yellowknife (Canada), S-8 Yellowstone, canyon de, 271 Yellowstone, chutes de, S-12 Yellowstone, parc national de, 90, 162, 194, 194, 270, 271, 457, 661, 663, 763, S-34 activité volcanique dans le, 264 I-49 caldeira d’un supervolcan dans le, 263 éruptions volcaniques dans le, 271 Yosemite, parc national de (Californie, ÉtatsUnis), 772, S-10, S-39 chutes de roches dans le, 550 Half Dome dans le, 755, 756 Yosemite, vallée du, S-39 yttrium, 517 Yucatán, péninsule du, impact d’un objet extraterrestre dans la, 454, 455, 804 Yucca, Mont (Nevada, États-Unis), 489 Yungay (Pérou), destructions générées par un glissement de terrain, 541, 541 Yungay (Pérou), S-29 Zabargad, Île de, 105, 223 Zabrishie Point, 716 Zagros, Monts (Iran), 370, 456 zéolithe, 226, 226 zéro absolu, 49 zinc, 505, 508 Zion, canyon, 416 Zion, parc national de (Utah, États-Unis), 199, 450, 451, 734, S-23 zircon, 435 et calcul de l’âge de la Terre, 435 isotopes d’oxygène dans le, 435 zone d’ablation, 751–52 zone d’accumulation (formation du sol), 178, 179 zone d’accumulation (glacier), 751 zone de convergence intertropicale (ZCIT), 710 zone de convergence, 689 intertropicale, 689 zone de faible vitesse (LVZ), 334 zone de lessivage, 178, 179 zone de saturation, 652 zone habitable, 800 zone intertidale, 620 zone phréatique, 652 zones de collision : et bouclier canadien, 377 tremblements de terre au niveau des, 307, 309, 309 zones de faille, S-18 zones de fracture, 50, 66, 66, 88, 88, S-6 zones humides, marée noire dans les, 498 plaines inondables transformées en, 600 pollution des, 642–43 zones humides côtières, 634, 634 zones métamorphiques, 227, 227 zones sismiques, 322–23 Marshak Terre, portrait d’une planète Retour aux origines de la Terre Pédagogique et richement illustré, Terre, Portrait d’une planète permet de comprendre l’origine de la Terre, la diversité de ses ressources et de ses paysages, mais aussi de retracer son passé et de mieux appréhender les défis à venir pour la planète. Chaque chapitre s’articule autour des deux théories-clef qui ont émergé en sciences de la Terre au XXe siècle, c’est-à-dire la tectonique des plaques et le concept de système Terre caractérisé par des interactions complexes entre le milieu physique et la vie. Une pédagogie active Chaque chapitre propose un Géotour qui utilise Google Earth pour emmener le lecteur autour du monde et illustrer les notions abordées par des exemples concrets et visibles en « direct ». Le lecteur est également invité à se poser des questions (Géopuzzle) et à faire des liens avec sa vie de tous les jours. L’ouvrage permet aussi d’aller plus loin pour ceux Conception graphique : Primo&Primo® Photo : © D.R. - Illustration : D.R. istockphoto.com a Des centaines de photos du monde entier a Un texte qui traite des évènements récents a Des Geopuzzle qui invitent à la réflexion personnelle a Des exercices interactifs qui utilisent Google EarthTM a Des encadrés historiques a Une liste d’idées-clef à retenir ISBN : 978-2-8041-8809-2 9 782804 188092 MARSHAK qui désirent approfondir certaines notions, grâce à de nombreux encadrés thématiques. Une référence inédite en français Terre, Portrait d’une planète est une référence inédite en français, il se démarque des autres ouvrages par son approche didactique et la présence de centaines d’illustrations issues du monde entier et de nombreux schémas et graphiques explicatifs. La quatrième édition américaine a fait l’objet d’une mise à jour minutieuse de la part de son auteur. Il traite ainsi de catastrophes naturelles récentes (comme le séisme qui a durement affecté Haïti en 2010, ou encore le tsunami et l’accident nucléaire qui ont frappé le Japon en mars 2011). Il intègre également une présentation des enjeux liés à l’exploitation du gaz de schiste. Traduction de la 4e édition américaine Olivier Evrard est chercheur au Commissariat à l’Énergie Atomique et aux Énergies Alternatives (CEA), et il effectue ses recherches au Laboratoire des Sciences du Climat et de l’Environnement (LSCE), à Gif-sur-Yvette (France). Géographe de formation, il est Docteur en Géociences de l’Université catholique de Louvain (Louvain-laNeuve, Belgique). Ses intérêts de recherche portent sur l’étude des transferts de sédiments et de polluants dans les rivières ainsi que sur leur dynamique spatio-temporelle. Il utilise à cette fin des techniques de radioactivité environnementale et de géochimie. http://noto.deboeck.com : la version numérique de votre ouvrage • 24h/24, 7 jours/7 • Offline ou online, enregistrement synchronisé • Sur PC et tablette • Personnalisation et partage
