fossiles roches -continentale -endroit
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Stage g PAF F Auteurs : Mmes BESNARD, BRAVIN, POPOFF Nouveau programme - Rentrée 2006-2007 Extrait du BO : La g géologie g étant une science de terrain, on s’appuie pp obligatoirement sur un exemple local à partir d’observations de terrain. Dans Paris « intra-muros », il n’existe que deux affleurements pouvant faire l’objet d’une sortie avec les élèves : - Les Buttes-Chaumont - Le Trocadéro Les notions et compétences pouvant être abordées lors de la sortie apparaissent en bleu dans cette présentation Cette présentation est un document de travail à l’usage de l’enseignant. I) Le modelé actuel du paysage résulte de l’action de l’eau sur les roches. Notions - Contenus : -Les Les roches roches, constituant le sous sous-sol, sol subissent à la surface de la Terre une érosion dont ll'eau eau est le principal agent. agent -Les roches résistent plus ou moins à l'action de l'eau. -Au cours de l’érosion des roches, des particules de différentes tailles peuvent s’accumuler sur place et participer à la formation d’un sol ou être entraînées par des agents de transport. Compétence : Identifier dans un paysage, au cours d’un travail de terrain, des manifestations actuelles ou récentes de l'érosion, du transport de particules et de la sédimentation. II) Les roches sédimentaires sont des archives permettant de reconstituer des éléments de paysages anciens. Notions - Contenus : - La sédimentation correspond essentiellement au dépôt de particules issues de l’érosion. - Les L sédiments, éd après è transformations f donnent d des d roches h sédimentaires. éd - Les roches sédimentaires peuvent contenir des fossiles : traces ou restes d’organismes ayant vécu dans le passé. L’être vivant à l’origine du fossile est contemporain de la sédimentation. -Les observations faites dans les milieux actuels, transposées aux phénomènes du passé permettent de reconstituer certains éléments des paysages anciens. anciens Compétence : Reconstituer un paysage du passé à partir de roches sédimentaires et des fossiles qu'elles contiennent. III) L’action de l’Homme, dans son environnement géologique, influe sur l’é l ti d l’évolution des paysages. Notions - Contenus : - L’Homme prélève dans son environnement géologique les matériaux qui lui sont nécessaires et prend en compte les conséquences de son action sur le paysage. - L’Homme peut prévenir certaines catastrophes naturelles en limitant l’érosion. Compétence : Discuter, sur un exemple local, de la responsabilité de l’Homme dans la gestion de son environnement géologique Historique formation géologique Paris Lutèce a été fondée sur les alluvions quaternaires de la Seine, épaisses de quelques mètres seulement, vraisemblablement à proximité d'un gué permettant d franchir de f hi la l rivière i iè en certaines i saisons. i Au A coeur même ê de d lla cité i é ces alluvions reposent sur des bancs calcaires : le Calcaire grossier du Lutétien qui affleure à proximité sur les flancs de la Montagne Sainte Geneviève où, très tôt, ô il a été é é exploité. l i é Le g grand Paris s'est édifié peu p à peu p autour de ce site sur ces terrains ou sur d'autres un peu plus récents qui forment une série de couches superposées dans l'ordre où ils ont été sédimentés au fond des mers, des lagunes ou des lacs au Tertiaire, et plus récemment par la Seine au quaternaire. L'érosion toujours active n'a pas encore fait disparaître tout à fait les formations récentes. Mais les plus superficielles peu consolidées ou très solubles comme les Sables de Fontainebleau ou le gyp gypse ont été enlevées presqu'entièrement par les eaux de ruissellement et il n'en reste que quelques « buttes buttes-témoins ». Angles g de vue des deux panoramas observés lors de la sortie I. Le modelé actuel du paysage résulte de l’action de l’eau sur les roches. 1. Identification, lors d’une sortie, des éléments d’un paysage local. Panorama Buttes Chaumont Panorama Trocadéro Les « pierres » de Paris Dans Paris « intra-muros » il n’existe que des formations tertiaires : - Le sable de Fontainebleau Fonta nebleau un uniquement quement sur la coll colline ne de Bellev Belleville lle ((ett Montmartr Montmartre.) .) - Le gypse, éocène supérieur (– 43 Ma), qui affleure aux Buttes-Chaumont, maiss que ll’on ma on retrouve dans les différentes d fférentes exploitations explo tat ons souterraines souterra nes du nordnord est de Paris (Montmartre, Buttes-Chaumont) - Le calcaire g grossier (( 49 Ma)) ou p pierre de Paris,, éocène moyen y (Lutétien), ( ), qui affleure au Trocadéro, mais que l’on retrouve dans les différentes exploitations souterraines du sud et sud-ouest de Paris (Val de Grâce, Grâce Catacombes, Catacombes Trocadéro Trocadéro…)) - L’argile que l’on retrouve dans les exploitations du sud de Paris ( Vaugirard, V u i d Aut Auteuil) uil) En sortant des « murs » de Paris : On trouve la craie dans le sud de Paris (Issy-les-Moulineaux, Meudon …) Les affleurements a- Les Buttes Buttes-Chaumont b- La colline de Chaillot a- Affleurement des Buttes-Chaumont Affleurement de gypse aux Buttes-Chaumont 2. Erosion : l’action de l’eau Fissures L’action de l’eau Fissure Eboulis Blocs rocheux Transformation de la roche : gypse saccharoïde Propriétés de la roche : le gypse Sous l’l’action plus l ou moins prolongée l é de d la chaleur (110°C) on obtient du plâtre (gypse ayant perdu au moins ¾ de son eau) capable de reprendre son eau à eau), froid en faisant prise. Le gypse (Ca SO4) est peu « soluble » dans ll’eau eau (1,75g/litre (1 75g/litre à 0 0°C) C) Le savon ne mousse pas dans l’eau séléniteuse Caractères et propriétés des roches rencontrées à Paris Description à l'œil nu gypse Grains visibles à l’œil nu =cristaux (une seule catégorie de cristaux) Test d'identification à l'acide Pas d'effervescence Propriétés : - dureté - cohérence hé - porosité - perméabilité - solub solubilité l té - tendre - cohérence variable selon l’ l é l’altération i - un peu poreuse - perméable en grand - soluble (1 l dissout 3 g de gypse)) gyp Utilisation de la roche Lieux d'exploitation Mode d'exploitation d exploitation Pour la fabrication du plâtre après chauffage Carrière souterraine des Buttes-Chaumont. Méthode des piliers l tournés é Calcaire b-Affleurement du Trocadéro : Calcaire grossier Transformation de la roche Tous les calcaires au sortir de la carrière contiennent une quantité d'eau considérable (de 150 à 250 litres par mètre cube). Sitôt exposée à l'air, une grande partie de cette eau tend à ss'évaporer évaporer et arrive successivement du cœur à la surface. surface En faisant ce trajet, cette eau entraîne une certaine quantité de carbonate de calcium en dissolution qui se cristallise sur le parement et forme une croûte, résistante, qui non seulement préserve la pierre p p des agents g extérieurs, mais lui donne une patine, p une couverture que q rien ne peut remplacer : c’est le calcin . Couche de calcin L’érosion : action de l’eau Fissures Quand le calcin se décolle, la pierre n'est plus protégée, elle subit alors l'attaque des pluies acides, on parle alors de maladie de la pierre. Pour protéger pierre, on la recouvre alors de ciment. la p La méthode du sablage pour nettoyer les pierres, retire ce calcin et rend donc la pierre vulnérable. « Pierre malade » Jardin des plantes Caractères et propriétés des roches rencontrées à Paris Description à l'œil nu Test d'identification à l'acide gypse calcaire Présence de fossiles Pas a de cristaux cr tau Effervescence Propriétés : - dureté - cohérence - porosité - perméabilité - solubilité - Utilisation de la roche Pour les constructions (pierre à bâtir) Lieux d'exploitation Mode d'exploitation Carrière à ciel ouvert de Chaillot dure cohérente un peu poreuse imperméable en petit non soluble II. Les roches sédimentaires permettent d reconstituer de tit lles paysages anciens i Les roches rencontrées se sont formées il y a des millions d’années. Les fossiles qu’elles ’ ll s contiennent ti t ssontt donc d les l s témoins tém i s d’êtres d’êt s vivants i ts quii ontt vécu é dans d s le l passé. p ssé 1. Les fossiles rencontrés au Trocadéro Les Cérithes sont des gastéropodes marins.Ils possèdent une coquille en une seule pièce et spiralée. Les térébratules sont des Brachiopodes p vivant en milieu marin. Ils sont fixés au fond de la mer par un pédoncule qui sort de la coquille à travers un trou (le foramen) de la plus grande valve. Les crinoïdes sont les plus anciens échinodermes. Les crinoïdes pédonculés pédoncu és vivent ent f fixés xés au fond et fréquemment en groupes. Ilss présentent 5 bras aux arborescences parfois multiples. Leur taille peut atteindre 20 cm. Les segments du pédoncule ou entroques sont circulaires ou pentagonaux et présentent un vide central. central Ils sont parfois appelés « lys de mer » car ils évoquent la plante. En mourant, ils se disloquent et leurs débris se retrouvent dans des calcaires dits calcaires à entroques ou calcaires à encrines. encrines Encrinus Calcaire à entroques Calcaire avec fossiles Un nodule algaire de type stromatolite Calcaire avec Brachiopode Calcaire à Cérithes Nom du fossile : Ditrupa p strangulata g ; Il s’agit d’un ver polychète habitant dans un tube calcaire blanchâtre de 1 à 3 cm de long enfoncé dans la vase calcaire. 2. Les fossiles du gypse Le gypse de Montmartre joue un rôle important dans l'histoire de la géologie car c'est dans ces couches que Cuvier, le créateur de l'anatomie comparée et de la paléontologie, découvrit des débris de vertébrés fossiles. L'un des animaux les plus connus était le Paléothérium, animal de la taille d’un gros chien, appartenant à l'ordre des Périssodactyles (mammifère ongulé ayant un nombre i impair i de d doigts). d i t ) Herbivore, H bi lle P Paléothérium lé thé i offrait ff it une allure ll d de T Tapir i ett comme celui-ci, il était pourvu d'une petite trompe préhensile. Les molaires inférieures ressemblaient à celles du Rhinocéros et les inférieures à celles des ancêtres des Chevaux. Le Didelphys ressemblait à une Sarigue, marsupial vivant actuellement en Amérique du Nord. Nord Un autre Mammifère bien caractéristique était l'Anoplotherium animal pouvant l'Anoplotherium, atteindre 2,60 m de long pour 1 m de haut. C’était un herbivore plongeur p g et nageur g qui q se nourrissait de racines et de tiges des plantes aquatiques. 3. Reconstitution de paysages parisiens de l’ère tertiaire Trois échantillons de roches riches en fossiles ont été retrouvés dans trois strates différentes du sous-sol parisien. Les fossiles vont permettre de dater ces strates et de reconstituer, en appliquant l le l principe de d l’l’actualisme, l’actualisme l lla succession des d paysages parisiens au cours du tertiaire. Principe de l’actualisme : on admet que les animaux fossiles vivaient de la même manière et dans le même milieu que des espèces actuelles qui leur sont très voisines. Calcaire à nummulites - 48 Ma Calcaire à potamides - 38 Ma Photos disponibles sur le site du MNHN Calcaire à cérithes - 42 Ma Potamide Les espèces voisines actuelles vivent dans une eau saumâtre (lagune,…). Cérithe Les descendants actuels vivent aujourd’hui dans des mers chaudes dans la zone de balancement des marées. Nummulite Les nummulites l n‘existent plus l aujourd’hui mais on peut les rapprocher des foraminifères actuels qui font partie du plancton marin des mers chaudes.. Conclusion : trois milieux différents se sont donc succédés à l’emplacement de Paris au tertiaire entre - 48 et - 38 Ma : - le milieu est d’abord occupé par une mer chaude agitée et bien oxygénée où les nummulites pullulent sur les fonds. - la mer reculant progressivement (régression ), le milieu est st alors l s occupé pé par p un n littoral litt l où ù abondent b nd nt les l s mollusques. - la régression se poursuivant, le milieu est enfin occupé par une lagune à salinité variable où rampent les potamides. potamides Voir carte « La France au Lutétien moyen et supérieur » 4. Les attributs des fossiles permettant leur classification Attributs Cérithe Squelette externe x Coquille spiralée x Encrinus Térébratule Nummulite x x Coquille q à 2 valves x Une valve présentant un p orifice au sommet x x Fossile en forme de disque Corps présentant 5 parties semblables x III. Responsabilité de l’Homme dans la gestion i d de son environnement i géologique é l i 1.L’exploitation p d’une ressource géologique g gq a- Utilisation des roches comme matériaux de construction •L’utilisation du gypse : le plâtre Qualités é du plâtre â : - Protection contre l’incendie(effet coupe-feu) - Isolation phonique - Isolation thermique - Régulation de l’hygrométrie Du plâtre en classe - Enduits Historique : p le néolithique, q , l’Homme sait fabriquer q le plâtre p à partir p du gypse. gyp Les 1ères fresques q peintes p Depuis sur des enduits de plâtre et de chaux datent de 9000 ans avant JC. Le plâtre absorbe aujourd’hui 80 à 85% de la production de gypse. •L’utilisation du calcaire grossier : pierre à bâtir Le banc de pierre le plus recherché et le plus cher se trouvait sous le faubourg Saint-Jacques : c'était le liais farault, beaucoup plus épais que partout ailleurs. Dur et compact, compact il présentait une consistance exceptionnelle qui le destinait principalement à la réalisation des statuaires et des colonnes ou encore aux marches d'escaliers aux pierres tombales ainsi qu'aux pierres de cheminées, en vertu de sa grande résistance à la chaleur. chaleur Les hommes qui occupèrent le site de Paris trouvèrent à proximité une grande variété de ressources minérales qui leur permirent de construire des habitations et d’établir une voirie solide. 4 roches principalement ont été extraites du sous-sol parisien : - calcaire grossier g - gypse - sable - glaise (argile) -b- Les méthodes d’exploitation - Carrières arr ères à c ciel e ou ouvert ert Carrières souterraines, 2 méthodes : par piliers tournés, par piliers à bras Carrière à ciel ouvert Calcaire grossier Trocadéro Carrière souterraine Calcaire grossier Catacombes Extrait des guides Paris-Nature, Mairie de Paris Les Buttes – Chaumont : une exploitation à ciel ouvert et souterraine 2.Les risques q engendrés g par p les anciennes carrières La présence de cavités et leur dégradation est à l'origine de nombreux accidents affectant la sécurité des biens et des personnes. En effet la dégradation des anciennes carrières provoque l'effondrement l effondrement des terrains de surface sous la forme d'affaissement, de fontis ou d'effondrements effondrements généralisés. Fontis dans le calcaire grossier sous Paris 3. Eviter les risques liés à la présence d’anciennes carrières a) Par le repérage des aléas géologiques : grâce à la carte des anciennes carrières Voir guide rouge Paris Et Ile de france b) Par la confortation du sous-sol parisien Après la création de ll’Inspection Inspection Générale des Carrières en 1777, on entreprit progressivement de consolider le ciel des exploitations souterraines et de combler les cloches responsables des fontis. Les méthodes de consolidation, anciennes ou modernes : - Le « bourrage g » des g galeries que q l’on remplit p de terre pilonnée. p - L’édification de cales ou « piliers à bras » formés de blocs de pierre posés à bras d’homme, les uns au dessus des autres. - Le foudroyage, c’est à dire la destruction des piliers provoquant l’effondrement des voûtes, en particulier pour les carrières de gypse de Montmartre, Montmartre Belleville, Belleville Ménilmontant dont il ne reste rien rien. - La construction où le fonçage de piliers en maçonnerie ou en béton ( ex : le Sacré-Cœur qui repose sur 83 puits de 38m de haut). - Le déblaiement de cloches de fontis, étayage des bords du toit non effondré tout autour de la cloche par des piliers, puis remplissage mpliss du d vide id p par du d ciment im nt ou d du bét béton. n - L’injection de ciment ou de silicate de soude sous-pression qui pénètre dans les fissures, les interstices… BIBLIOGRAPHIE ET SITES A CONSULTER (nos documents sont extraits des sources suivantes) • Guides géologiques régionaux ( Masson éditeur ) - Paris et ses environs - Bassin de Paris. • Dictionnaire de Géologie ( Masson éditeur ) - A.Foucault, J.F. Raoult • Atlas du Paris souterrain - Alain Clément et Gilles Thomas ( éditions Parigramme ) • Enseigner la géologie au collège et au lycée (Nathan) • Le lutétien, la pierre de Paris (édition du MNHN) • Encyclopédie : Les fossiles (Gründ) • Quelques sites : - Pour un panorama virtuel du relief de Paris : http://www.tour-eiffel.fr/teiffel/uk/ludique/video/index.html - La carrière de Cormeilles en Parisis : p p g g q http://www.ac-versailles.fr/pedagogi/svt/Lithotheque%20versailles/cormeilles/accueil1.htm - Le Muséum d’Histoire Naturelle : site sur le Lutétien http://www.mnhn.fr/mnhn/geo/collectionlutetien/index.html - Site sur le tertiaire en Europe : http://www.mnhn.fr/mnhn/geo/cenozoique.html - Site de la Mairie de Paris - Géographie et altitudes http://www.paris.fr/portail/accueil/Portal.lut?page_id=4946&document_type_id=5&document_id= 3079&portlet_id=10579 p - Site de la Mairie de Paris - le sous-sol parisien : http://www.paris.fr/portail/accueil/Portal. -Exercice Exercice en ligne sur la reconstitution des milieux et fossiles (Genève) : http://www-sst.unil.ch/Musee/geosciences/profs/index.htm • Des documents photos, des cartes, sur les carrières souterraines dans Paris et proche banlieue. - La Commission Française pour la Protection du Patrimoine Historique et Rural (C.F.P.P.H.R.) http://cfpphr.free.fr/carrphot1.htm - Un site p personnel ( cataphile p )avec photos p ( sous-sol p parisien inaccessible ) http://perso.wanadoo.fr/maximum.carriere/paris.htm - Autre site avec des plans, photos et surtout une visite virtuelle http://catacombes.web.free.fr/ - Pour les plans et photos http://www.titan.free.fr/ • Sur les risques liés aux anciennes carrières - Académie de Paris : document sur le risque majeur, mouvements de terrains http://dhs scola ac-paris fr/risquesmajeurs2 htm http://dhs.scola.ac-paris.fr/risquesmajeurs2.htm - Les carrières abandonnées en Ile de France : http://www.drire.gouv.fr/ile-de-france/ssol/carrieres/anccar0.html - Base de données nationale des Cavités Souterraines abandonnées en France : Sur la localisation des vides de carrières http://www.bdcavite.net/ Les fiches scientifiques du BRGM, en particulier : – N°9 - Cavités souterraines : prévenir les risques d'effondrement http://www.brgm.fr/FicheScientifique.htm - Ministère Mi i tè d de L’EDD L’EDD, portail t il d de lla prévention é ti sur les l risques i majeurs j http://www.prim.net/professionnel/documentation/documentation.html Applications utiles : - Google earth ( à télécharger sur site SVT Paris ) ou http://earth.google.com http://earth google com - Géoportail, site IGN : WWW.geoportail.fr Cassettes : CNDP, dans la série « Galilée » - Au CNDP - Histoires géologiques (1), avec 2 séquences : Plâtre de Paris La mer à Paris - Histoires géologiques (2), avec 2 séquences : Les voyages d’un grain de Quartz 100% quartz - Histoires géologiques (4), sur les dépôts de calcaire - Des bactéries bâtisseuses - Exploitation du banc calcaire - A se procurer sur demande auprès de l’ANDRA( agence nationale pour la gestion des déchets radioactifs),dans la série « Histoires géologiques » : « Bassin de Paris »
