Lernzettel: Introduction à la géologie structurale

📋 Plan du Cours

1. Cycles de formation des minéraux et des roches magmatiques
2. Classification des roches volcaniques et produits volcaniques
3. Types de volcans selon leur mode d’éruption et leur morphologie
4. Processus de fossilisation et exemples de fossiles marins
5. Lecture et interprétation des cartes topographiques et construction des profils
6. Lecture et utilisation des cartes géologiques : légendes, codes et durée de vie
7. Érosion et reconnaissance des structures géologiques plissées sur carte

📖 1. Cycles de formation des minéraux et des roches magmatiques

🔑 Notions clés & Définitions

• Des roches sédimentaires : Roches formées par la déposition, la compaction et la cimentation de sédiments issus de l'érosion de roches préexistantes.
• Discontinue : Série de cristallisation dans laquelle les minéraux se forment par étapes distinctes avec des minéraux différents stables à différentes températures lors du refroidissement du magma.
• Déformation ductile : Processus de déformation continue des roches sous contraintes de pression et de température élevées, entraînant le pliage sans rupture.
• Magma : Liquide silicaté à 650-1400°C composé de phases liquide, gazeuse et solide, issu de la fusion partielle de roches en profondeur entre 30 et 200 km.

📝 Points essentiels

• Le magma monte lentement ou rapidement vers la surface, formant des roches plutoniques par refroidissement lent ou volcaniques par refroidissement rapide.
• La série réactionnelle de Bowen décrit la cristallisation séquentielle des minéraux lors du refroidissement du magma, avec une série discontinue et une série continue.
• Les roches volcaniques ne cristallisent pas à 100% à cause du refroidissement rapide, contrairement aux roches plutoniques.
• Le magma en profondeur peut rester en chambre magmatique à haute température, ou remonter rapidement à la surface pour cristalliser en surface.
• Roche magmatique plutonique formation en profondeur Parfois le magma trouve pas où aller Le magma va à la surface et se solidifie tout de suite si il solidifie tout de suite la roche va être former mais pas avec 100% de minéraux Roche magmatique volcanique Refroidissement trop rapide Définition du magma Liquide silicaté (liquide riche en silice)➢ 3 phases: Phase liquide (matériel rocheux en fusion)○ Phase gazeuse (H2O, CO2, H2S,SO2)○ Phase solide (minéraux et/ou fragments)○ ➢ Température = 650-1400°C➢ Origine = fusion partielle d'une roche préexistante en profondeur (30- 200 km)➢ Magma acides: fusion partielle croûte continentale➢ Magmas basiques: provenance du manteau/ croute océanique➢ Localisation= chambres magmatiques situées dans la croute ou à la limite ;croute-manteau………➢ GEOL0201 Page 2 Roche magmatique Formée à partir du refroidissement du magma Série réactionnelle de Bowen Examen Deux partie série continue et série discontinue Discontinue: Magma commence à monter, la température va commencer à diminuer 1400°C olivine qui cristallise, a cette température elle est stable premier minérale stable à cette température.
• Page 1 Elle viennent du magma qui est en profondeur, mouvement de pression qui va pousser le magma, et va monter à la surface. Il a deux façon de monter, assentirions + ou - lente. Le magma va trouver une chambre magmatique ou il va rester a une forte chaleur a une pression moins que avant. Petit à petit les minéraux vont se former et donc 100% du magma va donner des cristaux. Roche magmatique plutonique formation en profondeur Parfois le magma trouve pas où aller Le magma va à la surface et se solidifie tout de suite si il solidifie tout de suite la roche va être former mais pas avec 100% de minéraux Roche magmatique volcanique Refroidissement trop rapide Définition du magma Liquide silicaté (liquide riche en silice)➢ 3 phases: Phase liquide (matériel rocheux en fusion)○ Phase gazeuse (H2O, CO2, H2S,SO2)○ Phase solide (minéraux et/ou fragments)○ ➢ Température = 650-1400°C➢ Origine = fusion partielle d'une roche préexistante en profondeur (30- 200 km)➢ Magma acides: fusion partielle croûte continentale➢ Magmas basiques: provenance du manteau/ croute océanique➢ Localisation= chambres magmatiques situées dans la croute ou à la limite ;croute-manteau………➢ GEOL0201

💡 À retenir

Le cycle du magma commence par sa formation en profondeur, suivi de sa montée, de la cristallisation des minéraux selon la série de Bowen, et de la formation de roches magmatiques plutoniques ou volcaniques selon le refroidissement.

📖 2. Classification des roches volcaniques et produits volcaniques

🔑 Notions clés & Définitions

• Principe de superposition : Principe géologique selon lequel dans une succession de couches sédimentaires non déformées, chaque couche est plus récente que celle située en dessous.
• Roches intermédiaires (Andésite) : Roches volcaniques dont la composition minéralogique est située entre celle des roches basiques et acides, l'andésite en étant un exemple typique.

📝 Points essentiels

• Les roches volcaniques sont classées selon leur minéralogie en roches intermédiaires (ex : andésite) et basiques (ex : basalte).
• Les produits volcaniques comprennent des gaz (H2O, CO2, H2S, SO2, CH4, CO), des laves (coulées) et des projections (tephras, pyroclastes).
• Les projections volcaniques se classent en cendres, lapillis et bombes, et peuvent aussi être classées selon leur densité, incluant les ponces à faible densité.
• La viscosité, la température et la teneur en gaz influencent la vitesse d'écoulement des laves.

💡 À retenir

Les roches volcaniques sont classées selon leur minéralogie en roches intermédiaires (ex : andésite) et basiques (ex : basalte).

📖 3. Types de volcans selon leur mode d’éruption et leur morphologie

🔑 Notions clés & Définitions

• Miroir de faille : Surface polie et striée de la roche le long d'une faille, résultant du frottement entre les deux compartiments déplacés.
• Classification selon : Classification selon un basalte de base Nom des faciès donner pour tous les types de protolithe donner par rapport au protolithe du basaltes.

📝 Points essentiels

• Les types d’éruption volcaniques comprennent strombolienne, caractérisée par des explosions modérées avec projections, et hawaïenne, marquée par des coulées de lave fluides, ainsi que vulcanienne, plinienne et sous-marine.
• Les volcans se classent morphologiquement en volcans fissuraux, boucliers, stratovolcans, caldeiras, dômes de cendres et dômes volcaniques.
• Les stratovolcans sont caractérisés par des séquences alternées de couches de lave et de cendres.
• Les caldeiras résultent d’un effondrement suite à une explosion volcanique majeure.
• Les dômes volcaniques se forment par des laves visqueuses souvent associées aux stratovolcans.
• GEOL0201 Page 43 Caractéristiques des roches sédimentaires Les roches sédimentaires ne représentent que 5% en volume de la croûte terrestre mais couvrent 75% de sa surface
• Épaisseur moyenne: 2000m
• Epaisseur maximale: >20000 m environ (exceptionnelle)
• Roches poreuses
• Perméabilité variable (capacité de la roches à faire passer un liquide dans son intérieur)
• Se reconnaissent par la présence fréquente de fossiles et leur dépôt en bancs (couches, strates) Pas toute les roches sédimentaires auront des fossiles mais si on a des fossiles se sont des roches sédimentaire Principe de stratigraphie DEFINITION: discipline des Sciences de la Terre qui étudie la succession des différentes couches géologiques
• Principe d'horizontalité: Une couche se dépose horizontalement.
• Page 1 Elle viennent du magma qui est en profondeur, mouvement de pression qui va pousser le magma, et va monter à la surface. Il a deux façon de monter, assentirions + ou - lente. Le magma va trouver une chambre magmatique ou il va rester a une forte chaleur a une pression moins que avant. Petit à petit les minéraux vont se former et donc 100% du magma va donner des cristaux. Roche magmatique plutonique formation en profondeur Parfois le magma trouve pas où aller Le magma va à la surface et se solidifie tout de suite si il solidifie tout de suite la roche va être former mais pas avec 100% de minéraux Roche magmatique volcanique Refroidissement trop rapide Définition du magma Liquide silicaté (liquide riche en silice)➢ 3 phases: Phase liquide (matériel rocheux en fusion)○ Phase gazeuse (H2O, CO2, H2S,SO2)○ Phase solide (minéraux et/ou fragments)○ ➢ Température = 650-1400°C➢ Origine = fusion partielle d'une roche préexistante en profondeur (30- 200 km)➢ Magma acides: fusion partielle croûte continentale➢ Magmas basiques: provenance du manteau/ croute océanique➢ Localisation= chambres magmatiques situées dans la croute ou à la limite ;croute-manteau………➢ GEOL0201

💡 À retenir

Les types d’éruption volcaniques comprennent strombolienne, caractérisée par des explosions modérées avec projections, et hawaïenne, marquée par des coulées de lave fluides, ainsi que vulcanienne, plinienne et sous-marine.

📖 4. Processus de fossilisation et exemples de fossiles marins

🔑 Notions clés & Définitions

• Fossile : Du latin fossilis, tiré de la terre et de fodere, creuser.
• Profondeur : Ils ne se développement pas au-delà de 45m de profondeur.
• Coraux Tabulés Ordovicien- Permien GEOL0201

📝 Points essentiels

• La fossilisation par remplacement consiste en la substitution progressive des tissus par des minéraux comme la pyrite, formant une réplique naturelle.
• Les fossiles marins incluent les éponges, qui peuvent laisser du silex ou des traces fossiles, et les coraux, qui nécessitent des conditions écologiques strictes.

💡 À retenir

Comprendre les mécanismes de fossilisation, notamment le remplacement minéralisé, est essentiel pour l’étude des fossiles marins.

📖 5. Lecture et interprétation des cartes topographiques et construction des profils

🔑 Notions clés & Définitions

• Echelle : Page 119 Courbe très resserrer
• Courbes de niveau : Des lignes sur une carte topographique qui relient des points ayant la même altitude, permettant de représenter le relief.

📝 Points essentiels

• Les courbes de niveau représentent des lignes d’altitude constante sur une carte topographique.
• L’équidistance est la différence d’altitude entre deux courbes de niveau consécutives, utilisée pour calculer la pente.
• Les profils topographiques se construisent en reportant les altitudes des courbes de niveau sur un papier millimétré selon un trait de coupe.
• Les points cotés indiquent l’altitude précise de sommets, dépressions ou talus sur la carte.
• L’ombrage sur la carte aide à interpréter visuellement le relief.
• Plan de faille de surface régulière Souvent marqué par des stries laissées par le frottement- Phénomène de déplacement sur des millions d'années On va décrire le plan de faille selon son pendage et son orientation Le plan de faille sera décrit par son angle de pendage et son orientation- Rejet: distance de dénivellation entre les deux compartiments Rv: rejet vertical => différence d'altitude entre 2 blocs - GEOL0201 Page 162 Regard: côté vers lequel est tourné le bord du compartiment soulevé Ici, regard vers le nord Examen ce schéma a légender Les failles sur une carte géologique trait épais (faille)- En tirées si faille supposée- Quelques exemples simples- GEOL0201 Page 163 Faille on va voir une variation des courbes de niveau Tendance à aplatir par l'érosion Des précisions parfois présentes- Parfois pas ses information, car pas capable de savoir si c'est une faille normale ou inverse et avec l'érosion c'est plus compliqué Figurer vers le miroir de faille Contacts latéraux anormaux- GEOL0201 Page 167 Stade ultime compartiment au-dessus au même niveau que le blocs le plus bas Stade ultime: escarpement nivelé.
• Page 176 Les failles Le pendage des failles Si la faille à représenter à un tracer rectiligne, no affecté par le relief: on la dessinera verticale. - => peu réaliste, mais difficile d'être plus précis Si le contexte nous donne- / Si la faille recoupe les courbes de niveau, elle n'est pas horizontale- / Une faille traverse une vallée en recoupant les courbes de niveau: elle dessine un V dont la pointe indique le sens du pendage - Vallée car cours d'eau / Plus le pendage est fort, plus le V est ouvert- Traçage parfois un peu approximatif c'est de l'interprétation!- Si pas d'infos précises, on poursuit la faille en profondeur- / Une faille inclinée (V dans la vallée)- 2 plis: un centré en C2 (anticlinal), l'autre en C6 (synclinal)- Formation miocène non plissée (pendage indiqué)- On connait épaisseur de C3 et C5- / Trace le profil Trace l'épaisseur de la faille Couches horizontale, le reste va être plissé A gauche anticlinal couche plissées: Bloc ouest Je trace ……… / / / REVISION SUR DIAPO EXO SESSION 2017 GEOL0201 Page 177

💡 À retenir

Savoir lire et traduire les informations altitudinales d’une carte topographique permet de construire des profils précis et exploitables.

📖 6. Lecture et utilisation des cartes géologiques : légendes, codes et durée de vie

🔑 Notions clés & Définitions

• Par exemple : Une expression utilisée pour introduire un cas concret illustrant un concept ou une règle dans un contexte donné.
• Principe de continuité : Un principe de stratigraphie selon lequel une couche géologique possède le même âge sur toute son étendue, indiquant une continuité latérale des dépôts.

📝 Points essentiels

• Les formations superficielles sont codées par des lettres majuscules avec indices, les roches sédimentaires par des lettres minuscules avec indices, et les roches magmatiques et métamorphiques par des lettres grecques.
• La légende géologique comprend aussi des schémas structuraux, coupes géologiques, géomatériaux et logs stratigraphiques.
• La durée de vie d’une carte géologique est d’environ vingt ans, au-delà de laquelle elle peut devenir obsolète.
• La légende intègre aussi des informations sur forages, carrières, mines et zones de doute dues à des alluvions ou failles.
• Les contacts géologiques observés sont représentés par des traits pleins, tandis que les contacts supposés sont indiqués par des traits discontinus.
• Les roches sédimentaires sont de nature extrêmement variée car leur genèse dépend de nombreux facteurs: La nature originelle des matériaux désagrégés et/ ou altérés- GEOL0201 Page 46 La nature originelle des matériaux désagrégés et/ ou altérés- Le type d'altération, fonction de l'aire morpho- climatique- Le mode et la durée de transport des sédiments- La nature de la zone de dépôt- La diagenèse (mécanisme de transformation du sédiment en roche)- Les caractéristiques principales des roches sédimentaires utiles à leur classification sont: La nature chimique de la roche totale- La proportion relative des éléments figurés et du ciment qui les unit- La nature minéralogique et chimique des éléments figurés et du ciment- La taille moyenne des familles d'éléments figurés- La taille moyenne des grains du ciment- Formation des roches sédimentaires Roches plutonique, sédimentaires, métamorphiques Précipitations lorsque il y a un changement de paramètre et la roches va précipité C'est le processus typique Mais il y a des exceptions Roche qui vont sédimenté sans transport Classification selon son mode de formation: Roches détritiques (formations pas des débris solide)
• Roches biochimiques (formation par précipitations) Roches carbonatées○ Roches évaporitiques○ Roches carbonées○ Roches mixtes○ Roches résiduels○
• GEOL0201 Page 83 Utilisation des fossiles Biostratigraphie: les fossiles permettent de dater les couches géologiques Un bon fossiles stratigraphique doit réunir: Une évolution rapide de l'un de ses caractères au moins;- Une grande répartition géographiques;- Les "meilleurs" fossiles stratigraphiques sont donc les invertébrés marins.

💡 À retenir

Maîtriser la lecture des codes et symboles permet d’interpréter précisément les cartes géologiques et leur validité temporelle.

📖 7. Érosion et reconnaissance des structures géologiques plissées sur carte

🔑 Notions clés & Définitions

• Synclinal : Pli géologique caractérisé par une courbure concave vers le haut, formant une dépression où les couches les plus jeunes sont au centre.
• Carte géologique : = document plan, horizontal = disposition en profondeur Coupe géologique = prolongement en profondeur On va voir zone chaude en terme de sismologie l'avenir: la modélisation 3D Pour être sûr d'avoir une modélisation sensé il faut avoir les coups en tête.

📝 Points essentiels

• L’érosion influence la forme des structures visibles sur les cartes, souvent mémorisée par le moyen mnémotechnique 'A' pour bosse.
• Les plis géologiques se reconnaissent sur carte par des bandes de couleurs répétées symétriquement.
• L’axe ou charnière du pli est le lieu où le pli est le plus marqué, les flancs se rejoignant à cet endroit.
• Les plis peuvent être classés selon l’inclinaison de leur axe, mais cette classification n’est pas prioritaire pour l’examen.

💡 À retenir

L’érosion influence la forme des structures visibles sur les cartes, souvent mémorisée par le moyen mnémotechnique 'A' pour bosse.

📊 Tableaux de Synthèse

Classification des roches volcaniques

Type	Minéralogie	Exemples
Intermédiaire	Andésite	Exemple typique
Basiques	Basalte	Exemple typique

Types d’éruption volcaniques

Type	Caractéristiques
Strombolienne	Modérée, projections
Hawaïenne	Laves fluides, coulées
Vulcanienne	Explosions violentes
Plinienne	Eruptions majeures, nuées ardentes
Sous-marine	Sous l’eau

⚠️ Pièges & Confusions Fréquentes

1. Confusion entre roches plutoniques et volcaniques selon leur mode de refroidissement.
2. Mélanger les types de volcans avec leurs morphologies sans distinction claire.
3. Confondre la classification des produits volcaniques (gaz, lave, projections).
4. Oublier l’impact de la vitesse de refroidissement sur la cristallisation.
5. Mélanger les processus de fossilisation avec la formation de fossiles.
6. Confondre les courbes de niveau et leur rôle dans la lecture topographique.
7. Mauvaise interprétation des failles et leur orientation sur la carte.

✅ Checklist Examen

1. Maîtriser la formation des roches magmatiques.
2. Savoir classer les roches volcaniques selon leur minéralogie.
3. Identifier les différents types d’éruption volcaniques.
4. Comprendre le processus de fossilisation par remplacement.
5. Interpréter une carte topographique et ses courbes de niveau.
6. Reconnaître une faille sur une carte géologique.
7. Différencier synclinal et anticlinaux.
8. Utiliser les fossiles pour la datation stratigraphique.
9. Analyser l’impact de l’érosion sur la structure géologique.
10. Maîtriser la lecture des codes et symboles en géologie.