Les Phénomenes Geologiques Externes [PDF]

Zitiervorschau

Lycée : Abou El Khair BERKANE

Unité 1

La géologie (géo = terre, logos = science,) est la science qui s'intéresse à la planète Terre, aux roches qui la composent, aux phénomènes, internes et externes qui l'affectent, ainsi qu'à son histoire. La Terre est une planète active : elle est soumise à des phénomènes géologiques d’origine interne d’une part qui se traduisent par des éruptions volcaniques et des tremblements de terre qui donnent naissance à des roches magmatiques, proviennent du refroidissement d'un magma et à des phénomènes géologiques d’origine externe d’une autre part qui se traduisent par l’érosion, le transport, la sédimentation et diagenèse et qui donnent naissance à des roches dites roches sédimentaires, naissent à la surface terrestre (Grès, Calcaire et Gypse, Houille, Pétrole)dans des milieux ou bassins sédimentaires (milieu saharien, plage, court d’eau, milieu marin, milieu glacial) Elles demeurent très variées, du fait de la diversité des conditions de leurs diagenèse (un grand nombre de facteurs affectant leur genèse : nature des matériaux désagrégés et altérés, mode et type d'altération et d'érosion, mode de transport, modalités de la diagenèse) ce qui revient aux différentes zones de dépôts ou bassins sédimentaires. L’étude de ces roches sédimentaires à permet de reconstituer la paléogéographie (l’environnement existait dans la région étudiée il y’a très longtemps) dans laquelle les sédiments se sont déposés.

II- les conditions de sédimentation dans les principaux milieux de sédimentation actuels : 1- le domaine continental : 1.1-milieux aquatiques : 1.1.1- les cours d’eaux : La figure ci-dessous montre le profil longitudinal des sédiments dans un cours d’eau :

1)- Dégager les caractères des sédiments fluviatiles et expliquer leur répartition de l’amont vers l’aval. 2)- Représenter sur la figure le sens du courant. Réponse : 1)- Les sédiments fluviatiles sont de tailles différentes, mais on constate qu’ils sont classés de l’amont vers l’aval selon leur diamètre et ceci dans un ordre décroissant. On peut expliquer cette répartition par la dynamique de l’agent de transport (courant d’eau). En amont où la pente est raide, la vitesse du courant est forte, ce qui provoque le transport même des éléments grossiers. En s’approchant de l’aval, la vitesse du courant s’affaiblit à cause de la pente faible provoquant la sédimentation même des éléments fins. ➢ Remarque : Le transport des sédiments dans les cours d’eau est soumis aux deux facteurs : la vitesse du courant aquatique et les caractères des sédiments (taille, forme, densité) ; le transport de chaque particule est lié à sa force de pesanteur (P) et la force du courant aquatique (F). De ce fait, on peut assister à : * Une sédimentation si P˃F * Un transport si P˂F * Une érosion si P est négligeable devant F - le diagramme de Hjulström (1935) illustre bien le comportement des particules en fonction de leur taille et de la vitesse du courant. Ce diagramme a été basé sur des expériences en laboratoire afin

de déterminer la vitesse minimale d’un courant nécessaire pour mobiliser, transporter et déposer des grains. 3)- Avec une vitesse de 10cm/s, à partir de quelle taille les particules détritiques subissent une sédimentation. 4)- Déterminer la vitesse minimale permettant l’érosion d’une particule de 0.01 de diamètre. 5)- à partir de ce diagramme déterminer le comportement de particules très fines (argile). 6)- Expliquer la sédimentation de ces particules dans les milieux naturels. Réponse : 3)- à partir de 1mm 4)- V= 65 cm/s 5)- les particules très fines comme les argiles sont en permanant transportées (en suspension). 6)- ces particules ne se sédimentent sauf lorsque l’eau s’évapore et forment une figure sédimentaire appelée « fentes de dessiccations » Remarque : les terrasses fluviatiles (voir la feuille de dessin) Les terrasses fluviatiles sont des figures qui caractérisent la sédimentation en milieu fluviatile, leur formation est liée à l’alternance de périodes de dépôts et d’érosions. Lorsque les phases érosives sont très importantes par rapport aux phases de dépôts, on parle de terrasses étagées (schéma A). Dans le cas inverse on parle de terrasses emboitées (schéma B).

Déduction : Une fois détachés, les particules sédimentaires sont déplacées par différents agents de transport en fonction de leurs tailles. On distingue différents modes de transport : Roulement et glissement pour les sédiments de grande taille. Saltation pour les sédiments de taille moyenne. En suspension pour les sédiments les plus fins.

La vitesse du courant contrôle la morphologie des cours d’eau, provoquant une sédimentation dans les méandres convexes et une érosion dans les méandres concaves.

1.1.2- milieu lacustre : Un lac est un milieu aquatique permanent enclavé dans le continent et généralement constitué d’eau douce. La nature de sédimentation dépend de plusieurs facteurs : le climat, la profondeur du lac, l’apport des rivières et la végétation. Les sédiments se déposent dans le lac selon une zonation concentrique (la taille des particules diminue de la périphérie vers le centre). Certains lacs présentent des sédimentations calcaires riches en fossiles indicateurs de conditions écologiques régnant dans ces milieux. Certains lacs se caractérisent par des varves qui sont formées par l’alternance des minces lits clairs et foncés ; les lits foncés se déposent en hiver, ils sont riches en matière organique, les lits clairs se déposent en été, ils sont plus carbonatés.

1.2- milieux non-aquatiques : 1.2.1- le milieu désertique : Dans les milieux sahariens, la vitesse du vent, la quantité de sable transportée ainsi que la présence de certains obstacles sont des facteurs qui interviennent dans la formation des accumulations comme les rides et les dunes, les figures suivantes représentent les différents types des dunes et leurs

caractéristiques :

Remarque : La taille des dunes peut atteint des mesures énormes par exemple : la hauteur des dunes dans le Sahara algérien atteint plus de 500m. 1.2.2- le milieu glacier : Les glaciers constituent un puissant agent de transport, les formes d’accumulation sont particulièrement développées à l’aval des glaciers ; ces dépôts glaciaires, constitués par les moraines (sont des accumulations détritiques très complexes et variées (des argiles jusqu’aux rochers de plusieurs dizaines de tonnes) disposées en croissant parfois emboités les uns dans les autres formant des collines).

2- le domaine intermédiaire : C’est les milieux situés aux limites du domaine marin et du domaine continental et ont des caractères mixtes en distingue : embouchure, plages, lagunes. 2.1- l’embouchure : Une embouchure est le lieu où un cours d’eau se jette dans une mer ou un océan, c’est un domaine intermédiaire où s’affrontent les influences marines et fluviatiles.

Lorsque le fleuve a une action dominante sur les marées, il forme un delta (a) qui se caractérise par une sédimentation abondante et variée, formée de sables surmontés par des argiles mais dans le cas contraire l’embouchure est un estuaire (b) qui ce caractérise par la sédimentation des boues ; suite à l’interaction des ions Na+ avec les particules argileuses, se forme des complexes argileux riches en matière organique et qui portent les traces d’activités des êtres vivants (os, coquilles..).

[Un delta se décompose en trois parties : ➢ La plaine deltaïque : est hors de l’eau constituée de boues. Elle est parcourue par un réseau de chenaux, la matière organique végétale est très abondante. ➢ Le front deltaïque : fortement incliné avec dépôts de sables et argiles. ➢ Le pro-delta : les sédiments déposés sont fins généralement bio-turbés car ils sont très riches en matière organique d’origine continentale.]

2.2- la plage : La plage est une zone côtière limitée par le flux et le reflux caractérisée par l’accumulation de sables. La sédimentation littorale dépend des apports fluviatiles et des courants littoraux (marées, vagues). Le sable du milieu littoral est riche en éléments calcaires résultant de la destruction des coquillages marins. Les rides (rippel marks) sont les figures sédimentaires qui caractérisent les plages.

2.3- la lagune : Une lagune est une étendue d’eau généralement peu profonde séparée de la mer par un cordon littoral. Souvent constitué de sable fin, ce cordon ce modifie naturellement. La communication avec la mer se fait par des ouvertures plus ou moins nombreux dans le cordon. A climat chaud, la concentration saline des lagunes augmente suite au lessivage des reliefs par les eaux pluviales autour de ces bassins et par la forte évaporation provoquée par la chaleur. Lorsque la saturation est atteinte, les sels cristallisent et se déposent au fond du bassin formant des évaporites. La sédimentation lagunaire du canal vers la partie distale se répartie comme suit : ✓ Sédiments carbonatés (calcite (CaCO3)) ✓ Evaporites (gypse (CaSO4, 2H2O) puis halite (NaCl) et sylvite (KCl))

3- le domaine marin : Les fleuves apportent aux milieux marins (océan et mer) des éléments détritiques provenant de la dégradation du continent et aussi des éléments dissouts, ces milieux sont formés par plusieurs zones dont la sédimentation est régie par les apports terrigènes, l’activité des êtres vivants, la profondeur, le climat, la morphologie et les mouvements des masses d’eau. Dans le domaine marin en peut distinguer deux zones : la zone néritique et la zone pélagique. 3.1- la zone néritique : C’est une zone qui s’étend du littoral jusqu’à une profondeur de 200m, elle englobe la zone littoral et le plateau continental. 3.1.1- la zone littorale : Dans cette zone s’accumule généralement un sable bioclastique [calcique d’origine biologique], formé de débris de squelettes et coquilles calcaires. Elle se caractérise par une variété d’espèces benthique : échinodermes, crustacés et aussi les mollusques [ce qui explique l’existence de sédiments riches en matière organique et calcique]. 3.1.2- le plateau continental : Est un replat marin à pente faible située entre 10m et 200m de profondeur, soumis à l’effet des tempêtes, les marées, vagues… . En plus des sédiments terrigènes qui se répartissent d’une façon décroissante en s’éloignant des côtes [le sable est limité aux zones d’eaux peu profondes en perpétuelle agitation sous l’action des vagues, tandis que le limon et l’argile se déposent dans les eaux plus profondes et plus calmes situé plus au large], il existe des sédiments bioclastiques provenant des êtres vivants benthiques (récifs coralliens) Remarque :

Le récif corallien représente un bio-construction complexe dont la charpente est constituée par les coraux eux-mêmes auxquels s’adjoignent des éponges, des bryozoaires, des algues…, il s’installe généralement sur un support solide, dans les eaux chaudes, agitées, limpides et de faible profondeur [: la lumière est indispensable à la photosynthèse des algues symbiotiques que renferment les polypes]. 3.2- la zone pélagique : C’est une zone qui s’étend de 200m jusqu’à des profondeurs qui dépassent 5000m, cette zone englobe le talus continental, la plaine abyssale et les grands fonds océanique. 3.2.1- le talus continental : C’est la zone située entre 200m et 2000m de profondeur, présente une pente généralement comprise entre 4 et 5° et caractérisée par une grande instabilité sédimentaire résultant d’activité sismique. Les sédiments dans le talus continental et qui proviennent de la plate-forme (les détritiques et les carbonates) subissent un déplacement gravitaire vers le pied du talus formant le glacis continental [zone sous-marine de la plaine abyssale bombée, formé par les sédiments qui descendent avec des vitesses variables le long du talus continental]. Le glissement et l’effondrement des sédiments provoquent un dépôt de turbidites assez mal granoclassé, l’empilement de ces derniers forme progressivement un cône sédimentaire appelé éventail abyssal.

3.2.2- la plaine abyssale et les grands fonds : C’est la partie située plus de 2000m de profondeur où toute vie est presque impossible [suite aux conditions défavorable à la vie régnant dans la zone] (basses températures, fort pression, l’impossibilité de la photosynthèse). En plus des sédiments formant le glacis continental, la plaine abyssale est caractérisée par des sédiments organiques d’origine marins formés par les squelettes de plancton et d’autres débris venus de la surface de la mer. La sédimentation dans la partie distale de la plaine abyssale varie selon la teneur de CO2, la température et la profondeur. Dans les grands fonds marins, la sédimentation est dominée par des boues d’argile rouge contenant des débris planctoniques et des dépôts siliceux avec l’absence du calcaire sous le niveau 5000m de compensation des carbonates (Carbonate Compensation Depth = CCD).

Remarque :

* les microorganismes marins possèdent des squelettes siliceux (diatomées, radiolaires) ou calcaires (foraminifères, coccolithes), après leurs morts les tests et les coquilles subissent une dissolution qui varie en fonction de la profondeur comme le décrit le document ci-contre : ✓ La dissolution du calcaire augmente avec la profondeur : ce phénomène due à la teneur en CO2 qui est grande à basse température et sous une forte pression. Au-delà d’une profondeur de 5 Km, tous les débris carbonatés sont dissous et le sédiment ne contient pas du carbonate. CaCO3 + CO2 + H2O → Ca2+ + 2HCO3✓ La dissolution des tests siliceux est grande dans les eaux superficielles sous saturées en silice et elle diminue avec la profondeur. SiO2 + 2H2O → H4SiO4 A grandes profondeurs au-dessous de CCD, la sédimentation siliceuse domine.

II- conditions de sédimentation dans le bassin du phosphate et réalisation de la carte paléogéographique de ce bassin : 1- conditions de sédimentation dans un ancien bassin : bassin de phosphate au Maroc : 1.1-données géographiques et historiques : Les réserves marocaines en phosphates, constituent l’une des principales ressources minières du Maroc, elles représentent près de 75% des réserves mondiales. Les premières traces de phosphate ont été découvertes en 1917 à Oued zem, mais la première extraction a été faite en 1921, dans la région d’Oulad Abdoun, province de Khouribga. La principale utilisation du phosphate est la production des engrais, industrie alimentaire… Le document suivant représente les gisements phosphatés au Maroc :

Le phosphate marocain dispose de plusieurs gisements : Oulad Abdoun (Khouribga) Ganntour (Youssoufia et Bengrir) Meskala (Essaouira-Chichaoua-) Oued Eddahab (Boucraâ Laâyoune) 1.2- nature et composition des roches phosphatées marocaines : Composants Pourcentage

Phosphate tricalcique Carbonate de calcium Fluorure de calcium Sulfates de chaux Eau combinée et matières organiques Matières siliceuses Oxyde de fer et d’alumine Sels alcalins et magnésiens Uranium

(%) 75 8.5 6.5 3 2.5 2 0.5 2 Traces

Doc : principaux composants minéraux des Roches de phosphates du gisement d’Oulad Abdoun

Le phosphate : est une roche sédimentaire constituée généralement du phosphore (p) et se trouve sous trois types de faciès : • Le phosphate sableux • Le calcaire phosphatique • Le silex phosphatique 1.3- répartition spatio-temporelle des sédiments phosphatés au sein du « bassin du nord » : Doc : colonne stratigraphique et les fossiles du gisement de phosphate d’Oulad Abdoun Doc 1 : les fossiles présentant dans les roches phosphatées. Question : En se basant sur le doc 1 et l’analyse de la colonne stratigraphique, déterminer la période de formation du phosphate au Maroc et ses caractéristiques sédimentaire et paléontologique. Réponse : La colonne stratigraphique montre l’alternance de trois séries : Série prés-phosphatée Série phosphatée Série post-phosphatée La formation du phosphate au Maroc a été faite du Maastrichtien à l’Yprésien supérieur, en couches horizontales de faible épaisseur et en alternance avec des couches siliceuses, argileuses, marneuses et calcaires. Les terrains de phosphates se caractérisent par leur richesse en fossiles marins spécifiquement les dents des requins. 1.4- conditions de sédimentation des roches phosphatées : Pour expliquer la formation des phosphates, plusieurs théories ont été émises : ➢ Théorie minérale (1952) : l’origine du phosphate dans les roches phosphatées est due aux coulées volcaniques ainsi qu’à l’altération et au lessivage des roches volcaniques continentales riches en Apatite. ➢ Théorie bio-lithique 1936) : fait de la richesse des sédiments phosphatés en fossiles de vertébrés, cette théorie considérait que l’origine du phosphore dans ces sédiments est due à l’altération chimique et biochimique des restes d’animaux au fond des bassins sédimentaire. Le phosphore libéré réagit avec d’autres minéraux pour donner le phosphate. ➢ Théorie moderne de Kazakov (1937) : la source principale du phosphore contenu dans les roches phosphatées est l’apatite, minéral présent en grandes quantités dans les roches éruptives. L’altération de ces roches par les eaux météoriques libère le phosphore minéral qui est transporté par les eaux superficielles vers la mer.

Au niveau des eaux marines, le phosphore est intégré dans le cycle biologique, essentiellement par le plancton qui, après leur mort, restituent le phosphore de nouveau aux eaux marines par l’action des bactéries au fond qui minéralisent la matière vivante, ce qui assure la libération du phosphore et du CO2. La sédimentation du phosphate nécessite la remontée des eaux profondes riches en phosphore et CO2 vers la surface du plateau continentale grâce à des courants froids ascendants ou Upwelling. Avec échauffement des eaux, il y’a augmentation du PH et diminution de la pression partielle de CO2, ce qui amène à une précipitation de CaCO3 puis de phosphate de calcium. En résumé, la sédimentation chimique des phosphates ne peut se produire dans les régions profondes où la pression partielle du CO2 est trop élevée, ni dans la zone de photosynthèse où le phosphore est consommé. C’est donc entre 50 et 200m environ que la phosphorite précipitera. Pour cela, il faut une communication facile avec la mer ouverte et des courants ascendants. 2- réalisation de la carte paléogéographique du bassin de phosphates : 2.1- la géographie actuelle du bassin de phosphate au Maroc : (voir la carte géographique du Maroc le doc :) Question qui se pose : Comment était le Maroc à l’époque de la sédimentation du phosphate ? 2.2- la géographie ancien du bassin de phosphate au Maroc : L’étude des faciès minéraux et fossilifères des phosphates a permis de reconstituer l’environnement sédimentaire dans lequel s’est formé le phosphate. La représentation de ces environnements ainsi que leur évolution au cours des temps géologiques se fait sous forme des cartes paléogéographiques. La comparaison de la géographie actuelle du Maroc avec les conditions sédimentaires environnementales de la phosphatogenèse, montre que la ligne littorale à l’époque était à l’Est de la ligne actuelle distant de quelque kilomètre, pour cela deux modèles théoriques ont été proposées afin de reconstituer la géologie passée de ces bassins : ➢ Théorie 1 : modèle de Trappe (1994) : le centre et l’Ouest Marocain étaient submergés par une mer épicontinentale en liaison avec l’océan Atlantique. Les sédiments phosphatés se sont déposés sur des fonds de faible profondeur alors que les zones profondes ne connaissaient aucune sédimentation du phosphate. ➢ Théorie 2 : modèle de Boujo (1976) : la mer de phosphate était sous forme de golfs de faible profondeur en liaison avec l’océan Atlantique et séparés par des terrains émergeants.

Introduction : La reconstitution des évènements géologiques qui se succède dans une région donnée, exige la détermination de l’évolution des dépôts dans l’espace et dans le temps. La datation géologique est basée sur deux outils qui sont : la datation absolue et la datation relative. • La datation absolue : permet de déterminer l’âge des structures géologiques en million d’années par l’analyse des isotopes radioactifs (souvent le Carbonne 14 C14) existants dans les composants des roches • La datation relative : cette méthode de datation permet d’ordonner les uns par rapport aux autres, des structures et des évènements géologiques en se basant sur plusieurs principes stratigraphiques. ➢ Qu’est-ce que signifie la stratigraphie ? ➢ Quels sont les principes stratigraphiques utilisés dans la datation des évènements géologiques ?

I- les principes stratigraphiques et la datation relative des formations géologiques. 1- définition des termes : stratigraphie et strate : 1.1- stratigraphie : Stratigraphie vient de : stratum : couverture, graphein : écrire La stratigraphie est la science qui étudie la succession des dépôts sédimentaires organisés en Strates où est inscrite l’histoire de la terre. Elle étudie donc l’agencement dans le temps et dans l’espace des terrains et des événements qu’ils ont enregistrés. 1.2- strate : C’est un dépôt sédimentaire continu, limité par deux surfaces approximativement parallèles, dont l’épaisseur peut atteindre la centaine de mètres. La limite supérieure est dénommée le toit, et la limite inférieure, le mur. Ces limites de couches marquent un changement lithologique ; c’est-à-dire de la nature de la roche (calcaire, argiles, grès…) ou encore un changement de faciès. *Le faciès c’est l’ensemble des caractères lithologiques (nature pétrographique) et paléontologiques (présence de fossiles animaux et végétaux) d’un dépôt sédimentaire.

2- les principes stratigraphiques : 2.1- principe de superposition : ➢ Exercice : Le document suivant représente un affleurement de couches sédimentaires dans une région : 1)- quel est le nom définit à cette structure ? 2)- décrire cette structure. 3)- en se basant sur les conditions de sédimentation actuelles, dater les couches sédimentaires représentées dans le document Réponses : 1)- le nom de cette formation est colonne stratigraphique. 2)- cette colonne stratigraphique est constituée de trois strates de différent faciès où en trouve : l’argile en premier et le grès puis le calcaire. 3)- selon le principe d’actualisme, les éléments grossiers se sédimentent en premier c’est le cas de grès dans cette exemple, surmontés par les éléments graduellement petits comme les argiles et dernièrement se déposent les éléments très fins et solubles qui sont identifiés dans cette exemple par le calcaire. Alors le grès est le plus ancien, suivi par l’argile et puis le calcaire qui est le plus récent. [Le calcaire est plus récent que l’argile, celle-ci est plus récente que le grès]. Déduction : Cette logique représente la première loi des principes stratigraphiques appliquée aux couches superposés les unes par rapport aux autres et elle est nommée : principe de superposition. Ce principe énonce que chaque couche est plus récente que celle qui la supporte et plus ancienne que celle qui la surmonte. Remarque : La figure suivante présente certains cas qui constituent des exceptions au principe de superposition.

Montrer pourquoi ce principe ne peut pas être appliqué pour ces cas. Réponse : Les terrasses fluviatiles étagées sont ordonnées inversement, la strate en bas est la plus récente et celle en haut est la plus ancienne. Le pli couché : les strates peuvent être ordonnées différemment dans les zones X et Y. La faille inverse : les strates subissent des glissements permettant de changer leurs positions initiales. 2.2- principe de continuité : Exercice : L’étude stratigraphique de deux régions distantes de quelques Km a permis de réaliser la coupe géologique ci-contre.

1)- déterminer l’âge relatif de la couche B dans la région X et de la couche B’ de la région Y. 2)- comparer l'âge relatif de la couche B avec celui de la couche B’. Que constatez-vous ? Réponses : 1)- en appliquant le principe de superposition on a : • Dans la région X, la couche B est plus récente que la couche C et elle est plus ancienne que la couche A. • Dans la région Y, la couche B’ est plus récente que la couche C’ et elle est plus ancienne que la couche A’. 2)- la couche B et la couche B’ ont le même faciès et elles sont limitées par les mêmes joints stratigraphiques, elles ont donc le même âge, chacune d’elles est la continuité de l’autre ; en réalité elles constituent toutes les deux la même couche. Déduction : Le principe de continuité est la deuxième loi des principes stratigraphiques et qui annonce qu’une strate limitée par le même toit et le même mur a de même âge sur toute son étendue, à condition que deux régions ne soient pas distantes plus de 25Km. Remarque : La figure ci-dessous montre la stratigraphie de deux régions différentes en France :

Comparer les couches B et B’ et déduire leur âge relatif. Comment vous expliquez la différence latérale de son faciès ? Réponses : Les deux couches sont limitées par la même strate du bas et par la même strate du haut, donc elles ont le même âge ; on parle de notion de variation latérale du faciès. On explique la différence de son faciès par le changement de la nature du milieu sédimentaire (profondeur, vitesse du courant, climat….)

Question : comment on peut comparer les strates sédimentaires très éloignées ? 2.3- principe d’identité paléontologique : Exercice 1 : La figure suivante représente deux colonnes stratigraphiques I et II dans deux régions séparées d’une distance de 10000km :

1)- les études paléontologiques affirment que ces fossiles ne se trouvent jamais dans la même strate. Qu’est-ce que vous déduisez à propos de ces remarques ? 2)- dater les couches de chaque colonne stratigraphique ? Justifier votre réponse. 3)- établir la corrélation chronologique entre les couches de la colonne I et les couches de la colonne II. Justifier votre réponse. Réponses : 1)- d’après ces remarques et puisque ces fossiles n’existent plus dans la même strate, alors ils n’ont pas vécu dans la même période géologique. 2)- selon le principe de superposition, les couches de la colonne I sont déposées de la plus ancienne à la plus récente comme suit : G→F→D→C→B→A, alors que dans la colonne II, la couche P et la plus ancienne elle s’est sédimentée en premier suivi par O puis N puis M suivi par L puis K→J→I et dernièrement H la plus récente. 3)- la couche B de la colonne I et la couche H de la colonne II contiennent le même fossile stratigraphique, donc elles ont le même âge. Puisque les couches D et K, G et M ont le même contenu paléontologique, ont le même âge aussi. Déduction : Un ensemble de couches de même contenu paléontologique (fossiles stratigraphiques) sont de même âge, ce principe nommé principe d’identité paléontologique et qui permet d’effectuer des corrélations à distance.

Question : que signifie un fossile stratigraphique ? Exercice 2 : Le tableau suivant représente la répartition géochronologique de quelques fossiles : Ammonite Oursin Corail Trilobite

Ere IV Ere III Ere II Ere I

+ + + + + : existe

+ + + + - : absent

+

+ -

➢ L’oursin est un animal qui vit dans la zone littorale du milieu marin. ➢ Corail : vit dans le plateau continental sous des conditions précises (des eaux peu profondes, lumineuses, riche en CO2, chaudes). ➢ Trilobite et ammonite sont des animaux marins.

1)- quels sont les fossiles les plus importants dans la datation relative des strates ? Justifier votre réponse. 2)- quelle est l’importance des autres fossiles ? Réponses : 1)- l’ammonite et le trilobite sont les bons fossiles pour la datation relative des strates puisque elles sont des fossiles stratigraphiques qui ont vécu pendant une période brève : le trilobite a vécu pendant l’ère primaire et son existence dans une strate donnée veut dire que cette dernière a été formée pendant cette époque. L’ammonite a vécu pendant l’ère secondaire alors chaque strate contienne ce fossile, a été formée pendant cet ère. Ce type de fossile qui permet de définir l’âge relatif des couches, appelé : un bon fossile stratigraphique. 2)- les autres fossiles donnent une information sur les conditions sédimentaires des strates, par exemple : lorsqu’il existe des fossiles d’oursin dans une strate, cela signifie que cette dernière a été formée dans un milieu marin exactement dans le littoral et la même chose pour le corail qui signifie que les strates sont subit une sédimentation dans le plateau continental sous des contions spécifiques. Ce type de fossile qui permet de donner une idée sur la nature du milieu sédimentaire, nommé : fossile de faciès. Remarque : Les fossiles stratigraphiques se caractérisent par : • Une large répartition géographique • Une évolution rapide dans le temps Les fossiles de faciès se caractérisent par : • Une répartition géographique restreinte • Une évolution lente dans le temps 2.4- principe de recoupement :

* la faille est plus récente que le dépôt d’argile et plus ancienne que la mise en place du basalte. * la mise en place du granite G est plus récente que la couche C et plus ancienne que le dépôt de la couche D. Conclusion : ✓ Les couches sédimentaires sont plus anciennes que les failles ou les roches qui les recoupent. Les événements les plus jeunes affectent les éléments les plus vieux. Parmi deux évènements géologiques, le plus récent est celui qui recoupe l’autre 2.5- principe d’inclusion :

* L’inclusion du R, est contenue dans la strate 2, elle est donc plus ancienne que la strate.

Conclusion : Un objet inclus dans une couche sédimentaire est antérieur (plus ancien) à cette couche.

II- la recherche des subdivisions géochronologiques [Sur la base des principes stratigraphiques, les géologues se sont intéressés à la succession des différents séries sédimentaires afin d’effectuer des corrélations régionales, et par la suite mondiales, ce qui permet de définir des subdivisions géochronologiques] [L’échelle des temps géologiques : il s’agit d’une sorte de calendrier géologique qui débute avec la naissance de la terre et se poursuit au temps actuel, ou « zéro ».]

1- notion de stratotype Est une séquence sédimentaire qui affleure dans une région donnée, servant de référence mondiale suite à ces caractéristiques lithologiques et paléontologiques. La stratotype permet de déterminer un étage dans l’échelle stratigraphique et parmi ces caractéristiques en trouve : o L’absence de déformations tectoniques ; o La richesse en fossiles stratigraphiques marins ; o Limites faciles à distinguer (il s’agit le plus souvent de discontinuités de sédimentation comme les lacunes). o Connue par le nom du local géographique où elle existe. 2- notion d’étage L’étage est une unité chronostratigraphique fondamentale, correspond à un âge donné dans l’échelle géologique, il prend le nom du stratotype en ajoutant le suffixe « ien » à son local géographique. Exemple : le pliensbachien dont le stratotype est à pliensbach en Allemand et le maastrichtien dont le stratotype a été défini à Maastricht, aux Pays-Bas en 1849.

3- limites de l’étage 3.1- lacune stratigraphique Exercice :

1)- comparer la succession des strates dans les localités X et Y de la figure 1 et 2, que constatez-vous ? 2)- à l’aide des schémas de la figure 3, expliquer la formation d’une lacune stratigraphique. 3)- dégager l’importance des lacunes stratigraphiques de point de vue géochronologique. o o o o

o o o o

Que signifie un cycle sédimentaire ? 3.2- cycle sédimentaire C’est la période qui correspond à une transgression suivie d’une régression dans une même région, alors caractérisée par le dépôt des sédiments pendant la transgression et son interruption pendant la régression. Exercice :

1)- décrire le granoclassement horizontal dans ces figures.

2)- dégager les caractéristiques d’une série sédimentaire transgressive. Proposer une explication des conditions de sédimentation qui permettent la formation de cette série. 3)- quelles sont les caractéristiques d’une série sédimentaire régressive ? Comment vous-expliquez la formation de cette série ?

4)- en se basant sur la figure ci-dessus et les données précédentes, décrire les caractéristiques d’un cycle sédimentaire. Montrer l’importance de ce cycle dans les subdivisions chronologiques. Réponses :

Remarque : On trouve souvent les couches d’une séquence transgressive en discordance avec les couches d’un socle ancien. 3.3- discordance géologique Exercice : • La figure 1 représente deux coupes géologiques de deux régions différentes.

• La figure 2 représente des schémas expliquant la formation d’une discordance.

Questions : 1)- d’après la figure 1, nommer les deux types de discordance géologiques et montrer comment se sont-elles formées en utilisant la figure 2. 2)- montrer l’importance des discordances géologiques dans l’établissement des subdivisions chronologiques. Réponses : 1)- a- la discordance parallèle : se forme lorsque les couches anciennes n’ont subi que l’érosion, et qu’elles restent parallèles avec les couches récentes. b- la discordance angulaire : se forme lorsque les couches anciennes ont été plissées par des mouvements tectoniques et érodées avant que les sédiments récents se déposent dessus.

2)- les discordances géologiques correspondent à des discontinuités de sédimentations, ce qui facilite la détermination des limites des étages, des systèmes… […………………………………………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….]

[une discordance est un contact anormal entre deux couches géologiques ; la couche la plus récente repose horizontalement sur des couches plissées et érodées antérieurement à son dépôt.] 4- les grandes subdivisions géochronologiques Etage : est définis à partir d’affleurements et de coupes de référence : la stratotype (ex : Stéphanien) Système : est formé de plusieurs séries d’étages qui ont le même faciès (ex : Carbonifère) Ere : ou érathème est formé par plusieurs systèmes. L’échelle stratigraphique est subdivisé en cinqs ères : Paléozoïque (primaire), Mésozoïque (secondaire), Cénozoïque (tertiaire) et Anthropozoïque (quaternaire). En plus des critères stratigraphiques, les géologues sont basés sur des critères paléontologiques et tectoniques pour établir l’échelle stratigraphique. ❖ Critère paléontologique : Les anciens géologues ont remarqué l’absence de fossiles dans tous les terrains antérieurs à l’étage Géorgien (-570 Ma), ils ont alors divisé le temps géologique en deux grandes périodes qui sont le Cryptozoïque et le phanérozoïque : ✓ Cryptozoïque : ou période de la vie cachée, correspond aux terrains antérieurs au Géorgien (de 4500 Ma à - 570 Ma) et qui se caractérisent par léabsence totale des fossiles. ✓ Phanérozoïque : ou période de la vie apparente, correspond aux terrains qui contiennent des fossiles et qui se sont formées depuis le Géorgien jusqu’à nos jours (de - 570 Ma à nos jours). Cette période est subdivisée en cinqs ères géologiques :

Eon

Age en Ma - 1,8

Eres Quaternaire Cénozoïque

- 65

Phanérozoïque

Mésozoïque - 245 - 570

Cryptozoïque

- 4500

Paléozoïque Précambrien

Caractéristiques L’apparition de l’Homme Présence de fossiles d’organismes ayant des représentants actuellement (Mammifères) Présence de fossiles d’organismes éteints (Dinosaures et les Ammonites) et d’organismes ayant des représentants actuellement (Requins) Présence de fossiles d’organismes éteints (Trilobites) Absence de fossiles

❖ Critère tectonique : Les cycles orogéniques et les discordances majeures constituent les principaux critères tectoniques utilisés dans la géochronologie. Un cycle orogénique ou cycle tectonique est la succession des événements correspondant à la formation puis à la destruction d’une chaȋne montagneuse. On distingue en général quatre cycles orogéniques majeurs : le cycle cadomien, il date le Précambrien ; le cycle calédonien, il caractérise une partie du paléozoïque (s’etend du début du Cambrien au dévonien) ; le cycle hercynien, il caractérise autre partie du Paléozoïque (s’etend du Dévonien au Permien) pendant laquelle sont formés les montagnes d’Atlas au Maroc ; le cycle alpin, s’étend du début du Mésozoïque au Quaternaire, pendant laquelle sont formés les montagnes d’Alpe en Europe et de Rif au Maroc.