L’ÉCOLE BUISSONNIÈRE cahier pédagogique sur la géologie cahier n°6 Le Parc naturel régional des Marais du Cotentin et du Bessin a une La géologie fait partie des Sciences de la Terre. Elle cherche à missiond’éducation à l’environnement qu’il conduit en partenariat avec des expliquerle fonctionnement de notre planète depuis sa formation, il y a 4,6 associations et en relation avec l’Education Nationale. milliardsd’années, jusqu’à nos jours. Elle joue aussi un rôle majeur dans la vie quotidiennedes hommes (matières premières, ressources énergétiques) et LeParc soutient les projets pédagogiques des enseignants au travers, leurenvironnement (recherche et protection de l’eau, prévention des risques notamment,d’outils comme les cahiers pédagogiques. Ceux-ci, destinés à naturels). l’enseignant, apportent des connaissances générales sur un thème, et La géologie est avant tout une science d’observation et d’analyse présentent des outils et des pistes d’exploitation en classe. desparties accessibles de l’écorce terrestre. Elle conduit à la connaissance des matériaux qui forment la Terre (minéralogie et pétrographie), des Ilscomplètent ainsi les animations qui se déroulent avec les élèves. êtresvivants qui l’ont peuplé (paléontologie), des processus géodynamiques Ce cahier a été rédigé par Lionel Dupret, Maître de conférences internes(volcanisme, tectonique, métamorphisme, …) ou externes (altération, au Département des Sciences de la Terre de l’Université de Caen avec le érosion, sédimentation) qui en font une planète vivante. concours du CPIE du Cotentin et du CIEC. Toutes ces études permettent de reconstituer l’histoire des divers événementsgéologiques enregistrés dans une région. L’histoire géologique de laBasse Normandie est extraordinairement longue et variée. Son sous-sol gardel’empreinte de phénomènes géologiques qui se sont enchaînés pendant deux milliards d’années ! Lesroches affleurant à Fresville (Manche) témoignent d’une petite tranche de cette histoire, lorsque la mer chaude du Jurassique venait lentement recouvrir les restes d’une ancienne chaîne de montagnes. III Outils et exploitations I Connaissances générales II Le site de Fresville pédagogiques p 4 p 19 p 21 I.1 La Terre… qu’y a-t-il à l’intérieur ? II.1 Présentation III.1 Le contexte géologique régional p 5 p 19 p 22 I.2 LaTerre… une planète dynamique ! II.2 Observations géologiques III.2 Les roches sédimentaires p 6 p 20 p 26 I.3 Comment se forment les roches ? II.3 Reconstitution des événements III.3 Les fossiles p 9 géologiques p 27 I.4 Commenttrouver l’âge d’une roche ou III.4 L’échelle du temps dater un événement géologique ? p 29 p 12 III.5 L’utilisation des roches I.5 Commentse forment les océans et les p 30 chaînes de montagnes ? III.6 Les carrières p 13 I.6 Des continents à la dérive ! p 13 I.7 La déformation des roches, objet de IV Pour en savoir plus ! la tectonique p 15 I.8 L’histoire de la Vie p 16 I.9 L’histoire géologique de la Basse-Normandie Lagéosphère a un rayon de 6370 km et se subdivise en 4 couches concentriques, I Connaissances générales de nature chimique et d’épaisseurs différentes (fig.1): - la croûte, composée soit par la croûte océanique (faite de basalte et de Origine de la Terre gabbro,épaisse de 10km), soit par la croûte continentale (faite de granite et de gneiss, épaisse de 30 à 70km) ; Il y a plus de quatre milliards et demi d’années, aux confins de notre galaxie, - lemanteau de péridotite solide, mais plus ou moins rigide, s’étendant jusqu’à unimmense nuage de gaz et de poussières cosmiques commença à se contracter 2900 km de profondeur; sous l’action des forces de gravitation pour devenir une nébuleuse à l’origine du - le noyau externe fluide, composé de fer (90%) et de nickel (de 2900 à système solaire. 5100 km); Cenuage est alors essentiellement constitué de petits atomes d’hydrogène et - lenoyau interne (ou graine) de fer et de nickel solidifiés (de 5100 à 6300 km). d’hélium, issus du « big bang », et d’éléments plus lourds (carbone, soufre, silicium, fer, or, uranium) apparus lors des réactions de fusion au cœur d’anciennes étoiles. Lenuage tourne sur lui-même et prend la forme d’un disque. La température augmenteen son centre jusqu’à atteindre 15 millions de °C, ce qui déclenche la fusion de l’hydrogène en hélium à l’origine du soleil. Autour de cette étoile, des grains de matière vont s’agglomérer puis entrer en collision pour former les planètes. LaTerre, créée ainsi, subie une fusion et se différencieen couches concentriques, les éléments les plus lourds formant le noyau central. Peuaprès sa formation, une petite planète entre en collision avec elle, générant un anneau de débris qui se rassembleront pour former la Lune. I.1 La Terre… qu’y a-t-il à l’intérieur ? La planèteTerre est constituée d’éléments chimiques rassemblés en 3 ensembles: la géosphère, principalement solide, formée d’éléments lourds (silice, aluminium,fer, magnésium… ) ; l’hydrosphère liquide (H2O) ; et l’atmosphère gazeuse Fig.1 composition de la géosphère renfermantles éléments les plus légers (oxygène, hydrogène, azote). C’est à l’interface de ces 3 ensembles que s’est développée la vie formant une spécificité de la Terre : 1. Pour en savoir plus ! : la géosphère. la biosphère. I.2 La Terre… une planète dynamique ! La géodynamique interne : Lesvolcans cracheurs de laves, les tremblements de terre, les éboulements et LaTerre est une formidable machine thermique : la température atteint glissementsde terrains, ou bien les ouragans et les inondations catastrophiques, sont 6000°C en son centre. La dissipation de cette chaleur vers la surface crée des forces desphénomènes naturels qui modifient sans cesse la surface du globe. Ils font de la et des transferts de matière qui régissent laTectonique des plaques. Cette théorie Terre une planète active du système solaire. unificatrice,élaborée dans les années 60, permet d’expliquer la dynamique du globe Cette activité puise son énergie à deux sources distinctes (fig.2) : àl’origine de nombreux phénomènes géologiques comme l’ouverture et la fermeture -la chaleur interne, issue principalement de la désintégration des minéraux des océans, l’érection des chaînes de montagnes, l’apparition des volcans et des radioactifs(uranium, thorium, potassium…) contenus dans les péridotites du manteau ; tremblementsde Terre... Ces phénomènes sont tous liés au déplacement de plaques - la chaleur externe en provenance directe de notre étoile, le soleil. lithosphériquesrigides qui migrent à vitesse très lente à la surface de notre planète. Enfonction de la source énergétique, on distinguera donc deux grands types Ondénombre actuellement sept grandes plaques lithosphériques et plusieurs petites dephénomènes géologiques : ceux d’origine profonde, relevant de la géodynamique (fig.3). La Normandie fait partie de la grande plaque euro-asiatique. interne(volcanisme, séismes, érection des chaînes de montagnes) ; et ceux affectant lasurface du globe, responsables de la géodynamique externe (érosion, sédimentation, variations climatiques). Fig.3 Les grandes plaques tectoniques 2. Pour en savoir plus ! Fig.2 Les deux sources d’énergie responsables de la dynamique terrestre Qu’est-ce qu’une plaque lithosphérique ? Quel est le moteur de la tectonique des plaques ? Connaissances générales 5 Par son cycle « précipitation-ruissellement-évaporation », l’eau, sous ses 3 états(liquide, solide et gazeux), intervient dans toutes les étapes de la géodynamique 6 externe. C’est le support essentiel des grands cycles biogéochimiques et tout changementclimatique global se répercute sur son rôle de régulation et de transfert de l’énergie externe. Aucours des temps géologiques, l’activité interne et externe de notre planète La géodynamique externe : apermis d’élaborer les matériaux qui constituent les différentes roches de la croûte terrestre. La surface de laTerre reçoit l’énergie solaire sous forme de rayonnement électromagnétique qui se répartit de façon inégale entre la zone équatoriale I.3 Comment se forment les roches ? chaudeet les pôles froids. Ce déséquilibre thermique est à l’origine des circulations atmosphériques et océaniques qui engendrent les climats. La pluie, le vent, le gel, Lesroches sont constituées par un assemblage de différents minéraux. Ces quien découlent, altèrent les roches et érodent les continents. Les produits de cette derniersrésultent d’un arrangement géométrique d’atomes, organisé en réseau érosion (particules solides ou ions solubles) sont transportés par les rivières et les cristallin spécifique (cubique, hexagonal, rhomboédrique… ). fleuves jusqu’à la mer où ils se sédimentent. Prenonsun exemple : la roche appelée Granite est constituée par l’assemblage Erosion,transport et sédimentation sont les 3 phases du cycle géodynamique de 3 types de minéraux : le quartz, les feldspaths et les micas. Certaines roches externe qui régit l’évolution de la surface de laTerre (fig.4). Les deux premiers peuventêtre mono-minérale, comme le Sel Gemme qui est composé uniquement de processusdominent sur les continents où ils aplanissent les chaînes de montagnes, le cristaux de halite. dernier concerne plus les mers et les océans. Enfonction de leur condition de formation on distingue trois grandes familles deroches : les roches sédimentaires, liées aux phénomènes géodynamiques externes ; lesroches magmatiques et métamorphiques, qui tirent leur origine des phénomènes géodynamiques internes. Les roches sédimentaires : Elles se forment à la surface de l’écorce terrestre (roches exogènes) par sédimentationde petites particules minérales déposées dans l’eau, le plus souvent dans la mer. Certainesroches sédimentaires restent meubles ou plastiques (sables, argiles), voireliquide (pétrole), mais la plupart sont consolidées lors de leur enfouissement parcompaction et cimentation (processus de diagenèse). Leur densité est voisine de 2,5. La dureté de ces roches est très variable et peut servir de critère de reconnaissance : le gypse se raye à l’ongle ; le calcaire ne raye pas l’acier ; le grès, qui renferme du quartz, raye le verre. Surle terrain, les roches sédimentaires ont un aspect stratifié caractéristique.