A217 - Free

CONTINUUM
ET RUPTURES
GRANDES
FONCTIONS
TABLEAU
DE BORD
ORDRE
DU VIVANT
CLASSER
POUR CONNAITRE
TERRE
ACTIVE
S’EXPOSER aux puissances
Forces, mouvements, énergies
TERRE ACTIVE
« Il y a quatre éléments fondamentaux dont sont faites toutes choses : la terre, l'eau, l'air et le feu »
EMPEDOCLE (env. 490-435 av. J.-C.)
« Rien ne se perd, rien ne se crée, tout se transforme »
Antoine-Laurent de LAVOISIER (1743-1794)
Points forts :
- la formation de notre planète : composition et mécanismes,
- sa surface est modifiée par des forces qui agissent sur des millions
d’années mais qui peuvent aussi la bouleverser en de soudaines catastrophes,
- elle se trouve ainsi en équilibre relatif, instable et dynamique,
- et est en perpétuelle évolution.
Notre vision temporelle limitée peut en donner une image de stabilité relative, mais la Terre, toujours
en équilibre instable et dynamique, se transforme sans cesse, à toutes les échelles de temps et
d’espace.
Ainsi les éléments chimiques s'agrègent et se désagrègent, ils se recombinent en permanence. De
même, les quatre éléments terrestres ne sont jamais en repos : la terre, le feu, l'eau et l'air jouent et
rivalisent sans cesse.
C'est sur une scène en perpétuelle évolution, générant une multitude de milieux, que s'établit la vie,
elle-même variée, changeante, déconcertante.
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MERVEILLEUSE ALCHIMIE (minéraux et roches)
Points forts :
- le visiteur est à l'intérieur de la terre, comme dans un laboratoire où
s'exercent les forces de l'infiniment petit,
- celles-ci construisent minéraux et roches : jeu de construction et structure
géométrique,
- splendeur, étrangeté (noms, formules quasi magiques…) et infinie variété
du monde minéral.
L'intérieur de la terre est un laboratoire où se forment des minéraux*, leur stabilité n’est qu’apparente
(recombinaisons). Les forces* de l’infiniment petit (forces nucléaires et électromagnétiques)
structurent la matière* terrestre en permanence.
Les roches* sont constituées de minéraux, assemblages d’éléments* chimiques variés.
Ces éléments, ces minéraux, ces roches sont soumis aux lois de la physique et de la chimie ainsi qu’à
des forces phénoménales, tremblement de terre, volcanisme, érosion*, qui les transforment et les
recyclent en permanence.
Dans le couloir d’accès, le visiteur est invité à un voyage à la découverte du monde souterrain
minéral, univers de splendeur (géode* à cristaux d'améthyste d’Itiaia au Brésil) et de mystère,
l'imaginaire se mêlant au réel minéral. Une lecture poétique de cet univers est proposée avec une
phrase de l’écrivain Roger CAILLOIS et un décor de paroi rocheuse habitée de gnomes*.
Texte de Roger CAILLOIS :
« L’Homme leur envie la durée, la dureté, l’intransigeance et l’éclat, d’être lisses et impénétrables, et
entières même brisées. Elles sont le feu et l’eau dans la même transparence immortelle, visitées
parfois de l’iris et parfois d’une buée. Elles lui apportent, qui tiennent dans sa paume, la pureté, le
froid et la distance des astres, plusieurs sérénités. » Pierres, Roger CAILLOIS, Gallimard/Poésie, 1966.
Roches
Pour nous, simples promeneurs, sables, cailloux, rochers, cristaux, gemmes* ne sont que de la pierre.
Ordinaire ou magnifique, grossière ou d’une infinie délicatesse de formes, de couleurs, de touchers,
mais surtout, immuable… en apparence !
Pourtant, les roches naissent, s’altèrent et se reforment, chaque fois nouvelles, différentes. Elles sont
composées d’assemblages chimiques variés : les minéraux. Éléments chimiques et forces* de la
matière sont leur secret.
Au premier coup d’œil, tous les minéraux ne possèdent pas de belles et pures formes géométriques.
Pourtant, même les grains d'une roche comme le granite sont de véritables cristaux*.
DIAPORAMA : photos de cristaux en lames minces prises en lumière polarisée* donnent l’exemple du
granite et des trois minéraux qui le constituent (quartz*, feldspath et mica).
Nuances infinies
Du diamant aux poussières d’argile, du plus étincelant au plus terne : on connaît plus de 4 500
minéraux. Ce sont souvent des cristaux. La forme d’un minéral* dépend de l'arrangement des
infimes "briques" qui le composent, les atomes*, et des conditions de sa genèse.
SPECIMENS : 16 minéraux parmi plus de 4500 connus.
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Mille formes, mille lumières
Rubis rouge, saphir bleu, malachite verte, azurite bleue : certains cristaux ont toujours la même
couleur. Cependant, il n’est pas rare qu’un même minéral se montre sous des aspects différents.
Il suffit de quelques cassures, de quelques défauts ou encore de quelques éléments étrangers qui
s’insinuent dans la géométrie parfaite d’un cristal*, pour que son aspect change.
Ainsi, dans un béryl, la seule présence de chrome ou de vanadium donne une émeraude, celle de fer
donne une aigue-marine : il s'agit pourtant du même minéral.
Cette diversité ne facilite pas pour autant l’identification des minéraux qui reste très complexe.
Couleurs différentes ?
Les variations de teinte sont dues à la présence d’éléments étrangers à la composition de base, les
impuretés, ou à des défauts du réseau cristallin (cassures, irrégularités). La couleur n'est pas un
critère suffisant pour déterminer un minéral : la variété des couleurs d'un même minéral est illustrée ici
par les fluorites.
Formes différentes ?
La forme dépend de l'arrangement des atomes composant le minéral et des conditions de sa genèse.
Elle n'est pas un critère suffisant pour déterminer un minéral : la variété des formes d'un même
minéral est illustrée ici par les calcites.
Formes et couleurs différentes ?
Un minéral peut présenter une grande variété de formes et de couleurs : cas des silices (quartz).
La forme et la couleur ne sont donc pas des critères suffisants pour déterminer les minéraux.
Curiosités
Un agencement particulier des éléments ou des imperfections suffit pour que naissent d’étranges
propriétés.
Images insolites
Observées avec un microscope particulier, les lames minces de roche montrent d’étranges couleurs
changeantes lorsqu'on tourne la platine du microscope. En traversant les minéraux, la lumière est
transformée par les plans qui les organisent. L’étude de ces “vitraux” naturels aide à reconnaître
roches et cristaux.
DIAPORAMA : photos de lames minces de minéraux prises en lumière polarisée (identiques à celles
projetées à l’entrée de la salle).
On voit double : Double réfraction
D’autres minéraux transparents renvoient deux images d’un même objet. La lumière qui les traverse
est déviée dans des directions différentes par la géométrie interne du minéral. C’est la double
réfraction*.
SPECIMENS : 3 calcites spath (d'Islande).
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Lueurs cachées : Photoluminescence*
Éclairés en lumière ultraviolette*, certains minéraux se montrent d'une couleur particulière. Cela
dépend souvent de la présence d'impuretés, généralement des métaux* lourds, à l'intérieur du cristal.
SPECIMENS : 11 minéraux luminescents dont un synthétique (Corindon rouge).
Jeu de construction infini
La matière dans son ensemble est constituée d’infimes "briques", les atomes. Il existe seulement 92
espèces atomiques naturelles ou 92 éléments chimiques, dotés de propriétés particulières.
L’ensemble de l’Univers : la Terre, les roches mais aussi notre corps, les plantes… et jusqu’aux plus
lointaines étoiles sont construits avec ces 92 éléments.
MAQUETTE : stèle des 92 éléments.
"Recettes" cristallochimiques* : à chaque minéral ses "recettes", mode et temps de préparation.
Pour lier entre eux les éléments, pression et température peuvent être colossales. Cependant,
certains minéraux se forment à température et sous des pressions ordinaires : calcite, gypse,
anhydrite et halite (évaporites*).
Pureté
Dans la nature, certains minéraux sont composés d’atomes, tous identiques. On les appelle les
éléments natifs* : pépites d’or ou d’argent, fils de cuivre, mais aussi diamant, graphite…
SPECIMENS : graphite, soufre, cuivre, zinc, arsenic, argent, antimoine, platine, or, bismuth, mercure.
Organisation parfaite
Pourquoi ces plans, ces pointes, ces arêtes ?
À l’intérieur d’un cristal, les atomes ou les ions* sont parfaitement ordonnés ; défauts et impuretés y
sont minimes. Les affinités entre les éléments leur permettent de s'assembler par des liaisons*
chimiques, en formant des constructions géométriques rigoureuses, qui progressent jusqu’à devenir
visibles à l’œil nu. Les dimensions d’un cristal dépendent essentiellement de la durée de sa
croissance et de la place dont il dispose.
MAQUETTE au centre : une structure cristalline à l’échelle atomique de la silice de formule (SiO2)n, le
quartz. Elle symbolise l’univers minéral et les règles de sa construction.
DECOR : au-dessus des vitrines, bandeau circulaire portant des formules chimiques et des noms de
minéraux.
Morphologies multiples : feuillets, aiguilles, pyramides !
Les minéraux présentent différentes formes. Cette étonnante diversité est le résultat d’une
organisation interne soumise aux rigoureuses lois de la cristallographie*.
Selon leur composition chimique* et les conditions de leur genèse, certains cristaux grandissent dans
tous les sens comme la galène, d’autres selon des plans parallèles comme les feuillets de mica,
d’autres encore dans une seule direction comme les aiguilles de stibine… Il s'en suit la formation de
boules, cubes, feuillets, fibres, aiguilles, pyramides…
SPECIMENS : 9 minéraux aux formes surprenantes (feuillets, aiguilles, pyramides).
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Ordre et géométrie
Malgré leur extrême variété de compositions chimiques, de couleurs, de formes, tous les cristaux
s’organisent suivant sept types d’arrangements géométriques qui déterminent leurs axes et plans de
symétrie : les systèmes cristallins*.
La perfection d’un cristal dépend des conditions de sa formation.
Certains minéraux, comme l’obsidienne*, se solidifient sans se cristalliser : ce sont des verres*
minéraux dont la structure est amorphe (sans forme).
MAQUETTES ET SPECIMENS : modèles des systèmes cristallins (formes élémentaires des cristaux).
- cubique

pyrite
- quadratique

vésuvianite
- hexagonal

béryl
- rhomboédrique

calcite
- orthorhombique

danburite
- monoclinique

orthose
- triclinique

axinite
BORNE VISUELLE : Démonstration en images de l’accroissement d’un cristal entraînant sa
transformation à partir d’une forme cristalline de base : le système cubique vers d’autres formes
dérivées.
SPECIMENS : Cuprites (recouvertes de malachite).
La cuprite est un minéral appartenant au système cubique. Le cristal de base, la plus petite molécule
de cuprite, est un cube. Lorsque le minéral s'accroît, les atomes s'apposent les uns aux autres,
comme si des petits cubes s’ajoutaient au cristal de base, aboutissant à une forme cubique ou
apparentée au cube.
L'adjonction de petits modules cubiques ne donne donc pas forcément un cube, elle peut aussi aboutir
à des formes dites dérivées du cube : isocaèdres etc.
Dur ?
Du talc au diamant, les minéraux n’ont pas tous la même dureté*. Elle dépend de l'architecture du
minéral, de la force des liaisons qui unissent ses atomes.
Cependant, un minéral dur peut être fragile ! L’obsidienne raye de nombreuses roches mais elle se
casse facilement.
Échelle de dureté relative de MOHS (un minéral de dureté supérieure raye le minéral de dureté
inférieure), avec SPECIMENS dans la colonne :
Dureté 1

Talc
Dureté 2

Gypse
Dureté de l'ongle
Dureté 3

Calcite
Dureté 4

Fluorite
Dureté de l'acier doux
Dureté 5

Apatite
Dureté du verre
Dureté 6

Orthose
Dureté 7

Quartz
Dureté 8

Topaze
Dureté 9

Corindon
Dureté 10

Diamant
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À notre porte
Étonnante diversité
Des Pyrénées à la Montagne Noire, du Sidobre aux Causses, la région Midi-Pyrénées recèle une
exceptionnelle variété de roches. Ainsi, depuis longtemps, nos départements sont riches en
expériences minières, à la fois épopées humaines et facteur de développement économique.
Plusieurs minéraux ont été décrits pour la première fois dans les Pyrénées :
- Hautes-Pyrénées : gèdrite (1836), friedélite (1876), nabiasite (1999), vanadio-androsite (2006),
- Ariège : carboirite (1983), trimousite (1990), gatelite (2003),
- Haute-Garonne : argutite (1983),
- Pyrénées Orientales : stanélite (1997).
SPECIMENS : 18 minéraux disposés au mur sur un fond de carte de la région et décrits dans les fiches
de la borne.
BORNE INTERACTIVE : elle permet le choix de sites régionaux du Sud-Ouest, leur localisation sur une
carte de Midi-Pyrénées et des échantillons des minéraux exploités, accompagnés chacun d’une fiche
d’informations : nom et étymologie, formule chimique, auteur du nom du minéral et date de
publication, caractéristiques, ses utilisations et des informations sur le gisement d’origine.
À Salsigne et à Luzenac
Points forts :
- deux sites sont mis en opposition : Luzenac, riche d'un minéral
hyperabondant (le talc) et Salsigne, où coexistent plusieurs dizaines de
minéraux, mais en plus petites quantités.
À Salsigne, une mine Audoise, une cinquantaine de minéraux ont été extraits et distingués ! Trenteneuf sont connus ; une dizaine reste encore énigmatique.
La plupart d’entre eux sont contemporains de la formation du gisement ou nés de transformations
ultérieures. D’autres sont nés de transformations dues à l’exploitation de la mine : sur les parois des
galeries, dans les déblais ou les résidus des fonderies.
Les Romains en extrayaient du minerai* de fer. Depuis la fin du XIXe siècle, on y exploite l’or
(1,7 tonne en 2003-2004). La mine est fermée depuis 2004.
SPECIMENS : 27 minéraux de Salsigne.
La carrière ariégeoise de talc de Luzenac est la plus grande au monde : un seul minéral (ou presque),
mais en quelle abondance ! Il est prévu qu’elle en fournisse encore pendant un bon siècle !
Doux comme du savon, nacré comme un coquillage, le talc de Luzenac trouve de nombreuses
utilisations industrielles.
Dans les roches du toit* du gisement, le « stérile », on trouve aussi des minéraux à éléments rares
(béryllium, titane, tantale, niobium, scandium…) déposés par une eau très fortement minéralisée.
SPECIMENS : 3 gros blocs de talc.
DECOR : photographie de la carrière vue du ciel.
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Transition
Sous des conditions parfois banales, parfois extrêmes, les atomes forment les minéraux qui
s'associent dans les roches.
Ainsi la Terre est un formidable laboratoire qui, à l’infini ou presque, marie les atomes, invente des
formules chimiques.
Au cœur de la matière de puissantes forces sont à l’origine de la formation des minéraux ; tandis
que dans l'univers et sur la planète une autre force fondamentale – la gravitation – ordonne
l’organisation dynamique du cosmos.
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UNE CLÉ POUR L’UNIVERS
Dans « MERVEILLEUSE ALCHIMIE », le visiteur a découvert que les forces régissant l’infiniment
petit (forces nucléaires et électromagnétiques) structurent en permanence la matière terrestre, dans
un laboratoire naturel.
Ici, il s’élève dans l’espace pour découvrir que, dans l’Univers, c’est une autre force qui régit
l’infiniment grand : la gravitation* universelle (NEWTON). Elle est à l’origine de notre système solaire,
de l’organisation de notre planète et conditionne non seulement les mouvements cosmiques de notre
planète (révolutions de COPERNIC) mais aussi des mouvements dynamiques intrinsèques qui brassent
l'intérieur de la Terre et en modèlent la surface.
Points forts :
- la gravitation,
- le jeu de construction cosmique qui en résulte,
- l’organisation de la structure de la Terre, du cosmos et des mouvements.
L’univers est gouverné par le phénomène de la gravitation : les masses s’attirent mutuellement.
Autour de nous, tout tombe parce que tout est attiré par l’énorme masse de la Terre. Mais si, dans
l'espace, tout ne « tombe » pas, c'est en raison des distances, considérables et de la vitesse des
déplacements des corps célestes : lorsque leurs champs de gravitation se rencontrent, ils tournent les
uns autour des autres, la force centrifuge* équilibrant la force centripète*. Mais s'ils viennent à ralentir,
ou à se rapprocher encore, c'est la chute. Cela les fait tourner en une danse cosmique éternelle : la
Lune tourne autour de la Terre, qui tourne autour du Soleil, qui tourne autour du centre de la
Galaxie…
DECOR : on reste dans l'obscurité, ce n'est plus celle d'une caverne, mais celle de l’espace. Au sol, la
Terre apparaît, légèrement lumineuse, largement détachée des bords pour donner l’impression de
« flotter » dans l’espace. Une boule tombant dans une colonne liquide symbolise la gravité qui fait le
lien entre l'espace (plafond) et la Terre (sol).
Une succession de couches
Lors de la formation de notre planète, les matériaux cosmiques ont fondu sous la chaleur des impacts,
de la pression interne et de la radioactivité* naturelle. Soumis à la gravité*, cette matière s’est
organisée en couches* concentriques. Les éléments les plus "lourds" se sont rassemblés au centre :
fer, nickel de la graine* solide et du noyau* plus pâteux. Les plus "légers" restent à la périphérie :
roches du manteau* et de la croûte, eau des océans* et des rivières, gaz de l’atmosphère*.
AUDIOVISUEL : Naissance de la Terre
La Terre est née il y a environ 4,6 milliards d’années par accrétion* de corps célestes.
On peut voir des collisions* de grains qui s’agrègent peu à peu : une boule incandescente de 16 km
de diamètre se forme en 10 000 ans. Puis, l’accrétion se poursuit, la boule entre en surchauffe
(radioactivité, collisions*, pression) avec une température de 1200°C : début de la différenciation
cœur/surface. Enfin, il y a une collision avec une autre planétoïde* (cet événement a presque détruit
la Terre) et provoque un rebond de la Lune. Au début, la Lune était 15 fois plus proche qu’aujourd'hui
(elle s’éloigne de 6 cm/an) et la Terre tournait 5 fois plus vite (un jour durait 5 h : la rotation de la Terre
se ralentit).
de la Terre, vue en coupe, montrant sa structure en couches concentriques : Graine Noyau - Manteau - Croûte (lithosphère*) - Hydrosphère* - Atmosphère (+ Ionosphère* Magnétosphère*).
MAQUETTE
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Planète bleue
De la Terre au Soleil : environ 150 millions de kilomètres séparent la planète de son étoile, une
distance idéale pour conserver l’eau liquide à sa surface. Elle y est retenue, comme l’atmosphère, par
l’attraction terrestre.
La Terre tourne autour du Soleil, effectuant une révolution complète en une année. Elle tourne aussi
sur elle-même, en 24 heures, les jours succédant ainsi aux nuits.
C'est grâce à l’inclinaison de l'axe de rotation de la Terre que le Soleil chauffe différemment les
régions de la planète et engendre saisons et climats.
MAQUETTE : mouvement de la Terre autour du Soleil qui explique les alternances jour/nuit et les
saisons (inclinaison de l'axe de rotation de la terre / écliptique*).
> Attention : le système technique utilisé pour incliner la Terre crée une erreur sur la maquette. En
effet, il induit que la Terre est au plus proche du Soleil lorsque c’est l’été dans l’hémisphère Nord, ce
qui est faux. La Terre se rapproche effectivement un petit peu du Soleil mais c’est lorsque c’est l’hiver
dans l’hémisphère Nord et l’été dans l’hémisphère Sud.
De la même façon et pour les mêmes raisons (la gravitation), l’ensemble du système solaire est
composé de planètes rondes, qui tournent toutes autour du soleil, certaines ayant elles-mêmes des
satellites leurs tournant autour, comme la Lune autour de la Terre.
MAQUETTE du système solaire : en premier plan, les planètes telluriques* (Mercure, Venus, Terre,
Mars) et au second plan, les planètes gazeuses* (Jupiter, Saturne, Uranus Neptune). Pluton n’est pas
représentée en raison de sa récente rétrogradation au rang des astéroïdes*.
Tombés du ciel
Au fond, faisant face à l'entrée, se trouve la vitrine des météorites*, le "clou" de la salle, l'illustration de
ce qui précède (gravitation).
Messagères du cosmos
Une myriade de corps célestes voyage dans le système solaire. Passant à proximité de notre planète,
ils sont happés par l’attraction terrestre.
Lorsqu’ils pénètrent dans l’atmosphère, la plupart de ces objets se désintègrent en émettant une vive
lumière, ce sont les étoiles filantes. Les plus gros échappent à la destruction totale et atteignent le sol,
ce sont les météorites : petits cailloux cosmiques ou énormes blocs à l’origine de gigantesques
cataclysmes.
L'étude des météorites permet de mieux connaître le système solaire car elles datent de sa formation.
Récoltées à la surface de la Terre, ces "pierres interplanétaires" nous informent aussi sur la naissance
de notre planète et sur l'origine de sa composition chimique.
Pierres et métal (à gauche)
SPECIMENS : 6 météorites, distinguées en 3 types :
- pierreuses (92%),
- métalliques (6%),
- mixtes (2%).
Traces (à droite)
SPECIMENS : 8 tectites* et impactites* + une chondrite de St-Sauveur.
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La Lune : un paysage de cicatrices éternelles
Sur la Lune, dépourvue d’eau et d'atmosphère, les impacts des météorites, les cratères, jamais
érodés, se conservent éternellement. On en compte des centaines de milliers !
MAQUETTE de la Lune : les impacts des météorites sont visibles à sa surface.
Transition
Au sortir de « MERVEILLEUSE ALCHIMIE » et de « UNE CLE POUR L’UNIVERS », le visiteur a
compris comment les éléments chimiques s'assemblent dans les minéraux, ceux-ci dans les
roches et celles-ci, par attirance mutuelle de leurs masses, dans les planètes, où elles se disposent
en fonction de leur densité.
Il a découvert que les forces de l’infiniment petit structurent la matière terrestre, tandis que la
gravitation structure le cosmos, avec en particulier la formation de la sphéroïde* terrestre. Tous ces
processus dynamiques sont permanents, éternellement en jeu.
Structure et composition hétérogènes, quantités d’énergie thermodynamique* fantastiques sont deux
conditions réunies pour provoquer de gigantesques mouvements internes qui entraînent la surface
de la planète, changent sa physionomie et engendrent une grande diversité de milieux.
AUDIOVISUEL : "Géo-festival" de mots ayant comme racine Gê,  ou , la Terre en Grec :
Géocentrisme
Géochimie*
Géochronologie
Géocroiseurs
Géode
Géodésie
Géodynamique
Géoglyphe
Géographie
Géoïde
Géologie
Géomagnétisme
Géomancie
Géométrie
Géomorphologie
Géophagie
Géophile
Géophone
Géophysique
Géopolitique
Géosphère
Géosciences
Géostationnaire
Géostatistique
Géostratégie
Géostrophique
Géosynchrone
Géosynclinal
Géotechnique
Géotextile
Géothermie
Géothermomètre
Géotropisme
Géotrupe
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LA TERRE S’ÉBROUE
Le visiteur revient à la surface de la Terre : il y découvre une inquiétante agitation de la croûte, sous la
poussée de forces internes colossales. Il s’agit des séismes* et des volcans*.
Points forts :
- des cataclysmes secouent la Terre,
- réorganisent sans cesse sa surface,
- affectent milieux et paysages*…,
- et constituent un premier témoignage des forces internes.
Discours parallèle : comprendre pourquoi et comment les Anciens, qui vivaient en Méditerranée
orientale, s'étaient fait une conception de la composition du monde en quatre éléments, terre, feu, eau
et air (voir glossaire : Quatre éléments*).
Séismes (élément Terre)
Point fort :
- Ressentir la force destructrice des séismes.
Une salle en quart de couronne forme un tout visible d’un coup d’œil.
Dès l’entrée, on se trouve dans un espace détruit. On passe du sensible (constat, échelles) aux
explications des phénomènes.
DECOR ANIME et AUDIOVISUEL : le visiteur est témoin d’un tremblement de terre : simulation sur une
plateforme vibrante des secousses ressenties lors du séisme d’Arette le 13 août 1967, associée à un
AV montrant leurs effets à l’intérieur d’une maison (scène d’un homme qui lit son journal).
Immédiatement après la reconstitution, un montage du flash télévisé de l’époque relate l’événement et
l'illustre par des images des destructions.
DECORS : Images présentant les conséquences visibles de tremblements de terre : images de
fractures dans les paysages et de constructions détruites, rail déformé au sol.
Mesurer
Estimer les dégâts (à droite et au centre)
L’échelle inventée par Giuseppe de MERCALLI attribue à chaque séisme une valeur comprise entre 1
et 12, qui diffère selon la situation géographique par rapport à l’épicentre*. Elle évalue l’intensité* d’un
séisme par l’observation des dégâts matériels et par les témoignages recueillis. Ainsi, elle ne
concerne que les tremblements de terre affectant les régions habitées.
DECOR : échelle illustrée.
MAQUETTE : les 12 fenêtres dévoilent les différents degrés de cette échelle.
Quantifier la puissance (à gauche)
Élaborée à partir de 1935 par Charles Francis R ICHTER, l’échelle qui porte son nom mesure la
magnitude* d’un séisme : elle quantifie de façon objective sa puissance. La magnitude correspond à
l’énergie libérée par un tremblement de terre. Lorsqu’elle augmente d’une unité, l’énergie libérée est
multipliée par 10.
DECOR : échelle illustrée.
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Frissons de la planète
Point fort :
- Mécanismes et puissances en jeu.
Une porte claque… et les murs tremblent ! La croûte terrestre se casse…et toute la Terre tremble !
Un séisme, c’est cela : la roche qui, brusquement, se brise, quelque part dans le sous-sol ou au fond
de l’océan.
Cette cassure crée une véritable faille* dont les bords glissent parfois de plusieurs mètres, pouvant
même déchirer le sol. Ce choc crée des vibrations, des ondes*, qui se propagent à travers le globe.
MANIPULATION : Colonne à chocs pour faire naître des ondes semblables à celles d’un tremblement de
terre. Selon l’endroit de l’impact, l’écran montre 2 types d’ondes.
MAQUETTE ANIMEE : Deux blocs en mouvement simulent la rupture brutale des masses rocheuses à
l’origine des ondes :
- une contrainte s’exerce sur la masse rocheuse (diodes passant du vert à l’orange et au rouge sur le
compartiment de gauche),
- cassure de la masse rocheuse (faille),
- enregistrement d’ondes sur un écran.
BORNE INTERACTIVE « Trois types d’ondes sismiques » : sur une coupe de la Terre, repérage d’un
foyer* sismique, départ et transmission des 3 types d’ondes (primaires, secondaires et de surface)
enregistrées au niveau de deux stations.
SPECIMEN : Sismoscope* chinois (jarre Hou Feng) datant de l’an 132 et témoignant d’une technique
ancienne de surveillance.
Il devait indiquer la direction et le moment du séisme : sous l’effet d’une secousse, les dragons qui
ornent la jarre, placés selon huit directions cardinales, lâchaient des billes récupérées dans la bouche
de huit grenouilles (Voir dossier objet).
DECOR : Reproductions d’estampes* japonaises évoquant la légende de Namazu et le séisme de
1855.
La légende japonaise veut qu'un poisson-chat géant, demeurant dans la vase des profondeurs, soit
responsable des grands mouvements sismiques. Il est d'ordinaire tenu en respect par la divinité
Namazu, mais lorsque celle-ci relâche sa vigilance, le poisson s'anime, faisant trembler la surface du
globe.
Cette interprétation d'un phénomène naturel a donné lieu à la création de très nombreuses estampes,
notamment après le séisme de l'ère Anséi qui a ravagé Edo, l’actuelle Tokyo, le 11 novembre 1855.
Une première secousse, de magnitude de 6,9 et de poussée verticale, fut suivie par un raz de marée
et de nombreux incendies.
La France tremble aussi
À la différence de nombreux pays du pourtour méditerranéen, la France métropolitaine est un pays de
sismicité modérée. Les catastrophes y sont rares, mais elles existent cependant, avec quelques
séismes destructeurs par siècle. Les Pyrénées (env. 700 séismes par an), les Alpes et la Provence,
l’Alsace et les Vosges, le Massif Central sont les régions les plus concernées.
En revanche, le risque sismique est beaucoup plus important à la Martinique et à la Guadeloupe.
DECOR ET BORNE VISUELLE : Réseaux de surveillance sismique des Pyrénées.
Une carte des Pyrénées situe les stations du réseau de surveillance et une borne reliée à l’une des
stations, celle d’Arette, permet de voir quasi en direct l’enregistrement de l’activité sismique des
Pyrénées et de la planète.
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Grandes colères de la Terre
Point fort :
Répartition des séismes et des volcans autour du globe.
Les tremblements de terre ne se répartissent pas n’importe où à la surface du globe. Ils se produisent
le long de certaines lignes et se retrouvent en particulier :
• au milieu des océans,
• autour de l’océan Pacifique,
• dans les régions montagneuses,
• dans les longs archipels des Antilles ou d’Indonésie...
Plus d'un millier de volcans réputés actifs, s’égrainent sur tous les continents, soit isolés au cœur des
terres, soit groupés dans certaines régions, les zones sismiques. Un grand nombre se trouve aussi au
fond des océans, la plupart étant parfaitement alignés au milieu des océans.
MAQUETTE INTERACTIVE (lien avec la suite de l’espace consacrée aux volcans) :
- tous les séismes du monde : points lumineux de couleur rouge,
- tous les volcans du monde : points lumineux de couleur jaune,
- avec superposition possible des deux sortes de points : les zones actives sont ainsi repérées.
La concomitance de la répartition des séismes et des volcans n’est pas neutre, elle est un indice de la
tectonique des plaques qui est expliquée dans la salle suivante.
Volcans (élément Feu)
Points forts :
- ressentir la puissance des éruptions volcaniques et leur terrible beauté,
- percevoir la diversité des phénomènes,
- montrer l’énergie interne et la mise en tension de l’astre Terre
La Terre vit aussi par ses volcans, spectaculaires manifestations lors desquelles les roches internes
en fusion sont évacuées. Selon leur situation, leurs éruptions sont différentes : fontaines de laves,
dômes pâteux, nuées ardentes…
DECOR : sur le sol se répand une coulée de lave, rougeoyante.
TABLEAU : PLINE l'Ancien observant l'éruption du Vésuve, œuvre de Pierre-Henri de VALENCIENNES
(Musée des Augustins, Toulouse).
Haut de 1300 mètres, large de 12 kilomètres à sa base, le Vésuve domine la baie de Naples. Volcan
très ancien, éteint depuis des siècles, il se réveille brutalement l’an 79 de notre ère. Pompéi,
Herculanum et Stabies sont détruites et ensevelies. L’écrivain latin PLINE le Jeune (62-113), témoin de
l’éruption qui tua son oncle naturaliste PLINE l'Ancien, raconte cet évènement dans une lettre à TACITE.
BORNES INTERACTIVES :
- Les trois types de volcanisme, à l’origine de formes différentes de volcans : sous-marins, explosifs
(volcans gris) et effusifs (volcans rouges). Pour chaque type, des images et des commentaires
décrivent l’aspect et les caractéristiques de la lave, le type d’éruption et les produits rejetés, les forme
de volcans qui en résultent.
- Les volcans en France et DOM-TOM.
SPECIMENS : produits solides rejetés lors des éruptions.
- sur la terre : pierres ponce*, obsidiennes, pouzzolanes*.
- dans les airs : bombes volcaniques* de formes variées (en fuseau, en boule, en croûte de pain, en
chou-fleur, en bouse de vache),
- une coupe en tranches d’une bombe montre la différence de structure correspondant à la vitesse de
refroidissement de la lave au centre et à la périphérie.
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AUDIOVISUEL/PROJECTION : Images spectaculaires d’éruptions volcaniques.
Au-dessous du volcan
Points forts :
- complexité des réseaux de montée de magma*,
- mécanismes d’une éruption.
Laves et gaz jaillissent des profondeurs de la Terre. Sous nos pieds, à des kilomètres de profondeur,
de la roche fondue – du magma – s’accumule dans de grands réservoirs, les chambres
magmatiques*, imprégnant le sous-sol comme l’eau se répand dans une éponge.
Ce magma monte vers la surface à travers les fissures* naturelles. Sous la poussée des gaz qui se
libèrent au niveau des évents*, la lave surgit à travers des cheminées* : c’est l’éruption.
Cendres* et coulées* s’entassent, formant les édifices volcaniques, fenêtres ouvertes sur les entrailles
de la Terre…
MAQUETTE d’un appareil volcanique, à l’échelle, sur une hauteur de 100 km : localisation de la
formation du magma, des chambres magmatiques, de la cheminée et du volcan.
BORNE VISUELLE : Sur le terrain, le travail des vulcanologues, prélevant lave et gaz pour analyses et
présentant des techniques et des instruments pour surveiller l’activité volcanique.
SPECIMENS : orgues basaltiques*, cheminée, bombes volcaniques, pillow-lavas* et roches
magmatiques* (gabbro*, rhyolite, basalte).
Nota : il se passe, à l'échelle des roches volcaniques, ce qui se passe à l'échelle des minéraux.
Lorsque leur refroidissement est très lent, ces roches cristallisent (orgues basaltiques, cheminées…).
Lorsque le refroidissement est rapide, elles forment des pâtes pouvant emprisonner des gaz (couche
externe des bombes volcaniques, pillow-lavas, pierres ponces…) ou des verres volcaniques
(obsidienne…)
Transition
Séismes et volcans sont les manifestations spectaculaires d'une réalité globale.
Ce sont les signes d'une activité terrestre interne permanente qui a pour résultat de sillonner la croûte
terrestre de profondes coupures et de la morceler en de gigantesques radeaux terrestres flottant sur
le magma en fusion.
C'est la mobilité relative de ces plaques qui, dans leurs zones de contact, détermine tremblements de
terre et éruptions volcaniques.
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LA TERRE S’ANIME : TECTONIQUE DES PLAQUES
Le visiteur a éprouvé les phénomènes telluriques* qui modifient quelques points de la surface de la
croûte terrestre, il découvre maintenant l'origine des colères de la Terre et pourquoi ces événements
sont alignés autour du monde.
Points forts :
- le découpage actif de la surface de la terre,
- des plaques terrestres fragmentent la croûte, découpée par les alignements
des zones sismo-volcaniques,
- ces plaques sont autonomes et mobiles les unes par rapport aux autres
(tectonique des plaques),
- ainsi se font et se défont montagnes et océans.
Mue par un puissant moteur central
Comme une écume, les plaques* terrestres "flottent" sur le manteau de la planète qui est animé par
de lents mais puissants courants* de convection. Ici, les plus lourdes plongent dans les entrailles de la
Terre. A l’opposé, la plaque se déchire et le magma s’épanche, ouvrant un océan. Là, les continents
"insubmersibles" se froissent en cordillères. Ailleurs, ils entrent en collision, donnant naissance aux
chaînes de montagnes intérieures ou aux chapelets d’îles volcaniques. Ces accidents, aussi lents que
titanesques, marquent la surface de la Terre à coups d’éruptions et de séismes. Les spécialistes
parlent de phénomènes tectoniques.
MAQUETTE : Globe terrestre coupé en deux au niveau de l’équateur qui présente sur la moitié
supérieure les mouvements des plaques (subduction*, coulissage*, collision, points chauds*) et leurs
conséquences (fosses, chaînes de montagnes).
Ballet incessant
Les continents sont quasiment indestructibles mais se décomposent et se recomposent en
permanence, se ressoudant au gré des collisions. Les océans s’ouvrent et se referment au cours des
millions d’années. Il existe ainsi deux types de plaques terrestres : celles qui forment le fond des
océans, relativement jeunes, et celles qui portent les continents, les plus anciennes. Les plaques
océaniques sont en basalte*, une lave refroidie ; les plaques continentales sont surtout de granite,
plus léger.
DECOR : Mur d’images des « cicatrices » de la Terre pour évoquer les limites des plaques observables
à la surface de la Terre.
Ces régions remarquables sont pleinement actives aujourd'hui : ce sont plus des plaies vives que des
cicatrices véritables. Les cicatrices, c'est sur notre territoire métropolitain aujourd'hui apaisé que nous
les trouverons, souvent camouflées, effacées par l'érosion.
BORNE INTERACTIVE : « Aux frontières des plaques » explique chacun des phénomènes liés à la
tectonique* des plaques : accrétion* au niveau des rifts, subduction, failles transformantes, points
chauds.
SPECIMENS : Pillow-lavas et lherzolite* témoignant de la naissance de la croûte océanique par
accrétion.
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Le vrai découpage de la planète
Séismes et volcans ponctuent la surface de la Terre. Sur les continents et sous les océans, leurs
alignements délimitent de vastes zones, dont les frontières sont découpées par les fractures de la
croûte terrestres. La surface de notre planète est ainsi partagée en une quinzaine d’immenses
plaques jointives et mobiles.
PLANISPHERE : la Terre découpée en plaques (forme et désignation).
Au rythme des dérives : la dérive des continents
Points forts :
- les continents, enracinés dans les plaques tectoniques, se déplacent avec
elles,
- conséquences physiques de la dérive des continents* : formation de mers*
(mer Rouge…), de chaînes de montagnes (Himalaya, Andes, Pyrénées…), de
fossés d'effondrement* (rift africain),
- permanence des points chauds (Hawaï, Polynésie, La Réunion).
Emportés par le mouvement des plaques, les continents dérivent autour de la Terre.
Il y a quelques 200 millions d’années, ils étaient rassemblés en une seule pièce, île unique et
immense, la Pangée*, dans l’océan mondial, la Panthalassa*. Ensuite des fragments se sont
séparés, prenant peu à peu les formes et positions connues aujourd’hui : Afrique, Eurasie, Amériques,
Antarctique… Mais quel sera l’aspect de la Terre dans des millions d’années ?
AUDIOVISUEL (sur trois écrans juxtaposés) : Images de synthèse montrant les modifications de la
physionomie de la Terre depuis 550 MA jusque dans 50 MA (dérive des continents depuis la Pangée).
• Au centre, un planisphère et un compteur d’années défile de 10 en 10 MA :
- défilement très rapide du compteur et des images de 550 à 250 MA,
- défilement ralenti du compteur et des images à partir de la Pangée, continent unique avec
quelques arrêts sur images pour montrer les contours des continents actuels (en jaune) et le contour
de la France (en rouge) : 100 MA, 30 MA.
- après un arrêt sur l’image d’aujourd’hui, défilement accéléré : « la danse continue ».
• De part et d’autre, un globe permet de suivre des zooms dans certaines régions :
- ouverture de l’Atlantique Nord et séparation du continent américain (200 MA),
- formation de Madagascar et voyage de l’Inde vers le continent eurasiatique (90 MA) puis la collision
à l’origine de la chaîne himalayenne (30 MA),
- ouverture de la mer Rouge, l’Arabie s’écarte de l’Afrique (8 MA).
Transition
Le visiteur quitte la rotonde offrant le spectacle de la dérive des continents qui transforme sans cesse
la géographie terrestre. Il découvre alors les deux conséquences de cette activité tectonique :
- l’histoire de la morphologie* de la France,
- la transformation des paysages et celle des roches.
Les cicatrices de la France
Montagnes, bassins, failles, plis : sur tous les continents, la géographie et les paysages* témoignent
des mouvements de la croûte terrestre. En France, Alpes et Pyrénées sont soulevées par de
puissantes collisions ; l’Alsace résulte d’un effondrement ; l’Auvergne est constellée de magnifiques
volcans. Quant aux vieux massifs, armoricain ou ardennais, ils arborent de nombreuses cicatrices,
rappelant un passé géologique tumultueux.
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DECOR : Grande carte physique de la France métropolitaine au sol.
AUDIOVISUELS : « Les cicatrices de la France ».
Quatre animations, accompagnées de cartes, montrent la mise en place de quelques grandes régions
françaises.
- Rotation* et dérive du bloc continental Corse-Sardaigne de la Côte d’Azur et du Languedoc,
auxquels il était jadis rattaché,
- Collision de la plaque adriatique ou apulienne (Italie, mer Adriatique) avec l’Europe, et
soulèvement* des Alpes,
- Effondrements à l’origine des grabens* d'Alsace et du Forez,
- Rotation de la plaque ibérique et à son serrage* contre le sud-ouest de la plaque européenne et
soulèvement des Pyrénées.
Déformer et transformer
Roches et paysages, empreintes des forces telluriques
Larges plis souples, immenses dalles cassées, failles aux bords décalés…
Ces déformations* des couches rocheuses témoignent dans les paysages – en particulier en
montagne – de la puissance phénoménale des forces exercées lors des mouvements des plaques
terrestres.
Mais ces déformations sont aussi lisibles à l’œil nu dans les pierres et même au cœur des minéraux,
grâce au microscope.
DECORS : Photographies de déformations (plis, failles) observables dans les affleurements*.
SPECIMENS : Exemples de déformations : roches plissées, cristal déformé, miroir de faille*.
Charriées, écrasées, recuites : les roches se transforment
Profondément enfouies sous la surface lors des collisions des plaques, les roches sont comprimées,
chauffées ou même brûlées par des montées de magma.
Ainsi contraintes, elles se transforment. Leurs atomes se réorganisent : c’est ce que l’on appelle le
métamorphisme*.
Ramenées en surface, ces roches rappellent les formidables conditions de température et de pression
subies en profondeur.
SPECIMENS : Roches métamorphiques* : schiste*, micaschiste, paragneiss et orthogneiss.
Transition
D’une façon continue, la tectonique ouvre ou ferme les océans, disloque ou assemble les
continents, transforme roches et paysages, visage changeant de la planète Terre qui s'invente ainsi
de nouveaux territoires, de nouveaux milieux.
Relativement permanents à la surface du globe, les continents gardent en mémoire, cachées dans le
secret des roches, une multitude d’informations, indices de l’histoire de la Terre.
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TOUT S'USE, TOUT SE TRANSFORME
Érosion et transport (éléments Eau et Air)
Le visiteur sort de l’espace « TECTONIQUE DES PLAQUES » où il a découvert les forces qui
transforment la croûte terrestre (roches et paysages) et modèlent la géographie.
Points forts :
- agitation permanente de l’eau et de l’air qui enveloppent la Terre,
- usure des roches et redistribution de leurs débris à la surface du globe,
- formation de nouvelles roches
- certaines roches présentent d’étranges traces
Battue par les vents, sculptée par l’eau
Points forts :
- passage de l'élément solide (Terre : lithosphère*) aux éléments fluides, qui
sont plus légers et se retrouvent à la surface de la terre,
- action des couches fluides qui animent la terre et qui constituent les couches
les plus externes de la planète, l'atmosphère et l’hydrosphère*.
À la surface du globe, océans et rivières forment une couche liquide. L’ensemble est enveloppé d’une
atmosphère gazeuse.
Inégalement chauffés par le soleil des pôles à l’équateur, ces deux fluides sont animés de puissants
courants qui s’enroulent sous l’effet de la rotation de la planète (effet de CORIOLIS*).
Vents, pluies, fleuves et mers, usent les roches et distribuent sans fin leurs débris à la surface du
globe formant lentement de nouvelles roches. Eau et atmosphère influencent aussi tous les milieux,
sous tous les climats.
DECORS :
- Cascade et ruisseau au sol évoquent l’eau,
- "Géofestival" des vents (projection sur grand écran de noms de vents) et soufflerie évoquent l’air.
AUDIOVISUELS : Mercator et Météosat.
- Mouvements des masses atmosphériques en direct (images satellites),
- Mosaïque de températures et de courants mois par mois de 1994 à 2006 (images Mercator),
- Turbulences de l’atmosphère jour après jour sur une année du 19/12/99 au 24/12/00.
Érodé, transporté, déposé
Oui, planète dynamique, la Terre vit… À sa surface, les roches subissent les assauts du vent, les
agressions incisives du gel et du sel, l’action inexorable de l’eau. Imperceptiblement, les montagnes
s’érodent, les matériaux sont transportés puis déposés. Ces sédiments, à leur tour, formeront de
nouvelles roches.
Ainsi, le visage de la Terre se pare d’une infinie variété de paysages et de milieux, perpétuellement
remodelés par les éléments.
Tout au long d’un couloir de l’érosion, l’usure des roches et le transport des sédiments se précisent.
Le visiteur parcourt cette histoire.
DECOR : Photographies de paysages montrant les marques de l’érosion.
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Érosion : Solide comme un roc
Eau, gel, vent, températures extrêmes, sel, effondrements : tous contribuent à détruire les roches, les
fracturer, les altérer, les abraser, les dissoudre…
Ainsi, par érosion, se forment des myriades de débris de toutes natures et de toutes dimensions :
blocs, cailloux, galets, grains de sable, particules, substances dissoutes.
: Bloc de granite du Chaos du Sidobre et trois blocs permettant de visualiser les trois
stades de la transformation du granite sous l’action de l’eau : granite sain, granite altéré et arène
granitique*, phénomène à l’origine du relief en boules typique du Sidobre (Tarn).
SPECIMENS
Ruisseaux et torrents, rivières et fleuves, glaciers et rafales de vent : tous transportent débris et
poussières de roches le plus souvent vers la mer*, qui, à son tour, les emporte dans ses courants.
Au cours de ce voyage, l’énergie faiblit peu à peu et les "transporteurs" déposent progressivement
leur fardeau : les plus lourds tout d’abord (blocs, galets…), puis les sédiments de plus en plus fins
(gravier, sables, poussières…). Seules les substances dissoutes restent dans l’eau mais par
transformations chimiques, elles pourront se déposer à leur tour.
SPECIMENS : à gauche, histoire des débris arrachés aux roches : l’érosion, avec des spécimens
montrant les effets du vent et de l’eau sur les roches : stries glaciaires*, meulière (calcaire creusé par
dissolution), sables* éoliens, sables fluviatiles et marins.
Au sol, évocation de la rivière qui transporte puis dépose des matériaux de grande taille (galets)
quand le courant est fort, des matériaux plus petits (graviers et galets de petite taille) puis les
matériaux les plus fins (sables) quand le courant diminue. Ces matériaux classés par taille des
« grains » sont dits : "granuloclassés".
Naissance de nouvelles roches
Les produits de l’érosion s’accumulent au fond des lacs, des estuaires*, des deltas*, des océans ;
parfois même dans des dépressions sèches au cœur des continents.
Là, profondément enfouis, ils se tassent sous leur propre poids, se compactent, s’agglomèrent,
s’assèchent, se réchauffent. Ainsi se forment de nouvelles roches, les roches sédimentaires*.
Même les substances dissoutes peuvent laisser d’épaisses couches de roches, par exemple lorsque
l’eau s’évapore.
SPECIMENS : à droite, présentation de dépôts de sédiments et de formation de nouvelles roches.
Spécimens de divers types de roches sédimentaires issus du dépôt des produits de l’érosion, des plus
grossières aux plus fines (10 spécimens) : brèche, conglomérat, grès, calcaire lacustre, calcaire
marin, argile, loess (action du vent), évaporites* (calcite, gypse, halite ou sel gemme).
Tous les paysages de la Terre
Astre* de roches et d’eau sous son enveloppe de gaz, la Terre n’est pas une planète figée.
Fournaise et agitation des profondeurs, chaleur du Soleil, courants d’eau et courants d’air : tout cela
finit par altérer sa surface qui se façonne sans relâche, inventant une infinité de milieux, paysages
changeants au gré des phénomènes et à la mesure du temps…
" Les mondes naissent et meurent,
La mer avance et recule,
Ce qui est la terre peut devenir la mer.
Tout change avec le temps "
ARISTOTE (ca. 385-322 avant J.-C.)
DECOR : Mosaïque de paysages nés de l’ensemble des phénomènes évoqués.
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Quelles sont ces traces ?
C'est un point d'interrogation sur ce qui va suivre : le visiteur découvre des traces qui ne sont pas
dues aux phénomènes décrits jusque-là.
Ces traces annoncent un phénomène que l’on ne connaît pas ailleurs dans l'univers : celui de la vie,
qui s’adapte sans cesse à la dynamique de la planète, aux contraintes animales et végétales et
aux pressions humaines….
Ce thème fait la transition entre le monde minéral, l'inanimé, et le Vivant.
Colonnettes, tortillons, ramifications graphiques, invraisemblables esquisses…
Que sont ces étranges traces sur ces roches ? Ni cassure, ni plissement…ni refonte, ni dépôt…
Seraient-ce de pures facéties de la nature ? Et ces dessins, comme des empreintes ou une piste ?
Ce sont les marques d’une nouvelle étape qu’a connue notre planète au cours de son histoire : un
fabuleux phénomène, la Vie.
SPECIMENS :
- Climactichnites* (piste fossilisée d’animaux marins du Cambrien) au mur,
- Stromatolites* (constructions bactériennes),
Nota : le spécimen exposé est actuel. Mais il existe des stromatolites, semblables en tous points à
ceux-ci, qui datent de trois milliards d'années.
- Empreintes de pas d’oiseau au sol (moulage d'un sol fossile du Tertiaire).
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ANNEXES : COMPLEMENTS et GLOSSAIRE
Ce lexique reprend les termes signalés dans le texte par un astérisque. Il développe aussi quelques
notions qui peuvent être utiles au commentateur de l'exposition ou, tout simplement, au lecteur
curieux ou soucieux d'en savoir un peu plus.
Accrétion
Les plaques océaniques se forment au milieu des océans le long des systèmes de fractures, les
dorsales océaniques, par volcanisme sous-marin. Les épanchements de lave créent la nouvelle
lithosphère océanique qui, peu à peu, s’écarte de part et d’autre de la dorsale, à la façon de deux
tapis roulant en sens opposé. Cet ajout de matière provenant de la profondeur est le phénomène de
l'accrétion, étymologiquement : « croissance par adjonction ».
Les parties océaniques des plaques se forment et s’écartent de quelques centimètres par an :
- 2 à 3 centimètres par an pour l’océan Atlantique,
- 18,5 centimètres pour la zone la plus rapide de la dorsale Pacifique (Nazca).
La sphère terrestre étant de volume constant, tout ce qui se forme au niveau des dorsales doit bien
être compensé par la même quantité de matière qui disparaît ailleurs (voir subduction).
Affleurement
Formation géologique profonde (sous-sol, substrat rocheux…) affleurant en surface du fait de l'érosion
ou simplement parce qu'elle n'est plus recouverte par la végétation ou une étendue d'eau.
Les affleurements dépendent largement du climat et de la topographie.
Alchimie
Alchimie vient de l’arabe al kimiya, peut-être du grec , terre noire d'Égypte, , verser,
répandre, , ce qui s'écoule, suc, ou de l'hébreux chemesh, le Soleil…
La conception alchimique est celle de l'unité de la matière, de la possibilité pour elle de passer d'un
état (corrompu et vil) à un autre (pur et parfait) par des opérations alchimiques : sublimation ou
exaltation, descension, coction, dissolution, fermentation, putréfaction, coagulation (voie humide) ;
fusion, cuisson, digestion, calcination, séparation, conjonction, augmentation, projection, cibation…
(voie sèche). Pour cela, l'alchimlste restitue en laboratoire les opérations sensées se produire dans la
matrice, le ventre de la terre : dans le creuset (ou athanor), il porte au point de fusion du plomb, qui
après fermentation, passage au noir puis au rouge, se transmute en or.
Science traditionnelle de l'Orient et de l'Occident, l'alchimie est à la chimie, qui en dérive, ce que
l'astrologie est à l'astronomie ou ce que la magie naturelle est à la science en général : le spirituel est
toujours lié au matériel (ces « objets qui ne savent pas mentir »), l'esprit scientifique au sens actuel ne
s'est pas encore dégagé du mystique et du passage par une initiation. L’alchime s’est développée
jusqu’à la Renaissance et au XVIIe s., de la recherche de la pierre philosophale et de la croyance en la
transmutation des métaux en or.
Née sinon de conceptions fausses (unité de la matière), mais de prémices erronées (les quatre
éléments naturels…), l’alchimie ne pouvait que succomber sous les assauts, au XVII e et au XVIIIe s.
de l'amélioration des méthodes d'analyse (séparation des principes dans les mixtes) et de la
découverte des éléments et des corps simples.
Arène granitique
Résultat de l'altération du granite, dont les minéraux quartz, feldspath et mica se désagrègent : les
grains de quartz deviennent sable, le feldspath altéré donne de l'argile, les blocs de granite non altéré,
arrondis, forment le chaos granitique.
Astéroïde
Étymologiquement : en forme d'astre (’, ’. Objet céleste tournant autour du soleil sur une
orbite faiblement elliptique (proche du cercle, contrairement aux comètes) et dont les dimensions vont
de quelques mètres à plusieurs kilomètres.
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Astre
Tout corps céleste lumineux, étoile ou planète.
Les étoiles (’) sont lumineuses par elles-mêmes (le soleil est une étoile), les planètes le sont
parce qu'elles reflètent la lumière.
Atmosphère : Air
L’atmosphère est une enveloppe structurée en plusieurs couches (troposphère, stratosphère,
mésosphère, thermosphère et ionosphère) qui, à 700 kilomètres d’altitude, devient infime et disparaît
sur le « vide » de l’espace. La rotation de la Terre et l’inégale répartition de l’énergie solaire qu’elle
reçoit, en fonction des régions, sont les principaux moteurs des mouvements de l’air.
Atome
C’est la plus petite particule d'un élément chimique, formée d’un noyau (protons et neutrons) et d’un
nuage d'électrons qui gravitent autour du noyau et dont le nombre Z est le numéro ou nombre
atomique. Les électrons sont disposés en couches électroniques : les couches internes sont
saturées, mais la plus externe peut être insaturée, et donc participer à des liaisons chimiques.
La charge électrique de l'atome est neutre : protons et électrons sont en nombre égal.
Deux atomes de la même espèce mais présentant un nombre de neutrons différent sont des
isotopes. Ils ont en général les mêmes propriétés chimiques, mais ils diffèrent par leur masse
(puisque certains ont plus de neutrons dans leurs noyaux). Généralement, les isotopes ayant à peu
près le même nombre de neutrons que de protons sont stables. Quand la différence augmente, les
isotopes peuvent devenir instables, c'est-à-dire qu'ils se désintègrent naturellement, plus ou moins
vite, en donnant de nouveaux éléments, plus légers et plus stables (c'est la radioactivité).
Basalte, orgue basaltique
Roche magmatique basique qui cristallise lentement en formant des prismes juxtaposés, évoquant
des tuyaux d'orgue.
Bombes volcaniques en fuseau, en boule, en croûte de pain, en chou-fleur, en bouse de
vache
Laves chassées par le volcan à haute altitude et qui, en retombant, se refroidissent et prennent
diverses formes selon la distance parcourue dans l'air et leur malléabilité en revenant au sol.
Les bombes volcaniques sont stratifiées : le centre, qui refroidit plus lentement que la périphérie,
cristallise ; à la sortie de la bouche volcanique, la détente des gaz contenus dans la lave produit des
bulles qui peuvent y rester prises lorsque la lave se solidifie (ponces).
Cendres
Très fines poussières volcaniques.
Chambre magmatique
Réservoir de magma rassemblé lentement et imprégnant le sous-sol comme l’eau dans une éponge
et situé à une distance de 10 à 50 km au-dessous des volcans.
Cheminée d’un volcan
Conduit principal d'évacuation de la lave et des gaz volcaniques.
Climactichnites
Fossiles cambriens qui ne sont connus que par leurs traces scalariformes (’ : piste ;  :
échelle).
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Collision
Deux continents s'approchent l'un de l'autre et entrent en collision : l'océan qui les séparait disparaît.
La subduction de la plaque la plus lourde soulève la plus légère, une chaîne de montagnes s‘élève à
l’emplacement de l’océan disparu.
C’est le cas de l’Afrique qui remonte vers l’Europe, ce qui provoque la fermeture d’un océan que nous
nommons mer Méditerranée. Volcanisme et surrections montagneuses en résultent.
Après s’être détaché de l’Afrique, un bloc continental baptisé Apulie (Italie et Adriatique) est entré en
collision avec l’Europe, ce qui a fait naître la chaîne des Alpes, une chaîne qui continue de se
soulever.
Corps (chimique) simple, corps composé, corps pur
Un corps simple est formé d'atomes identiques (éléments natifs, H2, O2).
Un corps composé est formé par des atomes différents (H2O, CO2…).
Une molécule est l'assemblage de deux ou plusieurs atomes, identiques (corps simples) ou différents
(corps composés).
Un corps pur est un corps, simple ou composé, homogène. C'est-à-dire que toutes ses molécules
sont identiques, qu'elles soient elles-mêmes composées d'atomes identiques ou différents.
Couches terrestres (géophysique)
La "sphère" (sphéroïde) terrestre est composée de couches emboîtées de plus en plus denses et
chaudes au fur et à mesure que l’on s’approche de son centre, une structure qui date de son origine.
Les couches externes, fluides, sont les plus légères : air (atmosphère) et eau (hydrosphère). Les
couches internes de la Terre, croûte, manteau et noyau, ne sont pas accessibles à l’observation
directe. On peut approcher leur connaissance par des moyens indirects comme l’analyse de la
propagation des ondes sismiques, l’étude des météorites, des mesures de gravité, des mesures de
flux de chaleur…
Les ondes sismiques se réfléchissent et se réfractent à la frontière entre la croûte et le manteau,
vers 30 kilomètres de profondeur, au niveau de la discontinuité de MOHOROVICIC ou moho (1909),
et à la limite entre le manteau et le noyau, vers 2900 km de profondeur, au niveau de la discontinuité
de GUTENBERG (1921). Les ondes se déplacent plus vite dans les milieux solides de la lithosphère
(croûte et manteau supérieur, 100 kilomètres d'épaisseur moyenne) que dans les milieux visqueux
de l'asthénosphère, le reste du manteau.
Dans la croûte, le basalte est plus dense que le granite. La croûte océanique est plutôt
« basaltique », la croûte continentale plutôt « granitique ». La croûte continentale s'épaissit sous les
chaînes de montagnes en une racine qui peut atteindre 70 kilomètres d'épaisseur sous la cordillère
des Andes.
La chaleur de la Terre provient principalement de phénomènes radioactifs internes. Fantastique
quantité d’énergie, cette chaleur provoque des mouvements de la matière en particulier des
mouvements de convection qui affectent le manteau et la surface.
Couches terrestres (stratigraphie)
Les dépôts s'organisent en couches ou strates (latin stratum). Les couches les plus anciennes,
déposées les premières, sont les plus profondes.
Coulée (de lave)
La lave, qui est du magma dont les gaz se sont en grande partie échappés, s'écoule sur les pentes du
volcan en formant des coulées.
Coulissage : jeu des failles.
Les plaques terrestres se déchirent, glissent et coulissent les unes contre les autres. Les failles
déchirent le globe, sur les continents et au fond des océans. Les mouvements des plaques ne sont ni
linéaires ni réguliers, des compartiments se déplacent plus vite que d’autres… Il se forme alors de
grandes failles à l’échelle des plaques. Les deux compartiments qu’elles limitent coulissent
latéralement l’un par rapport à l’autre, ce qui occasionne des séismes.
C’est le cas de la faille de San Andrea entre San Francisco et Los Angeles, en Californie, et de la
faille de la mer Morte et du Jourdain qui s'étend de la mer Rouge à la Turquie.
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Courant de convection
La température influe sur la densité des corps, solides ou liquides : la chaleur dilate les corps. Le
résultat est que pour un même volume, un corps chauffé « pèse moins lourd » qu’un corps non
chauffé. Dans un liquide chauffé, les régions les plus chaudes remontent, alors que les régions plus
froides descendent. En remontant, le liquide chaud se refroidit au contact des couches supérieures,
éloignées de la source de chaleur, et tendent à replonger. Au fond, le réchauffement dilate le liquide,
qui remonte, et ainsi de suite : il s'établit un cycle de remontées et de descentes, un courant de
convection.
Courants océaniques
Gulf Stream
Poussées par les vents, les eaux chaudes de l’Atlantique s’écoulent en surface vers le Nord. Elles
réchauffent l’atmosphère de l’Europe du Nord puis se refroidissent au contact de l’air arctique. Alors
les eaux devenues plus froides et plus salées, deviennent plus denses et vont en profondeur. Elles
repartent vers le Sud, vers le Tropique du Cancer et l’Équateur où elles se réchauffent, deviennent
moins denses, remontent vers la surface, et ainsi de suite…
El Niño
Les vents alizés circulent d’Est en Ouest au niveau de l'équateur et poussent les eaux chaudes de
surface du Pacifique vers l’Indonésie et l’ensemble du Sud-est asiatique. L'air chaud se charge
d’humidité et provoque les fortes pluies de la mousson d'été en Asie. Des courants s'établissent : en
altitude, l’air asséché repart vers les côtes d’Amérique du Sud ; en profondeur, les eaux froides
repartent vers la côte Ouest de l’Amérique du Sud, où elles remontent (upwellings), avec leur charge
de plancton et de poisson, et le climat est sec.
Chaque année vers novembre, les vents alizés faiblissent et les eaux chaudes du Pacifique
s’étendent davantage vers l’Est. C’est alors la mousson sèche en Asie et en Australie, les pluies
s’abattent sur la côte Ouest de l’Amérique du Sud, tandis que des courants chauds en éloignent les
poissons : ce phénomène se manifeste aux alentours de Noël, il a pour cela été baptisé « El Niño ».
Tous les 3 à 7 ans, pour des raisons non encore élucidées, le phénomène s'accentue : ce sont
maintenant ces paroxysmes qui ont pris le nom d'El Niño.
Cratère sommital
Cratère principal d'un volcan, par opposition aux cratères accessoires et aux évents, simples
émonctoires le plus souvent gazeux.
Cristal / Cristallographie
L'état cristallin est un état de la matière.
Un cristal est une forme minérale ordonnée : les atomes sont disposés régulièrement, d'une manière
répétitive, de sorte que se forme un réseau géométrique propre. Le cristal est solide (on parle de
cristal liquide pour certaines matières ayant des caractéristiques et comportements proches des
cristaux).
Quand les conditions de sa genèse le permettent (en particulier lorsqu'il dispose d'espace propre à
son expansion sans entrave), un cristal prend une forme régulière polyédrique. Il est limité par des
faces et des arêtes. Cette architecture externe reflète sa structure interne (atomique ou ionique).
Les propriétés physiques des cristaux sont l'homogénéité macroscopique (des irrégularités
infinitésimales peuvent exister), l'anisotropie (les propriétés ne sont pas les mêmes suivant la direction
du cristal : cohésion et clivage, diffraction des rayons X, indice de réfraction et biréfringence,
croissance, altération et figures de corrosion, piézoélectricité…), une structure périodique, réticulaire
(réseau cristallin, maille cristalline, entre deux nœuds) répétitive et symétrique (axes et plans).
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Les minéraux cristallisent tous dans l'un des sept systèmes cristallins fondamentaux définis par
l'abbé René-Just HAUŸ (1743-1822) :
Systèmes
Cubique
Spécimen
Pyrite de fer (FeS2)
Quadratique
Rhomboédrique
Hexagonal
Monoclinique
Vésuvianite
Calcite
Béryl
Feldspath orthose
Triclinique
Orthorhombique
Axinite
Danburite
Autres exemples
NaCl, grenat, galène (PbS), alcalins, ClCs, Cu,
Ni, Fe
Pyrite de cuivre (Cu2S)
Quartz , tourmaline (Al2O3)
Quartz, alcalino-terreux, Zn
Micas, amphiboles, pyroxènes, soufre
prismatique, FeSO4, 7H2O
Feldspath plagioclase
Aragonite (CaCO3), olivine, soufre, BaSO4
Lorsque deux cristaux grandissent l'un près de l'autre, il arrive qu'ils s'interpénètrent et qu'ils
s'organisent de manière symétrique. On dit qu'ils sont maclés. Cela dessine de nouvelles figures
géométriques.
Cristallogenèse
La formation des cristaux (ou des minéraux) dépend des conditions physiques et chimiques du
mélange ou de la solution (concentration, durée, température et pression).
Le sel gemme ou la calcite se déposent à la température ambiante et sous la pression atmosphérique.
Mais les conditions sont très variables : le diamant se forme en grande profondeur dans les
cheminées volcaniques, à des températures et sous des pressions considérables. Tous les
intermédiaires existent.
La vitesse de croissance d’un minéral dépend de sa concentration dans ses solutions, de la
température, de la pression.
Un minéral automorphe dispose d'espace pour se former et se développer : il le fait plan après plan,
et acquiert ainsi sa forme caractéristique (voir système cristallin).
Un minéral xénomorphe ne dispose pas de ces aises : dans une roche, il occupe la place laissée
disponible par les autres minéraux, ainsi le quartz dans un granite, qui se solidifie après le mica et le
feldspath.
Cycle de l’eau
Évaporation, air, condensation (nuages), précipitations, (pluies, neige, grêle), accumulations (glaciers,
nappes souterraines), écoulement (rivières, fleuves), bassins de drainage (lacs, mers, océans), air…
Entre sol et sous-sol, air et océan, l’eau décrit un grand cycle qui la fait changer d’état et passer d’un
endroit à un autre, d’un réservoir naturel à un autre. En s’écoulant à la surface de la Terre l’eau
travaille, agent majeur des processus d’érosion, de transport et de sédimentation.
Déformations
Les contraintes tectoniques, en particulier dans les chaînes de montagnes, sont à l’origine de
déformations de la croûte, des couches de terrain et des roches en place :
- déformations souples et ondulantes, les plis,
- déformations cassantes, les failles,
- déformations avec superposition, les chevauchements (failles et plis chevauchants),
- déformations avec transport, les charriages (nappes de charriage).
Ces accidents tectoniques, souvent entremêlés, témoignent, dans les paysages, des forces mises en
jeu lors des soulèvements.
Delta
Embouchure des fleuves ayant perdu beaucoup de leur débit (dans des plaines à très faible déclivité).
Le courant ralentissant, le cours du fleuve devient sinueux, les sédiments fins se déposent, des îles se
forment, le fleuve s'étale jusqu'à son (ses) embouchure(s). Le delta s'oppose à l'estuaire.
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Dérive des continents
Entraînés par la formation ou la disparition de la lithosphère océanique, les continents se déchirent,
s’écartent, coulissent, se rapprochent, se rencontrent et entrent en collision : ces mouvements
participent de la dérive des continents qui, de façon incessante et subtile, change la physionomie et la
géographie de la Terre.
Double réfraction (biréfringence)
La lumière qui traverse un minéral est déviée en raison de sa structure dans des directions
différentes. Un minéral transparent peut ainsi renvoyer deux images d'un même objet : c'est la double
réfraction.
Les cristaux sont tous biréfringents, à l'exception de ceux du système cubique (opale, galène).
En lames minces, ils dévient variablement la lumière polarisée et apparaissent avec des couleurs
particulières :
- le quartz et le feldspath, peu réfringents, dans des teintes de polarisation neutres (gris),
- les pyroxènes, amphiboles et péridots (minéraux noirs) polarisent dans des couleurs vives,
- la calcite polarise dans des teintes délavées, roses ou vertes.
Dureté
La dureté est la résistance qu’un minéral oppose à la rayure. C'est un critère important pour classer
les minéraux. L'échelle de dureté a été établie en 1822 par l'allemand Friedrich MOHS (1773-1839).
Elle comporte 10 niveaux, chacun matérialisé par un minéral. Il n'y a pas de relation arithmétique
entre les niveaux de dureté, ce système est une échelle relative. La calcite (dureté 3) raye le gypse
(dureté 2) mais est rayée par la fluorine (dureté 4).
La dureté reflète sa structure intime, la force des liaisons qui unissent ses éléments.
Écliptique
Vu de la Terre, c'est le plan que parcourt le soleil dans sa course apparente autour de la Terre et dans
lequel se produisent les éclipses (éclipse de lune, éclipse de soleil). Ce plan oscille tout au long de
l'année (son inclinaison varie avec les saisons).
Vu de l'extérieur du système Soleil-Terre, c'est le plan que parcourt la Terre autour du Soleil, le plan
de l'orbite terrestre. Seul le point de vue change, le plan étant le même.
Effet/force de Coriolis
Gaspard-Gustave CORIOLIS (1792-1843)
Loi de la cinématique : « Toute particule en mouvement dans
l'hémisphère nord est déviée vers sa droite (vers sa gauche, dans
l'hémisphère sud) ».
Cette déviation n'est pas à proprement parler due à une force (une
action d'un corps sur un autre). C’est un effet dû au fait que le
milieu où l’objet se déplace, est lui-même en rotation : l’objet voit
sa course déviée.
Sur Terre, l’effet de CORIOLIS s'exerce sur tous les objets en
mouvement, y compris l'atmosphère et les océans.
Dans l'hémisphère nord, les vents sont déviés vers la droite. Ainsi,
entre Tropiques et Équateur, les vents sont déviés vers l'est.
Effondrement
La déchirure continentale correspond au stade préliminaire de l’ouverture d’un océan. Elle provoque la
formation d’un fossé d’effondrement.
C’est le cas de la grande faille d’Afrique de l’Est, la vallée du Rift. Si le phénomène continue, le
continent va se déchirer totalement. Un océan s’ouvrira entre l’Est de l’Afrique et le reste du continent.
On mesure aujourd’hui une vitesse d’écartement d’environ 6 à 10 centimètres par an.
Les grandes dépressions comme la plaine d’Alsace, le couloir du Rhône ou la Limagne et le Forez en
Auvergne sont des fossés d’effondrement ou grabens qui résultent d’importantes contraintes
d’extension à l’échelle régionale.
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Éléments (les quatre)
Les Anciens, qui vivaient en Méditerranée orientale, s'étaient fait, en fonction de leur univers sensible,
une conception de la composition du monde (inanimé et vivant) en quatre éléments, terre, feu, eau et
air, conception exprimée par EMPEDOCLE d'Agrigente (ca. 490 – ca. 430 av. J.-C.) :
1- la Terre tremblait souvent en Grèce et en Asie mineure, sous les coups furieux de Poséidon ; elle
portait la vie et abritait la mort : c'était le domaine de Hadès (Pluton) dans les profondeurs, dieu des
morts et dispensateur des richesses de la terre, et de sa sœur Déméter (Cérès), déesse des
moissons ;
2- le Feu jaillissait d'un volcanisme très actif en, et autour de, la Sicile ; Héphaïstos (Vulcain) y forgeait
les éclairs ;
3- l'Eau conditionnait leur vie : environnés par la mer, dont ils tiraient subsistance, qui garantissait leur
commerce, mais qu'ils savaient aussi redoutable, les Grecs ne pouvaient l'ignorer ; Poséidon
(Neptune) régnait sur les océans et sur les eaux douces ;
4- l'Air donnait matière aux vents, qui secondaient les navires et apportaient la pluie ou la sécheresse
: Éole en était le gardien.
Et bien sûr, les dieux étaient responsables des tumultes observés et subis par les mortels…
Ainsi, les quatre éléments composaient entièrement l'univers sensible et changeant des Anciens. Et il
en était de même pour les mortels (macrocosme vs. microcosme).
Il n'y avait pas de « 5e élément » : l'éther était, au contraire, un «anti-élément », il était sensé occuper
l'espace entre les planètes.
Éléments chimiques
Les éléments ou espèces chimiques sont les entités de base des substances, matérialisées par des
atomes.
Au nombre de 114 connus à ce jour (90 naturels, 24 transuraniens artificiels aux durées de vie très
courtes), les éléments chimiques ont été ordonnés en 1869 par Dimitri MENDELEÏEV (chimiste russe,
1834-1907) suivant leurs affinités électrochimiques (familles ou groupes des alcalins, des alcalinoterreux…, des halogènes, des gaz rares) et leur masse atomique croissante, de 1 g (hydrogène) à
268 g (Meitnerium) pour une mole (la mole est la quantité de matière contenue dans 12 grammes de
carbone 12, soit 6,022.1023 atomes : le nombre d'AVOGADRO, 1776-1856). Cette classification est dite
tableau périodique des éléments.
La plupart des éléments doivent être raffinés pour être obtenus à l'état pur, contrairement aux
éléments natifs qui le sont déjà naturellement.
Éléments natifs
Toute substance (minérale, mais aussi gazeuse, liquide…) composée d’une seule espèce chimique
est un corps simple ; l'élément qui la compose est dit natif.
Les gaz rares (chimiquement stables, avec une couche électronique externe saturée) sont natifs :
hélium (He), Néon (Ne), Argon (Ar), krypton (Kr), Xénon (Xe), Radon (Rd).
Un certain nombre de minéraux, 32, sont composés d'une seule espèce chimique : le diamant et le
graphite (C), aluminium (Al), silicium (Si), soufre (S), titane (Ti), chrome (Cr), fer (Fe), nickel (Ni),
cuivre (Cu), zinc (Zn), arsenic (As), sélénium (Se), palladium (Pd), argent (A), cadmium (Cd), indium
(In), étain (Sn), antimoine (Sb), tellure (Te), tantale (Ta), rhénium (Re), platine (Pt), or (Au), mercure
(Hg), plomb (Pb), bismuth (Bi). Ils cristallisent dans le système cubique (sauf le graphite et le soufre).
Énergie thermodynamique
Énergie dégagée par la chaleur centrale (réactions nucléaires) qui s'évacue par le volcanisme et les
phénomènes de plaques.
Épicentre d'un séisme
Projection de l'hypocentre à la surface du sol : c'est le point de la surface situé à la verticale du foyer,
l’endroit où le séisme est le plus intense. À partir et autour de l’épicentre, on peut dessiner des lignes
d’égale intensité du séisme.
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Érosion
L'érosion est l'ensemble des processus physiques, chimiques et physico-chimiques qui détruisent les
roches en place ; les agents principaux en sont l’eau et l'air.
• L’eau, par sa masse, sa mobilité et son pouvoir dissolvant, est un agent puissant de l’érosion.
L'érosion des roches est favorisée par leur altération L’altération des roches est un ensemble de
processus chimiques qui les « font pourrir » et les déstructurent, libérant des matériaux meubles, des
grains et des particules parfois microscopiques.
L'érosion est aussi favorisée par la dissolution des roches : l’eau pure dissout les substances
minérales salines, l’eau chargée en CO2 « dissout » les roches calcaires.
• En pays désertique, le vent transporte sables et poussières. Chargé de grains, il détient un pouvoir
abrasif, use les roches et fait naître des formes parfois étranges, dites éoliennes.
Estampe
Image gravée et imprimée.
Estuaire
Embouchure simple d'un fleuve (par opposition au delta).
États de la matière
États de la matière
Liquide
Solide
Ordre
(des éléments
structuraux
(atomes, ions, molécules)
Désordonné
Vitreux
(liquide surfondu)
Partiellement ordonné
Cristallin
Ordonné
Propriétés physiques
Consistance
Fluide,
coulante
Rigide, dure
Forme
Pas de forme propre (celle
du contenant)
Amorphe,
très
grande
viscosité
Forme propre en l'absence
de toute contrainte extérieure
L'état cristallin s'oppose à l'état vitreux : dans le premier, les éléments structuraux ont une
distribution régulière, ordonnée ; dans le deuxième, ils sont en désordre. L'état vitreux est un état
liquide "surfondu", à très grande viscosité, dont la rigidité est celle d'un solide.
Évent
Bouche volcanique située sur le flanc d'un volcan.
Faciès
Le faciès d'un sédiment est l'ensemble des caractères stratigraphiques, pétrographiques,
paléontologiques, qui le caractérisent et permettent de reconstituer les conditions de son dépôt.
Faille
Plan de rupture d'une masse rocheuse.
Fissures
Failles de faible importance et sans déplacement.
Force centrifuge
Dans un mouvement circulaire, force qui « fuit le centre » : elle déporte l'objet en mouvement.
Force centripète
Force qui « recherche le centre »; elle peut notamment maintenir un objet en mouvement circulaire
sur son orbite en compensant la force centrifuge.
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Forces de la matière : forces nucléaire, électromagnétique et gravitation
Quatre forces fondamentales régissent la matière dans l’univers. Deux concernent uniquement
l’infiniment petit : force nucléaire faible et force nucléaire forte. Une concerne toutes les échelles
(mais surtout notre échelle humaine) : force électromagnétique. La quatrième ne concerne que
notre échelle et surtout l’infiniment grand : gravitation universelle.
Il n’existe pas d’autres forces aussi fondamentales. Tout ce que l'on peut appeler force, y compris les
forces de liaisons chimiques, est toujours une résultante (plus ou moins complexe et lointaine) de ces
forces.
Foyer ou hypocentre d'un séisme
Point d'origine du séisme et des ondes sismiques, au lieu de décrochement de la faille. Les ondes
sismiques partent dans toutes les directions à partir du foyer.
Gemme
Pierre précieuse ou fine qui présente une couleur vive et franche et des qualités particulières de
transparence et de luminosité. Les gemmes ne forment pas un groupe particulier de minéraux, elles
ne sont que des formes particulières de minéraux communs : l'émeraude et l'aigue-marine sont des
variétés de béryl, le rubis et le saphir sont des corindons.
Par extension, sont aussi des gemmes les autres matières utilisées en joaillerie, comme l'ambre
(résine fossile) et les perles fines (concrétions calcaires dues à l'activité de certaines huîtres).
Géochimie
Étude des éléments chimiques dans la croûte terrestre : histoire, fréquence, distribution,
comportement sous les conditions naturelles thermodynamiques et physicochimiques.
Les éléments présents dans la croûte terrestre sont, par ordre décroissant (en % du nombre
d’éléments) : O (47%), Si (28%), Al (8%), Fe (5%), Ca (3,5%), Na (3%), K (2,5%), Mg (2%).
Les autres éléments (< 1%) sont à l’état de traces (oligoéléments), H, Mn, P, Ti > C, F, S, V, Cr, Ba,
Zr, Rb, Sr, Cl>> N…
Géode
Cavité dans laquelle de l'eau circulante et chargée a déposé ses sels minéraux en cristallisations
souvent remarquables.
Geyser
Projection d'eau chaude et de vapeur hors d'une cheminée en rapport, en profondeur, avec une
source de chaleur. Avec la chaleur, les gaz à saturation dans les eaux souterraines se libèrent et se
dilatent, poussant l'eau et la projetant au dehors. L'eau arrivant par la cheminée est à 100°. Elle se
vaporise partiellement à la surface tandis que son volume augmente. Tandis que la pression diminue,
l'ébullition se propage vers les profondeurs, ce qui provoque un dégagement tumultueux de vapeur.
Lorsque le jaillissement est terminé, la température de l'eau est redescendue à 80°. Il faut attendre un
certain temps pour une nouvelle arrivée d'eau.
Gnomes
Chez les Celtes d'Écosse et d'Irlande, les gnomes extraient l'or et les gemmes et travaillent les
métaux. Dans les pays germaniques, ces fonctions sont exercées par les Kobolds (d’où le mot
gobelins), nom tiré du cobalt.
Graine
Au-dessous du manteau, un alliage de fer et de nickel occupe le centre de la Terre. Ce mélange Fe-Ni
forme le noyau fluide et la graine (de rayon 1200 km) solide.
Notre planète est divisée en enveloppes concentriques, avec de l'extérieur vers l'intérieur, la croûte
(ou écorce terrestre), de quelques dizaines de kilomètres d'épaisseur, le manteau, de plus de 3000
km d'épaisseur et enfin le noyau métallique central, également épais de plus de 3 000 km. Les
géologues, qui se préoccupent de l'étude de la Terre, n'ont pas accès directement au manteau car il
est masqué par la croûte.
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Gravitation (universelle)
Formulée pour la première fois par Isaac NEWTON (1642-1727) à la fin du XVIIe siècle, la gravitation
est une force d’attraction qui s’exerce entre les masses. Tous les corps ont une masse. La force
d’attraction entre deux corps est proportionnelle à leur masse et inversement proportionnelle au carré
de la distance qui les sépare : plus ils sont lourds, plus ils s’attirent, plus ils sont éloignés, moins ils
s’attirent.
La gravitation permet d’interpréter la chute des corps et les mouvements des astres. Deux causes
empêchent les astres de "tomber" les uns sur les autres :
- leur éloignement suffisant pour qu'ils échappent à leurs attractions mutuelles,
- leur mouvement tournant autour d'autres astres (les satellites autour des planètes, les planètes
autour d'une étoile, les étoiles autour d'un trou noir ?) : la force centrifuge équilibre la force d'attraction
(centripète).
Gravité ou pesanteur
C'est l’attraction exercée par la Terre sur un corps, attraction qui le fait tomber sur le sol.
Hydrosphère
C'est la "couche" d'eau qui recouvre la Terre.
Les océans couvrent 70 % de la surface de la Terre sur une épaisseur moyenne de 3 800 mètres :
une enveloppe liquide qui évolue sans cesse, échange avec l’atmosphère, joue sur les climats et la
météorologie, régule et commande de nombreux phénomènes à la surface de la planète. Mais
l’hydrosphère est aussi constituée par l’eau des lacs et des rivières, les eaux souterraines et la glace
des glaciers de montagne et des banquises polaires.
Impactite
Roche vitreuse née d’un impact météoritique. La chute d’une météorite dégage une grande quantité
de chaleur, qui fait fondre les roches du lieu de l’impact.
Intensité d'un séisme
Effets du séisme à la surface : l’intensité d’un séisme en un lieu donné correspond à ses effets en ce
lieu. L’intensité d’un séisme donné varie donc d’un lieu à l’autre, alors que ce même séisme se
caractérise par une seule valeur de magnitude.
- L'échelle de MERCALLI (1902, Giuseppe MERCALLI, 1850-1914) comporte 12 degrés d'intensité.
L’indice diffère selon la situation géographique par rapport au foyer ou à l’épicentre.
- L’échelle MKS (1964, du nom des trois sismologues qui l’ont mise au point : Sergei MEDVEDEV, Vit
KARNIC et Wilhelm SPONHEUER) ou échelle d’intensité macrosismique, qui comporte aussi 12 degrés, a
été révisée en 1992 par la commission sismologique européenne : c'est l'échelle macrosismique
européenne (EMS).
L’attribution du degré de l’échelle s’effectue à partir des réponses données par la population locale, à
un questionnaire d’enquête sur le séisme. L’accumulation des informations macrosismiques sur une
région permet de dresser la carte des lignes isoséistes, ensemble des points où le séisme a été
ressenti avec la même intensité.
Lherzolite
Roche magmatique (plutonique) née dans l'asthénosphère, la couche molle du manteau supportant
les continents, il y a environ 2 milliards d'années, à une profondeur d'environ 80 kilomètres.
L'étang de Lherz, ou Lers, situé à environ 1200 mètres d'altitude dans les Pyrénées Ariégeoises, est
un haut lieu de la géologie grâce à la présence d'une roche caractéristique du manteau : la lherzolite.
Le massif de Lherz est connu des scientifiques depuis la fin du XVIII e siècle, il est considéré comme le
lithotype de la lherzolite, c'est-à-dire le lieu de référence où cette roche a été définie pour la première
fois. Il couvre une superficie de 1,3 km 2 sur la commune de Massat.
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Liaisons chimiques
Il existe plusieurs types de liaisons chimiques.
- Liaison covalente entre atomes : les couches électroniques externes des atomes peuvent
s'échanger des électrons : quatre pour le Carbone, deux pour l'Oxygène : ainsi, deux atomes
d'Oxygène peuvent s'unir à un atome de Carbone pour former une molécule de dioxyde de carbone,
CO2 (gaz carbonique) ; de même, deux atomes d'Oxygène s'unissent à un atome de Silicium pour
former la silice, SiO2.
La possibilité de partager un électron est une valence : le Carbone et le Silicium, qui peuvent partager
quatre électrons, sont tétravalents, l'Oxygène est divalent, l'Hydrogène, monovalent.
- Liaison ionique entre ions (atomes chargés électriquement) différents (Na +, Cl-) : attraction
électrostatique entre deux corps, les ions, chargés différemment (liaison hétéropolaire).
- Liaison métallique (ions métalliques électropositifs pris dans un gaz d’électrons)
- Liaison de van der Waals entre zones inversement chargées des molécules (liaison faible).
Lithosphère
C'est la couche sphérique rocheuse (, la pierre) qui "flotte" sur le manteau. On l'appelle aussi la
croûte terrestre, en raison de sa rigidité. Elle comprend la croûte océanique (basalte) et la croûte
continentale (granite).
Lumière polarisée
Dans un rayon lumineux (faisceau unidirectionnel, par exemple un rayon laser) les ondes se
propagent dans tous les plans de l'espace autour de leur axe de direction.
Lorsque les ondes lumineuses rencontrent un corps transparent, elles le traversent, selon les plans
permis par son organisation interne.
Ce corps joue alors le rôle d'un filtre : il ne laisse passer que les ondes situées dans le(s) plan(s) qui
correspond(ent) à sa structure : ce sont les ondes polarisées.
La lumière polarisée peut être « éteinte » par un cristal d’une lame mince, si son plan de polarisation
ne correspond pas à celui du cristal : on obtient cet effet en faisant pivoter la platine du microscope
polarisant.
La lumière qui traverse les cristaux est transformée par les plans qui les organisent.
Les ondes lumineuses possèdent d’autres caractères physiques, comme la fréquence (dont
dépendent les couleurs de la lumière).
Lumière ultraviolette
La lumière est un système d'ondes électromagnétiques de longueurs d'ondes différentes.
Des rayons lumineux issus d'une même source mais de longueurs d'ondes différentes sont déviés
différemment en traversant un même corps transparent (diffraction ou décomposition de la
lumière).
En traversant un prisme, le rayon lumineux se divise en différentes
couleurs passant du rouge, au jaune, au vert, au bleu et au violet,
des plus longues aux plus courtes longueurs d'onde. En deçà du
rouge, se situe l'infrarouge, au-delà du violet, se situe l'ultraviolet.
Ces "couleurs" sont invisibles aux yeux humains, mais, par exemple,
les insectes distinguent l'ultraviolet et les serpents, qui ont des
thermorécepteurs très sensibles, perçoivent (voient) l'infrarouge.
Diffraction de la lumière par une goutte d'eau
(formation de l'arc en ciel)
Magma
Matière en fusion du manteau : roches en fusion qui se trouvent, en profondeur, à l'état pâteux.
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Magnétosphère
Le noyau de ferronickel de la Terre se comporte comme un aimant, il en résulte un champ
magnétique terrestre dont l'influence va bien au-delà de la surface terrestre et même de l'ionosphère,
notamment en nous protégeant des effets des vents solaires.
Magnitude ("puissance") d'un séisme
Quantité d'énergie libérée par un séisme lors du mouvement le long du plan de faille. Elle est
quantifiée grâce à l’échelle de RICHTER (Charles Francis RICHTER, 1900-1985) géophysicien américain
qui développa la notion de magnitude et en proposa l’échelle en 1935. L’indice est de 1 à 9 et plus
(échelle dite "ouverte").
L’échelle des magnitudes est une échelle mathématique (logarithmique) qui augmente d’un facteur 10
quand l’échelle progresse d’une unité : un séisme de magnitude 6 est 10 fois plus fort qu’un séisme
de magnitude 5 et 100 fois plus fort qu’un séisme de magnitude 4.
Manteau
Le manteau est rocheux, solide et d'une épaisseur de 2900 km. Il représente 80% du volume du globe
terrestre. Il s'interpose entre la lithosphère et le noyau de ferronickel.
Les Péridotites sont les roches les plus abondantes du manteau.
Mer
Sur le plan de la géomorphologie, les mers sont en rapport avec des bassins sédimentaires, les
océans avec des régions d'écartement des plaques.
Métal
Les métaux sont des éléments à valences positives (emprunteurs d'électrons), facilement liés aux
métalloïdes (électronégatifs) et à l'Oxygène (oxydes basiques), très ductiles (électricité, chaleur), et à
éclat métallique.
Les composés métaux-métalloïdes sont solubles dans l'eau et donc électrolysables. Ce sont des
polluants majeurs (Plomb, Mercure…).
Métamorphisme
C’est la transformation à l'état solide d'une roche préexistante sous l'effet de la température et de la
pression, avec recristallisation des minéraux : profondément enfouies lors des collisions des plaques,
les roches sont comprimées, chauffées ou même brûlées au contact du magma. Ainsi traitées, elles
se transforment ( : après ;  : forme). Leurs atomes se réorganisent : c’est ce que l’on
appelle le métamorphisme.
Météorite
Lorsque des astéroïdes (objets célestes voyageant dans l’espace interplanétaire), passent à proximité
de la Terre, ils sont happés par la gravité de notre planète et y tombent : on les appelle alors
météorites. En pénétrant dans l’atmosphère, la plupart des météorites brûlent et se désintègrent, c’est
le phénomène des étoiles filantes. Les plus grosses échappent à la destruction totale et leurs débris
tombent sur le sol. Les météorites sont composées :
- soit de minéraux du groupe des silicates (olivine, pyroxènes, plagioclases) : ce sont les météorites
pierreuses, ou aérolites ;
- soit de métaux (fer et nickel) : ce sont les météorites métalliques ou sidérites ;
- soit de ces deux types de composants (silicates et métaux) : ce sont les météorites semi métalliques
ou sidérolites ;
- Soit de carbone : ce sont les météorites carbonées (météorite d’Orgueil).
Les dimensions des météorites sont très variables, des astéroïdes et des planétoïdes, aux poussières
interplanétaires.
Lors de la formation de la planète Terre, les matériaux d’origine cosmique, ceux des météorites, ont
fondu et se sont répartis en fonction de leur densité :
- les plus denses au centre, fer et nickel qui forment la graine et le noyau,
- les moins denses à la périphérie, silicates du manteau et de la croûte.
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Minerai
Lorsqu’ils contiennent des matières utiles aux industries humaines, la roche et le minéral prennent le
nom de minerai.
Minéral / Minéralogie
Les minéraux sont les corps purs constitutifs des roches.
Ce sont des corps naturels homogènes ayant une composition chimique déterminée (quartz SiO 2,
calcite CaCO3) et des propriétés physiques particulières. Ils peuvent être simples (une espèce
chimique : métaux natifs) ou complexes (silicates etc.), cristallisés ou non.
Un même minéral peut se présenter sous forme cristalline ou amorphe, mais la plupart sont
cristallisés.
FORMES DE LA SILICE
Cristaux géométriques
Cristallisée
Cristaux non reconnaissables
Fibreuse, non hydratée
Amorphe, hydratée
Cristal de roche,
Quartz automorphe
Quartz de filon
Quartz xénomorphe (e.g. granite)
Calcédoine
Opale
Les espèces minérales sont regroupées en familles, selon leur composition chimique :
FAMILLE
Minéraux
non
silicatés
ESPECE
Éléments natifs
Sulfures
Oxydes
Halogénures
Carbonates
Phosphates
Sulfates
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d'aluminium
de fer
22 éléments libres, surtout des métaux
Galène PbS
Blende ZnS
Pyrite de fer FeS2
Marcassite
Pyrite de cuivre CU2S
Corindon Al2O3
Magnétite Fe3O4
Oligiste, hématite Fe2O3 anhydre
Limonite : Fe2O3 hydraté
Sel gemme NaCl
Sylvine KCl (sel de potasse)
Fluorines
Calcite CaCO3
Aragonite CaCO3
Dolomite CaMg (CO3)2
Apatite (phosphate pur)
Phosphorites
Anhydrite CaSO4 (au jour  gypse)
Gypse CaSO4, 2 H2O
Barytine BaSO4
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FAMILLE
Silice
et
minéraux
silicatés
Tétraèdres
SiO4
(Si
peut
être
remplacé
par Al ou
par Mg)
Tectosilicates
Silicates
à
charpente
continue
ESPECE
Silice SiO2
Feldspaths
Si+Al / O2 = ½
Feldspathoïdes
Phyllosilicates
ou
phyllites
(couches de
tétraèdres)
Micas
Talc
(Si4O10)Mg3(OH)2
Serpentines
Amiante
Minéraux
argiles
des
Chlorites
Inosilicates
Silicates
fibreux :
tétraèdres en
chaînes ou en
rubans
Cyclosilicates
Tétraèdres
formant des
anneaux
Sorosilicates
Tétraèrdres
en
petits
groupes
Nésosilicates
tétraèdres
isolés :
( = île)
Glauconie
Pyroxènes
Chaînes simples
Amphiboles
Chaînes doubles
Tourmaline
(3 tétraèdres)
Béryl
(6 tétraèdres)
Épidote
Calamine
Péridots
Silicates
ferromagnésiens
Grenats
SiO4X2R3
X = Al+++, Fe+++
R = Ca
Silicates
d'alumine
SiO2Al2O3
Zyrcon SiO4Zr
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Quartz 
Quartz *,
Calcédoine
Opale (silex)
Aluminosilicates
- alcalins (K : orthose ; Na : albite)
- alcalino-terreux (plagioclases, anorthite)
Néphéline, leucite (Vésuve), phonolite (Puys)
Sodalite, outremers, zéolites
- blanc : muscovite (aluminosilicate potassique
hydraté), séricite
- noir : biotite (as ferromagnésien potassique)
Paragonite, phlogonite, lépidolite, margarite
Silicate de Mg hydraté ( métamorphisme
d'amphiboles et de pyroxènes)
Minéral verdâtre ( altération des pyroxènes et
péridots) de l'ophite (Pyrénées)
Métamorphisme des amphiboles
Pyrophyllite, montmorillonite,
Kaolinite (minéral unique du kaolin)
Illite (- de K, + de Si que muscovite)
Chloritoschistes (schistes métamorphiques)
(altération des silicates ferromagnésiens : micas)
Clinochlore, amésites
Minéral de faciès, dans les océans
Augite, Enstatite
Silicates de Ca Mg (Fe, Al)
Dans les roches : ophite, gabbro, basalte
Hornblende
Aluminosilicates ferromagnésiens, lourds et noirs,
durs comme l'acier
Abords des massifs de granite
Boro-silico-aluminate ferromagnésien
Cordiérite
Silicoaluminate magnésien
 Altération de nombreuses roches et de leurs
minéraux (amphiboles, pyroxènes, felspaths)
Rankinite (laitier des hauts-fourneaux)
Olivine (Fe, Mg)2, SiO4, fayalite, forstérite Mg2SiO4.
Spassartine, grossulaire (jaunes), ouvarovite,
mélanite (brun), grenat almandin (rouge brun),
pyrope (rouge)
Silicate de Ca, Fe, Al  calcaires métamorphiques
Andalousite ( métamorphisme de contact)
Sillimanite
Disthène
Staurotide, silicate d'aluminium et de fer
Sphène
Topaze
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Miroir de faille
Surface rocheuse rompue, raclée et polie par le décrochement, lors d'un séisme.
Morphologie ou Géomorphologie
Science des paysages terrestres, la géomorphologie ou « géologie physique » associe l’étude de la
nature des terrains (composition pétrographique, agencement des couches…) et des facteurs (paléo)
climatiques qui sont intervenus.
Niveau de la mer
De nombreux facteurs jouent sur le niveau de la mer :
- Les marées, dues aux attractions conjuguées de la Lune et du Soleil, attirent ou repoussent les
masses océaniques et peuvent les faire varier de plusieurs mètres de hauteur ;
- Les courants accumulent des couches d’eau et provoquent localement des surépaisseurs ;
- La salinité change la densité de l’eau : plus l’eau est salée et plus elle est dense ;
- Les variations de température, couplées avec celles de l’atmosphère, jouent sur la hauteur d’eau :
quand la température augmente, les masses d’eau se dilatent ;
- Les anomalies de la densité des masses internes de la Terre provoquent des dénivellations qui
peuvent atteindre plusieurs dizaines de mètres ;
- L’élévation de la température moyenne de l’atmosphère provoque la fonte partielle des glaces
polaires, ce qui libère de l’eau liquide et fait monter le niveau moyen des mers. Cette élévation est
actuellement estimée à 2 millimètres par an.
Noyau
Au-dessous du manteau, un alliage de fer et de nickel occupe le centre de la Terre. Ce mélange Fe-Ni
forme le noyau fluide et la graine (de rayon 1200 km) solide.
Obsidienne
Verre volcanique : silice refroidie très rapidement.
Océan
Les océans sont en rapport avec les plaques qui s'écartent (ou qui se rapprochent).
Les mers sont en rapport avec des bassins sédimentaires.
Ondes sismiques
Les géophysiciens détectent trois sortes d’ondes émises lors d’un séisme :
• Des ondes de volume qui se propagent à l’intérieur du globe, les ondes P et les ondes S :
- Ondes P ou ondes primaires : plus rapides que les autres, elles arrivent les premières en un lieu
donné. Leur vitesse varie de 5,6 à 13 kilomètres par seconde, selon la profondeur et la densité des
roches. Ce sont des ondes longitudinales de compression. Elles occasionnent le grondement sourd
qui accompagne le début d’un séisme.
- Ondes S ou ondes secondaires sont des ondes transversales de cisaillement. Elles arrivent après
les ondes P (leur vitesse varie de 3,3 à 7 kilomètres par seconde).
Le décalage des temps d’arrivée, en un point donné, entre les ondes P et les ondes S permet de
calculer à quelle distance ce point se situe du foyer.
• Des ondes de surface, ondes L ou longues, qui se déplacent en suivant la croûte terrestre. Ce sont
les plus destructrices. Encore plus lentes, ce sont des ondes aux mouvements plus complexes :
ondes de torsion (ondes de LOVE) et ondes circulaires (ondes de RAYLEIGH).
Les ondes sont enregistrées par des appareils électroniques, les sismomètres, qui les traduisent par
des enregistrements dessinés : les sismogrammes.
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Pangée et Panthalassa
 : tout, toute la Terre, toute la mer.
Toutes les surfaces de terre émergées étaient réunies, il y a quelques 200 millions d'années, au début
du Mésozoïque (ère secondaire) en un seul "continent" : la Pangée.
Paysages, morphologie, faciès
La morphologie dépend du relief, du substrat rocheux, du climat.
- Dans les régions siliceuses, les dunes caractérisent les régions sableuses et les chaos caractérisent
les paysages gréseux.
- Les pays calcaires se caractérisent par un paysage de dissolutions et de fissures (diaclases), le
karst (éponyme d'une région des Carpates aux confins de la Hongrie et de la Slovaquie).
Photoluminescence
Émission de lumière par un corps, excité par une radiation lumineuse particulière.
La photoluminescence regroupe : fluorescence, phosphorescence, radioluminescence,
triboluminescence et chimioluminescence, qui sont particuliers à certains minéraux.
La bioluminescence est la propriété de certains organismes d'émettre de la lumière (Cténaires,
Poissons…).
Pillow-lava
Lorsque les laves s’épanchent dans l’océan, elles se figent au contact de l’eau et forment des
accumulations de coussins caractéristiques : les pillow-lavas (de l'Anglais pillow : coussin).
Planète tellurique
Du latin tellus, telluris, la terre. Planète solide : la Terre, Mars, Vénus, Mercure.
Planète gazeuse
Amas gazeux compact réalisant une sphéroïde, une planète gazeuse (Jupiter, Saturne, Neptune,
Uranus). Il peut y avoir un cœur solide mais dont la masse est minime par rapport aux masses de gaz.
Plaque (Alfred W EGENER, astronome et météorologue, 1880-1930)
L’enveloppe solide externe de la Terre, la lithosphère, relativement rigide, est un assemblage
d'écailles : les plaques lithosphériques. On en dénombre 12 principales, dont les limites correspondent
aux grandes lignes dessinées par les zones de séismes et de volcanisme.
Les plaques lithosphériques comprennent généralement :
- une partie océanique, dont la croûte est de composition basaltique (densité 3 à 3,2), qui naît, se
déplace et disparaît au gré des mouvements de convection qui affectent le manteau,
- une partie continentale, dont la croûte est de composition granitique (densité 2,7), qui est
relativement indestructible dans le temps. Embarquée par les mouvements tectoniques, elle se
déchire et s’écarte ou se rapproche d'une autre, avec laquelle elle entre en collision : c’est la dérive
des continents.
Certaines plaques, comme la plaque Pacifique ou la plaque de Nazca sont entièrement de nature
océanique. Les autres, comme la plaque Africaine ou la plaque Sud-américaine, comportent une
partie océanique et une partie continentale.
Points chauds
Un point chaud est un panache de chaleur et de matière relativement fixe dans le temps et dans
l'espace, et qui monte à travers le manteau. En débouchant à la surface, il provoque la formation d’un
volcan. Mais la plaque se déplace au-dessus du point chaud. Celui-ci provoque alors la formation d’un
autre volcan actif, et ainsi de suite, chapelets de volcans comme à Hawaï.…
Ponce
Lave solidifiée rapidement et ayant emprisonné le gaz qui s'y détendait après sa projection hors du
volcan : la pierre ponce est poreuse et très légère.
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Pouzzolane
Roche friable, sablonneuse, poreuse, perméable formée de scories volcaniques.
De Pouzzoles,localité située dans la baie de Naples.
Quartz
Minéral le plus abondant, il peut se présenter sous des formes et des couleurs variées.
Sa forme dépend des conditions, notamment de température et de pression, dans lesquelles il a
cristallisé.
- Le quartz hyalin, ou cristal de roche, est incolore et transparent.
- L'améthyste est une variété violette, car elle contient des oxydes de fer.
- La couleur du quartz rose peut être due à la présence de traces de manganèse ou de titane.
- La calcédoine et l'agate qui se sont formées par dépôts successifs de silice dissoute dans l'eau,
présentent des zones de couleurs contrastées.
- Les impuretés organiques donnent à ce minéral des tons plus sombres qui en renforcent l'originalité
(quartz fumé…).
Radioactivité
Phénomène par lequel des atomes lourds et instables se désintègrent en produisant des éléments
plus légers et plus stables. Cette réaction libère une quantité d'énergie qui se dissipe en
rayonnements ou en chaleur, comme au centre de la terre.
Tout ce qui nous entoure comporte des éléments radioactifs, en quantités plus ou moins grandes : le
granit par exemple. Nous sommes aussi composés, pour une très faible part, d'éléments radioactifs,
comme le carbone 14 (14C).
L'uranium naturel est l'un des éléments chimiques les plus lourds. Il contient trois isotopes radioactifs,
l'uranium 234, le 235 et le 238. Il est possible de dater un échantillon de roche à l'aide de l'uranium
238 et de ses différents produits de désintégration. C'est grâce à lui que l'on peut aujourd'hui affirmer
que la Terre est âgée de 4,55 milliards d'années.
Roche / Pétrographie
Une roche (ou pierre : pétrographie) est formée par un ou plusieurs minéraux.
- roches monominérales : gypse, sel gemme,
- roches pluriminérales : calcaire, granite.
On distingue les roches magmatiques (éruptives, plutoniques), les roches sédimentaires et les roches
métamorphiques.
Roches magmatiques
Les roches magmatiques résultent de la solidification par refroidissement du magma : formées en
profondeur, ce sont des roches endogènes (provenant de l’intérieur du globe).
Elles comprennent les roches éruptives ou volcaniques et les roches plutoniques.
- Les roches volcaniques arrivent en surface lors des éruptions et se refroidissent très rapidement
au contact de l'atmosphère ou de l'eau
- Les roches plutoniques se solidifient lentement et sous de très fortes pressions, en profondeur :
elles sont en général grenues ou microgrenues.
Souvent cristallisées, les roches magmatiques sont appelées aussi roches cristallines :
- les roches grenues contiennent de gros cristaux occupant tout l'espace (granite),
- les roches microgrenues comprennent de petits cristaux dans une gangue vitreuse (microgranite),
- les roches microlithiques contiennent des (micro)cristaux épars dans la gangue vitreuse (basalte),
- les roches vitreuses ne contiennent que de très rares microlithes (obsidienne).
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ROCHES MAGMATIQUES
Composition minéralogique 
Présence
de
quartz
Feldspaths
alcalins
Absence
de
quartz
mode de formation et structure
Famille
Micas
Muscovite
Biotite
Granites
Amphiboles
Pyroxènes
Péridots
Feldspaths
plagioclases
Absence de
feldspath
Syénites
plutonique
(micro)grenue
(micro)Granites
Pegmatites
Aplite
(micro)Syénite
(Pelvoux,
Corse)
Diorites
Gabbros
(micro)Diorite
(micro)Gabbro
(Corse,
Nantes)
Péridotite
Péridotite,
lherzolite,
pyroxénolite
Hornblende
microlithique
Rhyolites
(Estérel)
Trachytes :
domite,
doréite
Phonolithe
Andésite
Basalte
(Deccan,
Islande…)
dolérite
volcanique
vitreuse
Ponces
(paquets
de
magma
projetés
dans
l'air)
Obsidiennes
Pechsteins
Les roches magmatiques sont des roches silicatées, elles contiennent aussi d'autres éléments,
notamment des métaux (calcium, sodium, fer, potassium), en proportions et quantités variables :
- Dans les roches acides, le SiO2 représente plus de 65 % de la masse.
- Dans les roches basiques, le SiO2 représente entre 45 et 65 % de la masse (roches hypersodiques,
roches hyperalumineuses).
Roches métamorphiques
Les roches éruptives ou sédimentaires, reprises dans les mouvements tectoniques, sont transformées
en raison des conditions rencontrées (physiques et chimiques), ainsi se forment les roches
métamorphiques, en profondeur (ce sont des roches endogènes, comme les roches plutoniques). En
général bien cristallisées, elles contiennent des minéraux néoformés et présentent souvent une
texture feuilletée (roches "cristallophylliennes").
• Roches de la séquence argileuse
Ardoises, schistes à andalousite, chloritoschistes, talcschistes, séricitoschistes, micaschistes,
gneiss granitoïde, amphibolites, pyroxinites, gneiss œillé, paragneiss et orthogneiss
Les ectinites restent stratifiées,
Les migmatites ont perdu leur stratification : gneiss granitoïde
• Roches de la séquence siliceuse
Grès siliceux  quartzite
Grès argileux  quartzite micacé
• Roches de la séquence calcaire
Calcites  marbres
Cipolins (marbres à minéraux visibles à l'œil nu)
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Roches sédimentaires
Les roches sédimentaires se forment à la surface de la Terre par accumulations de sédiments, le plus
souvent au fond de la mer, mais aussi dans les lacs, dans les deltas, et parfois directement à la
surface des continents.
• La formation des roches sédimentaires est l'aboutissement d'un long processus :
- Élaboration du matériau mobile par :
• altération, phénomène chimique, surtout en régions planes, lent (eau et CO2, acides
organiques),
• érosion, phénomène mécanique, surtout en régions accidentées, plus rapide (usure,
fragmentation),
- Transport :
• des débris : roches détritiques ; sélection pétrographique et minéralogique : conséquences
des chocs et brisures,
• des solutions : roches chimiques et biochimiques,
- Dépôt :
• matériel détritique granoclassé, des débris les plus lourds aux plus fins (blocs rocheux, galets,
sables, argiles, limons),
• Solutions colloïdales (altération des feldspaths altérés),
• Solutions salines (stables tant qu'il n'y a pas d'évaporation),
- Diagenèse, i.e. transformation d’un sédiment meuble en une roche cohérente :
• Compaction (tassement),
• Cimentation (calcaire et silice) : conglomérat, brèche, poudingue,
• Recristallisation par minéral dissous de la roche primitive (sable  grès à grain nourri 
quartzite) ou par minéral exogène (métasomatose) : calcaire + Mg  dolomie
tronc d'arbre + SiO2  silice
boue calcaire + SiO2  silex
• Concrétionnement (phosphorites, poupées des loess, pisolithes des sables)
• Selon leur origine, on distingue les roches sédimentaires
- détritiques, comme les sables et les argiles, ou les roches issues des volcans.
- chimiques :
- par évaporation et précipitation minérale des substances dissoutes (évaporites) : gypse, sel
gemme (halite), potasse.
- par précipitation biochimique (exosquelettes calcaires des mollusques, nummulites, coraux,
échinodermes…) : roches calcaires
- par transformation biochimique : houille, pétrole
• Les roches sédimentaires se présentent
- soit sous forme meuble, comme les sables et les argiles,
- soit sous forme consolidée comme les calcaires ou les grès.
• Le faciès des sédiments dépend de leur lieu de formation et des conditions du dépôt.
Faciès continentaux : fluviatiles (galets, poudingues), lacustres (calcaires lithographiques,
varves, fossiles de mollusques d'eau douce), éoliens (dunes), glaciaires (moraines,
argiles à blocaux)
Faciès intermédiaires : d'estuaires (moules, huîtres), lagunaires (argiles et évaporites)
Faciès marins : littoral (balancement des marées : coquilles d'animaux fixés), néritique
(plateau continental : fossiles variés, sédiments terrigènes), corallien (coraux, rudistes,
entroques, oolithes), bathyal (talus continental : boues schisteuses), abyssal (boues
organiques à globigérines, à radiolaires et à diatomées
• Selon leur composant majoritaire, les roches sédimentaires sont classées en : roches calcaires
(carbonatées), siliceuses, argileuses, salines et combustibles
- Roches siliceuses
Origine détritique : le quartz, abondant et dur, résiste à l'érosion. Après sélection minéralogique, il se
retrouve seul :
Conglomérats : roches siliceuses prises dans un ciment siliceux ou calcaire (poudingue :
galets arrondis ; brèches : cailloux anguleux). Ce sont d'anciens éboulis.
Sables siliceux, feldspathiques, micacés, calcaires
Grès à ciment siliceux (grains de quartz détritique pris dans du quartz chimique, quartzites)
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à ciment calcaire : calcaires gréseux
Molasse : roche détritique correspondant à la destruction de montagnes émergées :
grès, marnes
à ciment ferrugineux : livonite, grès rouges du Permo-Trias (Somport), alios (Landes)
Pélites (argiles finement sableuses)
Origine (bio)chimique
Accident siliceux des calcaires
Silex, opale (gelée de silice  radiolaires)
Meulières (calcaires lacustres) à grains fins ( meules) ou à gros grains ( moellons)
Diatomites
Origine chimique (gel de silice aux embouchures des fleuves) ou biochimique (tests de radiolaires,
diatomées, éponges siliceuses).
- Roches argileuses
Roches sédimentaires les plus répandues, composées de silicates d'alumine hydratée
Argiles résiduelles, très épaisses dans les pays tropicaux
Kaolin (décomposition du feldspath de granites et de pegmatites)
Latérites et bauxites (disparition de tout le quartz, oxydes de fer, alumine plus abondante dans
la bauxite)
Argiles sédimentaires et néoformées
Argile plastique
Argile rouge du Trias (Rouergue, Sud-Pyrénées)
Argile smectique (adsorbant) : montmorillonite, rhassoul (shampoing berbère), terre à foulons
Ocres (oxydes de fer)
Marnes : molasses (débris de destruction fins d'une chaîne de montagnes)
Schistes : les argiles compactées ayant une possibilité de fuite, se feuillettent (schistosité).
- Roches combustibles
Tourbe
Lignite et jais (très dur, compacte, noire : gemme)
Houilles carbonifères ou tertiaires (Tonkin)
Grasses (80% C, riches en gaz)
Maigres (90% C, pauvres en gaz)
Anthracite (95% de C)
Pétroles
Forméniques (paraffiniques), légers. Amérique
Naphténiques, lourds. Russie
Mixtes
Roches bitumineuses (calcaires, schistes, sables)
Gaz naturel
- Roches calcaires
Elles contiennent au moins 50 % de CaCO3, soluble dans l'eau chargée de CO2 :
CaCO3 + H2O + CO2  Ca(CO3H)2
Chimiques : faciès lagunaires (le CO2 est peu soluble dans l'eau chaude)
Biochimiques
- sécrété par Protozoaires, algues, mollusques, coraux, échinodermes
- indirecte dans les pays calcaires, près des sources, les plantes aquatiques absorbent le
CO2, le calcaire dissous précipite : tufs, travertins
- putréfaction : libère des produits ammoniacaux qui réagissent avec le sulfate de Ca et
libèrent du CaCO3 oolithique.
Selon leur structure, on distingue les calcaires
À grains très fins : lithographiques (boues, vases calcaires)
Oolithiques (cyanophycées, calcaires pisolithiques)
Tufs et travertins (calcaires grossiers)
Stalagmites et stalactites et concrétions diverses
Calcaires à organismes
- Foraminifères :
craie (Crétacé) : globigérines, coccolites (coccolithophoridés), oursins et huîtres
calcaires à orbitoïdes (gros foraminifères de la fin du Crétacé) : calcaire Nankin
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calcaires à alvéolines et à milioles (début Tertiaire)
calcaires à nummulithes (foraminifères du Nummulithique : Éocène et Oligocène)
- Calcaires construits
à algues : rhodophycées (lithothamniées de l'Urgonien des Pyrénées (pic du Gar)
cyanophycées (oolithes)
à polypiers : récifs de coraux de l'Urgonien (60% coraux, 40% algues)
- Calcaires coquilliers
Faluns (fossiles non cimentés)
Lumachelles (coquilles cimentées) : calcaires à cérithe, à turitelles…
- Calcaires à entroques (pédoncules de crinoïdes)
- Calcaires impurs
gréseux
argileux (plateau continental)
Roches carbonatées
Dolomies (dolomite : carbonate de calcium et de magnésium)
Calcaires dolomitiques (circulations d'eau magnésiennes) : ciment dolomitique prenant des
grains de carbonate de calcium.
Roches associées au calcaire
Minerais de fer sédimentaires (oolithes contenant du minerai) : minette de Lorraine
Calcaires phosphatés (charnière Crétacé-Tertiaire) : Maroc, Mauritanie
Silex
- Roches salines ou évaporites
Sulfate de calcium
Anhydrite, Ca SO4
Gypse Ca SO4, 2 H2O saccharoïde, fer de lance (dans les argiles), rose des sables
Chlorure de sodium NaCl : sel gemme, halite
Chlorure de potassium KCl : sylvine
Les roches sédimentaires sont de plusieurs sortes, elles remanient, recyclent d'autres roches y
compris elles-mêmes, en permanence, sous les effets des éléments physiques et de la vie. Elles
stockent aussi des productions ou des "déchets" organiques (calcaire, carbone).
Toutes ces accumulations, sans cesse reprises et remaniées, réalisent, comme les mouvements
terrestres, les milieux et les paysages.
Roches vitreuses : cf tectites, impactites, obsidienne.
Rotation et serrage
Le déplacement et la rotation de l’Espagne depuis son secteur d’origine, près des côtes françaises, a
provoqué l’ouverture du Golfe de Gascogne (l’affaissement du Bassin Aquitain) et le soulèvement des
Pyrénées lors du serrage (de la collision) avec le sud-est de la France.
Rotation et dérive
La dérive a séparé le petit bloc continental Corse - Sardaigne de la Côte d’Azur et du Languedoc,
auxquels il était rattaché jadis.
Sables éoliens et dunes (grains anguleux), sables fluviatiles et marins (arrondis)
Les sables sont des roches sédimentaires d'origine organique (sables coquilliers) ou minérale (sables
siliceux). Selon leur origine, éolienne ou hydrique, ils sont anguleux ou arrondis.
Schiste
Roche feuilletée d'origine sédimentaire ou métamorphique.
La schistosité est le feuilletage de ces roches. Elle est perpendiculaire à la direction des forces de
compression exercées sur les sédiments : sous l'effet de telles forces, les sédiments fins forment des
plans qui, jouant les uns par rapport aux autres, tendent à les absorber (comme le verre feuilleté qui
absorbe les chocs).
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La schistosité peut être due à la masse des sédiments, elle est alors parallèle aux couches
sédimentaires, mais elle peut aussi être due à des forces de compression latérales et perdre alors sa
concordance avec la stratification sédimentaire.
Séisme
Le séisme est un ébranlement des roches : poussées par des forces terrestres colossales, les masses
rocheuses résistent jusqu’à l’instant de la rupture de l’équilibre. Le déplacement instantané des blocs
provoque le séisme, qui émet des vibrations se propageant dans les sols : les ondes sismiques.
Sismographe
Détecteur des mouvements du sol et inscrivant (du grec  : écrire) l'enregistrement de l'onde.
L’appareil est constitué d’un socle, d’une masse d’inertie indépendante du socle et d’un système
enregistreur : le stylet, solidaire de la masse d’inertie, et le cylindre, solidaire du socle. Lorsque le sol
vibre, le socle se déplace avec lui alors que la masse d’inertie reste quasiment fixe. Le stylet transcrit
les mouvements du sol sur le cylindre : c’est le sismogramme.
Sismomètre
Ce sont les sismographes modernes munis d’un système d’enregistrement électronique associé à un
amplificateur. Les données sont transmises automatiquement à une station centrale qui les analyse et
les enregistre. Les sismomètres détectent tous les mouvements du sol, aussi bien les séismes locaux
que ceux du bout du monde, le passage des camions à proximité de la station, mais aussi les fortes
explosions comme celles des essais nucléaires.
Sismoscope
Appareil permettant de détecter et de visualiser (du grec  : regarder) un séisme.
Soulèvement
Lorsque deux plaques se rencontrent, la plus lourde s'enfonce (subduction), la plus légère se soulève
(soulèvement).
Stries glaciaires et meulières
La glace contient toujours des débris rocheux plus ou moins durs. Le passage d'un glacier raye et
strie les roches qui le supportent.
Stromatolite
Les stromatolit(h)es ( : tapis ;  : pierre) sont des roches d'origine biochimique, dues à
l'activité de bactéries, les cyanophycées ("algues bleues"). Elles sont apparues très tôt (≈ 3 milliards
d'années), mais il s'en forme toujours (Australie, Bahamas)
Subduction
Lorsque deux plaques terrestres s'affrontent, la plus lourde, entraînée par son poids, plonge dans le
manteau, sous sa voisine. C’est le phénomène de la subduction, qui signifie « conduire au-dessous ».
Les plaques océaniques disparaissent en s'encastrant sous d'autres plaques le long des fosses sousmarines abyssales.
Les mouvements et frottements de la plaque plongeante sont à l’origine de séismes, dont les foyers
jalonnent le plan de subduction. Ils sont alignés et de plus en plus profonds à mesure que l’on
s’éloigne de la zone de subduction.
La subduction est aussi à l’origine de la formation de magmas qui viennent s’épancher à la surface,
souvent de façon violente : volcans explosifs.
Les contraintes subies par une plaque continentale sous laquelle plonge une plaque océanique
provoquent la formation de reliefs montagneux à l’aplomb de la zone de subduction. Il se forme alors
une chaîne de montagnes (Himalaya, Alpes, Pyrénées…) ou une cordillère, comme celle des Andes.
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Système solaire
Une étoile, le soleil, 8 planètes (Mercure, Vénus, Terre, Mars, Jupiter, Saturne, Uranus, Neptune ;
Pluton n'est plus considérée comme une planète depuis 2003) et des astéroïdes.
Comme Mercure, Vénus et Mars, la Terre est une planète tellurique, c’est-à-dire composée en
grande partie de roches solides, alors que les autres sont des planètes gazeuses.
Tectite
Les roches vitreuses d’origine volcanique sont les tectites : par exemple, l’obsidienne.
Tectonique des plaques : voir Plaques
De : charpentier. Architecture dynamique des plaques terrestres.
Toit d’un gisement
Partie la plus élevée du gisement.
Voie Lactée
Notre galaxie, qui contient le système solaire. Galaxie spirale, elle est vue par la tranche dans les ciels
noir d'été, dans les lieux privilégiés, de plus en plus rares, où la pollution lumineuse nocturne
n'interfère pas.
Volcans
Un volcan ne se réduit pas à la montagne, souvent conique, qu’il forme. C’est tout un appareil,
prenant racine à très grande profondeur (une centaine de km), et qui comprend chambre magmatique,
une cheminée, une bouche et un cratère, un cône volcanique, des évents…
Il existe différents types de volcans :
- sous-marins : volcans des lignes médio-océaniques (60 000 km) qui émettent des laves de nature
basaltique,
- effusifs (volcans rouges) : les coulées de lave, de nature basaltique, prédominent. Rift (fractures) de
l’Est africain, Islande, Hawaï, Réunion,
- explosifs (volcans gris) : ils émettent principalement des laves de nature andésitique. Ceinture de feu
du Pacifique, Indonésie, Antilles, Méditerranée.
Quelques liens
http://www.futura-sciences.com/
http://www.mnhn.fr
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