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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].

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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].

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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 :

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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)

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Pli anticlinal

Plis isoclinaux

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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

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Pli légèrement déversé

Faille métrique dans la carrière de Fontblanche sur la commune de Cassis

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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 contre-

exemple.

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.

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EXERCICE 3 :

Identifier les structures géologiques suivantes :

Figure 1

Figure 2 Figure 3

Figure 4

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EXERCICE 4 :