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1. Objectifs :
 Objectifs de savoir:
 Connaître les principes de la stratigraphie (superposition, continuité, âge relatif)
 Dégager l’utilité géologique des fossiles (pour la chronologie relative, la détermination
des faciès…).
 Nommer les différents accidents géologiques : pli droit, pli couché, faille normale, faille
inverse.
 Émettre des hypothèses sur les forces responsables de ces formes tectoniques (plis et
failles).
 Objectifs de savoir faire :
 À partir d’observations et de certains supports (diapositives, blocs diagrammes,
documents..), dégager les principes de la stratigraphie (superposition, continuité, âge
relatif).
 À partir d’observations directes et de l’analyse de documents variés (photos, schémas,
films, simulations par ordinateur…), identifier les différents accidents géologiques : pli
droit, pli couché, faille normale, faille inverse.
 Objectifs de savoir être:
Etre conscient de l'importance de la préservation des ressources naturelles et humaines
2. Introduction :
La géologie est la science qui étudie la Terre dans ses différentes parties directement accessibles
à l'observation, s'efforçant de reconstituer leur histoire par l'étude de leur agencement.
Comment expliquer l’agencement des couches géologiques et l’histoire de leur formation ?
Pourquoi trouve-t-on des couches plissées ou inversées ?
3. Les principes de la stratigraphie :
On appelle stratigraphie l’étude de la succession des strates ou couches sédimentaires. Elle
permet avec la sédimentologie de reconstituer l’évolution des dépôts sédimentaires dans l’espace et
dans le temps mais aussi la reconstitution de paysages du passé (paléogéographie).
La paléontologie s’intéresse à l’étude des êtres fossiles, animaux, végétaux et microorganismes.
Celle-ci est très en rapport avec la stratigraphie lorsqu’elle permet la détermination de l’âge des
couches géologiques grâce à l’examen de leur contenu en fossiles.
L’étude des roches et de leurs relations géométriques permet de reconstituer leur histoire dans le
temps et de mettre en relation la succession de strates dans une région donnée.
Grâce à quelques principes, appelés principes de la stratigraphie , on peut dater des objets
géologiques de façon relative les uns par rapport aux autres (DATATION ou CHRONOLOGIE
RELATIVE).
1. Principe de superposition : en l'absence d'évènement tectonique, une couche
sédimentaire est plus récente que celle qu'elle recouvre et plus ancienne que celle
qui la recouvre [Avicenna (Perse: Ibn Sina), 1027, reformulé par Nicolas Steno
(Danemark: Niels Stensen), 1669].
VIII
2. Principe d'horizontalité : dans la plupart
des cas, les couches sédimentaires se
déposent
horizontalement [Nicolas Steno (Danemark:
Niels Stensen), 1669] ; une couche qui n'est
pas en position horizontale a probablement
subi des déformations postérieures à son
dépôt.
3. Principe de continuité : une couche est du
même âge sur toute son étendue [Nicolas
Steno (Danemark: Niels Stensen), 1669].
4. Principe d'uniformitarisme : les structures géologiques passées ont été formées par des
phénomènes (sédimentaires, tectoniques ou autres) toujours visibles de nos jours [Avicenna
(Perse: Ibn Sina), 1027, reformulé par James Hutton (Écosse), 1794].
5. Principe des successions des "faunes" (et des "flores") [William Smith
(Angleterre),~1799]
6. Principe d'identité paléontologique : deux couches ayant le même contenu fossilifère sont
considérées comme ayant le même âge. Ce principe se base sur l'existence de fossiles
stratigraphiques. Il permet de corréler des séries sédimentaires de régions éloignées [William
Smith (Angleterre),~1799].
7. Principe de recoupement : les couches sédimentaires sont plus anciennes que les
failles ou les roches qui les recoupent [Charles Lyell (Écosse), ~1830].
VIII
8. Principe d'inclusion : des blocs de roche
inclus dans une autre couche sont plus
anciens que cette dernière
Il existe néanmoins des exceptions notables
à ces principes :
LES TERRASSES
ALLUVIALES OU FLUVIATILES, LES
TERRASSES MARINES
Les couches sédimentaires
perturbées par la tectonique
Les lacunes sédimentaires
Les discordances
4. Les fossiles et leur utilité :
Animaux ou végétaux, conservés au cœur de la roche pendant des
millions d’années, les fossiles nous racontent l’histoire de la
Terre. Pour les géologues et les paléontologues, ils représentent
un outil de travail aussi précieux qu’exceptionnel : rares sont les
fossiles qui ont pu parvenir jusqu’à nous…
Qu’est-ce qu’un fossile ?
Au cœur d’une roche, les paléontologues trouvent parfois
les restes transformés en pierre d’animaux ou de végétaux
ayant vécu plusieurs millions d’années avant leur découverte : il s’agit de fossiles.
Dans certains cas, l’organisme s’est totalement décomposé et la roche en a gardé une simple empreinte.
Ainsi, on les fossiles peuvent être :
 des restes d’organismes animaux ou végétaux pétrifiés, complets ou fragmentaires, tels
que coquilles, dents ou ossements,
 des empreintes portées dans la roche d’animaux ou de végétaux,
par extension, toute trace d’activité due à des êtres vivants et conservée dans les couches géologiques
(silex taillés par des hommes préhistoriques, pistes ou terriers d’animaux disparus),
 des molécules organiques.
Les fossiles les plus répandus sont ceux que nous ne voyons pas à l’œil nu. Par exemple, la craie est
composée de fragments microscopiques de coquilles fossilisées, les coccolites, visibles au microscope
électronique.
Plante fossile
Poisson fossile
Mouche conservée dans l’ambre
En étudiant le devenir des espèces animales et végétales de leur apparition à leur extinction, les
géologues ont réussi à établir la chronologie des événements qui ont affecté notre planète durant les
ères passées.
L’ensemble de ces découvertes ont pu être faites grâce aux fossiles. En effet, ils sont de
véritables outils de travail pour les géologues. On distingue :
VIII
 Les fossiles de faciès : et les sédiments dans
lesquels ils se trouvent permettent de reconstituer
le contexte paléogéographique d’une région
donnée. Par exemple, les coraux vivent en
colonies dans un habitat particulier (mer chaude,
aérée, peu profonde). Leurs conditions de
développement ont peu évolué au cours des ères
passées. Aussi, lorsqu’on retrouve des fossiles de
coraux, on en déduit que la région était recouverte
d’une mer de ce type au moment où se
sont déposés les sédiments.
 Les fossiles stratigraphiques : aident les géologues à
connaître l’âge relatif des roches sédimentaires qui les
abritent. Par exemple, les ammonites ont vécu durant l’ère
secondaire avant de disparaître ; c’est pourquoi la
présence de tel type d’ammonite prouve que la couche
dans laquelle elles se trouvent s’est déposée à une époque
précise. Plusieurs fossiles animaux ou végétaux sont
ainsi caractéristiques d’une période géologique donnée.
Ils permettent de dater, les unes par rapport aux autres, les
couches sédimentaires dans lesquelles on les retrouve, même en deux endroits différents de la
planète.
5. Les accidents géologiques :
La tectonique, ou géologie structurale, concerne les déformations (plissements, failles, flexures, etc.)
et les dislocations ultérieures subies par les roches sous l’effet des mouvements de l’écorce terrestre.
On distingue ainsi les structures plissées (dans les roches sédimentaires exclusivement), résultant de
déformations souples, et les structures faillées liées à une tectonique cassante capable d’affecter
toutes les roches.
5.1 Les déformations souples ou plis :
Elles correspondent à un raccourcissement des terrains du à des mouvements de rapprochement créés
par des forces convergentes ou forces de compression.
On distingue des plis synclinaux (Le centre es occupé par les couches les récentes) et des
plis anticlinaux (Le centre est occupé par les couches les plus anciennes)
Le pli peut être droit (axe vertical) ou couché (axe horizontal)
VIII
Pli anticlinal
Plis isoclinaux
VIII
5.2 Les déformations cassantes ou failles :
En géologie, une faille est une ligne de cassure le long de laquelle un compartiment de roche, ou une
section de la croûte terrestre, a été déplacé par rapport au compartiment voisin.
Le mouvement responsable de cette dislocation peut être vertical ou horizontal, ou les deux à la fois.
La surface le long de laquelle un mouvement de faille s’est produit s’appelle la plan de faille. Si ce
plan n’est pas perpendiculaire et que le mouvement comporte une composante verticale, les roches
d’un compartiment sembleront reposer sur ou par-dessus les roches de l’autre compartiment. Le
compartiment soulevé est la lèvre supérieure, le compartiment affaissé la lèvre inférieure. Dans une
faille normale, produite par des forces de distension, les roches du compartiment supérieur sont
déplacées vers le bas par rapport au compartiment inférieur. Dans une faille inverse, produite par des
forces qui compriment la croûte terrestre, le compartiment supérieur chevauche le compartiment
inférieur, produisant souvent de grands déplacements horizontaux, comme dans le cas d’une faille de
décrochement. Avec le temps, l’érosion peut aplanir les roches des compartiments supérieur et
inférieur, effaçant toute trace de cassure en surface, mais si un mouvement de faille est assez récent
ou important, il peut laisser une cicatrice voyante, un escarpement de faille, semblable à une falaise.
Faille inverse
Faille normale
VIII
Pli légèrement déversé
Faille métrique dans la carrière de Fontblanche sur la commune de Cassis
VIII
5.3 Les forces responsables de ces formes tectoniques :
Les dislocations ou accidents tectoniques se divisent en deux grands groupes :
 les dislocations continues ou par plissement. Dans ce cas, la déformation se fait sans heurts.
Elle se traduit par la formation de flexure, de plis de diverses sortes et même de retournement
des couches anciennement horizontales :
 les dislocations discontinues ou de rupture dont nous parlerons dans un prochain cours
B. Modes de déformations
Ces deux types de dislocations résultent de la déformation de la roche soumise à des contraintes
externes. De nombreux facteurs interviennent, et la relation entre l’état de contrainte et la
déformation est complexe.
6. Evaluation :
EXERCICE 1 :
Cet exercice illustre un type des dépôts continentaux : les terrasses alluviales !
En utilisant les principes de la stratigraphie, reconstituer la chronologie relative des terrasses
successives (notées T1, T2, …).
Indiquer le(s) principe(s) qui justifi(ent) vos conclusions et de quel principe est-ce le contreexemple.
EXERCICE 2 :
Compléter le paragraphe suivant :
Lorsque le plan de faille est incliné vers le
compartiment affaissé nous parlons
de faille …………….. En effet si l'on fore nous
constaterons que certaines couches ont disparues (ici
la couche représentée par des pointillés)
Si le plan de faille surplombe le compartiment affaissé, la faille est dite …………….
ou additive car lors d'un forage nous pouvons recouper deux fois la même couche.
Il n'est pas toujours aisé de reconnaître sur le terrain le compartiment affaissé
en l'absence de niveau repère. Celui-ci peut se différencier des autres par sa lithologie,
par ses caractéristiques …………………….. ou son contenu …………………….. En l'absence
de niveau repère il faudra étudier le miroir de la faille.
Le ………………………… d'une faille est la valeur du déplacement relatif d'une couche déterminée.
Le déplacement ayant le plus souvent une trajectoire oblique nous la décomposons en rejets vertical,
transversal et latéral.
VIII
EXERCICE 3 :
Identifier les structures géologiques suivantes :
Figure 1
Figure 2
Figure 3
Figure 4
VIII
EXERCICE 4 :
VIII