GÉOLOGIE
la science de la structure et de l'histoire du développement de la Terre. Les principaux objets de recherche sont les roches qui contiennent les archives géologiques de la Terre, ainsi que les processus et mécanismes physiques modernes opérant à la fois à la surface et dans les profondeurs, dont l'étude nous permet de comprendre comment notre planète s'est développée dans le passé. La terre est en constante évolution. Certains changements se produisent soudainement et très violemment (par exemple, des éruptions volcaniques, des tremblements de terre ou de grandes inondations), mais le plus souvent - lentement (une couche de sédiments d'une épaisseur maximale de 30 cm est enlevée ou s'accumule sur un siècle). De tels changements ne sont pas perceptibles tout au long de la vie d’une personne, mais certaines informations ont été accumulées sur les changements sur une longue période et, grâce à des mesures précises et régulières, même des mouvements mineurs de la croûte terrestre sont enregistrés. Par exemple, il a été établi que la zone autour des Grands Lacs (États-Unis et Canada) et du golfe de Botnie (Suède) est actuellement en augmentation, tandis que la côte est de la Grande-Bretagne s'enfonce et est inondée. Cependant, des informations bien plus significatives sur ces changements résident dans les roches elles-mêmes, qui ne sont pas seulement une collection de minéraux, mais des pages de la biographie de la Terre qui peuvent être lues si vous maîtrisez la langue dans laquelle elles sont écrites. Une telle chronique de la Terre est très longue. L’histoire de la Terre a commencé simultanément avec le développement du système solaire, il y a environ 4,6 milliards d’années. Cependant, les archives géologiques sont caractérisées par la fragmentation et l'incomplétude, car de nombreuses roches anciennes ont été détruites ou recouvertes de sédiments plus jeunes. Les lacunes doivent être comblées par corrélation avec des événements survenus ailleurs et pour lesquels davantage de données sont disponibles, ainsi que par analogie et hypothèses. L'âge relatif des roches est déterminé sur la base des complexes de restes fossiles qu'elles contiennent, et les sédiments dans lesquels ces restes sont absents sont déterminés par les positions relatives des deux. De plus, l'âge absolu de presque toutes les roches peut être déterminé par des méthodes géochimiques.
voir également RENCONTRE AU RADIOCARBONE.
Disciplines géologiques. La géologie est devenue une science indépendante au XVIIIe siècle. La géologie moderne est divisée en un certain nombre de branches étroitement liées. Ceux-ci comprennent : la géophysique, la géochimie, la géologie historique, la minéralogie, la pétrologie, la géologie structurale, la tectonique, la stratigraphie, la géomorphologie, la paléontologie, la paléoécologie, la géologie minérale. Il existe également plusieurs domaines d'études interdisciplinaires : géologie marine, géologie de l'ingénieur, hydrogéologie, géologie agricole et géologie environnementale (écogéologie). La géologie est étroitement liée à des sciences telles que l'hydrodynamique, l'océanologie, la biologie, la physique et la chimie.
NATURE DE LA TERRE
Croûte, manteau et noyau. La plupart des informations sur la structure interne de la Terre sont obtenues indirectement sur la base de l'interprétation du comportement des ondes sismiques enregistrées par les sismographes. Dans les entrailles de la Terre, deux limites principales ont été établies, au niveau desquelles se produit un changement radical dans la nature de la propagation des ondes sismiques. L'un d'eux, doté de fortes propriétés réfléchissantes et réfractives, est situé à une profondeur de 13 à 90 km de la surface sous les continents et de 4 à 13 km sous les océans. Elle est appelée limite de Mohorovicic, ou surface de Moho (M), et est considérée comme une limite géochimique et une zone de transition de phase de minéraux sous l'influence d'une haute pression. Cette frontière sépare la croûte terrestre et le manteau. La deuxième limite est située à une profondeur de 2 900 km de la surface terrestre et correspond à la limite du manteau et du noyau (Fig. 1).
Températures. Basé sur le fait que la lave en fusion jaillit des volcans, on pense que les entrailles de la Terre sont chaudes. Sur la base des résultats des mesures de température dans les mines et les puits de pétrole, il a été établi que la température de la croûte terrestre augmente continuellement avec la profondeur. Si une telle tendance se poursuivait jusqu'au noyau de la Terre, sa température serait alors d'env. 2925°C, soit dépasserait considérablement les points de fusion des roches que l'on trouve couramment à la surface de la Terre. Cependant, sur la base des données sur la propagation des ondes sismiques, on pense que la majeure partie de l'intérieur de la Terre est à l'état solide. La solution à la question de la température à l'intérieur de la Terre, qui est étroitement liée aux débuts de l'histoire de la Terre, est d'une grande importance, mais elle reste encore controversée. Selon certaines théories, la Terre était initialement chaude puis refroidie ; selon d'autres, elle était initialement froide puis réchauffée sous l'influence de la chaleur générée lors de la désintégration des éléments radioactifs et de la haute pression en profondeur.
Magnétisme terrestre. On pense généralement que le champ magnétique est créé à l’intérieur de la Terre, mais le mécanisme de sa génération n’est pas assez clair. Le champ magnétique ne peut pas être le résultat d'une magnétisation permanente du noyau de fer terrestre, car la température déjà à plusieurs dizaines de kilomètres de profondeur est nettement inférieure au point de Curie - la température à laquelle la substance perd ses propriétés magnétiques. De plus, l’hypothèse de l’aimant permanent dans une position fixe est incompatible avec les changements observés dans le champ magnétique à l’heure actuelle et dans le passé. La magnétisation résiduelle est préservée dans les roches sédimentaires et volcaniques. Les particules de magnétite déposées dans les plans d'eau calmes, ainsi que les minéraux magnétiques dans les coulées de lave à des températures inférieures au point de Curie, se refroidissent et s'orientent dans la direction des lignes de champ magnétique local qui existaient lors de la formation des roches. Les études paléomagnétiques des roches permettent d'établir la position des pôles magnétiques qui existaient lors de la sédimentation et influençaient l'orientation des particules magnétiques. Les résultats obtenus indiquent que soit les pôles magnétiques, soit des parties de la croûte terrestre ont considérablement modifié leur position par rapport à l'axe de rotation de la Terre au fil du temps (le premier cas semble peu probable). Il existe également des preuves solides que les continents ont évolué les uns par rapport aux autres. Par exemple, les positions du pôle magnétique déterminées à partir de données paléomagnétiques pour des roches du même âge en Amérique du Nord, en Europe et en Australie ne coïncident pas spatialement. Ces faits confirment l'hypothèse selon laquelle les continents se sont formés à partir d'un seul proto-continent à la suite de sa division en parties distinctes et de leur séparation ultérieure.
voir également GÉOMAGNETISME.
Le champ gravitationnel de la Terre. Des études gravitationnelles ont établi que la croûte terrestre et le manteau se plient sous l'influence de charges supplémentaires. Par exemple, si la croûte terrestre avait partout la même épaisseur et la même densité, on pourrait s'attendre à ce que dans les montagnes (où la masse de roches est plus grande) il y ait une plus grande force d'attraction que dans les plaines ou dans les mers. Cependant, vers le milieu du XVIIIe siècle. il a été remarqué que l'attraction gravitationnelle dans et à proximité des montagnes est moindre que prévu (en supposant que les montagnes sont simplement une masse supplémentaire de la croûte terrestre). Ce fait s'expliquait par la présence de « vides », interprétés comme des roches décomprimées lorsqu'elles étaient chauffées ou comme un noyau de sel des montagnes. De telles explications se sont révélées intenables et, dans les années 1850, deux nouvelles hypothèses ont été proposées. Selon la première hypothèse, la croûte terrestre serait constituée de blocs de roches de tailles et de densités différentes, flottant dans un environnement plus dense. Les bases de tous les blocs sont situées au même niveau et les blocs caractérisés par une faible densité doivent être plus hauts que les blocs à haute densité. Les structures montagneuses ont été considérées comme des blocs de faible densité et les bassins océaniques comme des blocs de haute densité (avec la même masse totale des deux). Selon la deuxième hypothèse, la densité de tous les blocs est la même et ils flottent dans un environnement plus dense, et les différentes hauteurs de surface s'expliquent par leur épaisseur différente. C'est ce qu'on appelle l'hypothèse des racines rocheuses, car plus le bloc est haut, plus il est profondément ancré dans le milieu environnant. Dans les années 1940, des données sismiques ont été obtenues, confirmant l'idée selon laquelle la croûte terrestre s'épaississait dans les zones montagneuses.
Isostasia. Chaque fois qu'une contrainte supplémentaire est exercée sur la surface terrestre (par exemple, en raison de la sédimentation, du volcanisme ou de la glaciation), la croûte terrestre s'affaisse et s'affaisse, et lorsque cette charge est supprimée (en raison de la dénudation, de la fonte des calottes glaciaires, etc. ), la croûte terrestre se soulève. Ce processus de compensation, appelé isostasie, est susceptible de se produire par transfert de masse horizontal à l'intérieur du manteau, où une fusion périodique de la matière peut se produire. Il a été établi que certaines parties des côtes de la Suède et de la Finlande se sont élevées de plus de 240 m au cours des 9 000 dernières années, principalement à cause de la fonte des calottes glaciaires. Les côtes surélevées des Grands Lacs d’Amérique du Nord se sont également formées à la suite de l’isostasie. Malgré le fonctionnement de tels mécanismes compensatoires, de grands bassins océaniques et certains deltas affichent des déficits massifs importants, tandis que certaines régions de l'Inde et de Chypre affichent des excédents massifs importants.
Volcanisme. Origine de la lave. Dans certaines régions du globe, le magma s'écoule à la surface de la Terre sous forme de lave lors des éruptions volcaniques. De nombreux arcs insulaires volcaniques semblent être associés à des systèmes de failles profondes. Les centres des tremblements de terre sont situés à environ 700 km de la surface de la Terre, c'est-à-dire la matière volcanique provient du manteau supérieur. Sur les arcs insulaires, elle a souvent une composition andésitique, et comme les andésites ont une composition similaire à celle de la croûte continentale, de nombreux géologues pensent que la croûte continentale dans ces zones s'accumule en raison de l'afflux de matériaux du manteau. Les volcans opérant le long des crêtes océaniques (par exemple, hawaïennes) font éclater un matériau de composition principalement basaltique. Ces volcans sont probablement associés à des séismes superficiels dont la profondeur ne dépasse pas 70 km. Étant donné que les laves basaltiques se trouvent à la fois sur les continents et le long des dorsales océaniques, certains géologues émettent l'hypothèse qu'il existe une couche juste sous la croûte terrestre d'où proviennent les laves basaltiques.
voir également VOLCANS. Cependant, on ne sait pas clairement pourquoi, dans certaines régions, les andésites et les basaltes sont formés à partir du matériau du manteau, alors que dans d'autres, seuls les basaltes se forment. Si, comme on le croit maintenant, le manteau est effectivement ultramafique (c'est-à-dire enrichi en fer et en magnésium), alors les laves dérivées du manteau devraient avoir une composition basaltique plutôt qu'andésitique, puisque les minéraux andésites sont absents dans les roches ultramafiques. Cette contradiction est résolue par la théorie de la tectonique des plaques, selon laquelle la croûte océanique se déplace sous les arcs insulaires et fond à une certaine profondeur. Ces roches en fusion éclatent sous forme de laves andésitiques.
Sources de chaleur. L'un des problèmes non résolus de l'activité volcanique est de déterminer la source de chaleur nécessaire à la fonte locale de la couche de basalte ou du manteau. Une telle fusion doit être très localisée, car le passage des ondes sismiques montre que la croûte et le manteau supérieur sont généralement à l'état solide. De plus, l’énergie thermique doit être suffisante pour faire fondre d’énormes volumes de matière solide. Par exemple, aux États-Unis, dans le bassin du fleuve Columbia (États de Washington et de l'Oregon), le volume de basaltes est supérieur à 820 000 km3 ; les mêmes grandes strates de basaltes se trouvent en Argentine (Patagonie), en Inde (plateau du Deccan) et en Afrique du Sud (Great Karoo Rise). Il existe actuellement trois hypothèses. Certains géologues pensent que la fonte est causée par de fortes concentrations locales d'éléments radioactifs, mais de telles concentrations dans la nature semblent peu probables ; d'autres suggèrent que les perturbations tectoniques sous forme de déplacements et de failles s'accompagnent d'une libération d'énergie thermique. Il existe un autre point de vue, selon lequel le manteau supérieur dans des conditions de haute pression est à l'état solide, et lorsque la pression chute en raison de la fracturation, il fond et de la lave liquide s'écoule à travers les fissures.
Géochimie et composition de la Terre. Déterminer la composition chimique de la Terre est une tâche difficile, car le noyau, le manteau et la majeure partie de la croûte sont inaccessibles à l'échantillonnage et à l'observation directs et des conclusions doivent être tirées sur la base de l'interprétation de données indirectes et d'analogies.
La Terre est comme une météorite géante. On pense que les météorites sont des fragments de planètes préexistantes, qui dans leur composition et leur structure étaient similaires à la Terre. Il existe plusieurs types de météorites. Les plus célèbres et les plus courantes sont les météorites ferreuses, constituées d'alliages métalliques de fer et de fer-nickel, qui auraient formé le noyau des planètes existantes et, par analogie, devraient être identiques au noyau terrestre en termes de densité, de composition et de propriétés magnétiques. . Le deuxième type est celui des météorites pierreuses, constituées principalement de minéraux de silicate de fer et de magnésium. Elles sont plus communes que les météorites ferreuses et leur densité correspond aux roches qui composent le manteau. En composition, les météorites pierreuses sont très proches des roches ultramafiques de la Terre. Le troisième type est celui des météorites mixtes contenant des métaux et des silicates, ce qui indique leur origine à partir de la couche de transition (du manteau au noyau) d'une planète préexistante.
Densité de la Terre. La densité moyenne de la Terre est 5,5 fois supérieure à la densité de l’eau, 5 fois supérieure à la densité de Vénus et 3,9 fois supérieure à celle de Mars. L'augmentation de la densité avec la profondeur, qui est en bon accord avec la masse totale, le moment d'inertie, les propriétés sismiques et la compressibilité de la Terre, est estimée comme suit. La densité moyenne de la croûte terrestre (au moins dans sa partie supérieure jusqu'à une profondeur de 32 km) est de 3,32 g/cm3, au-dessous de la surface de Mohorovicic elle augmente continuellement (ce schéma est quelque peu violé aux niveaux de 415 et 988 km). À une profondeur de 2 900 km, il existe une limite entre le manteau et le noyau externe, où une forte augmentation de la densité est observée, passant de 5,68 à 9,57 g/cm3. De ce point jusqu’à la limite entre le noyau externe et interne à une profondeur de 5 080 km, la densité continue d’augmenter continuellement (s’élevant à 11,54 g/cm3 à une profondeur de 4 830 km). La densité du noyau interne est estimée entre 14 et 17 g/cm3.
La terre est comme un haut fourneau géant. Certains géologues pensent que si la Terre était autrefois en fusion, il est probable que ce matériau en fusion était divisé en couches de compositions différentes, semblable à ce qui se passe dans un haut fourneau, lorsque le métal s'accumule au fond, les sulfures au-dessus et encore plus élevé - les silicates. Peut-être que l’intérieur de la Terre est divisé dans le même ordre en un noyau métallique et des coquilles de sulfures et de silicates. Cependant, aucune trace de couche de sulfure n’a été trouvée.
Composition de la croûte terrestre. La majeure partie de la croûte terrestre n'est pas accessible à l'étude car elle est recouverte de roches sédimentaires plus jeunes, cachées par les eaux des mers et des océans, et même si elle atteint la surface quelque part, des échantillons peuvent être prélevés dans des strates relativement petites. De plus, la diversité des roches et des minéraux et leurs divers degrés de contribution à la structure de la Terre rendent difficile, voire impossible, l'obtention d'échantillons représentatifs. Tous les indicateurs quantitatifs ou données moyennées sur la composition chimique et minéralogique de la croûte terrestre représentent une approximation approximative des véritables caractéristiques. Avec un degré de fiabilité plus ou moins grand, une idée générale de la composition chimique de la croûte terrestre a été établie sur la base de l'analyse de plus de 5 000 échantillons de roches ignées (ignées). Il a été établi qu'il est constitué à 99 % de 12 éléments. Leur participation en pourcentage pondéral se répartit comme suit : oxygène (46,6), silicium (27,7), aluminium (8,1), fer (5,0), calcium (3,6), sodium (2,8), magnésium (2,6), titane (2,1), manganèse (0,4), phosphore (0,1), soufre et carbone (ensemble moins de 0,1). Évidemment, la croûte terrestre est dominée par l'oxygène, c'est pourquoi les 10 métaux les plus courants sont présents sous forme d'oxydes. Cependant, les minéraux qui composent les roches ne sont généralement pas des oxydes simples, mais complexes, qui contiennent plusieurs métaux. Le silicium étant l’un des éléments les plus abondants sur Terre, de nombreux minéraux sont une variété de silicates complexes. La combinaison de minéraux dans différentes proportions quantitatives forme la diversité des roches.
Composition chimique de l'atmosphère. L'atmosphère actuelle est le résultat de la perte lente et prolongée de l'atmosphère originelle de la Terre, due au volcanisme et à d'autres processus. Il y a environ 3,1 à 2,7 milliards d'années, avec le début de l'émission de grandes quantités de dioxyde de carbone et de vapeur d'eau, des conditions sont apparues pour la vie des premières plantes réalisant le processus de photosynthèse. De grandes quantités d'oxygène libérées dans l'atmosphère par les plantes ont d'abord été dépensées pour l'oxydation des métaux, comme en témoigne la large répartition des minerais de fer précambriens dans le monde entier. Il y a 1,6 milliard d'années, la teneur en oxygène libre de l'atmosphère atteignait environ 1 % de sa quantité actuelle, ce qui a permis l'émergence d'organismes animaux primitifs. Apparemment, l’atmosphère primordiale avait un caractère réducteur, tandis que l’atmosphère secondaire moderne se caractérise par des propriétés oxydantes. Peu à peu, sa composition chimique a changé en raison de l'activité volcanique continue et de l'évolution du monde organique.
Composition chimique des océans. On pense qu’au départ, il n’y avait pas d’eau sur Terre. Selon toute vraisemblance, les eaux modernes à la surface de la Terre sont d'origine secondaire, c'est-à-dire libéré sous forme de vapeur par les minéraux de la croûte et du manteau terrestres à la suite de l'activité volcanique, plutôt que d'être formé par la combinaison de molécules libres d'oxygène et d'hydrogène. Si l'eau de mer s'accumulait progressivement, alors le volume de l'océan mondial devrait augmenter continuellement, mais il n'y a aucune preuve géologique directe de cette circonstance ; cela signifie que les océans ont existé tout au long de l’histoire géologique de la Terre. Le changement dans la composition chimique des eaux océaniques s'est produit progressivement.
Sial et Sima. Il existe une différence entre les roches crustales qui se trouvent sous les continents et celles qui se trouvent sous les fonds océaniques. La composition de la croûte continentale correspond à la granodiorite, c'est-à-dire une roche composée de feldspath de potassium et de sodium, de quartz et de petites quantités de minéraux ferromagnésiens. La croûte océanique correspond à des basaltes constitués de feldspath calcique, d'olivine et de pyroxène. Les roches de la croûte continentale sont caractérisées par une couleur claire, une faible densité et une composition généralement acide, souvent appelée sial (en raison de la prédominance de Si et Al). Les roches de la croûte océanique se distinguent par leur couleur sombre, leur densité élevée et leur composition basique ; elles sont appelées sima (en raison de la prédominance de Si et de Mg). On pense que les roches du manteau sont ultramafiques et composées d'olivine et de pyroxène. Dans la littérature scientifique russe moderne, les termes « sial » et « sima » ne sont pas utilisés, car sont considérés comme obsolètes.
PROCESSUS GÉOLOGIQUES
Les processus géologiques sont divisés en exogènes (destructeurs et cumulatifs) et endogènes (tectoniques).
PROCESSUS DESTRUCTEURS
Dénudation. L'action des cours d'eau, du vent, des glaciers, des vagues, du gel et de la dissolution chimique entraîne la destruction et la réduction de la surface des continents (Fig. 2). Les produits de destruction sous l'influence des forces gravitationnelles sont entraînés dans les dépressions océaniques, où ils s'accumulent. De cette manière, la composition et la densité des roches composant les continents et les bassins océaniques sont moyennées et l’amplitude du relief terrestre diminue.
Chaque année, 32,5 milliards de tonnes de débris et 4,85 milliards de tonnes de sels dissous sont emportés des continents et déposés dans les mers et les océans, entraînant le déplacement d'environ 13,5 km3 d'eau de mer. Si de tels taux de dénudation se poursuivaient à l'avenir, les continents (dont la superficie est de 126,6 millions de km3) se transformeraient en 9 millions d'années en plaines presque plates - les pénéplaines. Une telle pénéplanation (nivellement) du relief n'est possible que théoriquement. En fait, les soulèvements isostasiques compensent les pertes dues à la dénudation, et certaines roches sont si résistantes qu'elles sont pratiquement indestructibles. Les sédiments continentaux sont redistribués sous l'action combinée de l'altération (destruction des roches), de la dénudation (enlèvement mécanique des roches sous l'influence des eaux courantes, des glaciers, du vent et des vagues) et de l'accumulation (dépôt de matériaux meubles et formation de nouvelles roches). Tous ces processus ne fonctionnent que jusqu'à un certain niveau (généralement le niveau de la mer), considéré comme la base de l'érosion. Pendant le transport, les sédiments meubles sont triés selon leur taille, leur forme et leur densité. En conséquence, le quartz, dont la teneur dans la roche d'origine ne peut représenter que quelques pour cent, forme une couche homogène de sable de quartz. De même, les particules d'or et certains autres minéraux lourds, tels que l'étain et le titane, sont concentrées dans les lits des cours d'eau ou les bas-fonds pour former des gisements de placers, et les matériaux à grains fins sont déposés sous forme de limons puis transformés en schistes. Des composants tels que le magnésium, le sodium, le calcium et le potassium sont dissous et emportés par les eaux de surface et souterraines, puis se déposent dans les grottes et autres cavités ou pénètrent dans les eaux marines.
Étapes de développement du relief érosif. Le relief sert d'indicateur du stade de nivellement (ou pénéplanation) des continents. Dans les montagnes et les zones qui ont connu un soulèvement intense, les processus d'érosion sont les plus actifs. Ces zones sont caractérisées par une incision rapide des vallées fluviales et une augmentation de leur longueur dans les cours supérieurs, et le paysage correspond au stade jeune ou juvénile de l'érosion. Dans d’autres régions, où l’amplitude des hauteurs est faible et où l’érosion a largement cessé, les grands fleuves transportent principalement de la traction et des sédiments en suspension. Ce relief est caractéristique du stade mature de l'érosion. Dans les zones aux amplitudes de hauteur insignifiantes, où la surface terrestre n'est pas beaucoup plus élevée que le niveau de la mer, les processus cumulatifs prédominent. Là, la rivière coule généralement légèrement au-dessus du niveau général de la plaine basse dans une élévation naturelle composée de matériaux sédimentaires, et forme un delta dans la zone estuarienne. Il s'agit du relief d'érosion le plus ancien. Cependant, toutes les zones ne sont pas au même stade d’érosion et n’ont pas le même aspect. Les reliefs varient considérablement en fonction des conditions climatiques et météorologiques, de la composition et de la structure des roches locales et de la nature du processus d'érosion (Fig. 3, 4).
Ruptures des cycles d'érosion. La séquence notée de processus d'érosion est vraie pour les continents et les bassins océaniques qui se trouvent dans des conditions statiques, mais en réalité ils sont soumis à de nombreux processus dynamiques. Le cycle d'érosion peut être interrompu par des modifications du niveau de la mer (par exemple, en raison de la fonte des calottes glaciaires) et de la hauteur des continents (par exemple, en raison de la formation de montagnes, de la tectonique des failles et de l'activité volcanique). Dans l'Illinois (États-Unis), des moraines recouvraient le relief préglaciaire mature, lui donnant un aspect jeune typique. Dans le Grand Canyon du Colorado, la rupture du cycle d'érosion a été provoquée par l'élévation du terrain jusqu'à une altitude de 2 400 m. Au fur et à mesure de l'élévation du territoire, le fleuve Colorado s'est progressivement écrasé dans sa plaine inondable et s'est retrouvé limité par les rives du Colorado. vallée. À la suite de cette rupture, des méandres superposés se sont formés, caractéristiques des anciennes vallées fluviales existant dans des conditions de relief jeune (Fig. 5). Au sein du plateau du Colorado, des méandres sont creusés jusqu'à une profondeur de 1 200 m. Les méandres profonds de la rivière Susquehanna, qui traversent les Appalaches, indiquent également que cette zone était autrefois une plaine traversée par une rivière « décrépite ».
PROCESSUS CUMULATIFS
La sédimentation est l'un des processus géologiques les plus importants, à la suite duquel de nouvelles roches se forment. Les matières transportées hors des terres finissent par s'accumuler dans les mers et les océans, où se forment des couches de sable, de limon et d'argile. En règle générale, les limons et les sédiments argileux se déposent sur le fond marin plus loin du rivage. Avec le soulèvement ultérieur de ces zones, elles se transforment en schistes argileux. Les sables se déposent principalement sur les plages et finissent par se transformer en grès. Si les produits de destruction ne sont pas triés, ils se transforment avec le temps en conglomérats. Les composés chimiques transportés dans les solutions reconstituent les réserves de substances nécessaires à la vie des plantes et des animaux marins. Par exemple, le calcium est utilisé pour construire des coquilles et des coquilles calcaires, et avec le phosphore, pour construire des os et des dents d'animaux ; le fer participe à l'hématopoïèse chez les poissons et autres animaux, et le cobalt est un composant de la vitamine B12. Lorsque les animaux meurent, leurs coquilles et leurs squelettes, constitués de carbonate de calcium, se déposent sur le fond marin et le soulèvement ultérieur de la zone est exposé sous forme de strates de calcaire. De plus, des produits chimiques peuvent se déposer directement lorsque l’eau de mer s’évapore. C’est ainsi que se forment les dépôts de sel de table. Si la matière organique s'accumule dans des conditions continentales, des gisements de charbon se forment et dans des conditions marines, du pétrole se forme. Ce type de sédimentation se produit principalement sur les marges continentales et entraîne une augmentation de leurs superficies en raison de la croissance des deltas, des plateaux et des récifs. C’est dans ces conditions que se forment les sédiments carbonatés biogéniques. Étant donné que la majeure partie des matériaux démolis se dépose précisément dans la bande d'eau côtière peu profonde, cette zone, avec une légère baisse du niveau de la mer, peut se retrouver dans des conditions subaériennes. Seule une petite partie du matériau terrigène clastique est transportée bien au-delà du plateau (Fig. 6).
TECTONIQUE
Il est établi depuis longtemps que les montagnes se forment à la suite de la formation de plis et de failles et de soulèvements tectoniques de strates sédimentaires accumulées au fond de la mer. En outre, de nombreuses preuves montrent que les zones de perturbations tectoniques les plus intenses sont confinées aux zones côtières des mers, où l'épaisseur des sédiments est la plus grande. La formation de montagnes (orogenèse) est l'un des processus les plus importants dans la formation de la topographie de la Terre, à la suite de laquelle les couches sédimentaires retirées des continents sont à nouveau soumises à des soulèvements tectoniques. Les observations dans les zones montagneuses modernes indiquent que plusieurs étapes claires peuvent être distinguées dans l'évolution du relief.
Formation de géosynclinaux. On pense que la formation des montagnes commence par l'accumulation d'épaisses strates sédimentaires dans les géosynclinaux - de grandes dépressions allongées dans la croûte terrestre. La plupart d'entre eux ont connu un affaissement lent à long terme (plus de 50 à 100 millions d'années) et un remplissage de sédiments atteignant parfois 9 km d'épaisseur. Il a été établi que l'ampleur et le rythme de ces processus variaient considérablement au sein d'une même dépression et avaient même des directions différentes : tandis qu'une partie de celle-ci s'affaissait activement, l'autre était dans des conditions relativement stables et les sédiments ne s'y accumulaient pas. Une certaine cyclicité se dessine dans la formation des géosynclinaux et la sédimentation : les transgressions des mers alternent régulièrement avec les régressions. Certains pays montagneux sont constitués de crêtes intérieures composées de strates sédimentaires plissées et de crêtes extérieures parallèles composées principalement de roches volcaniques. Il est possible que ces crêtes se soient formées dans différentes dépressions géosynclinales, mais qu'elles soient interconnectées. Les dépressions contenant des roches sédimentaires sont appelées miogéosynclinaux, et celles contenant des roches volcaniques sont appelées eugéosynclinaux. La position relative de ces deux types était constante : les eugéosynclinaux étaient face à la mer, et les miogéosynclinaux étaient situés entre les eugéosynclinaux et la terre. En règle générale, les processus de formation des montagnes impliquaient d’abord les eugéosynclinaux, puis les miogéosynclinaux. Les chaînes côtières de l'État de Washington et de l'Oregon et les montagnes de la Sierra Nevada en Californie correspondaient à une zone eugéosynclinale. Les Appalaches, les montagnes de la Nouvelle-Angleterre (dont les Montagnes Blanches) et le Piémont ont la même genèse. En revanche, les montagnes Rocheuses du Montana, du Wyoming et du Colorado, ainsi que la zone des vallées et des crêtes de Pennsylvanie et du Tennessee, étaient associées aux miogéocyclinaux.
Transformation des géosynclinaux.À certains stades de développement, des plis et des failles se forment dans les géosynclinaux, et les sédiments de remplissage se métamorphosent sous l'influence de températures et de pressions élevées. Des processus de compression apparaissent, dirigés perpendiculairement à l'axe des dépressions, qui s'accompagnent de déformations des strates sédimentaires.
Les géosynclinaux modernes sont des dépressions le long des îles de Java et de Sumatra, des tranchées Tonga - Kermadec, de Porto Rico, etc. Peut-être que leur affaissement ultérieur conduira également à la formation de montagnes. Selon de nombreux géologues, la côte du golfe des États-Unis représente également un géosynclinal moderne, même si, à en juger par les données de forage, aucun signe de formation de montagnes n'y est exprimé. Les manifestations actives de la tectonique moderne et de la construction de montagnes sont plus clairement observées dans les jeunes pays montagneux - les Alpes, les Andes, l'Himalaya et les montagnes Rocheuses.
Soulèvements tectoniques. Aux étapes finales du développement des géosynclinaux, lorsque la formation des montagnes est achevée, un intense soulèvement général des continents se produit ; au sein des pays montagneux, à ce stade de la formation du relief, des dislocations disjonctives se produisent (déplacement de blocs individuels de roches le long de lignes de faille).
TEMPS GÉOLOGIQUE
Échelle stratigraphique. L'échelle de temps géologique standard (ou colonne géologique) est le résultat d'une étude systématique des roches sédimentaires dans différentes régions du globe. Étant donné que la plupart des premiers travaux ont été réalisés en Europe, la séquence stratigraphique des sédiments de cette région a été adoptée comme norme pour d'autres régions. Cependant, pour diverses raisons, cette échelle présente des lacunes et des lacunes, c'est pourquoi elle est constamment affinée. L'échelle est très détaillée pour les périodes géologiques plus jeunes, mais son niveau de détail diminue considérablement pour les périodes géologiques plus anciennes. Cela est inévitable car les archives géologiques sont plus complètes pour les événements du passé récent et deviennent plus fragmentaires à mesure que les sédiments vieillissent. L'échelle stratigraphique est basée sur les fossiles, qui constituent le seul critère fiable pour les corrélations interrégionales (notamment à longue distance). Il a été établi que certains fossiles correspondent à une époque strictement définie et sont donc considérés comme indicatifs. Les roches contenant ces formes dominantes et leurs complexes occupent une position stratigraphique strictement définie. Il est beaucoup plus difficile d’établir des corrélations pour des roches paléontologiquement silencieuses qui ne contiennent pas d’organismes fossiles. Étant donné que les coquilles bien conservées ne proviennent que de la période cambrienne (il y a environ 570 millions d'années), la période précambrienne, qui s'étend sur environ 570 millions d'années. 85 % de l’histoire géologique ne peut pas être étudiée et subdivisée avec autant de détails que les époques plus récentes. Les méthodes de datation géochimique sont utilisées pour les corrélations interrégionales de roches paléontologiquement silencieuses. Si nécessaire, des modifications ont été introduites dans l'échelle stratigraphique standard pour refléter les spécificités régionales. Par exemple, en Europe, il existe une période du Carbonifère et aux États-Unis, il existe deux périodes correspondantes : le Mississippien et le Pennsylvanien. Il existe de nombreuses difficultés à corréler les schémas stratigraphiques locaux avec l’échelle géochronologique internationale. La Commission internationale de stratigraphie aide à résoudre ces problèmes et établit des normes pour la nomenclature stratigraphique. Elle recommande fortement d'utiliser des unités stratigraphiques locales dans les études géologiques et de les comparer à l'échelle géochronologique internationale à des fins de comparaison. Certains fossiles ont une répartition très large, presque mondiale, tandis que d'autres ont une répartition régionale étroite. Les époques constituent les plus grandes divisions de l’histoire de la Terre. Chacune d'elles combine plusieurs périodes caractérisées par le développement de certaines classes d'organismes anciens. Des extinctions massives de divers groupes d'organismes se sont produites à la fin de chaque époque. Par exemple, les trilobites ont disparu à la fin du Paléozoïque, et les dinosaures à la fin du Mésozoïque. Les causes de ces catastrophes ne sont pas encore élucidées. Il pourrait s’agir d’étapes critiques de l’évolution génétique, de pics de rayonnement cosmique, d’émissions de gaz volcaniques et de cendres, ainsi que de changements climatiques très brusques. Il existe des arguments pour étayer chacune de ces hypothèses. Cependant, la disparition progressive d'un grand nombre de familles et de classes d'animaux et de plantes à la fin de chaque époque et l'apparition de nouvelles au début de l'ère suivante restent encore l'un des mystères de la géologie. Les tentatives visant à relier la mort massive d'animaux dans les dernières étapes du Paléozoïque et du Mésozoïque aux cycles mondiaux de formation de montagnes ont échoué.
Géochronologie et échelle d'âge absolue. L'échelle stratigraphique reflète uniquement la séquence du litage rocheux et ne peut donc être utilisée que pour indiquer les âges relatifs des différentes couches (Fig. 9). La possibilité d'établir l'âge absolu des roches est apparue après la découverte de la radioactivité. Avant cela, ils ont essayé d'estimer l'âge absolu par d'autres méthodes, par exemple en analysant la teneur en sel de l'eau de mer. En supposant qu'il corresponde au ruissellement massif des fleuves du monde, l'âge minimum des mers peut être mesuré. En partant de l'hypothèse qu'au départ l'eau des océans ne contenait pas d'impuretés salées, et en tenant compte du taux d'entrée de celles-ci, l'âge des mers a été estimé dans une large fourchette - de 20 millions à 200 millions d'années. Kelvin a estimé l'âge des roches terrestres à 100 millions d'années, car, selon lui, c'était le temps qu'il fallait à la Terre initialement en fusion pour refroidir jusqu'à sa température de surface actuelle.
En dehors de ces tentatives, les premiers géologues se contentaient de déterminer les âges relatifs des roches et des événements géologiques. Sans aucune explication, on supposait qu'un temps assez long s'était écoulé entre l'apparition de la Terre et la formation de divers types de sédiments à la suite de processus toujours actifs aujourd'hui. Ce n’est que lorsque les scientifiques ont commencé à mesurer les taux de désintégration radioactive que les géologues ont eu une « horloge » pour déterminer l’âge absolu et relatif des roches contenant des éléments radioactifs. Le taux de désintégration radioactive de certains éléments est négligeable. Cela permet de déterminer l'âge d'événements anciens en mesurant la teneur en ces éléments et leurs produits de désintégration dans un échantillon spécifique. Étant donné que le taux de désintégration radioactive ne dépend pas des paramètres environnementaux, il est possible de déterminer l'âge des roches situées dans n'importe quelles conditions géologiques. Les méthodes les plus couramment utilisées sont les méthodes uranium-plomb et potassium-argon. La méthode uranium-plomb permet une datation précise basée sur des mesures des concentrations de radio-isotopes du thorium (232Th) et de l'uranium (235U et 238U). Lors de la désintégration radioactive, des isotopes du plomb se forment (208Pb, 207Pb et 206Pb). Toutefois, les roches contenant ces éléments en quantité suffisante sont assez rares. La méthode potassium-argon repose sur la transformation radioactive très lente de l'isotope 40K en 40Ar, ce qui permet de dater des événements vieux de plusieurs milliards d'années à partir du rapport de ces isotopes dans les roches. Un avantage significatif de la méthode potassium-argon est que le potassium, un élément très courant, est présent dans les minéraux formés dans tous les contextes géologiques - volcaniques, métamorphiques et sédimentaires. Cependant, l'argon, gaz inerte résultant de la désintégration radioactive, n'est pas chimiquement lié et fuit. Par conséquent, seuls les minéraux dans lesquels il est bien retenu peuvent être utilisés de manière fiable pour la datation. Malgré cet inconvénient, la méthode potassium-argon est très largement utilisée. L'âge absolu des roches les plus anciennes de la planète est de 3,5 milliards d'années. La croûte terrestre de tous les continents contient des roches très anciennes, donc la question de savoir laquelle d'entre elles est la plus ancienne ne se pose même pas. L'âge des météorites tombées sur Terre, déterminé par les méthodes potassium-argon et uranium-plomb, est d'environ 4,5 milliards d'années. Selon les géophysiciens, sur la base des données de la méthode uranium-plomb, la Terre a également un âge d'env. 4,5 milliards d'années. Si ces estimations sont correctes, il existe alors un écart d’un milliard d’années dans les archives géologiques, ce qui correspond à une étape précoce importante dans l’évolution de la Terre. Peut-être que les premières preuves ont été détruites ou effacées d’une manière ou d’une autre alors que la Terre était en fusion. Il est également probable que les roches les plus anciennes de la Terre aient été dénudées ou recristallisées sur plusieurs millions d’années.
GÉOLOGIE HISTORIQUE
Époque archéenne. Les roches les plus anciennes exposées à la surface des continents se sont formées à l’époque archéenne. La reconnaissance de ces roches est difficile, car leurs affleurements sont dispersés et sont dans la plupart des cas recouverts d'épaisses strates de roches plus jeunes. Là où ces roches sont exposées, elles sont tellement métamorphisées que leur caractère original ne peut souvent pas être restauré. Au cours de nombreuses et longues étapes de dénudation, d'épaisses couches de ces roches ont été détruites et celles qui ont survécu contiennent très peu d'organismes fossiles et leur corrélation est donc difficile, voire impossible. Il est intéressant de noter que les roches archéennes connues les plus anciennes sont probablement des roches sédimentaires hautement métamorphisées, et que les roches plus anciennes qu'elles recouvrent ont été fondues et détruites par de nombreuses intrusions ignées. Par conséquent, aucune trace de la croûte terrestre primaire n'a encore été découverte. Il existe deux vastes zones d’affleurements de roches archéennes en Amérique du Nord. Le premier d'entre eux, le Bouclier canadien, est situé au centre du Canada, des deux côtés de la baie d'Hudson. Bien qu'à certains endroits les roches archéennes soient recouvertes par des roches plus jeunes, dans la majeure partie du territoire du Bouclier canadien, elles constituent la surface. Les roches les plus anciennes connues dans cette région sont des marbres, des ardoises et des schistes cristallins interstratifiés avec des laves. Initialement, du calcaire et des schistes ont été déposés ici, puis scellés par des laves. Ces roches ont ensuite été exposées à de puissants mouvements tectoniques, accompagnés de grandes intrusions granitiques. Finalement, les roches sédimentaires ont subi un métamorphisme important. Après une longue période de dénudation, ces roches très métamorphisées ont été remontées par endroits à la surface, mais le fond général est constitué de granites. Des affleurements de roches archéennes se trouvent également dans les montagnes Rocheuses, où elles forment les crêtes de nombreuses crêtes et sommets individuels, comme Pikes Peak. Les roches plus jeunes y ont été détruites par dénudation. En Europe, des roches archéennes sont exposées dans le Bouclier Baltique en Norvège, en Suède, en Finlande et en Russie. Ils sont représentés par des granites et des roches sédimentaires fortement métamorphisées. Des affleurements similaires de roches archéennes se trouvent dans le sud et le sud-est de la Sibérie, en Chine, dans l’ouest de l’Australie, en Afrique et dans le nord-est de l’Amérique du Sud. Les traces les plus anciennes de l'activité vitale des bactéries et des colonies d'algues bleu-vert unicellulaires Collenia ont été découvertes dans les roches archéennes d'Afrique australe (Zimbabwe) et de la province de l'Ontario (Canada).
Ère protérozoïque. Au début du Protérozoïque, après une longue période de dénudation, les terres furent en grande partie détruites, certaines parties des continents furent submergées et inondées par des mers peu profondes, et certains bassins de basse altitude commencèrent à se remplir de sédiments continentaux. En Amérique du Nord, les affleurements les plus importants de roches protérozoïques se trouvent dans quatre régions. Le premier d'entre eux est confiné à la partie sud du Bouclier canadien, où d'épaisses couches de schistes et de grès de l'âge considéré sont exposées autour du lac. Haut et nord-est du lac. Huron. Ces roches sont d'origine à la fois marine et continentale. Leur répartition indique que la position des mers peu profondes a changé de manière significative tout au long du Protérozoïque. Dans de nombreux endroits, les sédiments marins et continentaux sont interstratifiés avec d'épaisses strates de lave. À la fin de la sédimentation, des mouvements tectoniques de la croûte terrestre se sont produits, les roches protérozoïques ont subi un plissement et de grands systèmes montagneux se sont formés. Dans les contreforts à l'est des Appalaches, on trouve de nombreux affleurements de roches protérozoïques. Ils ont été déposés à l’origine sous forme de couches de calcaire et de schiste, puis au cours de l’orogenèse (construction de montagnes), ils se sont métamorphosés en marbre, ardoise et schiste cristallin. Dans la région du Grand Canyon, une épaisse séquence de grès, de schistes et de calcaires du Protérozoïque recouvre en discordance les roches archéennes. Dans la partie nord des Montagnes Rocheuses, une séquence de calcaires protérozoïques d'une épaisseur d'env. 4600 m. Bien que les formations protérozoïques de ces zones aient été affectées par des mouvements tectoniques et plissées et brisées par des failles, ces mouvements n'étaient pas assez intenses et ne pouvaient pas conduire au métamorphisme des roches. Les textures sédimentaires originales y ont donc été préservées. En Europe, il existe d'importants affleurements de roches protérozoïques dans le bouclier baltique. Ils sont représentés par des marbres et des ardoises fortement métamorphisés. Dans le nord-ouest de l'Écosse, une épaisse séquence de grès protérozoïques recouvre des granites archéens et des schistes cristallins. De vastes affleurements de roches protérozoïques se trouvent dans l’ouest de la Chine, le centre de l’Australie, l’Afrique australe et le centre de l’Amérique du Sud. En Australie, ces roches sont représentées par une épaisse séquence de grès et de schistes non métamorphisés, et dans l'est du Brésil et dans le sud du Venezuela, par des ardoises et des schistes cristallins hautement métamorphisés. Les algues fossiles bleu-vert Collenia sont très répandues sur tous les continents dans les calcaires non métamorphisés de l'âge protérozoïque, où ont également été retrouvés quelques fragments de coquilles de mollusques primitifs. Cependant, les restes d'animaux sont très rares, ce qui indique que la plupart des organismes avaient une structure primitive et n'avaient pas encore de coquille dure, qui est conservée à l'état fossile. Bien que des traces de périodes glaciaires soient enregistrées aux premiers stades de l'histoire de la Terre, une glaciation étendue, qui avait une distribution presque mondiale, n'est observée qu'à la toute fin du Protérozoïque.
Paléozoïque. Après que le territoire ait connu une longue période de dénudation à la fin du Protérozoïque, certains de ses territoires ont connu un affaissement et ont été inondés par des mers peu profondes. À la suite de la dénudation des zones élevées, les matériaux sédimentaires ont été transportés par les écoulements d'eau vers les géosynclinaux, où se sont accumulées des strates de roches sédimentaires paléozoïques de plus de 12 km d'épaisseur. En Amérique du Nord, au début du Paléozoïque, deux grands géosynclinaux se sont formés. L'un d'eux, appelé les Appalaches, s'étend de l'océan Atlantique Nord au sud-est du Canada et plus au sud jusqu'au golfe du Mexique le long de l'axe des Appalaches modernes. Un autre géosynclinal reliait l'océan Arctique à l'océan Pacifique, passant légèrement à l'est de l'Alaska vers le sud à travers l'est de la Colombie-Britannique et l'ouest de l'Alberta, puis à travers l'est du Nevada, l'ouest de l'Utah et le sud de la Californie. L’Amérique du Nord était ainsi divisée en trois parties. À certaines périodes du Paléozoïque, ses régions centrales étaient partiellement inondées et les deux géosynclinaux étaient reliés par des mers peu profondes. À d'autres périodes, à la suite de soulèvements isostatiques des terres ou de fluctuations du niveau de l'océan mondial, des régressions marines se sont produites, puis des matériaux terrigènes emportés par les zones élevées adjacentes se sont déposés dans des géosynclinaux. Au Paléozoïque, des conditions similaires existaient sur d’autres continents. En Europe, d'immenses mers inondaient périodiquement les îles britanniques, les territoires de la Norvège, de l'Allemagne, de la France, de la Belgique et de l'Espagne, ainsi qu'une vaste zone de la plaine d'Europe de l'Est, de la mer Baltique aux montagnes de l'Oural. De grands affleurements de roches paléozoïques se trouvent également en Sibérie, en Chine et dans le nord de l'Inde. Ils sont indigènes dans la plupart des régions de l’est de l’Australie, de l’Afrique du Nord et du nord et du centre de l’Amérique du Sud. L'ère Paléozoïque est divisée en six périodes de durée inégale, alternant avec des étapes de courte durée de soulèvements isostatiques ou de régressions marines, au cours desquelles la sédimentation ne s'est pas produite au sein des continents (Fig. 9, 10).
La période cambrienne est la première période de l'ère paléozoïque, du nom du nom latin du Pays de Galles (Cumbria), où les roches de cet âge ont été étudiées pour la première fois. En Amérique du Nord, au Cambrien, les deux géosynclinaux ont été inondés et dans la seconde moitié du Cambrien, la partie centrale du continent occupait une position si basse que les deux creux étaient reliés par une mer peu profonde et des couches de grès, de schistes et de calcaires. y sont accumulés. Une transgression marine majeure avait lieu en Europe et en Asie. Ces régions du monde ont été en grande partie inondées. Les exceptions étaient trois grandes masses continentales isolées (le Bouclier Baltique, la péninsule arabique et le sud de l’Inde) et un certain nombre de petites masses continentales isolées du sud de l’Europe et de l’Asie du Sud. De plus petites transgressions marines ont eu lieu en Australie et dans le centre de l'Amérique du Sud. Le Cambrien était caractérisé par des conditions tectoniques plutôt calmes. Les gisements de cette période ont conservé les premiers nombreux fossiles témoignant du développement de la vie sur Terre. Bien qu'aucune plante ou animal terrestre n'ait été enregistré, les mers épicontinentales peu profondes et les géosynclinaux submergés étaient riches en de nombreux animaux invertébrés et plantes aquatiques. Les animaux les plus inhabituels et les plus intéressants de cette époque - les trilobites (Fig. 11), une classe d'arthropodes primitifs disparus, étaient répandus dans les mers cambriennes. Leurs coquilles calcaires-chitineuses ont été trouvées dans des roches de cet âge sur tous les continents. En outre, il existait de nombreux types de brachiopodes, de mollusques et d'autres invertébrés. Ainsi, toutes les principales formes d'organismes invertébrés (à l'exception des coraux, des bryozoaires et des pélécypodes) étaient présentes dans les mers cambriennes.
À la fin de la période cambrienne, la majeure partie des terres a connu un soulèvement et une régression marine à court terme. La période ordovicienne est la deuxième période de l'ère paléozoïque (du nom de la tribu celtique ordovicienne qui habitait le territoire du Pays de Galles). Au cours de cette période, les continents ont de nouveau connu un affaissement, à la suite duquel les géosynclinaux et les bassins de basse altitude se sont transformés en mers peu profondes. À la fin de l'Ordovicien ca. 70 % de l’Amérique du Nord a été inondée par la mer, dans laquelle d’épaisses couches de calcaire et de schiste se sont déposées. La mer couvrait également de vastes zones d'Europe et d'Asie, en partie l'Australie et les régions centrales de l'Amérique du Sud. Tous les invertébrés du Cambrien ont continué à évoluer vers l'Ordovicien. De plus, des coraux, des pélécypodes (bivalves), des bryozoaires et les premiers vertébrés sont apparus. Au Colorado, dans les grès de l'Ordovicien, des fragments des vertébrés les plus primitifs ont été découverts - sans mâchoires (ostracodermes), dépourvus de véritables mâchoires et de membres appariés, et la partie avant du corps était recouverte de plaques osseuses qui formaient une coque protectrice. Sur la base d'études paléomagnétiques des roches, il a été établi que pendant la majeure partie du Paléozoïque, l'Amérique du Nord était située dans la zone équatoriale. Les organismes fossiles et les calcaires répandus de cette époque indiquent la prédominance des mers chaudes et peu profondes dans l'Ordovicien. L'Australie était située près du pôle Sud et le nord-ouest de l'Afrique était situé dans la région du pôle lui-même, ce qui est confirmé par les signes d'une glaciation généralisée imprimés dans les roches ordoviciennes d'Afrique. À la fin de la période ordovicienne, à la suite de mouvements tectoniques, un soulèvement continental et une régression marine se sont produits. À certains endroits, les roches natives du Cambrien et de l'Ordovicien ont connu un processus de plissement, qui s'est accompagné de la croissance de montagnes. Cette ancienne étape de l'orogenèse est appelée le plissement calédonien.
Silurien. Pour la première fois, des roches de cette période ont également été étudiées au Pays de Galles (le nom de la période vient de la tribu celtique des Silures qui habitaient cette région). Après les soulèvements tectoniques qui marquèrent la fin de l'Ordovicien, une phase de dénudation commença, puis au début du Silurien, les continents connurent à nouveau un affaissement et les mers inondaient les zones basses. En Amérique du Nord, au Silurien inférieur, la superficie des mers a considérablement diminué, mais au Silurien moyen, elles occupaient près de 60 % de son territoire. Une épaisse séquence de calcaires marins de la formation Niagara s'est formée, qui tire son nom des chutes du Niagara dont elle forme le seuil. Au Silurien supérieur, les superficies des mers étaient considérablement réduites. D'épaisses strates salines accumulées dans une bande s'étendant du Michigan moderne au centre de l'État de New York. En Europe et en Asie, les mers siluriennes étaient répandues et occupaient presque les mêmes territoires que les mers cambriennes. Les mêmes massifs isolés qu'au Cambrien, ainsi que des zones importantes du nord de la Chine et de la Sibérie orientale, sont restés épargnés. En Europe, d’épaisses strates calcaires se sont accumulées le long de la périphérie de la pointe sud du bouclier baltique (actuellement elles sont partiellement submergées par la mer Baltique). Les petites mers étaient courantes dans l'est de l'Australie, l'Afrique du Nord et le centre de l'Amérique du Sud. Dans les roches du Silurien, en général, on trouvait les mêmes représentants fondamentaux du monde organique que dans l'Ordovicien. Les plantes terrestres n'étaient pas encore apparues au Silurien. Parmi les invertébrés, les coraux sont devenus beaucoup plus abondants, grâce à leur activité vitale, des récifs coralliens massifs se sont formés dans de nombreuses régions. Les trilobites, si caractéristiques des roches cambriennes et ordoviciennes, perdent leur importance dominante : ils deviennent de plus en plus petits tant en quantité qu'en espèces. À la fin du Silurien, de nombreux grands arthropodes aquatiques appelés euryptérides, ou crustacés, font leur apparition. La période silurienne en Amérique du Nord s'est terminée sans mouvements tectoniques majeurs. Cependant, en Europe occidentale, c'est à cette époque que se forme la ceinture calédonienne. Cette chaîne de montagnes s'étendait sur la Norvège, l'Écosse et l'Irlande. L'orogenèse s'est également produite dans le nord de la Sibérie, à la suite de laquelle son territoire a été élevé si haut qu'il n'a plus jamais été inondé. La période Dévonienne doit son nom au comté de Devon en Angleterre, où les roches de cet âge ont été étudiées pour la première fois. Après la rupture de dénudation, certaines zones des continents ont de nouveau connu un affaissement et ont été inondées par des mers peu profondes. Dans le nord de l'Angleterre et en partie en Écosse, les jeunes Calédonides empêchèrent la pénétration de la mer. Cependant, leur destruction a entraîné l'accumulation d'épaisses strates de grès terrigènes dans les vallées des rivières des contreforts. Cette formation d'anciens grès rouges est connue pour ses poissons fossiles bien conservés. Le sud de l’Angleterre était à cette époque recouvert d’une mer dans laquelle d’épaisses couches de calcaire se déposaient. De vastes zones du nord de l’Europe ont ensuite été inondées par des mers dans lesquelles se sont accumulées des couches de schistes argileux et de calcaires. Lorsque le Rhin a découpé ces couches dans la région du massif de l'Eifel, des falaises pittoresques se sont formées qui s'élèvent le long des rives de la vallée. Les mers du Dévonien couvraient de nombreuses régions de la Russie européenne, du sud de la Sibérie et du sud de la Chine. Un vaste bassin maritime a inondé le centre et l’ouest de l’Australie. Cette zone n'a pas été recouverte par la mer depuis la période cambrienne. En Amérique du Sud, la transgression marine s’est étendue à certaines zones du centre et de l’ouest. De plus, il existait un étroit creux sublatitudinal en Amazonie. Les races dévoniennes sont très répandues en Amérique du Nord. Pendant la majeure partie de cette période, deux bassins géosynclinaux majeurs existaient. Au Dévonien moyen, la transgression marine s'est étendue au territoire de la vallée fluviale moderne. Mississippi, où se sont accumulées des strates multicouches de calcaire. Au Dévonien supérieur, d'épais horizons de schiste et de grès se sont formés dans les régions orientales de l'Amérique du Nord. Ces séquences clastiques correspondent à une étape de formation des montagnes qui a débuté à la fin du Dévonien moyen et s'est poursuivie jusqu'à la fin de cette période. Les montagnes s'étendaient le long du flanc est du géosynclinal des Appalaches (du sud-est moderne des États-Unis au sud-est du Canada). Cette région a été fortement soulevée, sa partie nord a subi un plissement, puis de vastes intrusions granitiques s'y sont produites. Ces granites sont utilisés pour constituer les Montagnes Blanches du New Hampshire, Stone Mountain en Géorgie et un certain nombre d’autres structures montagneuses. Dévonien supérieur, dit Les montagnes acadiennes ont été remaniées par des processus de dénudation. En conséquence, une séquence de grès s'est accumulée à l'ouest du géosynclinal des Appalaches, dont l'épaisseur dépasse à certains endroits 1 500 m. Ils sont largement représentés dans la région des montagnes Catskill, d'où le nom de grès Catskill. Dans le même temps, la construction de montagnes est apparue à une plus petite échelle dans certaines régions d’Europe occidentale. L'orogenèse et le soulèvement tectonique de la surface terrestre ont provoqué une régression marine à la fin du Dévonien. Au Dévonien, des événements importants se sont produits dans l’évolution de la vie sur Terre. Les premières découvertes incontestées de plantes terrestres ont été faites dans de nombreuses régions du globe. Par exemple, dans les environs de Gilboa (New York), de nombreuses espèces de fougères, dont des arbres géants, ont été trouvées. Parmi les invertébrés, les éponges, les coraux, les bryozoaires, les brachiopodes et les mollusques étaient répandus (Fig. 12). Il existait plusieurs types de trilobites, même si leur nombre et leur diversité spécifique étaient considérablement réduits par rapport au Silurien. Le Dévonien est souvent appelé « l’âge du poisson » en raison de la magnifique floraison de cette classe de vertébrés. Même si des animaux primitifs sans mâchoire existaient encore, des formes plus avancées commencèrent à prédominer. Les poissons ressemblant à des requins atteignaient une longueur de 6 m. À cette époque, sont apparus des poissons-poumons, dans lesquels la vessie natatoire était transformée en poumons primitifs, ce qui leur permettait d'exister pendant un certain temps sur terre, ainsi qu'en nageoires lobées et rayonnées. poisson. Au Dévonien supérieur, les premières traces d'animaux terrestres ont été découvertes - de grands amphibiens ressemblant à des salamandres appelés stégocéphales. Leurs caractéristiques squelettiques montrent qu'ils ont évolué à partir de poissons-poumons en améliorant davantage leurs poumons et en modifiant leurs nageoires en membres.
Période carbonifère. Après une certaine pause, les continents ont de nouveau connu un affaissement et leurs zones basses se sont transformées en mers peu profondes. Ainsi commença la période carbonifère, qui doit son nom à la présence généralisée de gisements de charbon en Europe et en Amérique du Nord. En Amérique, son stade précoce, caractérisé par les conditions marines, était auparavant appelé Mississipien en raison de l'épaisse couche de calcaire qui se formait dans la vallée moderne du fleuve. Mississippien, et est maintenant attribué à la période du Carbonifère inférieur. En Europe, tout au long du Carbonifère, les territoires de l'Angleterre, de la Belgique et du nord de la France ont été en grande partie inondés par la mer, dans laquelle se sont formés d'épais horizons calcaires. Certaines régions du sud de l’Europe et de l’Asie du Sud ont également été inondées, où d’épaisses couches de schistes et de grès se sont déposées. Certains de ces horizons sont d'origine continentale et contiennent de nombreux restes fossiles de plantes terrestres et abritent également des strates houillères. Les formations du Carbonifère inférieur étant peu représentées en Afrique, en Australie et en Amérique du Sud, on peut supposer que ces territoires étaient situés majoritairement dans des conditions subaériennes. De plus, il existe des preuves d'une glaciation continentale généralisée. En Amérique du Nord, le géosynclinal des Appalaches était limité au nord par les montagnes acadiennes, et au sud, depuis le golfe du Mexique, il était pénétré par la mer du Mississippi, qui inondait la vallée du Mississippi. De petits bassins maritimes occupaient certaines zones à l'ouest du continent. Dans la région de la vallée du Mississippi, une séquence multicouche de calcaire et de schiste s'est accumulée. L'un de ces horizons, appelé Le calcaire indien, ou spergénite, est un bon matériau de construction. Il a été utilisé dans la construction de nombreux bâtiments gouvernementaux à Washington. A la fin du Carbonifère, la construction de montagnes s'est généralisée en Europe. Des chaînes de montagnes s'étendaient du sud de l'Irlande au sud de l'Angleterre et du nord de la France jusqu'au sud de l'Allemagne. Cette étape de l'orogenèse est appelée hercynienne ou variscienne. En Amérique du Nord, des soulèvements locaux se sont produits à la fin de la période mississippienne. Ces mouvements tectoniques se sont accompagnés d'une régression marine dont le développement a également été facilité par les glaciations des continents australs. En général, le monde organique du Carbonifère inférieur (ou Mississippien) était le même qu'au Dévonien. Cependant, en plus d'une plus grande variété d'espèces de fougères arborescentes, la flore s'est reconstituée avec des mousses arborescentes et des calamites (arthropodes arborescents de la classe de la prêle). Les invertébrés étaient principalement représentés par les mêmes formes qu'au Dévonien. À l’époque du Mississippien, les nénuphars, animaux de fond semblables à une fleur, sont devenus plus courants. Parmi les vertébrés fossiles, les poissons ressemblant à des requins et les stégocéphales sont nombreux. Au début du Carbonifère supérieur (en Amérique du Nord - Pennsylvanien), les conditions sur les continents ont commencé à changer rapidement. Comme il ressort de la répartition beaucoup plus large des sédiments continentaux, les mers occupaient des espaces plus petits. Europe du Nord-Ouest la plupart A cette époque, c'était dans des conditions subaériennes. La vaste mer épicontinentale de l'Oural s'étendait largement sur le nord et le centre de la Russie, et un géosynclinal majeur s'étendait sur le sud de l'Europe et le sud de l'Asie (les Alpes, le Caucase et l'Himalaya modernes se trouvent le long de son axe). Ce creux, appelé géosynclinal, ou mer, Téthys, a existé au cours de plusieurs périodes géologiques ultérieures. Les basses terres s'étendent à travers l'Angleterre, la Belgique et l'Allemagne. Ici, à la suite de petits mouvements oscillatoires de la croûte terrestre, une alternance d'environnements marins et continentaux s'est produite. À mesure que la mer se retirait, des paysages marécageux de basse altitude se sont formés avec des forêts de fougères arborescentes, de mousses arborescentes et de calamites. Au fur et à mesure de l'avancée des mers, les sédiments recouvrirent les forêts, compactant les restes ligneux qui se transformèrent en tourbe puis en charbon. À la fin du Carbonifère, la glaciation de couverture s'est étendue à tous les continents de l'hémisphère sud. En Amérique du Sud, à la suite d'une transgression marine pénétrant depuis l'ouest, la majeure partie du territoire de la Bolivie et du Pérou modernes a été inondée. Au début de l'époque pennsylvanienne en Amérique du Nord, le géosynclinal des Appalaches s'est fermé, a perdu le contact avec l'océan mondial et des grès terrigènes se sont accumulés dans les régions de l'est et du centre des États-Unis. Au milieu et à la fin de cette période, l’intérieur de l’Amérique du Nord (ainsi que l’Europe occidentale) était dominé par les basses terres. Ici, les mers peu profondes ont périodiquement cédé la place à des marécages qui ont accumulé d'épais dépôts de tourbe qui se sont ensuite transformés en grands bassins houillers qui s'étendent de la Pennsylvanie à l'est du Kansas. Certaines parties de l’ouest de l’Amérique du Nord ont été inondées par la mer pendant une grande partie de cette période. Des couches de calcaire, de schiste et de grès y ont été déposées. La présence généralisée d’environnements subaériens a grandement contribué à l’évolution des plantes et des animaux terrestres. De gigantesques forêts de fougères arborescentes et de mousses massues couvraient les vastes plaines marécageuses. Ces forêts regorgeaient d'insectes et d'arachnides. Une espèce d'insecte, la plus grande de l'histoire géologique, ressemblait à la libellule moderne, mais avait une envergure d'environ 1 000 m. 75 cm. Les stégocéphales ont atteint une diversité d'espèces nettement plus grande. Certains dépassaient les 3 m de longueur. Rien qu'en Amérique du Nord, plus de 90 espèces de ces amphibiens géants, semblables aux salamandres, ont été découvertes dans les sédiments marécageux de la période pennsylvanienne. Des restes d’anciens reptiles ont été retrouvés dans ces mêmes roches. Cependant, en raison du caractère fragmentaire des découvertes, il est difficile d'avoir une image complète de la morphologie de ces animaux. Ces formes primitives ressemblaient probablement aux alligators.
Période permienne. Les changements dans les conditions naturelles, qui ont commencé à la fin du Carbonifère, sont devenus encore plus prononcés au Permien, qui a mis fin à l'ère Paléozoïque. Son nom vient de la région de Perm en Russie. Au début de cette période, la mer occupait le géosynclinal de l'Oural - un creux qui suivait la grève des montagnes modernes de l'Oural. Une mer peu profonde recouvrait périodiquement certaines parties de l’Angleterre, du nord de la France et du sud de l’Allemagne, où s’accumulaient des couches de sédiments marins et continentaux – grès, calcaires, schistes et sel gemme. La mer de Téthys a existé pendant la majeure partie de cette période et une épaisse séquence de calcaires s'est formée dans la région du nord de l'Inde et de l'Himalaya moderne. D'épais gisements du Permien sont présents dans l'est et le centre de l'Australie ainsi que sur les îles d'Asie du Sud et du Sud-Est. Ils sont répandus au Brésil, en Bolivie et en Argentine, ainsi qu'en Afrique australe. De nombreuses formations permiennes du nord de l’Inde, de l’Australie, de l’Afrique et de l’Amérique du Sud sont d’origine continentale. Ils sont représentés par des dépôts glaciaires compactés, ainsi que par des sables fluvio-glaciaires répandus. En Afrique centrale et australe, ces roches débutent une épaisse séquence de sédiments continentaux connue sous le nom de série du Karoo. En Amérique du Nord, les mers du Permien occupaient une superficie plus petite que les périodes paléozoïques précédentes. La principale transgression s'est propagée de l'ouest du golfe du Mexique au nord du Mexique et au centre-sud des États-Unis. Le centre de cette mer épicontinentale était situé dans l’État moderne du Nouveau-Mexique, où s’est formée une épaisse séquence de calcaires capitaniens. Grâce à l'activité des eaux souterraines, ces calcaires ont acquis une structure en nid d'abeille, particulièrement prononcée dans les célèbres Carlsbad Caverns (Nouveau-Mexique, USA). Plus à l'est, des faciès côtiers de schistes rouges ont été déposés au Kansas et en Oklahoma. À la fin du Permien, lorsque la superficie occupée par la mer a été considérablement réduite, d'épaisses strates salines et gypseuses se sont formées. À la fin du Paléozoïque, en partie au Carbonifère et en partie au Permien, l'orogenèse a commencé dans de nombreuses régions. Les roches sédimentaires épaisses du géosynclinal des Appalaches étaient plissées et brisées par des failles. En conséquence, les Appalaches se sont formées. Cette étape de la construction des montagnes en Europe et en Asie est appelée Hercynien ou Variscien, et en Amérique du Nord - Appalaches. La flore du Permien était la même que celle de la seconde moitié du Carbonifère. Cependant, les plantes étaient plus petites et moins nombreuses. Cela indique que le climat du Permien est devenu plus froid et plus sec. Les animaux invertébrés du Permien étaient hérités de la période précédente. Un grand bond en avant s'est produit dans l'évolution des vertébrés (Fig. 13). Sur tous les continents, les sédiments continentaux de l'âge permien contiennent de nombreux restes de reptiles atteignant une longueur de 3 m. Tous ces ancêtres des dinosaures du Mésozoïque se distinguaient par une structure primitive et ressemblaient à des lézards ou des alligators, mais présentaient parfois des caractéristiques inhabituelles, par exemple. , une haute nageoire en forme de voile s'étendant du cou à la queue le long du dos, chez Dimetrodon. Les stégocéphales étaient encore nombreux.
À la fin de la période permienne, la construction de montagnes, qui s'est manifestée dans de nombreuses régions du globe dans le contexte du soulèvement général des continents, a entraîné des changements si importants dans l'environnement que de nombreux représentants caractéristiques de la faune paléozoïque ont commencé à disparaître. . La période Permienne fut la dernière étape de l'existence de nombreux invertébrés, notamment les trilobites. L'ère Mésozoïque, divisée en trois périodes, se distinguait du Paléozoïque par la prédominance des milieux continentaux sur les milieux marins, ainsi que par la composition de la flore et de la faune. Les plantes terrestres, de nombreux groupes d'invertébrés, et notamment les vertébrés, se sont adaptés à de nouveaux environnements et ont subi des changements importants. La période du Trias ouvre l'ère Mésozoïque. Son nom vient du grec. trias (trinité) en relation avec la structure claire à trois membres des strates sédimentaires de cette période dans le nord de l'Allemagne. Les grès rouges se trouvent à la base de la séquence, les calcaires au milieu et les grès et schistes rouges au sommet. Au cours du Trias, de vastes zones d’Europe et d’Asie étaient occupées par des lacs et des mers peu profondes. La mer épicontinentale couvrait l’Europe occidentale et son littoral remonte à l’Angleterre. Les sédiments stratotypiques mentionnés ci-dessus se sont accumulés dans ce bassin maritime. Les grès présents dans les parties inférieure et supérieure de la séquence sont en partie d'origine continentale. Un autre bassin maritime du Trias a pénétré le territoire du nord de la Russie et s'est étendu vers le sud le long du creux de l'Oural. L’immense mer de Téthys couvrait alors à peu près le même territoire qu’à l’époque du Carbonifère supérieur et du Permien. Dans cette mer s'est accumulée une épaisse couche de calcaire dolomitique, qui compose les Dolomites du nord de l'Italie. En Afrique centrale et sud, la plupart des strates supérieures de la série continentale du Karoo sont d'âge triasique. Ces horizons sont connus pour l'abondance de restes fossiles de reptiles. A la fin du Trias, des couvertures de limons et de sables d'origine continentale se sont formées sur le territoire de la Colombie, du Venezuela et de l'Argentine. Les reptiles trouvés dans ces couches présentent des similitudes frappantes avec la faune de la série Karoo d'Afrique australe. En Amérique du Nord, les roches du Trias ne sont pas aussi répandues qu'en Europe et en Asie. Les produits de destruction des Appalaches - sables et argiles continentaux rouges - se sont accumulés dans les dépressions situées à l'est de ces montagnes et ont connu des affaissements. Ces dépôts, interstratifiés avec des horizons de lave et des intrusions de nappes, sont brisés par des failles et plongent vers l'est. Dans le bassin de Newark au New Jersey et dans la vallée de la rivière Connecticut, ils correspondent au substrat rocheux de la série Newark. Des mers peu profondes occupaient certaines régions occidentales de l’Amérique du Nord, où s’accumulaient les calcaires et les schistes. Des grès continentaux et des schistes triasiques émergent le long des flancs du Grand Canyon (Arizona). Le monde organique de la période du Trias était très différent de celui du Permien. Cette époque est caractérisée par une abondance de grands conifères dont les restes se retrouvent souvent dans les dépôts continentaux du Trias. Les schistes de la formation Chinle, dans le nord de l'Arizona, sont riches en troncs d'arbres fossilisés. L'altération des schistes les a exposés et forme maintenant une forêt de pierres. Les cycas (ou cycadophytes), plantes au tronc fin ou en forme de tonneau et aux feuilles disséquées pendant au sommet, comme celles des palmiers, se sont répandues. Certaines espèces de cycas existent également dans les zones tropicales modernes. Parmi les invertébrés, les plus courants étaient les mollusques, parmi lesquels prédominaient les ammonites (Fig. 14), qui ressemblaient vaguement aux nautiles (ou bateaux) modernes et à une coquille à plusieurs chambres. Il existait de nombreuses espèces de bivalves. Des progrès significatifs ont eu lieu dans l'évolution des vertébrés. Bien que les stégocéphales fussent encore assez communs, les reptiles commencèrent à prédominer, parmi lesquels apparurent de nombreux groupes inhabituels (par exemple, les phytosaures, dont la forme du corps ressemblait à celle des crocodiles modernes et dont les mâchoires étaient étroites et longues avec des dents coniques pointues). Au Trias, de vrais dinosaures sont apparus pour la première fois, plus avancés sur le plan évolutif que leurs ancêtres primitifs. Leurs membres étaient dirigés vers le bas plutôt que vers l’extérieur (comme les crocodiles), ce qui leur permettait de se déplacer comme des mammifères et de soutenir leur corps au-dessus du sol. Les dinosaures se déplaçaient sur leurs pattes postérieures, maintenant leur équilibre à l'aide d'une longue queue (comme un kangourou), et se distinguaient par leur petite hauteur - de 30 cm à 2,5 m. Certains reptiles adaptés à la vie en milieu marin, par exemple, les ichtyosaures, dont le corps ressemblait à un requin et dont les membres étaient transformés en quelque chose entre les nageoires et les nageoires, et les plésiosaures, dont le torse s'aplatissait, le cou s'allongeait et les membres se transformaient en nageoires. Ces deux groupes d’animaux sont devenus plus nombreux au cours des dernières étapes de l’ère mésozoïque.
La période jurassique tire son nom des montagnes du Jura (au nord-ouest de la Suisse), composées de strates multicouches de calcaire, de schistes et de grès. L’une des plus grandes transgressions marines d’Europe occidentale s’est produite au Jurassique. Une immense mer épicontinentale s'étendait sur la majeure partie de l'Angleterre, de la France et de l'Allemagne et pénétrait dans certaines régions occidentales de la Russie européenne. En Allemagne, il existe de nombreux affleurements de calcaires lagunaires à grains fins du Jurassique supérieur dans lesquels des fossiles inhabituels ont été découverts. En Bavière, dans la célèbre ville de Solenhofen, des restes de reptiles ailés et des deux espèces connues des premiers oiseaux ont été découverts. La mer de Téthys s'étendait de l'Atlantique à la partie sud de la péninsule ibérique, le long de la mer Méditerranée et à travers l'Asie du Sud et du Sud-Est jusqu'à l'océan Pacifique. La majeure partie de l'Asie du Nord au cours de cette période était située au-dessus du niveau de la mer, bien que les mers épicontinentales pénétraient en Sibérie par le nord. Des sédiments continentaux de l'âge jurassique sont connus dans le sud de la Sibérie et le nord de la Chine. De petites mers épicontinentales occupaient des zones limitées le long de la côte occidentale de l'Australie. À l’intérieur de l’Australie se trouvent des affleurements de sédiments continentaux jurassiques. Au cours de la période jurassique, la majeure partie de l’Afrique était située au-dessus du niveau de la mer. L'exception était sa périphérie nord, qui a été inondée par la mer de Téthys. En Amérique du Sud, une mer étroite et allongée remplissait un géosynclinal situé approximativement sur le site des Andes modernes. En Amérique du Nord, les mers jurassiques occupaient des zones très limitées à l’ouest du continent. D'épaisses strates de grès continentaux et de schistes de couverture se sont accumulées dans la région du plateau du Colorado, en particulier au nord et à l'est du Grand Canyon. Les grès se sont formés à partir des sables qui constituaient les paysages de dunes désertiques des bassins. En raison des processus d'altération, les grès ont acquis des formes inhabituelles (comme les pics pointus pittoresques du parc national de Zion ou le monument national du Rainbow Bridge, qui est une arche s'élevant à 94 m au-dessus du fond du canyon et d'une portée de 85 m ; ces attractions sont situé dans l'Utah). Les gisements de Morrison Shale sont célèbres pour la découverte de 69 espèces de fossiles de dinosaures. Les sédiments fins de cette zone se sont probablement accumulés dans des conditions de plaine marécageuse. Le monde végétal de la période jurassique était, dans ses grandes lignes, similaire à celui existant au Trias. La flore était dominée par des espèces de cycas et de conifères. Pour la première fois, des ginkgos sont apparus - des gymnospermes, des plantes ligneuses à feuilles larges dont les feuilles tombent en automne (probablement un lien entre les gymnospermes et les angiospermes). La seule espèce de cette famille - le ginkgo biloba - a survécu jusqu'à nos jours et est considérée comme le plus ancien représentant des arbres, véritablement un fossile vivant. La faune invertébrée du Jurassique est très similaire à celle du Trias. Cependant, les coraux bâtisseurs de récifs sont devenus plus nombreux et les oursins et les mollusques se sont répandus. De nombreux bivalves apparentés aux huîtres modernes sont apparus. Les ammonites étaient encore nombreuses. Les vertébrés étaient représentés principalement par des reptiles, puisque les stégocéphales ont disparu à la fin du Trias. Les dinosaures ont atteint le point culminant de leur développement. Les formes herbivores telles que l'Apatosaurus et le Diplodocus ont commencé à se déplacer sur quatre membres ; beaucoup avaient de longs cous et queues. Ces animaux ont acquis des tailles gigantesques (jusqu'à 27 m de long) et certains pesaient jusqu'à 40 tonnes. Certains représentants de dinosaures herbivores plus petits, comme les stégosaures, ont développé une coque protectrice composée de plaques et d'épines. Les dinosaures carnivores, en particulier les allosaures, développaient de grosses têtes dotées de mâchoires puissantes et de dents pointues ; ils atteignaient une longueur de 11 m et se déplaçaient sur deux membres. D'autres groupes de reptiles étaient également très nombreux. Les plésiosaures et les ichtyosaures vivaient dans les mers du Jurassique. Pour la première fois, des reptiles volants sont apparus - des ptérosaures, qui ont développé des ailes membraneuses, comme les chauves-souris, et leur masse a diminué en raison des os tubulaires. L’apparition des oiseaux au Jurassique constitue une étape importante dans le développement du monde animal. Deux squelettes d'oiseaux et des empreintes de plumes ont été découverts dans les calcaires lagunaires de Solenhofen. Cependant, ces oiseaux primitifs avaient encore de nombreuses caractéristiques communes avec les reptiles, notamment des dents coniques et pointues et une longue queue. La période jurassique s'est terminée par un plissement intense, qui a abouti à la formation des montagnes de la Sierra Nevada dans l'ouest des États-Unis, qui se sont étendues plus au nord jusqu'à l'ouest du Canada moderne. Par la suite, la partie sud de cette ceinture plissée a de nouveau connu un soulèvement qui a prédéterminé la structure des montagnes modernes. Sur d'autres continents, les manifestations de l'orogenèse au Jurassique étaient insignifiantes.
Période crétacée. À cette époque, d'épaisses couches de calcaire blanc mou et faiblement compacté - craie, d'où vient le nom de l'époque, se sont accumulées. Pour la première fois, de telles couches ont été étudiées dans des affleurements le long des rives du détroit du Pas-de-Calais, près de Douvres (Grande-Bretagne) et de Calais (France). Dans d’autres parties du monde, les sédiments de cet âge sont également appelés Crétacé, bien qu’on y trouve également d’autres types de roches. Au Crétacé, les transgressions marines couvraient de grandes parties de l’Europe et de l’Asie. En Europe centrale, les mers ont rempli deux creux géosynclinaux sublatitudinaux. L'un d'eux était situé dans le sud-est de l'Angleterre, le nord de l'Allemagne, la Pologne et les régions occidentales de la Russie et, à l'extrême est, atteignait le creux subméridional de l'Oural. Un autre géosynclinal, Téthys, a maintenu sa direction précédente dans le sud de l'Europe et en Afrique du Nord et est relié à la pointe sud du creux de l'Oural. De plus, la mer de Téthys s'étendait en Asie du Sud et à l'est du Bouclier indien, elle était reliée à l'océan Indien. À l'exception des marges nord et orientales, le territoire de l'Asie n'a pas été inondé par la mer pendant toute la période du Crétacé, de sorte que les dépôts continentaux de cette époque y sont répandus. D'épaisses couches de calcaire du Crétacé sont présentes dans de nombreuses régions d'Europe occidentale. Dans les régions du nord de l'Afrique, où entra la mer de Téthys, de grandes strates de grès se sont accumulées. Les sables du désert du Sahara se sont formés principalement à cause des produits de leur destruction. L'Australie était couverte par les mers épicontinentales du Crétacé. En Amérique du Sud, pendant la majeure partie du Crétacé, le creux andin a été inondé par la mer. À l'est, des limons et des sables terrigènes contenant de nombreux restes de dinosaures se sont déposés sur une vaste zone du Brésil. En Amérique du Nord, les mers marginales occupaient les plaines côtières de l’océan Atlantique et du golfe du Mexique, où s’accumulaient sables, argiles et calcaires du Crétacé. Une autre mer marginale était située sur la côte ouest du continent en Californie et atteignait le pied sud des montagnes ressuscitées de la Sierra Nevada. Cependant, la transgression marine majeure la plus récente s'est produite dans le centre-ouest de l'Amérique du Nord. À cette époque, un vaste creux géosynclinal des montagnes Rocheuses s'est formé et une immense mer s'est étendue du golfe du Mexique aux grandes plaines et montagnes Rocheuses modernes au nord (à l'ouest du Bouclier canadien) jusqu'à l'océan Arctique. Au cours de cette transgression, une épaisse séquence de couches de grès, de calcaires et de schistes s'est déposée. À la fin du Crétacé, une orogenèse intense s'est produite en Amérique du Sud et du Nord et en Asie de l'Est. En Amérique du Sud, les roches sédimentaires accumulées dans le géosynclinal andin sur plusieurs périodes ont été compactées et plissées, conduisant à la formation des Andes. De même, en Amérique du Nord, les montagnes Rocheuses se sont formées sur le site d'un géosynclinal. L'activité volcanique a augmenté dans de nombreuses régions du monde. Des coulées de lave ont couvert toute la partie sud de la péninsule de l'Hindoustan (formant ainsi le vaste plateau du Deccan), et de petites effusions de lave ont eu lieu en Arabie et en Afrique de l'Est. Tous les continents ont connu des soulèvements importants et une régression de toutes les mers géosynclinales, épicontinentales et marginales s'est produite. La période du Crétacé a été marquée par plusieurs événements majeurs dans le développement du monde organique. Les premières plantes à fleurs apparaissent. Leurs restes fossiles sont représentés par des feuilles et du bois d'espèces dont beaucoup poussent encore aujourd'hui (par exemple le saule, le chêne, l'érable et l'orme). La faune invertébrée du Crétacé est généralement similaire à celle du Jurassique. Parmi les vertébrés, la diversité des espèces de reptiles a atteint son point culminant. Il y avait trois groupes principaux de dinosaures. Les carnivores aux membres postérieurs massifs bien développés étaient représentés par des tyrannosaures, qui atteignaient 14 m de long et 5 m de haut. Un groupe de dinosaures herbivores bipèdes (ou trachodonts) avec de larges mâchoires aplaties, rappelant le bec d'un canard, s'est développé. De nombreux squelettes de ces animaux se trouvent dans les dépôts continentaux du Crétacé d'Amérique du Nord. Le troisième groupe comprend les dinosaures à cornes dotés d'un bouclier osseux développé qui protégeait la tête et le cou. Un représentant typique de ce groupe est le Triceratops avec une corne nasale courte et deux longues cornes supraorbitales. Les plésiosaures et les ichtyosaures vivaient dans les mers du Crétacé, et des lézards marins appelés mosasaures, dotés d'un corps allongé et de membres relativement petits en forme de nageoires, sont apparus. Les ptérosaures (lézards volants) ont perdu leurs dents et se déplaçaient mieux dans l'espace aérien que leurs ancêtres du Jurassique. L'une des espèces de ptérosaures, le ptéranodon, avait une envergure allant jusqu'à 8 m. On connaît deux espèces d'oiseaux du Crétacé qui conservaient certaines caractéristiques morphologiques des reptiles, par exemple des dents coniques situées dans les alvéoles. L'un d'eux - l'hesperornis (oiseau plongeur) - s'est adapté à la vie marine. Bien que des formes de transition plus proches des reptiles que des mammifères soient connues depuis le Trias et le Jurassique, de nombreux restes de vrais mammifères ont été découverts pour la première fois dans les sédiments continentaux du Crétacé supérieur. Les mammifères primitifs du Crétacé étaient de petite taille et rappelaient quelque peu les musaraignes modernes. Les processus généralisés de formation de montagnes sur Terre et les soulèvements tectoniques des continents à la fin du Crétacé ont entraîné des changements si importants dans la nature et le climat que de nombreuses plantes et animaux ont disparu. Parmi les invertébrés, les ammonites qui dominaient les mers mésozoïques ont disparu, et parmi les vertébrés, tous les dinosaures, ichtyosaures, plésiosaures, mosasaures et ptérosaures ont disparu. L'ère Cénozoïque, couvrant les 65 derniers millions d'années, est divisée en périodes tertiaire (en Russie, il est d'usage de distinguer deux périodes - Paléogène et Néogène) et Quaternaire. Bien que cette dernière ait été de courte durée (les estimations d'âge de sa limite inférieure varient de 1 à 2,8 millions d'années), elle a joué un grand rôle dans l'histoire de la Terre, puisque les glaciations continentales répétées et l'apparition de l'homme y sont associées.
Période tertiaire. À cette époque, de nombreuses régions d’Europe, d’Asie et d’Afrique du Nord étaient recouvertes de mers épicontinentales peu profondes et de mers géosynclinales profondes. Au début de cette période (au Néogène), la mer occupait le sud-est de l'Angleterre, le nord-ouest de la France et la Belgique, et une épaisse couche de sables et d'argiles s'y accumulait. La mer de Téthys existait toujours, s'étendant de l'Atlantique à l'océan Indien. Ses eaux ont inondé les péninsules ibérique et apennine, les régions du nord de l'Afrique, le sud-ouest de l'Asie et le nord de l'Hindoustan. D'épais horizons calcaires se sont déposés dans ce bassin. Une grande partie du nord de l’Égypte est composée de calcaires nummulitiques, qui ont été utilisés comme matériau de construction dans la construction des pyramides. A cette époque, la quasi-totalité de l'Asie du Sud-Est était occupée par des bassins marins et une petite mer épicontinentale s'étendant jusqu'au sud-est de l'Australie. Les bassins marins tertiaires couvraient les extrémités nord et sud de l'Amérique du Sud, et la mer épicontinentale pénétrait dans l'est de la Colombie, le nord du Venezuela et le sud de la Patagonie. D'épaisses strates de sables continentaux et de limons accumulés dans le bassin amazonien. Les mers marginales étaient situées sur le site des plaines côtières modernes adjacentes à l'océan Atlantique et au golfe du Mexique, ainsi que le long de la côte ouest de l'Amérique du Nord. D'épaisses strates de roches sédimentaires continentales, formées à la suite de la dénudation des montagnes Rocheuses revitalisées, accumulées sur les grandes plaines et dans les bassins intermontagnards. Dans de nombreuses régions du globe, une orogenèse active s'est produite au milieu de la période tertiaire. Les Alpes, les Carpates et le Caucase se sont formés en Europe. En Amérique du Nord, au cours des dernières étapes de la période tertiaire, les chaînes côtières (au sein des États modernes de Californie et de l'Oregon) et les montagnes Cascade (au sein de l'Oregon et de l'État de Washington) se sont formées. La période tertiaire est marquée par des progrès significatifs dans le développement du monde organique. Les plantes modernes sont apparues au Crétacé. La plupart des invertébrés tertiaires étaient directement hérités des formes du Crétacé. Les poissons osseux modernes sont devenus plus nombreux et le nombre et la diversité des espèces d'amphibiens et de reptiles ont diminué. Il y a eu un bond dans le développement des mammifères. Des formes primitives semblables aux musaraignes et apparues pour la première fois au Crétacé, naissent de nombreuses formes remontant au début de la période tertiaire. Les restes fossiles les plus anciens de chevaux et d'éléphants ont été découverts dans les roches du Tertiaire inférieur. Des carnivores et des ongulés à doigts égaux sont apparus. La diversité des espèces d'animaux a considérablement augmenté, mais beaucoup d'entre eux ont disparu à la fin de la période tertiaire, tandis que d'autres (comme certains reptiles du Mésozoïque) sont revenus à un mode de vie marin, comme les cétacés et les marsouins, dont les nageoires sont des membres transformés. Les chauves-souris pouvaient voler grâce à une membrane reliant leurs longs doigts. Les dinosaures, disparus à la fin du Mésozoïque, ont cédé la place aux mammifères, qui sont devenus la classe animale dominante sur terre au début du Tertiaire. La période Quaternaire est divisée en Éopléistocène, Pléistocène et Holocène. Cette dernière a commencé il y a à peine 10 000 ans. Le relief et les paysages modernes de la Terre se sont principalement formés au Quaternaire. La formation des montagnes, qui s'est produite à la fin de la période tertiaire, a prédéterminé une élévation significative des continents et une régression des mers. La période Quaternaire a été marquée par un refroidissement important du climat et le développement généralisé des glaciations en Antarctique, au Groenland, en Europe et en Amérique du Nord. En Europe, le centre de la glaciation était le Bouclier Baltique, à partir duquel la calotte glaciaire s'étendait jusqu'au sud de l'Angleterre, au centre de l'Allemagne et aux régions centrales de l'Europe de l'Est. En Sibérie, la couverture glaciaire était plus petite, principalement limitée aux zones de contreforts. En Amérique du Nord, les calottes glaciaires couvraient une vaste zone, comprenant la majeure partie du Canada et les régions du nord des États-Unis jusqu’au sud de l’Illinois. Dans l'hémisphère sud, la calotte glaciaire du Quaternaire est caractéristique non seulement de l'Antarctique, mais aussi de la Patagonie. De plus, la glaciation des montagnes était répandue sur tous les continents. Au Pléistocène, il existe quatre étapes principales de glaciation intensifiée, alternant avec des périodes interglaciaires, au cours desquelles les conditions naturelles étaient proches du moderne, voire plus chaudes. La dernière calotte glaciaire d'Europe et d'Amérique du Nord a atteint son apogée grandes tailles Il y a 18 à 20 000 ans et a finalement fondu au début de l'Holocène. Au cours de la période quaternaire, de nombreuses formes tertiaires d'animaux ont disparu et de nouvelles sont apparues, adaptées aux conditions plus froides. Il convient de noter en particulier le mammouth et le rhinocéros laineux, qui habitaient les régions du nord du Pléistocène. Dans les régions les plus méridionales de l'hémisphère nord, des mastodontes, des tigres à dents de sabre, etc. ont été découverts. Lorsque les calottes glaciaires ont fondu, les représentants de la faune du Pléistocène ont disparu et ont été remplacés par des animaux modernes. Les peuples primitifs, en particulier les Néandertaliens, existaient probablement déjà au cours de la dernière période interglaciaire, mais l'homme moderne - Homo sapiens - n'est apparu qu'à la dernière époque glaciaire du Pléistocène et s'est installé sur toute la planète au cours de l'Holocène.
Grand dictionnaire encyclopédique
SCIENCES GÉOLOGIQUES (a. sciences géologiques ; n. geologische Wissenschaften ; f. sciences géologiques ; i. ciencias geologicas) - un complexe de sciences sur des sphères plus profondes.
Objet, but et tâches principales. Lien avec les sciences connexes. Les sciences géologiques étudient la composition, la structure, l'origine, le développement de la Terre et de ses géosphères constitutives, principalement la croûte terrestre, les processus qui s'y déroulent, les modèles de formation et de placement.
Objectif scientifique et pratique des sciences géologiques : connaissance de la structure géologique et de l'évolution de la Terre dans son ensemble ; restaurer l'histoire de divers processus géologiques, révéler les schémas des phénomènes géologiques et développer une théorie de l'évolution de la planète ; évaluation prospective et prévisions pour l'identification des zones minéralisées et des gisements minéraux, y compris ; développement de méthodes scientifiques pour leur recherche et leur exploration, justification de l'utilisation intégrée des ressources minérales naturelles ; participation à la résolution des problèmes et à sa stabilité ; prédiction d'événements catastrophiques; promouvoir le progrès d’une vision matérialiste du monde.
Objets directs des sciences géologiques - et leurs totalités (unités stratigraphiques, corps minéraux, etc.), leur composition chimique et leur structure, les organismes disparus, les environnements gazeux et liquides, les champs physiques.
Les sciences géologiques modernes comprennent (y compris la paléontologie), (y compris la géologie des zones profondes de la Terre), (la physique de la Terre « solide »), etc. Dans l'étude de la forme géologique du mouvement de la matière, la science s'occupe de le système matériel et énergétique auto-développé - la Terre , dont le développement crée la base de l'émergence d'une forme supérieure d'existence de la matière associée. La paléontologie est un lien dans l'étude de deux formes de mouvement de la matière - géologique et biologique.
Le développement de la science géologique, de ses recherches théoriques et de ses méthodes de connaissance a été largement déterminé par les besoins de la production sociale. Les facteurs les plus importants qui stimulent le progrès des sciences géologiques sont la croissance de la production minière, les besoins des autres secteurs de l'économie nationale (industrie, énergie, construction, transports, affaires militaires, agriculture, etc.) et le niveau de développement général de technologie. L'utilisation de progrès techniques modernes, principalement la technologie géophysique et de forage, garantit l'inclusion d'horizons de plus en plus profonds de la Terre dans le domaine de la science géologique, augmentant ainsi la vitesse de traitement des données géologiques et la fiabilité des résultats. Dans la réalisation de l'objectif principal et de la tâche principale de la science géologique, les principaux concepts, hypothèses et théories scientifiques jouent un rôle de plus en plus important.
Les sciences géologiques utilisent les résultats et les méthodes de l'ensemble des sciences de la terre. Les processus géologiques se produisant à la surface de la planète (ou à faible profondeur) sont étudiés avec la participation des sciences physiques et géographiques (climatologie, hydrologie, océanologie, etc.) ; Lors de l'étude des processus profonds, de la détermination de l'âge radiologique, lors de la prospection géologique, des méthodes de géochimie et de géophysique (physique de la Terre « solide », notamment) sont utilisées. Dans les problèmes de l'origine et des débuts de l'histoire de la Terre, les données de l'astronomie et de la planétologie, incl. obtenus grâce aux lancements de vaisseaux spatiaux vers la Lune et les planètes. L'étude des ressources minérales est complétée par des recherches et des avancées économiques. Le besoin de minéraux, les méthodes de leur extraction, la technologie de traitement et la planification de l'emplacement rationnel de l'industrie minière déterminent les orientations générales de la recherche prédictive et métallogénique. Le lien entre la science géologique et les sciences biologiques est varié - depuis l'utilisation de l'évolution du monde organique pour déterminer l'âge relatif des objets géologiques jusqu'à la prise en compte des processus biologiques et biochimiques afin d'élucider la genèse des roches et des minéraux, en particulier des matières premières énergétiques. (,). Depuis les années 60 du 20e siècle, les appareils des sciences mathématiques, de la cybernétique et de l'informatique sont de plus en plus utilisés en sciences géologiques.
Histoire du développement de la science géologique. Les origines de la science géologique résident dans les observations et les hypothèses des philosophes du monde antique et de l'Orient ancien concernant les tremblements de terre, les éruptions volcaniques, l'activité de l'eau, etc. Le Moyen Âge et la Renaissance ont été marqués par les premières tentatives de description et de systématisation des pierres, des métaux et alliages, conséquence directe du développement (travaux des naturalistes d'Asie centrale Ibn Sina et Biruni, du scientifique allemand Agricola). Au XVIe siècle, en Russie, les premières tentatives ont été faites pour systématiser les informations géologiques fournies par les « explorateurs de minerais ».
Le scientifique danois N. Steno (XVIIe siècle) a été le premier à formuler l'idée de la séquence d'âge des couches horizontales primaires et des processus secondaires qui perturbent cet événement, confirmant ainsi les premières lois de la science géologique. Au sens moderne, le terme « géologie » a été utilisé pour la première fois par le scientifique norvégien M. P. Esholt (1657). Le XVIIe siècle remonte à des hypothèses spéculatives sur l'origine de la Terre à partir d'une masse en fusion, lors du refroidissement de laquelle une croûte solide s'est formée (scientifique allemand G. W. Leibniz, 1693). À la fin du XVIIIe siècle, le terme « géognosie » se généralise.
Les bases de la science géologique ont été posées dans la seconde moitié du XVIIIe siècle. les travaux de J. L. Buffon, J. B. Romé de Lisle et R. J. Ayui en France, M. V. Lomonosov, I. I. Lepyokhin et P. S. Pallas en Russie, O. B. de Saussure en Suisse, W. Smith et J. Getton en Grande-Bretagne, A. G. Werner en Allemagne, A. . Kronstedt en Suède. Dans les travaux de M. V. Lomonossov « Sur les couches de la Terre » (1763) et « Le mot sur la naissance des métaux issus des secousses de la Terre » (1757), la durée, la continuité et la périodicité des processus géologiques, l'interaction des processus internes et Les forces extérieures qui façonnent la face de la Terre ont été soulignées et des considérations ont été exprimées sur l'origine des charbons fossiles dus aux restes végétaux, les principes du regroupement naturel des minéraux dans les veines de minerai et l'utilisation de ces associations dans les recherches ont été esquissés. Un rôle important dans le développement de la science géologique a été joué par la lutte idéologique entre les représentants de deux hypothèses scientifiques - l'hypothèse du neptunisme (A. G. Werner), qui affirmait la formation sédimentaire de toutes les roches, et l'hypothèse du plutonisme (J. Hutton), qui attribué un rôle décisif aux processus volcaniques internes.
A la fin du XVIIIe et au début du XIXe siècle, l'accumulation des faits s'accompagne de leur analyse, qui jette les bases de diverses branches de la science géologique, dont le développement devient l'une des conditions indispensables au progrès de l'industrie. La création d'une école supérieure des mines à Saint-Pétersbourg (1773) (aujourd'hui l'Institut des mines de Leningrad) fut d'une grande importance pour le développement de la science géologique en Russie.
L'émergence de la science géologique est à juste titre associée à l'élucidation de la possibilité de diviser les couches de la croûte terrestre par âge et de leur corrélation à l'aide de restes d'organismes (W. Smith, 1790), ce qui a permis de systématiser des données minéralogiques et paléontologiques éparses et a créé les conditions des reconstructions géologiques. La formulation de concepts tels que " " (A. G. Werner), " " (V. M. Severgin), le développement de la classification chimique des minéraux (scientifique suédois J. Berzelius), les lois (R. J. Ayui) remontent à la même époque, compilation. des premières cartes géologiques (Transbaïkalie orientale - D. Lebedev et M. Ivanov, 1789-94 ; Angleterre - W. Smith, 1815 ; partie européenne de la Russie, 1829). Les changements dans l'histoire géologique de la Terre ont été expliqués dans certains cas (le scientifique français J. Lamarck et d'autres) du point de vue de l'idée évolutionniste, dans d'autres (le scientifique français J. Cuvier et ses disciples) - par la théorie des catastrophes. (cataclysmes périodiquement récurrents qui ont radicalement changé la topographie de la planète et détruit tous les êtres vivants, qui seraient censés renaître après cela).
Un événement majeur dans l'histoire des sciences géologiques fut la publication en 1830-33 de l'ouvrage en 2 volumes du scientifique anglais C. Lyell « Fundamentals of Geology », qui montra la durée importante de l'histoire de la Terre et le rôle de Les processus géologiques fonctionnant constamment et progressivement, ont porté un coup dur à la théorie du catastrophisme, étant donné la justification de la méthode historique comparative et le principe de l'actualisme (voir).
En 1829, le géologue français L. Elie de Beaumont propose une hypothèse de contraction, expliquant la dislocation des couches par compression de la croûte terrestre en refroidissement et diminution du volume du noyau terrestre. La théorie a été soutenue par la plupart des géologues jusqu'au 20e siècle. Les travaux du scientifique allemand, qui a défendu le concept de matérialité et de l'unité de la nature, et du scientifique anglais Charles Darwin, qui a développé la théorie matérialiste de l'évolution (développement historique) ont été d'une grande importance dans l'histoire du développement de la science géologique. du monde organique de la Terre (1859).
La demande toujours croissante de matières premières minérales dans les pays d'Europe occidentale, de Russie et d'Amérique du Nord a stimulé le développement généralisé de la recherche géologique régionale, accompagné de la compilation, de la recherche et de la découverte de gisements minéraux. Des monographies ont été publiées décrivant de riches collections de minéraux, de roches et de restes d'organismes. Dans les pays développés dans la 2e moitié du 19e siècle. Des services géologiques ont été créés, chargés de l'organisation et du développement de la base de ressources minérales sur la base d'une étude systématique de la géologie et des ressources minérales du territoire. Fin du 19ème siècle. Ces œuvres se sont répandues dans certaines colonies du monde et du monde.
La création à Saint-Pétersbourg en 1817 et en 1882 de la première institution géologique d'État, qui marqua le début de l'institution nationale, fut d'une importance décisive pour le développement de la science géologique en Russie. En 1878, avec la participation active de géologues russes, le 1er Congrès géologique international se tient à Paris. Le 7e Congrès a été convoqué à Saint-Pétersbourg (1897) et ses excursions sur le terrain ont couvert de nombreuses régions de la partie européenne de la Russie.
La seconde moitié du XIXe - début du XXe siècle est caractérisée par la différenciation de la science géologique et l'émergence de nouvelles orientations. Dans le groupe de disciplines qui étudient la matière, la minéralogie s'est développée avec succès, recevant une base fondamentalement nouvelle après les travaux du fondateur de la doctrine de la symétrie, de la théorie moderne et des méthodes de cristallographie. La pétrographie s'est isolée, ce qui est associé au début de l'utilisation du microscope polarisant (scientifique anglais G. Sorby, Grande-Bretagne, 1849 ; A. A. Inostrantsev, Russie, 1858).
Au milieu du 19ème siècle. la théorie de la différenciation est née et développée (le scientifique allemand R. Bunsen, le scientifique français J. Durocher, le scientifique allemand G. Rosenbusch, le scientifique suisse P. Niggli). Les recherches (lithologie) ont conduit à la formulation du concept (scientifique suisse A. Gresley, 1838), développé dans la 2e moitié du 19e siècle. N. A. Golovkinsky et N. I. Andrusov. Les progrès dans l'étude des structures géologiques étaient dus à la cartographie géologique et à la formation de la doctrine de deux domaines fondamentalement différents - (géologues américains J. Hall, 1857-59 et J. Dana, 1873 ; géologue français E. Og, 1900) et (, 1887;) , ainsi que les zones pliées (). Différents âges d'époques de plissement ont été identifiés pour le territoire européen et de nouveaux types de structures ont été identifiés. La géologie structurale et la géologie sont devenues des disciplines indépendantes.
Après l'établissement de tous les systèmes géologiques (1822-41) et leurs divisions, leur isolement (J. Dana, 1872) et à partir de sa composition (géologue américain S. Emmons, 1888), un système général (international) fut développé. Avec les réalisations de la paléontologie évolutionniste (C. Darwin, V. O. Kovalevsky), de la paléogéographie (A. P. Karpinsky) et d'autres branches de la science géologique, cette échelle a servi de base scientifique à la géologie historique en tant que discipline scientifique complexe qui étudie la séquence et les modèles de processus géologiques dans l'histoire des planètes. Dans un premier temps, ces études ont été réalisées dans le but de restaurer le développement des structures individuelles, des bassins et du monde organique ; plus tard, leur sphère comprenait des corps magmatiques et des gisements minéraux. L'ouvrage fondamental du géologue autrichien E. Suess « La face de la Terre » (5 livres, 1883-1909) résumait les résultats de la période classique de la science géologique.
La stratigraphie s'est développée dans deux directions : la première d'entre elles - détaillant par toutes méthodes de subdivision des coupes locales et corrélant les gisements correspondants au sein de la région ; le second est l'affinement et le développement d'une échelle stratigraphique générale du Phanérozoïque basée sur la méthode biostratigraphique.
Dans le domaine de la pétrologie (pétrographie), des études sur les roches ignées et métamorphiques et leurs associations ont été réalisées en lien avec les problèmes généraux de l'étude de la structure interne de la Terre et de l'évolution de sa matière. Dans l'étude du magmatisme, la première place appartenait aux études sur l'orientation formationnelle. Une classification des formations ignées a été établie (Yu. A. Kuznetsov, 1964), une « Carte des formations ignées CCCP » à l'échelle 1:2 500 000 a été publiée (E. T. Shatalov, 1968), des méthodes de recherche paléovolcanique ont été développées (I. V. Luchitsky , 1971) , théorie du zonage des roches et minerais métasomatiques (D.S. Korzhinsky, Yu.V. Kazitsyn). Des diagrammes des faciès métamorphiques ont été compilés (Yu. I. Polovinkina, V. S. Sobolev) et la « CCCP Metamorphic Facies Map » a été publiée à l'échelle 1 : 7 500 000 (V. S. Sobolev et al., 1966).
Dans le domaine des minerais, les moyens ont été obtenus
Rodygine S.A.
Géologie
Cours 1 La géologie comme science, ses principales branches, ses liens avec les autres sciences. Principales étapes du développement de la géologie
Conférence 2 La Terre dans l'espace mondial, son origine. Composition et structure de la Terre
Cours 3 Aperçu général des processus géodynamiques. Processus exogènes. Érosion. Activité géologique du vent
Conférence 4 Activité géologique des eaux vives
Conférence 5 Activité géologique des eaux souterraines. Phénomènes gravitationnels. Activité géologique de la glace
Conférence 6 Rôle géologique des lacs et des marécages. Activité géologique de la mer
Cours 7 Processus de dynamique interne (endogène). Tremblements de terre
Conférence 8 Mouvements oscillatoires de la croûte terrestre
Conférence 9 Mouvements de pliage de la croûte terrestre
Conférence 10 Mouvements de rupture de la croûte terrestre. Formation de secours
La géologie en tant que science, ses principales branches, ses liens avec d'autres sciences. Principales étapes du développement de la géologie
La géologie comme science
Bref aperçu de l'histoire du développement des connaissances géologiques
Questions d'auto-test
La géologie comme science
Géologie(grec "geo" - Terre, "logos" - enseignement) - la science de la Terre, sa composition, sa structure et son développement, les processus qui s'y déroulent, dans son air, son eau et ses coquilles rocheuses.
La Terre est constituée de plusieurs coquilles dont la composition chimique, l'état physique et les propriétés sont différents. La géologie étudie principalement l'enveloppe externe - la croûte terrestre ou lithosphère (du grec "lithos" - pierre) en étroite collaboration avec d'autres sciences - biologie, science du sol, géophysique, géographie, etc. Dans la recherche géologique, tout d'abord, les horizons supérieurs de la croûte terrestre sont étudiés dans des affleurements naturels (affleurements de roches provenant de sédiments à la surface de la Terre) et dans des affleurements artificiels - chantiers miniers (fossés, fosses, mines, puits géophysiques). des méthodes sont utilisées pour étudier les parties profondes de la croûte terrestre .
Actuellement, la géologie est une combinaison de nombreuses disciplines géologiques qui en ont émergé à la suite du développement approfondi de certaines branches des connaissances géologiques.
Les recherches géologiques s'effectuent principalement sur les masses rocheuses qui composent la croûte terrestre, appelées rochers. L'étude directe des roches est réalisée par une branche particulière de la géologie, devenue une discipline indépendante et appelée pétrographie(grec "petros" - pierre). La pétrographie décrit la composition des roches, leur structure, leurs conditions d'apparition, ainsi que leur origine et les changements provoqués par divers facteurs.
Les roches sont soit des accumulations lâches, soit (beaucoup plus souvent) des agrégats fermement soudés de particules solides individuelles (grains), dont chacune représente individuellement un corps chimiquement et physiquement homogène. Ces composants des roches, souvent très différents les uns des autres et étant des composés chimiques très complexes, sont appelés minéraux.Étudier leur composition chimique, leurs propriétés et leur origine minéralogie. Les caractéristiques physiques de la structure interne de la matière minérale à l'état cristallin solide sont étudiées par cristallographie. Les données de cristallographie, de minéralogie, de pétrographie, combinées aux découvertes d'autres sciences géologiques, servent de base géochimie. Il établit les modèles de distribution, de combinaison et de mouvement des éléments chimiques individuels et de leurs isotopes à l'intérieur de la Terre et à sa surface. Les disciplines énumérées ci-dessus qui étudient la composition matérielle de la Terre ont une science connexe : la science du sol, qui considère la couche la plus superficielle de la croûte terrestre, qui est fertile et est appelée sol.
Les sciences qui considèrent la composition matérielle de la Terre comprennent la doctrine des minéraux. Il s'agit d'une branche de la géologie qui étudie les conditions de formation, de répartition et d'évolution des gisements minéraux de la croûte terrestre. Parmi eux se démarquent minerai(métaux) et non métallique(engrais minéraux, matériaux de construction, énergies fossiles, etc.). Cette industrie a un rôle particulièrement important importance pratique.
Sous l'influence des forces internes (endogènes) associées aux sources d'énergie à l'intérieur de la Terre et des forces externes (exogènes) dues à l'énergie solaire reçue par la surface de la Terre, la croûte terrestre et la Terre dans son ensemble changent continuellement, passant par un certain nombre de des étapes successives de développement. Le complexe des sciences qui étudient les processus géologiques qui changent la face de la Terre unit géologie dynamique. Il examine les processus qui provoquent des modifications dans la croûte terrestre, la formation du relief de la surface terrestre et déterminent le développement de la Terre dans son ensemble. Une grande variété d'objets de recherche a conduit à la séparation de disciplines indépendantes de la géologie dynamique telles que volcanologie, sismogéologie Et géotectonique.
Volcanologieétudie les processus des éruptions volcaniques, la structure, le développement et les causes de la formation des volcans et la composition des produits émis par ceux-ci.
Sismogéologie- la science des conditions géologiques d'apparition et de manifestation des tremblements de terre.
Géotectonique (tectonique)- une science qui étudie les mouvements et les déformations de la croûte terrestre et les caractéristiques de sa structure qui résultent de ces mouvements et déformations.
La branche de la géologie qui examine les modèles de placement et de combinaison de diverses roches dans la lithosphère, qui déterminent sa structure, s'appelle géologie structurale.
Les sciences qui étudient les phénomènes géologiques externes (exogènes) se produisant à la surface de la croûte terrestre à la suite de l'interaction avec l'atmosphère et l'hydrosphère appartiennent à la géographie physique, bien qu'elles soient associées à la géologie dynamique. Ces sciences comprennent : 1 - géomorphologie - la science qui étudie la formation et le développement des reliefs ; 2 - l'hydrologie terrestre, explorer les espaces aquatiques des continents terrestres (rivières, lacs).
La Terre a une histoire de développement très longue et complexe, qui est imprimée dans les roches qui sont successivement apparues dans les entrailles de la Terre et à sa surface. Restituer l'histoire de la Terre et expliquer les raisons de son développement fait l'objet de géologie historique. Cette science établit un lien entre le développement du monde organique et le développement de l'ensemble de la croûte terrestre. Ses disciplines spéciales sont stratigraphie, paléontologie, paléogéographie.
Stratigraphieétablit la séquence chronologique de formation des roches de la croûte terrestre, qui servent de principaux documents du passé. D'une importance particulière pour cette science est paléontologie(grec : ??????? - ?jaloux, ????? - ?descendant; organisme), qui étudie les fossiles contenus dans les roches et qui sont les restes d'animaux et de plantes autrefois existants. Grâce à eux, les paléontologues reconstituent la flore et la faune qui existaient sur Terre au cours des époques géologiques passées. La paléontologie, basée sur l'étude des restes d'animaux et de plantes disparus, établit l'âge des roches et permet de comparer des strates hétérogènes de formations sédimentaires apparues simultanément. La chronologie géologique et la périodisation de l'histoire géologique reposent sur les données de cette science. Il est également d'une grande importance pour clarifier les conditions physiques et géographiques et la situation des époques géologiques passées, ce qui est la tâche paléogéographie. Les moyens de cette clarification sont les roches et les fossiles qu'elles contiennent.
La section de géologie historique qui étudie l'histoire du développement de la Terre au cours de la dernière période dite Quaternaire est attribuée à une zone spéciale - Géologie quaternaire. Les sédiments formés au Quaternaire, en tant que plus jeunes et plus superficiels, servent de base directe aux activités humaines d'agriculture et d'ingénierie.
Au XXe siècle, une nouvelle science a commencé à se développer de manière particulièrement intensive : géophysique, utiliser des méthodes physiques pour étudier la croûte terrestre et le globe dans son ensemble. L’utilisation de méthodes physiques a permis de clarifier la structure de l’intérieur profond de la Terre.
Les sciences géologiques les plus importantes qui étudient des questions pratiques comprennent l'étude des minéraux (voir ci-dessus), hydrogéologie Et géologie de l'ingénieur.
Hydrogéologie- la science de l'origine, des propriétés physiques et chimiques, de la dynamique et des conditions d'apparition des eaux souterraines, de leurs manifestations à la surface de la Terre.
Géologie de l'ingénierie - l'étude des propriétés des roches, ces phénomènes géologiques qui résultent de la construction et peuvent l'influencer.
Contrairement à la plupart des sciences naturelles, qui utilisent largement expérience en laboratoire, La géologie est une science dans laquelle la méthode de recherche expérimentale a des applications limitées. La principale difficulté de l’utilisation de l’expérience en géologie est incommensurabilité de l'échelle le temps des processus géologiques avec la durée de la vie humaine. Les processus géologiques se produisant dans des conditions naturelles durent des centaines de milliers, des millions et des milliards d'années. Par conséquent, pour étudier les processus géologiques, il est utilisé méthode d'actualisation(Français "actuelle" - moderne). Son essence réside dans la compréhension du passé à travers le présent, c'est-à-dire observations des processus géologiques modernes. Cependant, lors de l'application de cette méthode, il faut se rappeler que la Terre elle-même, les conditions physiques et géographiques à sa surface, ainsi que les conditions à l'intérieur, le climat, la composition atmosphérique, la salinité des mers et des océans, le monde organique étaient en constante évolution et en développement, de sorte que plus l'ère géologique passée est éloignée de nous, moins la méthode de l'actualisme est pleinement applicable à la connaissance de ses conditions géologiques.
L'utilisation des connaissances géologiques ne se limite pas à la tâche de prospection et d'exploration des gisements minéraux, bien que cette tâche soit prioritaire. La géologie revêt également une grande importance dans d'autres secteurs de l'économie nationale : dans la construction, l'agriculture, la santé, etc. L'importance théorique de la géologie réside dans la compréhension de la structure de la Terre et de l'Univers, le développement du monde organique. La géologie a une vision du monde et une signification philosophique, répondant d'un point de vue scientifique à des questions aussi urgentes que l'origine de la vie sur Terre, le cours de l'histoire géologique de notre planète non seulement dans le passé, mais aussi dans le futur, où la connaissance de les schémas de développement de la croûte terrestre nous permettent d'examiner.
Tout le monde connaît la géologie, même si c'est peut-être la seule discipline des sciences naturelles qui n'est pas étudiée dans le programme scolaire. Le développement des connaissances « géologiques » a accompagné le développement de l’humanité à toutes les étapes de son histoire. Il suffit de rappeler que la périodisation générale de l'histoire repose sur la nature des matériaux utilisés pour la fabrication des outils : âges de la pierre, du bronze et du fer. L'extraction et l'amélioration de la technologie de traitement des minéraux sont inévitablement associées à une augmentation des connaissances sur les propriétés des minéraux et des roches, à l'élaboration de critères de recherche de gisements et à l'amélioration des méthodes de leur exploitation.
Dans le même temps, dans une compréhension proche du moderne, le terme « géologie » n'a été utilisé pour la première fois qu'en 1657 par le naturaliste norvégien M. P. Esholt, et en tant que branche indépendante des sciences naturelles, la géologie n'a commencé à se développer que dans la seconde moitié du siècle. 18ème siècle. A cette époque, des techniques élémentaires d'observation et de description d'objets et de processus géologiques ont été développées, les premières méthodes pour les étudier ont été développées, des connaissances disparates ont été systématisées et les premières hypothèses ont émergé. Cette période est associée aux noms de scientifiques exceptionnels A. Brongniard, A. Werner, J. Cuvier, C. Lyell, M. Lomonosov, W. Smith et bien d'autres. La géologie devient science– un système de connaissances en développement interconnecté sur les lois du monde développé à la suite de l’activité humaine.
Géologieau sens moderne, il s'agit d'un système de connaissances en développement sur la composition matérielle, la structure, l'origine et l'évolution des corps géologiques et la répartition des minéraux.
Ainsi, les objets d'étude de la géologie sont :
- composition et structure des corps naturels et de la Terre dans son ensemble ;
- processus à la surface et dans les profondeurs de la Terre ;
- histoire du développement de la planète ;
- placement de minéraux.
On peut distinguer plusieurs niveaux d'organisation de la matière minérale (« géologique ») (dans lesquels les corps de chaque rang ultérieur d'organisation de la matière sont formés par une combinaison naturelle de corps du rang précédent) : minéral - roche - formation géologique - géosphère - planète dans son ensemble. L'objet « minimal » étudié en géologie est un minéral (les particules élémentaires et les éléments chimiques qui composent les minéraux sont considérés dans les sections correspondantes de physique et de chimie).
Minéraux- des composés chimiques naturels avec structure en cristal, formé lors de processus géologiques sur Terre ou sur des corps extraterrestres.Chaque minéral a une spécificité Constitution - une combinaison de structure cristalline et de composition chimique. L'une des branches de la géologie – la minéralogie – est consacrée à l'étude des minéraux. Minéralogie est la science de la composition, des propriétés, de la structure et des conditions de formation des minéraux. C'est l'une des sciences géologiques les plus anciennes et, au fur et à mesure de son développement, des branches indépendantes des sciences géologiques en ont été séparées.
Rochers- des agrégats minéraux naturels formés dans les profondeurs de la Terre ou à sa surface lors de divers processus géologiques. Selon la méthode de formation (génétiquement), les roches sont divisées en les types suivants :
- igné, provenant d'une substance profonde qui était à l'état fondu ; en d'autres termes, formé à la suite de la cristallisation d'un liquide fondu naturel enflammé appelé magma et lave ;
- sédimentaire, formé à la surface de la Terre à la suite de la destruction physique et chimique des roches existantes, de la précipitation de minéraux à partir de solutions aqueuses ou de l'activité vitale d'organismes vivants ;
- métamorphique, qui sont apparus en raison de la transformation de roches ignées, sédimentaires ou autres sous l'influence de températures et de pressions élevées et ont conservé leur état solide et leur composition chimique pendant le processus de transformation ;
- métasomatique, résultant de la transformation de roches ignées, sédimentaires ou autres qui ont conservé leur état solide lors de la transformation, mais ont perdu partiellement ou totalement leur composition minérale et chimique d'origine ;
- migmatite qui résulte de la transformation de roches ignées, sédimentaires ou autres dans des conditions de températures et de pressions élevées, accompagnée de leur fusion partielle ; ces roches sont le produit de processus de métamorphisme et de métasomatisme progressivement dirigés ;
- impact(ou coptogène), résultant d'événements d'impact - chutes de corps cosmiques ; La formation de roches d'impact peut être associée à une pression élevée lors de l'impact, à une fusion partielle ou totale de la substance.
En général, toutes les roches peuvent être divisées en celles formées dans des conditions de surface, avec une combinaison de températures, d'activité de l'oxygène, d'eau, de substances organiques et d'autres facteurs caractéristiques de ces conditions - ce sont des roches sédimentaires et des roches formées sous l'influence de processus profonds. , avec ces conditions caractéristiques augmentation de la température et de la pression, composition chimique différente de l'environnement - ignée, métamorphique, métasomatique, migmatite ; les roches d'impact, formées lors de la transformation de roches existantes dans des conditions de pressions et de températures élevées apparaissant lors de l'explosion, sont généralement proches du deuxième groupe nommé. Cette division a déterminé le développement de deux directions scientifiques étudiant les roches. La science de la lithologie est consacrée à l'étude des roches sédimentaires et des sédiments modernes, de leur composition, de leur structure, de leur origine et de leurs modes de placement. La pétrographie est consacrée à l'étude, à la description et à la classification des roches ignées, métamorphiques, métasomatiques, migmatites et d'impact, ainsi que des corps géologiques formés par elles. Au cours du développement de la pétrographie, la pétrologie est apparue comme une discipline indépendante mais étroitement liée - une science qui étudie les conditions d'origine des roches et reproduit expérimentalement ces conditions.
Formations géologiques - une combinaison naturelle de certains types génétiques de roches liées par des conditions communes de formation.
Les formations géologiques sont considérées dans de nombreuses branches de la géologie (pétrographie, lithologie, géotectonique, etc., même une direction particulière est mise en évidence - l'étude des formations). Considérant que l'identification de formations en tant qu'objets de haut rang n'est possible qu'en étudiant de vastes zones de la croûte terrestre, un rôle important dans leur étude est accordé à la géologie régionale. Géologie régionale- une branche de la géologie qui étudie la structure géologique et l'évolution de certaines zones de la croûte terrestre.
Géosphères- des couches concentriques (coquilles) formées par la substance terrestre. Dans la direction allant de la périphérie vers le centre de la Terre se trouvent l'atmosphère, l'hydrosphère (formant les géosphères externes), la croûte terrestre, le manteau et le noyau de la Terre (géosphères internes). L'habitat des organismes, comprenant la partie inférieure de l'atmosphère, l'ensemble de l'hydrosphère et la partie supérieure de la croûte terrestre, est appelé la biosphère.
Le rôle le plus important dans l'étude des géosphères, de leur composition, des processus qui s'y déroulent et de leurs relations est attribué à la géophysique et à la géochimie. Géophysique- un complexe de sciences qui étudient les propriétés physiques de la Terre dans son ensemble et les processus physiques se produisant dans ses sphères solides, ainsi que dans les coques liquides (hydrosphère) et gazeuses (atmosphère). Géochimie- une science qui étudie l'histoire des éléments chimiques, les lois de leur répartition et de leur migration dans les entrailles de la Terre et à sa surface. La science qui étudie les processus profonds qui modifient la composition et la structure des coques solides de la Terre est appelée géodynamique. Un autre domaine de la géologie est consacré à l'étude des processus géologiques se produisant dans la croûte terrestre et à sa surface - géologie dynamique.
Les minéraux et les roches se présentent sous la forme de certains corps géologiques. Un domaine important de la géologie est la science qui étudie l'apparition des roches, le mécanisme et les raisons de la formation de ces formes. La science qui étudie les formes d'apparition des roches dans la croûte terrestre et le mécanisme de formation de ces formes s'appelle géologie structurale(généralement considéré comme une branche de la tectonique). Tectonique- la science de la structure, des mouvements et des déformations de la lithosphère et de son évolution en relation avec l'évolution de la Terre dans son ensemble.
Les géologues doivent composer avec des couches de roches accumulées sur des milliards d’années. Un autre domaine important comprend donc les sciences qui restituent, à partir de traces conservées dans les strates rocheuses, les événements de l’histoire géologique et leur séquence. Géochronologie- la doctrine de la séquence de formation et de l'âge des roches. Stratigraphie- une branche de la géologie qui étudie la séquence de formation et de division des roches sédimentaires, volcanogènes-sédimentaires et métamorphiques qui composent la croûte terrestre. La discipline générale de cette direction est géologie historique- une science qui étudie le développement géologique de la planète, les géosphères individuelles et l'évolution du monde organique. Toutes ces sciences géologiques sont étroitement liées à la paléontologie, née et développée à l'intersection de la géologie et de la biologie. Paléontologie- une science qui étudie, à partir des restes fossiles d'organismes et des traces de leur activité vitale, l'histoire de l'évolution de la flore et de la faune des époques géologiques passées.
L'une des tâches les plus importantes de la géologie est la découverte de nouveaux gisements. minéral- les formations minérales de la croûte terrestre dont la composition chimique et les propriétés physiques permettent de les utiliser efficacement dans le domaine de la production de matériaux. Des accumulations de minéraux se forment Lieu de naissance. La science des modèles de formation et de distribution des gisements minéraux est appelée métallogénie. Les eaux souterraines appartiennent également aux ressources minérales et sont étudiées par hydrogéologie. Une tâche appliquée importante est associée à l'étude des conditions géologiques pour la construction de diverses structures, ce qui a conduit à la formation d'une autre direction en géologie - géologie de l'ingénierie.
La polyvalence des objets étudiés par la géologie en fait un complexe de disciplines scientifiques interdépendantes . De plus, dans la plupart des cas, chaque discipline comprend trois aspects : descriptif (étudier les propriétés d'un objet, les classer, etc.), dynamique (considérer les processus de leur formation et de leur changement) et historique (considérer l'évolution des objets dans le temps ).
Selon le domaine d'utilisation des résultats, la recherche scientifique est divisée en recherche fondamentale et appliquée. Le but de la recherche fondamentale est la découverte de nouvelles lois fondamentales de la nature ou de nouvelles voies et moyens de connaissance. Le but des applications est la création de nouvelles technologies, de moyens techniques et de biens de consommation. En ce qui concerne la géologie, les tâches pratiques suivantes sont à noter :
- découverte de nouveaux gisements minéraux et de nouvelles méthodes de leur développement ;
- étude des ressources en eaux souterraines (également minérales);
- tâches d'ingénierie et de géologie liées à l'étude des conditions géologiques pour la construction de diverses structures ;
- protection et utilisation rationnelle du sous-sol.
La géologie entretient des relations étroites avec de nombreuses sciences. La figure ci-dessous montre les branches de la science nées de l'interaction de la géologie avec des disciplines connexes.
En conclusion, abordons brièvement les caractéristiques des méthodes de recherche géologique. À cet égard, il convient tout d’abord de noter qu’en géologie, les méthodes théoriques et empiriques sont très étroitement liées. La méthode la plus importante de recherche géologique est Commission géologique- un ensemble d'études géologiques de terrain réalisées en vue d'établir des cartes géologiques et d'identifier les perspectives des territoires par rapport à la présence de minéraux. L'étude géologique consiste à étudier les affleurements naturels et artificiels (affleurements) de roches (détermination de leur composition, origine, âge, schémas d'occurrence) ; puis les limites de répartition de ces roches sont tracées sur une carte topographique, indiquant la nature de leur occurrence. L'analyse de la carte géologique obtenue permet de créer un modèle de la structure du territoire et des données sur la localisation de divers minéraux sur celui-ci.
La géologie est l'étude de sa composition matérielle, de sa structure crustale, de ses processus et de son histoire. La géologie regroupe un grand nombre de sciences, parmi lesquelles : la minéralogie, la géologie minérale, la géophysique, la géochimie, la pétrographie, la géodynamique, la paléontologie, la volcanologie, la tectonique, la stratigraphie et bien plus encore. Cette science comprend également l'étude des organismes qui habitaient notre planète. Une partie importante de la géologie est l’étude de l’évolution de la structure, des processus, des organismes et des éléments de la Terre au fil du temps. Les personnes qui étudient la géologie sont appelées géologues.
Que font les géologues ?
Les géologues travaillent à mieux comprendre l’histoire de notre planète. Mieux nous connaîtrons l’histoire de la Terre, plus nous pourrons déterminer avec précision comment les événements et les processus du passé peuvent affecter l’avenir. Voici quelques exemples:
- Les géologues étudient les processus terrestres tels que les glissements de terrain, les tremblements de terre, les inondations, les éruptions volcaniques, etc., qui peuvent être dangereux pour l'homme.
- Les géologues étudient la Terre, dont beaucoup sont utilisées quotidiennement par l’humanité.
- Les géologues étudient l'histoire de la Terre. Aujourd'hui, nous sommes préoccupés et de nombreux géologues s'efforcent de connaître les conditions climatiques passées de la Terre et leur évolution au fil du temps. Ces informations historiques nous permettent de comprendre comment notre climat actuel évolue et quelles peuvent être les conséquences de ces changements pour l’humanité.
Qu'étudie la géologie ?
Le principal objet d'étude de la géologie est la croûte terrestre, ainsi que les processus géologiques et l'histoire de la Terre :
Minéraux
Un minéral est un composé chimique naturel, généralement d’origine cristalline et abiogène (inorganique). Un minéral a une composition chimique spécifique, tandis qu’une pierre peut être un ensemble de différents minéraux ou minéraloïdes. La science des minéraux s'appelle la minéralogie.
Il existe plus de 5 300 types de minéraux connus. Les minéraux silicatés constituent plus de 90 % de la croûte terrestre. Le silicium et l'oxygène constituent environ 75 % de la croûte terrestre, ce qui est directement lié à la prédominance des minéraux silicatés.
Les minéraux diffèrent par leurs propriétés chimiques et physiques. Les différences de composition chimique et de structure cristalline permettent de reconnaître des espèces déterminées par l'environnement géologique du minéral lors de sa formation. Les fluctuations de température, de pression ou de composition volumétrique d'une masse rocheuse provoquent des changements dans les minéraux.
Les minéraux peuvent être décrits par diverses propriétés physiques liées à leur structure et composition chimiques. Les caractéristiques d'identification courantes comprennent la structure cristalline, la dureté, l'éclat, la couleur, les stries, la résistance, le clivage, les fractures, le poids, le magnétisme, le goût, l'odeur, la radioactivité, la réaction à l'acide, etc.
Les minéraux d’une beauté et d’une durabilité exceptionnelles sont appelés pierres précieuses.
Rochers
Les roches sont des mélanges solides d'au moins un minéral. Alors que les minéraux ont des cristaux et des formules chimiques, les roches se caractérisent par leur texture et leur composition minérale. Sur cette base, les roches sont divisées en trois groupes : les roches ignées (formées lorsque le magma se refroidit progressivement), les roches métamorphiques (formées lorsque les roches ignées et sédimentaires changent) et les roches sédimentaires (formées à basses températures et pressions lors de la transformation des roches marines). précipitations continentales). Ces trois principaux types de roches sont impliqués dans un processus appelé cycle rocheux, qui décrit des transitions à forte intensité de main-d'œuvre, tant en surface que sous terre, d'un type de roche à un autre sur de longues périodes de temps géologique.
Les roches sont des minéraux économiquement importants. Le charbon est une pierre qui sert de source d'énergie. D'autres types de roches sont utilisées dans la construction, notamment la pierre, la pierre concassée, etc. Il en faut d’autres encore pour fabriquer des outils, depuis les couteaux en pierre de nos ancêtres jusqu’à la craie utilisée par les artistes d’aujourd’hui.
Fossiles
Les fossiles sont des signes d’êtres vivants qui existaient il y a longtemps. Ils peuvent représenter des empreintes de corps ou même des déchets d’organismes. Les fossiles comprennent également des empreintes de pas, des terriers, des nids et d'autres preuves indirectes. Les fossiles fournissent des preuves claires des débuts de la vie sur Terre. Les géologues ont compilé des archives sur la vie ancienne remontant à des centaines de millions d’années.
Ils revêtent une importance pratique car ils évoluent au cours des temps géologiques. Un assemblage de fossiles sert à identifier les roches. L’échelle des temps géologiques repose presque exclusivement sur des restes fossiles et est complétée par d’autres méthodes de datation. Avec son aide, nous pouvons comparer en toute confiance les roches sédimentaires du monde entier. Les fossiles sont également de précieuses expositions et objets de collection dans les musées.
Reliefs, structures géologiques et cartes
Les formes dans toute leur diversité sont une conséquence du cycle des roches. Ils ont été formés par l'érosion et d'autres processus. Les reliefs fournissent des informations sur la façon dont la croûte terrestre s'est formée et a changé au cours du passé géologique, comme la période glaciaire.
La structure est une partie importante de l’étude des affleurements rocheux. La plupart des parties de la croûte terrestre sont déformées, courbées et déformées dans une certaine mesure. Les signatures géologiques de celui-ci - joints, failles, textures rocheuses et discordances - aident à évaluer les structures géologiques ainsi qu'à mesurer les pentes et les orientations des roches. La structure géologique du sous-sol est importante pour l’approvisionnement en eau.
Les cartes géologiques fournissent une base de données efficace d'informations géologiques sur les roches, les reliefs et la structure.
Processus géologiques et menaces
Les processus géologiques conduisent au cycle des roches, créant des structures et des reliefs, ainsi que des fossiles. Ceux-ci incluent l'érosion, le dépôt, la fossilisation, les failles, le soulèvement, le métamorphisme et le volcanisme.
Les risques géologiques sont de puissantes expressions de processus géologiques. Les glissements de terrain, les éruptions volcaniques, les tremblements de terre, les tsunamis, le changement climatique, les inondations et les impacts spatiaux sont des exemples majeurs de menaces. Comprendre les processus géologiques fondamentaux peut aider l’humanité à réduire les dommages causés par les catastrophes géologiques.
Tectonique et histoire de la Terre
Mouvement des plaques à San Andreas
La tectonique est une activité géologique à plus grande échelle. Alors que les géologues cartographiaient les roches et étudiaient les caractéristiques et les processus géologiques, ils ont commencé à soulever et à répondre à des questions sur la tectonique : le cycle de vie des chaînes de montagnes et des chaînes volcaniques, le mouvement des continents, la montée et la descente des niveaux et les processus qui se produisent dans le noyau. et . La tectonique des plaques explique le mouvement des plaques lithosphériques et a permis d'étudier notre planète comme une structure unique.
L’histoire géologique de la Terre est l’histoire racontée par les minéraux, les roches, les fossiles, les reliefs et la tectonique. Les études sur les fossiles, combinées à diverses techniques, fournissent une histoire évolutive cohérente de la vie sur Terre. (âge fossile) des 542 derniers millions d'années est bien décrit comme une période d'abondance et est souligné. Les quatre milliards d’années précédentes ont été marquées par d’énormes changements dans l’atmosphère, les océans et les continents.
Le rôle de la géologie
Il existe de nombreuses raisons pour lesquelles la géologie est importante pour la vie et la civilisation. Pensez aux tremblements de terre, aux glissements de terrain, aux inondations, à la sécheresse, à l’activité volcanique, aux courants océaniques, aux types de sol, aux minéraux (or, argent, uranium), etc. - Les géologues étudient tous ces concepts. Ainsi, l’étude de la géologie joue un rôle important dans la vie et la civilisation modernes.
La géologie est définie comme « l'étude scientifique de l'origine, de l'histoire et de la structure de la Terre ». Presque tout ce que nous utilisons dans nos vies a un lien avec la Terre. Maisons, rues, ordinateurs, jouets, outils, etc. fabriqués à partir de ressources naturelles. Bien que le Soleil soit la principale source d'énergie de la Terre, nous avons besoin d'énergie supplémentaire, générée par la combustion du gaz naturel, du bois, etc. La science géologique est d'une importance capitale pour déterminer l'emplacement de ces sources d'énergie sur Terre et explique également comment les extraire plus efficacement de l'intérieur de la planète, au coût économique le plus bas et avec le moindre impact environnemental. sont extrêmement importantes pour l’humanité, mais il existe une pénurie d’eau douce dans de nombreuses régions du monde. L'étude de la géologie permet de trouver des sources d'eau afin de réduire l'impact des pénuries d'eau sur les populations.
Conséquences du tremblement de terre catastrophique de San Francisco, aux États-Unis, en 1906
L'étude de la géologie couvre également les processus de la Terre qui peuvent affecter la civilisation. Un tremblement de terre peut détruire des milliers de vies en quelques minutes. En outre, les tsunamis, les inondations, les glissements de terrain, les sécheresses et l’activité volcanique peuvent avoir un impact considérable sur la civilisation. Les géologues étudient ces processus et, si nécessaire, recommandent de prendre certaines mesures pour minimiser les dommages si de tels événements se produisent. Par exemple, en étudiant les schémas de crue des rivières, les géologues peuvent recommander d’éviter certaines zones lors de la construction de nouvelles villes afin d’éviter des dommages potentiels. La sismologie - une branche de la géologie - bien qu'il s'agisse d'un domaine d'étude très complexe, peut aider à sauver de nombreuses vies en évaluant les endroits où les tremblements de terre sont les plus susceptibles de se produire (généralement le long des lignes de faille géologique) et en recommandant le type de technologie à utiliser pour construire des bâtiments dans ces zones. zones vulnérables.
De nombreuses entreprises s’appuient sur les informations reçues des géologues pour fonctionner. L’or, les diamants, l’argent, le pétrole, le fer, l’aluminium et le charbon sont des ressources naturelles largement utilisées dans l’industrie. Les géologues et la science géologique aident à trouver ces ressources et d’autres encore. Même un simple matériau de construction tel que le sable doit être trouvé et extrait, puis utilisé dans la construction de maisons, d'entreprises, d'écoles, etc.
En fait, la géologie n’est pas encore largement reconnue dans le monde moderne, comme par exemple la génétique, la chimie et la médecine. Cependant, tous les habitants de notre planète dépendent des ressources naturelles trouvées grâce aux géologues et à la science géologique. Ainsi, la géologie est extrêmement importante et nécessite un développement et une vulgarisation supplémentaires dans la société.
