La Géologie est la science de la Terre. De manière comparée aux autres planètes et dans le cadre de sa situation dans l’Univers, on y étudie volontiers en parallèle l’Astronomie (Uranologie). Le terme Géologie provient du grec γῆ (Terre) et λoγία (étude). Ce mot apparaît déjà en latin médiéval (geologia) chez Latham en 1345. Il est en français en 1751 dans Explication du système des connoissances humaines dans l’Encyclopédie de Diderot et d’Alembert. Dans le texte de l’époque la Géologie désigne la Science des Continens et s’appose à l’Hydrologie, Science des Eaux, l’Aérologie, Science de l’Air et l’Uranologie, Science du Ciel. L’Astronomie est une manière de placer la Terre dans son contexte.
Les temps géologiques
- Précambrien (Archéen ou Protérozoïque) : L’histoire de la Terre a débuté il y a 4,5 Ga, la Vie (Procaryotes puis Eucaryotes) apparaît environ 1 Ga plus tard alors qu’une Hydrosphère s’est formée suite au refroidissement de la planète et aux émissions volcaniques primitives. L’atmosphère est alors très différente de l’actuelle mais ressemble à celle des autres corps telluriques (80% de CO2). Avec la photosynthèse, l’hydrosphère, les sédiments puis l’atmosphère s’enrichissent en O2.
- Primaire (Paléozoïque) : Les premiers pluricellulaires à squelette indiquent le début du Primaire. Au cours du Primaire, des poissons pulmonés voient le jour et partent à la conquête des continents qui jusqu’alors étaient déserts. Leurs descendants seront des Amphibiens et des Reptiles.
- Secondaire (Mésozoïque) : Au cours de l’ère Secondaire, les continents sont peuplés des Dinosaures Ŧ, les océans d’Ammonites Ŧ. C’est à cette époque que s’ouvre l’océan alpin et que s’y déposent d’épaisses couches sédimentaires. Suite à un choc météoritique notamment on constate une extinction massive de la faune et de la flore il y a 65 Ma (Crise K-T). – Dont Trias (Carnien), Jurassique (Bajocien).
- Tertiaire (Cénozoïque inférieur et moyen : Paléocène et Néogène) : Cette crise caractérise le début de l’ère Tertiaire. Les Oiseaux, Mammifères et Plantes à fleur se diversifient et se répandent à la surface de la planète dont l’espace a été libéré par la disparition d’autres formes de vie. C’est aussi l’époque de la formation des Alpes qui poussent d’abord devant elles une mer périalpine qui se retirera peu à peu vers le Golfe du Lion dans la Méditerranée. Les premiers hominidés, notamment des Australopithèques, apparaissent en Afrique à la fin du Tertiaire. A cette époque, la planète se refroidit et on entre dans les âges glaciaires.
- Quaternaire (Cénozoïque supérieur) : Le Quaternaire est caractérisé par l’alternance de longues périodes froides et de courtes périodes plus chaudes. Nos paysages se modèlent sous l’effet des glaciers et de puissants cours d’eau. La végétation et la faune passent par une intense période de vas et viens adaptatifs propices à l’évolution et une diversification intéressante dont nous observons le résultat aujourd’hui. L’Homme moderne domestique son environnement et développe des cités et des civilisations. Son influence est telle qu’on envisage aujourd’hui qu’il a pu « dérégler » les climats. – Dont Holocène.
- Deliry C. 2000 – Géologie pour le botaniste. – Revue, Lo Parvi, 11 : 19-38. – PDF
Bridgmanite
La Bridgmanite représente plus du tiers des roches de la Terre, mais elle n’existe que dans le manteau inférieur (660-2700 km de profondeur). Ce minéral pourtant très abondant (mais invisible) n’a été nommé qu’en 2014 par Chi Ma et Oliver Tschauner.
Prix Nobel de physique en 1946
Jusqu’en 2014, le minéral le plus abondant de la Terre n’avait pas de nom. Il a été finalement dénommé cette année là : Bridgmanite. Sa composition, (Mg,Fe)SiO3 en fait un Silicate de Magnésium (90%) et de Fer (10%). Ce minéral correspond à près de 38% du volume de la Terre. De fait il n’avait pas été observé à l’état naturel car il ne se trouve que dans le Manteau inférieur de la planète. Il a pu finalement être observé à l’état naturel à partir de météorites et en conséquence être nommé, l’observation étant la condition sine qua non pour identifier un minéral. C’est une équipe de l’Université du Névada qui a dédié ce minéral à Percy Williams Bridgman (1882-1961), lauréat du prix Nobel de physique en 1946 et inventeur de machines permettant de créer des mineraux sous très haute pression. Si ce minéral est théoriquement présent dans les profondeurs de la Terre, il se forme aussi lors de chocs entre météorites alors que les conditions atteignent des pressions de 24 GPa et des températures de 2300 °K. Ce minéral se forme entre 670 et 2900 km de profondeur et représente près de 70% de la composition du Manteau inférieur qu’il partage avec la Magnésiowüstiste. Plus en profondeur se trouvent des composants formés de Nickel et de Fer (NiFe).
©© byncsa – Cyrille Deliry – Histoires Naturelles
Source © 2014 – Olivier Dequincey
Ce minéral a pu être synthétisé en laboratoire dès 1974 à partir de Grenats mis sous très haute pression (il se forme sous des pressions supérieures à 20 GPa). Il n’a été découvert qu’en 2009 à l’état naturel, dans un échantillon de la météorite de Tenham. Il faut encore attendre 2014 donc, afin qu’il soit baptisé.
La Bridgmanite est de structure est orthorhombique de type Pérovskite.
Charbon
- Dans des conditions de gisement particulière, lorsque la Biomasse produite par la Photosynthèse est importante, en l’occurrence par les plantes vertes, une partie échappe à la décomposition et se transforme en combustible, en l’occurrence du Charbon. L’utilisation des combustibles fossiles, restitue rapidement du dioxyde de carbone dans l’atmosphère. Ceci perturbe le cycle naturel du carbone et se traduit par un réchauffement planétaire (le CO2 est un gaz à effet de serre).
- On trouve dans l’ordre d’enrichissement en carbone, la Tourbe, la Lignite, la Houille et l’Anthracite. Cet enrichissement en carbone est fonction du temps et de l’approfondissement des roches. L’Anthracite est la plus longue à se mettre en place et la plus profonde.
Graphite et Diamant
©© bysa – Robert M.Lavinsky – Wikimedia commons
- Composé uniquement de Carbone. Le Graphite et le Diamants sont deux formes cristallines du Carbone. L’allotropie que concerne ces deux minéraux, désigne la possibilité de cristallisation de la matière dans des formes (ou mailles) différentes. Cette notion a été définie par Jöns Jacob Berzellius (1779-1848).
Reidite
Crédit © – Gavin Tomolmetti
- Ce minéral se forme à une température de 2370°C, c’est un record jamais atteint sur la Terre depuis sa formation.
- Il a été estimé que du Zircon cubique (Zr02) provenant du lac Mistastin au Canada n’a pu fondre qu’à une température supérieure à 2370°C, ce qui en fait la température la plus élevée jamais atteinte sur Terre, sinon au prémisses de sa formation. Il s’agit d’une roche vitreuse formée avec de petits critaux cubiques de Zircon se trouvant dans le cratère d’impact météoritique formé par le lac Mistastin. Seul un impact météoritique est propre à former de telles températures. Le cristal formé dans de telles conditions est exceptionnel et se nomme Reidite. Il ne se constitue que dans des conditions de température et de pression exceptionnels.
Tolometti G.D. et al. 2022 – Hot rocks : Constraining the thermal conditions of the Mistastin Lake impact melt deposits using zircon grain microstructures. – Earth and Planetary Science Letters, 584.