Geologie Seance 8-9-10
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    Geologie Seance 8-9-10 Geologie Seance 8-9-10 Presentation Transcript

    • Université Hassan 1er – FST – Settat Département de Géologie Appliquée Géologie Générale 1 Séance 8, 9 &10Les diaporama du cours de même que le polycopié et tout document concernant le courssont à votre disposition dans le groupe suivant :http://fr.groups.yahoo.com/group/groupe_geologie1/Vous devrez vous inscrire d’abord à partir d’une adresse email yahoo.fr à votre nom ! Unfois que j’aurais valider votre inscription vous aurez droit aux fichiers du groupe Mme Aïcha Rochdi
    • II- Données gravimétriques Rappels :On appelle pesanteur, lattraction apparente de tout corps par la terre. Cest larésultante de deux phénomènes :  La gravitéqui est leffet de lattraction universelle définie daprès la loi de Newton entre deuxmasses M et m qui sattirent avec une force proportionnelle aux masses M et m etinversement proportionnelle au carré de la distance qui les sépare. F  K M.m2 d K étant la constante de gravitation universelle ; K = 0,66 10-7 (dans le système cgs) K = 6,67 10-11 m3kg-2s-2 (en SI)
    •  La force axifugequi est liée à la rotation de la planète par la formule suivante : Fc 2.. .p 2où  est la vitesse angulaire et p est la distance à laxe de rotation de la Terre. Comment varie ces deux forces entre les deux pôles et léquateur ?
    • Fg K M.m2 R Fc2.. .r 2Fc2.. .R.cos() 2Les valeur de Fg et Fc varient à la surface du géoïde en fonction de : - laltitude : Fg  & Fc  - la latitude : Fg  & Fc 
    • Le géoïde Comment décrire la forme de la Terre ?  Surface perpendiculaire au champ de pesanteur  Représentée par le niveau moyen des océans Modèle de ce géoïde Sphéroïde de référence : GRS80 r = a/(1+e cos(phi)) (phi étant la latitude) a = 6378,1270 km e = 1/298,2572236
    • Voici quelques unes des valeurs de différents ellipsoïdes.
    • Notion de : - géoïde - ellipsoïde de référence
    • Résumé :Lhorizontale définie comme étant la perpendiculaire à la verticale matérialiséepar le fil de plomb est appelée équipotentielle de pesanteur, elle est définie par ladirection de g et non pas son intensité (g nest pas forcément constante sur cettesurface). On appelle donc géoïde, la surface équipotentielle de pesanteur quicorrespond au niveau des océans. la masse (m) dun objet en chute libre et la force qui lui est appliquée sont reliées par léquation suivante : f = m.g Daprès la loi de Newton donnée dans léquation (2) on peut écrire que : M .m f K 2  m.g d d étant léquivalent de R doù :
    • K .M g 2 Rg étant lintensité de la pesanteur, M la masse de la Terre et R son rayon au pointde mesure de g.On sait par ailleurs que la vitesse dun corps en chute libre est donnée parléquation suivante : V= g.t g est donc le quotient dune vitesse par un temps, cest donc une accélération qui est due à la gravité.
    • g=V/t Elle est exprimée généralement en cm.s-2. Cette unité a reçu, en hommage à Galilée, le nom de gal. Sa valeur moyenne est de lordre de 981 gals  9,81 N/Kg ou ms-2Causes et conséquences de la variation de g :Afin de suivre les variations de g, on doit se représenter la terre selon sa formethéorique (ellipsoïde) puis introduire les autres variationsLe modèle d’ellipsoïde le plus retenu dans le monde est celui de (Stokes en 1949et Helmert 1884) qui correspondrait à un ellipsoïde de révolution présentant unaplatissement de 1/298.25.
    • La valeur de g théorique (go) peut ainsi être calculer en tout point à la surfacede lellipsoïdes, en fonction de la latitude () par la formule : go = 978,0318.( 1 + 0,0053024.sin2() – 0,0000058sin2(2) )- 978,0318 représente une estimation statistique de gt (g à léquateur) faite àpartir de différentes mesures et corrigée à partir de données de satellites ;- le terme "sin2()" représente les effets de laplatissement et de la force axifuge ;- le terme "sin2(2)" est une correction de non-conformité de détail entre lesphéroïde et lellipsoïde sensé le représenter.
    • Les anomalies de la gravité :Quels sont les facteurs qui font varier g en plus de la latitude ?Déviation de la verticale par le relief
    • Les valeurs calculées de g ne correspondent pas aux valeurs de g mesurées,car plusieurs facteurs influencent la valeur de la pesanteur : altitude & topographie K .M g  (R  h) 2 déviation de la verticale => gOn appelle anomalie de la gravité la différence entre le go calculée et gmmesurée par un gravimètre : Dg = gm-go (mgal) Pour remédier à la grande différence entre go et gm, on introduit un certain nombre de corrections
    • (3) (1) (2)Correction d’altitude Les différentes corrections de g
    • (1) La correction à laire libre ou correction de Faye, concerne laltitude et elle estformulée de la manière suivante : g o ( R  h) 2 1 2h h 2 2h   ( R 2  2 Rh  h 2 ). 2  1   2  1 gm R2 R R R R 2gmh  go  g m  R go : gravité au point P à la surface du géoïde gm : gravité mesuré au point A
    • Si on prend le rayon moyen de la terre, le deuxième terme de léquation(12 )est de lordre de 0,3 milligal/m daltitude.  gcAL  g m  0,3h Rq : !!! Sur les continents leOn appelle anomalie à " lair libre" : terme de Faye sajoute alors que pour les océans cest linverse. Dgal= gmcAL- go
    • (2) Correction topographique ou intervient un terme t dit terme de Bouguer et quicorrespond à laccélération de lattraction f de la masse du pendule par le relief. Leterme t est en moyenne voisin du 1/3 du terme de Faye, cest-à-dire environ0,1milligal/m daltitude: 2gmh gmcT gmtgm 3R Rq : !!! Sur les continents le terme de Bouguer t se retranche alors que les océans gmcT gm0,1h cest linverse.
    • La correction de Bouguer et la somme des deux corrections et devient alors : 2gmh 2gmh 4 ( g m h) gmcB  gm    gm  R 3R 3 ROn appelle anomalie de Bouguer : DgB = gmcB - goExemple : Soit un point situé à 1038m daltitude, go calculé à ce point est980712,7mgal, et gm est de 980332,9mgal.Calculer la correction à lair libre, et la correction de bouguer.Que remarquez-vous concernant lanomalie de Bouguer ?
    • La comparaison entre la valeur mesurée de g puis corrigée par Bouguer et la valeurcalculée go à la surface du géoïde montre que la correction de Bouguer nest passuffisante pour expliquer les anomalies de gravité observées à la surfaces de la terre. Ilexiste toujours une anomalie résiduelle qui a besoin dêtre expliquée par un autrephénomène 3-4-3- Théorie de lisostasie : a- Hypothèses :La théorie de lisostasie fait appelle à la notion de compensation pour expliquer lesdifférences entre g calculée et g mesurée. Cette théorie fait intervenir léquilibre verticalde la croûte terrestre équilibre isostatique ou isostasie. - g(mesurée & corrigée) - go > 0 excédent de masse - g(mesurée & corrigée)- go < 0 déficit de masse
    • Deux hypothèses sont proposées pour expliquer ces anomalies résiduelles : MODELE D’AIRY MODELE DE PRATTLhypothèse dAiry suppose la croûte terrestre homogène et de faible densité et elleflotterait au-dessus dune masse de forte densité et qui supporte les déformations fluides. principe dArchimède Toutes élévation topographique sera compensée par des racines en profondeur qui senfoncent de plus en plus que la montagne est haute. La surface de compensation varie entre 50 et 80 Km.
    • Lhypothèse de Pratt admet que lécorce terrestre est formée de block dedensité différente et reposant sur une surface de compensation située auxenviron de 100Km. La hauteur des blocks varie en sens inverse de ladensité.
    • Le principe d’isostasie locale  Les variations de masse sont compensées en profondeur un excès de masse en hauteur par un déficit en profondeur Quel model adopté ?En conclusion, le modèle dAiry rend compte de ce qui se passe sur les continentstandis que celui de Pratt est plus utilisable au niveau des océans, où la croûte serefroidit en séloignant de la dorsale, et augmente ainsi de densité.
    • Les règles de l’équilibre isostatique : re re r1 r2 r3 r1 r2D.re+(H-D)r1=H.r2 D.re+(H-D-a).r1+(a+r).r2 = =(H+h).r3 = H.r1+r.r2 = (H+h+r).r1
    • 3-4-4- Réajustement isostatique Exemple de la Scandinavie Des anciennes plages se trouvent percher à 400 m daltitude grâce à ce réajustement isostatique !! LErosion des chaînes de montagnes jeunes est de lordre de 200m /Ma, celle de lensemble des continents serait en moyenne de 50m/Ma. Sil ny avait pas de surrection ( réajustement isostatique) tous les reliefs actuels seraient arasés en moins de 100 Ma. 3-4-5- Conclusion :Lensemble de ces données met en évidence lexistence de mouvements verticaux auniveau des enveloppes externes du globe terrestre.  Faites le schéma !
    • 3-5- Composition chimique du globe terrestre : Données sur la croûte terrestre On note que 8 à 10 éléments sont les plus abondants dans la croûte et représentent à eux seule plus de 99% de la masse totale. On remarque également que la majorité des éléments sont rares à la surface de la terre. Loxygène occupe 92% en volume de la croûte et il se retrouve dans la majorité des oxydes formant les roches de la croûte.
    • Données sur le globe terrestre
    • - les atmophiles et hydrophilessont localisés dans latmosphèreet lhydrosphère ce sont O2, H2,N2, gaz rares…
    • -les lithophiles sont localiséesdans les roches et ils constituentles principaux minérauxessentiellement des silicates.
    • - les sidérophiles comportenttous les éléments qui sassocientpréférentiellement avec le Fer,mais aussi avec le Nickel,Cobalt, lOr et le platine.
    • - les chalcophiles se sont tous leséléments comme le Cuivre et quisassocient facilement avec lesouffre (Zn, Ag, Hg, Ti,…). Le ferfait également partie de cegroupe.
    • Conclusion : Cette répartition déléments en familles malgréquelle soit très simplifiée, elle permet de monter quil existe unerelation entre la méga structure de la terre et sa compositionchimique. Bien sûr il existe des exceptions à cette répartition cequi implique quil y a des échanges entre les différentes parties duglobe terrestre.
    • La carte du géoïde en écartspositifs ou négatifs par rapport àun sphéroïde daplatissement1/298 !