Exposition : "GéoL'oT"

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1 DOSSIER DE L'ENSEIGNANT Exposition : "GéoL'oT" Le Lot nous raconte sa terre SOMMAIRE * La géologie p 2 * Le paysage indice du sous-sol p 3 activité 1 : Jouons avec l'image satellite du Lot * Les roches et minéraux p 4 activité 2 : Ne m'appelez plus caillou p 5 activité 3 : Testez la dureté des minéraux * Le cycle des roches p 6 * Les familles de roches * Quelques roches à la loupe p 7 Activité 4 : Qui suis-je? p 8 * Les Fossiles et la fossilisation Activité 5 : Chronologie d'un fossile * Le transport fluviatile p 9 * Le système karstique * La datation p 10 * Quizz p 12 * Bibliographie p 13 * Notre association p 14 * Pourquoi GéoL'oT p 15 1

2 LA GEOLOGIE La géologie est la science qui étudie les roches, qui traite de la composition, de la structure, de l'histoire et de l'évolution des couches internes et externes de la Terre, et des processus qui la façonnent. Le géologue est le scientifique qui étudie les roches et les minéraux, la structure de la croûte terrestre et sa formation. Le matériel du géologue : - Marteau - Boussole - Clinomètre : (appareil à bille mesurant l'inclinaison des couches) - Loupe - sacs à échantillons - crayon à papier - carnet de croquis - gants - lunettes de protection - appareil photo Les métiers de la géologie : Consulter : - Sciences de la Terre et de l'univers, INFOSUP, ONISEP, n Sciences de la Terre et découverte des métiers, ONISEP perspectives 2

3 LE PAYSAGE INDICE DU SOUS-SOL Le sous-sol est l'ensemble des roches constituant notre planète sous la surface du sol. Parfois ces roches affleurent dans le paysage. On appelle cela un affleurement. Le sous-sol induit en partie les paysages, la flore, la faune, l'habitat ainsi que les activités humaines. ACTIVITE n 1 : Jouons avec l'image satellite du Lot Objectifs : Se repérer sur une image satellite Aborder les notions relatives aux paysages Comprendre que le sous-sol induit la végétation Appréhender les particularités du paysage lotois Placer les élèves tout autour de la carte satellite et posez les questions suivantes : - Que représente cette image? (Notions abordées : région / département) - Où se situe le Nord sur la carte? (Notions abordées : les 4 points cardinaux) - Que représente le trait blanc? (Différencier les termes de frontière / de limite) - L'élève met le doigt sur une rivière et tente de donner son nom (Lot / Dordogne / Célé) - L'élève met le doigt sur une ville ou un village. De quelle couleur est-ce représenté? - L'élève met le doigt sur un champs. De quelle couleur est-il? Quelle forme a-t-il? - L'élève met le doigt sur une foret. De quelle couleur est-elle? - Trouver des lacs (Parler des différences d'échelles. Ici on ne peut apercevoir les piscines, la résolution de l'image satellite n'étant pas assez précise pour cela) - Montrer l'autoroute A20 et leur faire deviner ce que c'est. - Montrer les nuages et demander ce que c'est. (le satellite ne peut pas voir à travers les nuages) - Montrer l'ombre des nuages et leur faire deviner ce que c'est. - Quelle est la préfecture du Lot? Quelles sont les 2 sous-préfectures? Placer les étiquettes : - Placer l'étiquette indiquant le Nord - Placer les étiquettes des départements limitrophes - A partir des indices suivants : "Nord / Est / Sud / Ouest / proche ou non d'une limite départementale / proche d'une rivière + son nom / sur un méandre du Lot / le long de l'autoroute / proche de l'aveyron etc " les enfants doivent trouver sur la carte les villes telles que Cahors Figeac Gourdon Labastide Murat Montcuq Souillac Gramat St Céré Cajarc + la ville où se situe leur école et tenter de placer les étiquettes au bon endroit, si cela est trop difficile même avec les indices donnés par l'animateur, prendre une carte du département pour se repérer plus facilement. Observations et réflexions : - Le département du Lot est-il un paysage plutôt rural ou urbain? - Dans l'ensemble, qu'observe-t-on sur cette image? (parler de la notion de paysages) - Comparer le Nord Est au Sud Ouest du département. Y'a-t-il de grandes différences de couleurs sur l'image satellite? Que représentent ces différences de couleurs? - Associer chaque zone "paysage" de l'image satellite au panneau de l'exposition correspondant. (exemple le Nord Est = Ségala ; le Sud Ouest = Quercy Blanc ) - Faire le tour de l'exposition afin de comparer les photos (observer la végétation / la nature du sous-sol / les habitations) - Amener les notions suivantes : le sous-sol induit la végétation mais également l'habitat (utilisation que l'homme fait du sous-sol). - Présenter les 6 paysages du Lot, les nommer et les situer sur l'image satellite. - Reconstituer le puzzle des paysages (face colorée sur la carte / face blanche visible) - Un des paysages du Lot n'est pas représentée, lequel? (les vallées) Matériel nécessaire : les pièces du "puzzle des paysages", les étiquettes des villes, des rivières, des départements, la flèche indiquant le Nord. 3

4 LES ROCHES ET MINERAUX Notre planète Terre : une Terre de roches Les roches sont partout autour de nous. Façonnées par les mouvements de la Terre et par l'érosion, elles forment les paysages. Elles constituent la croûte terrestre. A travers elles les géologues découvrent l'histoire de la Terre. Notre planète Terre, tout comme Mercure, Vénus et Mars, est une planète rocheuse. Sa surface est solide, composée d'une grande diversité de roches. Les autres planètes du système solaire, plus éloignées du Soleil comme Jupiter, Sature, Uranus ou Neptune sont des planètes géantes formées de gaz. La Terre est composée d'enveloppes concentriques : l'écorce, le manteau et le noyau. L'écorce terrestre est faite de roches solides, c'est ce sur quoi nous marchons. Les géologues parlent de lithosphère (sphère de roches). Son épaisseur varie de quelques kilomètres à environ 200 kilomètres. Le manteau se situe en dessous de l'écorce terrestre. Il va jusqu'à 2900 kilomètres de profondeur. Il est plus ou moins solide ou pâteux selon les secteurs, la profondeur, la température et la pression. Le centre de la Terre est occupé par le noyau, très chaud, principalement composé de fer. Où trouver des roches? Près des volcans, montagnes, plages, mers et océans, rivières, lacs, falaises, grottes, déserts, mines, carrières, tranchées de routes, constructions( ) Nous sommes entourés de roches et nous utilisons les roches constamment dans notre vie quotidienne pour fabriquer des matériaux, des routes, des maisons, des objets de décoration, des bijoux Les roches sont des substances consolidées qui peuvent être formées de minéraux, de morceaux d'une autre roche ou de matériaux fossiles (végétaux, coquillages ). Elles résultent de processus géologiques variés, qui se produisent à l'intérieur et à la surface de la Terre, ou dans d'autres endroits de l'univers (cas des météorites). Les roches sont classées et étudiées d'après leur aspect, leur composition et les processus naturels responsables de leur formation. Habituellement les roches sont solides, mais elle peuvent parfois être à l'état liquide, comme la lave qui s'écoule d'un volcan en activité ou le pétrole. Les minéraux sont des substances inorganiques naturelles formées d'atomes d'un ou plusieurs éléments chimiques. Il en existe plus de 4000 espèces, chacune définie par sa composition chimique (pourcentage de ses éléments chimiques) et sa structure cristalline. Un minerai est un ensemble rocheux contenant des substances utiles (ex : des métaux) en quantité suffisante pour que leur exploitation soit rentable. Critères d'identification des roches : Les minéraux présents : Certains minéraux sont typiques de certaines roches et leur détermination peut aider à identifier la roche. Certaines sont même d'excellents indicateurs. Ainsi le grenat n'apparaît que dans les roches métamorphiques. La texture : Ce terme désigne l'apparence de la surface de la roche ou les relations entre les grains de celle-ci. Une roche sans grains visibles formant une masse de minéraux ou de verre est dite "massive". Les roches constituées de grains juxtaposés, sont dites "granulaires". La structure : La structure décrit les figures produites par des processus géologiques. Certaines structures (stratification, rubanement d'un gneiss) se sont formée en même temps que la roche elle-même ; d'autres (plissement, cisaillement, étirement des cristaux) sont postérieures. De nombreuses structurent existent, à diverses échelles. Ainsi le plissement s'observe au microscope aussi bien que sur des falaises entières. Ces informations structurales servent à reconstituer les histoires géologiques et à dresser les cartes géologiques. La couleur : La couleur est un caractère qui facilite l'identification des roches. Elle peut permettre de distinguer plusieurs variétés d'une roche et fournit des informations sur sa composition. Bien souvent, la couleur d'une roche est modifiée par l'altération météorique : il faut donc toujours observer une cassure fraîche. 4

5 ACTIVITE n 2 : Ne m'appelez plus caillou Objectifs : Utiliser le vocabulaire adapté Observer des échantillons de roches Classer les roches en fonction de caractéristiques communes - Avoir une roche dans la main et demander aux élèves ce que c'est (caillou / pierre / roche ) - Expliquer les différences entre ces termes et amener les élèves à utiliser le mot "roche". - Où trouve-t-on des roches dans la nature? - Toutes les roches sont-elles identiques? - En quoi sont-elles différentes?(couleurs, formes, toucher) - jeux des associations : placer sur chaque carton coloré la roche de la même couleur - jeux des présentations : Présenter une roche et demander aux enfants de la décrire (couleurs, formes, toucher) - Donner le nom de cette roche - Observer cette roche à la loupe puis au microscope - Recommencer cet exercice jusqu'à avoir présenter au moins 6 roches différentes (granite, galet, talc, silex, ardoise, argile, calcaire, sable.) - Jeux des boites à toucher : mettre les échantillons les plus reconnaissables dans les boites, et faire deviner aux enfants le nom de la roche sans la regarder. - Jeux'résume : Présenter une roche au hasard en décrivant ses caractéristiques puis demander aux enfants de trouver son nom (ex : J'ai trois couleurs, je suis grise, blanche et noir, je suis rugueuse. Je m'appelle "Granite") Matériel nécessaire : des échantillons de roches différentes / des loupes / des microscopes / des cartons de couleurs / 6 boites à toucher ACTIVITE n 3 : Tester la dureté des minéraux Objectifs : Observer / toucher des minéraux Utiliser l'échelle de Mohs Établir une classification hiérarchisée * Échelle de Mohs en pièce jointe L'échelle de dureté est graduée de 1 à 10. A chaque niveau de la règle correspond un minéral qui sert de référence. On peut estimer les duretés facilement : les minéraux de dureté 1 et 2 se rayent facilement à l'ongle, celui de dureté 1 étant généralement onctueux au toucher. Un fil de cuivre raye les minéraux de dureté 3, le canif les raye jusqu'à 5, une bonne lime à fer les entame jusqu'à 7. Les minéraux de dureté supérieure à 6 rayent le verre. 1 : talc 2 : gypse 3 : calcite 4 : fluorine 5 : apatite 6 : orthose 7 : quartz 8 : topaze 9 : corindon 10 : diamant 5

6 LE CYCLE DES ROCHES Les processus dynamiques affectant la croûte terrestre permettent le recyclage des roches. A la surface de la Terre, l'altération chimique et l'érosion réduisent les roches préexistantes en sédiments, qui forment de nouvelles roches. Celles-ci peuvent être enfouies sous la surface de la Terre. Sous l'effet de la chaleur, de la pression et des mouvements tectoniques, elles se fracturent, se déforment ou même fondent. Par exemple, un grès se transformera en gneiss, et un gneiss fondu cristallisera en granite. L'exhumation des zones profondes de la croûte terrestre remonte ces nouvelles roches à la surface. Voir : le diaporama intitulé "le cycle des roches et la datation" LES FAMILLES DE ROCHES Une roche est une association naturelle de plusieurs minéraux. On distingue plusieurs types de roches : roches plutoniques, volcaniques, sédimentaires et métamorphiques. Cette classification se base sur les phénomènes de formation des roches. - Les roches plutoniques ou intrusives : se forment par refroidissement d'une lave sous la surface du sol. (ex : granite). Ces roches sont formées de cristaux parfois disposés en lits, issues d'un magma solidifié en profondeur. - Les roches volcaniques ou effusives résultent du refroidissement d'une lave à la surface du sol. (ex : basalte, obsidienne, bombe volcanique). Ces roches sont formées par solidification de lave à la surface, elles peuvent contenir du verre, des bulles de gaz, ou montrer des structures de flux. - Les roches sédimentaires se forment à la surface de la terre. (ex : calcaire, grès, argile). Elles résultent de la consolidation de sédiments. On distingue les sédiments formés de grains, déposées en strates (couches) par l'eau ou le vent et ceux formés de matériel biologique (calcaire par exemple). Produites par le mouvement de l'eau ou du vent (érosion), les roches sédimentaires sont issues de l'accumulation de grains de roche ou bien formées par dépôt de restes organiques et par des processus chimiques. Les rivière et les fleuves charrient de la boue, des sables et des graviers, et aussi des sels minéraux que nous ne voyons pas : ce sont les alluvions. Quand les cours d'eau sont en crue, leur puissance de transport devient très importante. Tous les matériaux charriés se déposent sur les berges, sur les plages ou en pleine mer et donnent naissance à des roches de dépôt, les roches sédimentaires comme le sable, l'argile ou le calcaire. Si ces roches constituent nos paysages actuels, alors que la plupart d'entre elles se sont formées en mer, c'est que les régions se sont soulevées, ce qui a chassé la mer vers d'autres espaces. - Les roches métamorphiques résultent de la transformation d'une roche sous l'effet de la chaleur, due à un contact avec de la lave ou à un enfouissement à de grandes profondeurs. (ex : ardoise, marbre). Ces roches, produites par l'action transformante de la chaleur et la pression, montrent souvent des figures de déformation (aplatissement, striation, plissement). Elles renferment des minéraux caractéristiques tel que le grenat. Les roches métamorphiques de haut degré se forment dans la croûte terrestre profonde, à pression et chaleur élevées. Celles de bas degré, telle l'ardoise, à plus faible profondeur. Voir : le diaporama intitulé "le cycle des roches et la datation" 6

7 QUELQUES ROCHES A LA LOUPE Roches sédimentaires : - Les calcaires : roches jaunes, blanches ou grises, composées essentiellement de calcite. Ils réagissent à l'acide dilué en provoquant une effervescence caractéristique due au dégagement de dioxyde de carbone. La calcite peut se présente sous forme de boue, de grains détritiques de petites sphères, de cristaux et / ou de fossiles. La combinaison de ces formes conduit à des variétés très diverses, chacune étant caractéristiques d'un environnement de formation particulier. - Le silex : est une variété de chert qu'on trouve dans la craie sous forme de nodules ou de rognons de forme arrondie irrégulière, souvent disposées en bancs parallèles aux dépôts. Sa cassure est conchoïdale et sa couleur, grise, brun - jaunâtre ou noire. Il est parfois zoné. Plus résistant à l'altération que la craie, il forme des plages de galets. - Le charbon : est une roche noire et légère qui se forme par compression d'épaisses couches de végétaux, dont la tourbe est le premier stade de transformation : on y voit encore très bien les restes de plantes. Dans le charbon, les plantes sont presque entièrement transformées en carbone, mais quelques traces fossiles y sont conservées. - L'ambre : est une roche organique constituée de résine fossile de conifère. Elle est douce, transparente à translucide, jaune orangé. De densité proche de celle de l'eau, elle peut flotter. On y trouve parfois des fossiles de petits animaux ou de plantes. Le plus célèbre gisement d'ambre du monde est celui de la mer Baltique. Roches magmatiques : - Le granite : est une roche courante et bien connue. Sa texture grenue permet d'identifier à l'œil ou à la loupe les minéraux qui la constituent. Ce sont le quartz, le feldspaths et le mica. Le granite se forme par cristallisation lente d'un magma sous la surface terrestre. - L'obsidienne : est un verre volcanique noir, à belle cassure conchoïdale. Formée par refroidissement rapide d'une lave acide, elle accompagne souvent la ponce. Pendant la préhistoire, les fragments d'obsidienne, très acérés, étaient très recherchés pour servir d'outils tranchants. - Le basalte : est la roche volcanique la plus connue à la surface de la Terre. Il forme la quasitotalité du plancher océanique, et de grands épanchements sur les continents. C'est une roche à grain fin, noire, qui s'altère en vert sombre ou marron. Les bulles de gaz forment des vésicules, parfois remplies par des minéraux plus tardifs. La surface d'une coulée de basalte peut être lisse et douce ou rugueuse et anguleuse. - Ponce : cette roche volcanique vitreuse claire, grise ou jaune est criblée de trous sphériques ou étirés. Extrêmement légère (elle peut flotter sur l'eau), elle est produite par une lave mousseuse acide, et est parfois associée à la rhyolite et a l'obsidienne. la ponce peut être transportée loin de sa source par les courants, voir par le vent. - Bombe volcanique : cette roche pyroclastique résulte du refroidissement d'un morceau de lave expulsé dans les airs. Elle s'arrondit au cours du trajet, prenant une forme elliptique, peut aussi être pointue et tordue. D'ordinaire brune ou rouge, elle s'altère en brun jaune. Sa surface peut être grenue lisse ou craquelée. Roches métamorphiques : - Le gneiss : est une roche métamorphique commune à texture litée, montrant une alternance de lits clairs, à feldspath et quartz, et de lits à minéraux sombres : micas, amphiboles les grains, de moyens à grossiers, sont bien visibles. Selon les minéraux accessoires, on distingue les variétés : gneiss e grenat, à sillimanite à cordiérite - Le schiste : est une roche à texture schisteuse, c'est à dire qui se délite en feuille plus ou moins épaisses, ondulées ou irrégulières. Le mica est souvent abondant mais on y trouve beaucoup d'autres minéraux faisant varier la couleur. Le schiste se forme par métamorphisme de moyen degré de sédiments a grain fin, et forme souvent de grandes unités régionales en zone montagneuse. - L'ardoise : est une roche familière, très utilisée pour les toitures et les sols. Grâce à son très bon clivage bien plan, on peut la débiter en plaques très minces. Sa couleur est sombre : gris ou noir, parfois vert, pourpre ou rouge. La France est le premier consommateur mondial d'ardoise. Voir activité en pièce jointe intitulée "tester les propriétés des roches" et utiliser la clef de détermination. 7

8 ACTIVITE n 4 : Qui suis-je? Objectifs : Observer des roches Utiliser une clef de détermination Classifier les roches en fonction des grandes familles Utiliser une démarche scientifique Utiliser les fiches : - granite "qui suis-je?" - calcaire "qui suis-je?" - argile "qui suis-je? - schiste "qui suis-je?" - "qui suis-je questionnaire à trou" - les clefs de détermination LES FOSSILES ET LA FOSSILISATION La paléontologie est la science qui étudie les restes fossiles des êtres vivants du passé et les implications évolutives de ces études. Un fossile est le reste, l'empreinte ou la trace d'un animal ou d'un végétal ayant vécu jadis et aujourd'hui transformé en pierre. Les fossiles sont "dans" les roches. Ils correspondent donc à des animaux et des végétaux qui vivaient et qui sont morts en même temps que la roche se formait. Ils permettent aux géologues comprendre où et comment les roches qui en contiennent se sont constituées. Si les fossiles d'une roche sont marins, c'est que la roche qui les contient s'est formée en mer, alors que cette roche peut aujourd'hui se trouver sur un continent. L'étude des fossiles permet de retracer l'histoire de la vie aux différentes époques de l'histoire de la Terre. L'age du fossile donne l'age de la formation de la roche. Toutes les roches ne contiennent pas de fossiles. On n'en trouve pas dans les granites, ni dans les coulées de lave, par exemple, car ce sont des roches qui se forment en profondeur, à partir de magmas très chauds et fondus, là où il n'y a pas de vie, donc pas de fossiles. Les fossiles sont les vestiges d'une vie passée conservés dans la roche de la croûte terrestre. Les fossiles se forment à partir d'un animal ou d'une plate enfouis dans des sédiments. Habituellement, les parties molles se décomposent alors que les parties dures subsistent. C'est pourquoi l'essentiel des fossiles est constitué par des os, des coquilles d'animaux, des feuilles ou les parties ligneuses des plantes. Les coquilles de certains fossiles marins se réduisent même quelques fois à une simple empreinte indiquant leur forme d'origine. les principales roches sédimentaires dans lesquelles ont trouve des fossiles sont les calcaires et les schistes. Ces nombreux fossiles sont les vestiges de plantes ou d'animaux dont les espèces ont depuis longtemps disparu (ex : les dinosaures). Ils fournissent des informations sur la faune et la flore qui existaient il y a des millions d'années et permettent au paléontologue de dater les roches qui les contiennent. ACTIVITE n 5 : Chronologie d'un fossile Voir lien suivant sur la fossilisation d'un trilobite : Utiliser les fiches imprimées de l'animation de la fossilisation d'un trilobite et demander aux élèves de remettre les fiches dans l'ordre après avoir écouté l'animateur raconter l'histoire de la fossilisation d'un être vivant. 8

9 LE TRANSPORT FLUVIATILE L'histoire d'un grain de sable : Elle commence principalement là où on trouve du granite : en montagne, mais aussi dans les pays de collines et au bord de la mer. Le granite est une roche composée notamment de grains de quartz. A la surface de la Terre, le granite, là où il se trouve est attaqué par l'érosion. Peu à peu les grains se séparent les uns des autres. Les grains de feldspaths et de micas, les plus fragiles, s'abîment et se transforment plus ou moins rapidement en particules friables qui donnent de l'argile. Par contre, les grains de quartz, très durs, quasiment inusables, ne sont pas altérés, mais sont libérés. L'érosion d'autres roches, comme les grès, libère aussi des grains de quartz. Les eaux de pluie et de ruissellement, les oranges violents, les torrents et les rivières emportent les grains de sable et les argiles encore mélangés. Quand la crue se termine, la rivière abandonne les grains qui forment des bancs de sable dans le lite sur les bords, alors que les argiles continuent leur chemin. Lors de crue suivante, les bancs de sable se déplaceront de nouveau et d'autres se formeront. Il faut un courant très fort pour transporter des galets et des graviers, et un courant moins fort pour déplacer du sable. En revanche le moindre courant d'eau, même très faible soulève et emporte les argiles qui flottent facilement. Ainsi au fil de l'eau grains de sable et particules d'argile ne voyagent pas à la même vitesse. Ils se séparent. Peu à peu au fil des siècles et des millénaires, les sables acheminés par les cours d'eau arrivent au bord de la mer où ils se déposent. Ils y forment des deltas et des flèches sableuses. C'est ainsi qu'en France, les sables des plages de l'atlantique proviennent principalement de l'érosion du Massif Central et de la Bretagne. ACTIVITE n 6 : L'eau transporte, l'eau creuse Utiliser la maquette de la rivière (option dans la location de l'exposition) - vérifier que du sable et quelques petits graviers soient bien positionnés sur la maquette - allumer l'interrupteur pour actionner l'écoulement de l'eau - demander aux élèves ce qu'ils observent - expliquer le transport par l'eau + la notion de dépôt (grâce au bac récupérateur) - A la fin de la manip, récupérer le sable déposé dans le bac et le faire sécher LE SYSTEME KARSTIQUE Les formations calcaires les plus extraordinaires sont les grottes formées de stalactites et de gigantesques stalagmites. Les grottes sont le résultat de la transformation du carbonate en bicarbonate par des eaux de pluie légèrement acides. Ce matériau se dissout dans l'eau qui l'emporte. cette réaction chimique est à l'origine des nombreux paysages calcaires karstiques. La pluie dissout la calcite du calcaire, ce qui crée des fissures étroites mais profondes. Puis ces fissures s'élargissent. En surface, tout est sec ; l'eau disparaît, à peine tombée. Les cheminées donnent des gouffres d'effondrement. L'eau forme des rivières souterraines et des lacs dans les grottes. Une partie de la calcite dissoute se redépose en stalactites et stalagmites. Les stalactites se forment dans les grottes où l'eau souterraine contenant de la calcite dissoute s'écoule du plafond et laisse un léger dépôt en s'évaporant. Elles "poussent" depuis le plafond vers le bas, et grandissent de quelques millimètres par an. Elles peuvent parfois atteindre plusieurs mètres de longueur. Les stalagmites se forment sur le sol des grottes à l'endroit où l'eau tombe goutte à goutte du plafond ou d'une stalactite. Elles se développent grâce à l'évaporation d'eau contenant de la calcite dissoute. Stalactites et stalagmites peuvent croître ensemble et se rencontrer pour former de véritables piliers appelés "grandes orgues, "rideaux suspendus" ou "herses". Voir la tente sur "le monde souterrain" dans l'exposition GéoL'oT, pour admirer toutes les photos de concrétions. 9

10 LA DATATION La datation absolue permet de donner l'âge précis d'une roche en millions d'années. Cependant ce n'est qu'au XXème siècle avec la maîtrise de la radioactivité que l'on a pu dater précisément les roches. Avant les géologues utilisaient ce qu'on appelle la datation relative ; qui permet de classer chronologiquement les roches les unes par rapport aux autres en suivant 3 grands principes : le principe de superposition ; le principe de recoupement et le principe d'identité paléontologique. La datation relative ne s'applique qu'aux roches sédimentaires. Le principe de superposition : Un affleurement montre que l'accumulation des roches sédimentaires ne s'est faite de manière continue, mais par la superposition d'unités d'épaisseur variable, correspondant à des conditions particulières de sédimentation pendant une durée plus ou moins grande. On définit ainsi une strate. Lorsque plusieurs strates sont superposées, la strate inférieure est la plus ancienne. Ce principe s'applique aux roches sédimentaires ainsi qu'aux coulées de lave. La strate la plus en bas est la plus vieille. Le principe de recoupement : Lorsque deux structures se recoupent, la plus récente recoupe la plus ancienne. Ainsi, la cristallisation d'un granite intrusif se fait lors de l'ascension d'un magma. Les roches encaissantes sont donc plus anciennes que l'intrusion granitique, et peuvent avoir été modifiées par la chaleur dissipée par le magma en cours de refroidissement. On parle alors de métamorphisme de contact. Lorsqu'elles ont été déformées et fracturées lors de la mise en place du massif intrusif, le magma peut avoir été injecté dans les failles ainsi provoquées. Il en est de même au cours des éruptions volcaniques ; les cheminées et les filons associés à la montée d'un magma sont plus récents que les roches qu'ils traversent. Les principes de superposition et de recoupement s'appliquent également aux déformations subies par les roches après leur genèse : un pli, ou une faille, sont postérieurs aux roches affectées par le plissement ou par le déplacement relatif de deux compartiments. Lorsqu'une strate horizontale recouvre des strates redressées par un plissement, on parle de discordance. Celle-ci indique une phase d'émersion postérieurs au plissement, et antérieurs à la sédimentation des matériaux de la strate non plissée. En effet, le dépôt de sédiments n'a pu se faire que sur la surface à peu près plane donc après l'érosion à l'air libre d'une chaîne de montagnes dont les plus constituent une relique. Un événement qui entraîne un changement dans la géométrie des roches est arrivé après la formation des roches affectées. Le principe d'identité paléontologique : Les fossiles d'espèces n'ayant connu, à l'échelle des temps géologiques, qu'une brève durée d'existence, ne peuvent se rencontrer que dans quelques strates seulement. Ces fossiles peuvent constituer localement des marqueurs du temps. Mais certains d'entre eux permettent également d'établir des corrélations à grande distance. Pour cela, il faut disposer de fossiles ayant des qualités particulières. Un bon fossile stratigraphique doit avoir une extension la plus limitée possible dans le temps, mais aussi une vaste répartition géographique. Il s'agit donc essentiellement d'espèces marines, dont le mode de vie était relativement indépendant des conditions du milieu, et qui e sont renouvelées rapidement au cours de l'évolution. si beaucoup d'ammonites répondent bien à ces deux critères, on leur préfère souvent des microfossiles, dont l'abondance augmente la probabilité de les rencontrer dans une strate. Des corrélations plus fines peuvent être obtenues en faisant appel, non plus à une seule espèce caractéristique, mais à des associations de fossiles, qui définissent des horizons biostratigraphiques. On regroupe dans un même horizon, ou biozone, des espèces dont les durées d'existence ne coïncident pas entre elles, mais qui se chevauchent au niveau de cet horizon. Deux terrains ayant les mêmes fossiles stratigraphiques ont le même âge géologique. La datation absolue de roches magmatiques et métamorphiques repose sur la présence d'éléments radioactifs en très faible quantité dans les minéraux de ces roches. Dans ces minéraux, l'éléments radioactif, dit élément père, se désintègre en un autre élément, dit radiogénique ou élément fils. Les éléments radioactifs ont été incorporés dans les minéraux lors de la formation de la roche par exemple lors du refroidissement du magma pour une roche magmatique. A partir de ce moment-là, le minéral forme un système clos, fermé, ne recevant un atome de l'élément radioactif ou de l'élément fils de l'extérieur./ ce qu'on date est le moment de fermeture du système. Ces méthodes ne peuvent être appliquées aux roches sédimentaires, leurs minéraux ayant été formés, la plupart du temps, avant leur incorporation dans un sédiment. 10

11 L'échelle des temps géologiques est découpée en ères, systèmes ou périodes, et étages. L'étage est une unité de division du temps supérieure à la strate, et plusieurs strates de natures différentes peuvent appartenir au même étage. Ce terme est défini, et nommé, à partir d'associations de fossiles bien représentées dans une région. L'application du principe de recoupement permet d'estimer l'age de roches sédimentaires situées au voisinage de roches magmatiques dont on connaît l'age absolu. Les méthodes de datation absolue, utilisées conjointement avec les principes de la chronologie relative, peuvent ainsi situer dans le temps les différents étages de l'échelle stratigraphique. On peut, par exemple, définir la fin du crétacé par la disparition des ammonites, ou des dinosaures, mais dire aussi que cette période s'est achevée il y a 65 millions d'années. Voir le diaporama sur la datation intitulé "cycle des roches et datation" Utiliser la colonne de bonbons de l'exposition pour expliquer le principe de superposition : demander ou se trouve la couche la plus ancienne (réponse : tout en bas, en dessous) 11

12 QUIZZ - Combien de couleurs peut-on voir dans la roche appelée "granite"? (3 : noir, blanc, gris) - Quels sont les trois principaux minéraux du granite? (mica, quartz, feldspath) - Le sable fait parti de quelle famille de roches? (roche sédimentaire) - Quel est le minéral le plus tendre? (le talc, on peut le rayer à l'ongle) - Quel est le minéral le plus dur? (le diamant, il raye le verre et aucun autre minéral ne peut le rayer) - Quels indices précieux nous apportent les fossiles? (ils aident à dater les roches, ils aident à connaître les climats du passé, ils permettent de retracer la vie aux différentes époques de l'histoire de la Terre.) - Quelles utilisations l'homme peut-il faire du sous-sol? (construction de routes, de maisons, ornement, pétrole ) - Combien de paysages compte le Lot? (6 : Ségala, Limargue, Causse, Bouriane, Quercy Blanc, Vallées) - Quel type de datation ne permet pas de donner l'âge précis d'une roche? (la datation relative, elle permet seulement de classer chronologiquement les roches les unes par rapport aux autres) - Comment nomme-t-on l'enveloppe rocheuse solide de la Terre? (l'écorce terrestre ou la lithosphère) - Quelle est la science qui étudie les fossiles? (la paléontologie) - Quel est le principal minéral constituant des sables? (le quartz) - Qu'obtient-on en faisant cuire de l'argile? (des briques, des tuiles, de la terre cuite) - Quel est le principal facteur d'érosion du calcaire? (la dissolution) - Quelle propriété acquiert l'argile quand elle est gorgée d'eau? (elle devient plastique et malléable) - Quelle est la réaction du calcaire avec l'acide? (cela fait effervescence) - Citer trois roches métamorphiques? (le marbre, l'ardoise, le schiste) - Comment appelle-t-on une roche qui contient un métal? (un minerai) - Le basalte fait parti de quelle famille de roches? (les roches volcaniques) - Comment se nomme le phénomène mécanique ou chimique dégradant les roches? (l'érosion) - Quelles sont les étapes du cycle de la roche? (formation de la roche / érosion / transport / dépôt) - Qu'est-ce qu'une ammonite? (un mollusque marin vivant il y a des millions d'années que l'on retrouve désormais seulement à l'état de fossile) - Quelle roche est meuble? (le sable) - Quelle roche est compacte? (le calcaire) - Quelle roche est grenue? ( le granite) - Quelle roche est soyeuse? (le talcschiste) - Quelle roche est malléable? (l'argile mouillé) - Quelle roche est liquide? (le pétrole) - Comment appelle-t-on une roche qui absorbe l'eau? (une roche poreuse) - Comment appelle-t-on une roche qui s'effrite? (une roche friable) - Comment appelle-t-on une roche qui laisse passer l'eau? (une roche perméable) - Qu'est ce qui peut éroder une roche mécaniquement? (l'eau, le vent, les différences de température) - 12

13 BIBLIOGRAPHIE Livres - Roches et minéraux, Larousse Nature en poche - Roches et minéraux, Milan jeunesse, carnets de nature - La géologie à petits pas, François Michel, Actes Sud junior - Pierres précieuses, Les yeux de la découverte, Gallimard - Roches et minéraux, Les yeux de la découverte, Gallimard roches et minéraux faciles à voir, guides Natures, Nathan - Minéraux, Guides Nature, Nathan - Dictionnaire de géologie, 3 ème édition, A.Foucault et J-F. Raoult, Masson - Lot, Les encyclopédies du voyage, Guide Gallimard Périodiques - Les annales du Cercle Quercinois des Sciences de la Terre ( contacts : - Sciences de la Terre et de l'univers, INFOSUP, ONISEP, n Sciences de la Terre et découverte des métiers, ONISEP perspectives Sites Internet - "Mon année au collège" : - quercy.net : - quercy.net : - La plage aux ptérosaures : - Les Phosphatières du Quercy : - Imérys : - Année Internationale de la Planète Terre : - BRGM : - commission des cartes géologiques : - Le temps géologique : - Pour aller plus loin en géologie : - Biodiversité et crises : - Animation sur la fossilisation d'un trilobite : - Jeux et activités autour de la paléontologie : Manuels éducatifs - La TERRE, 50 expériences pour découvrir notre planète, André Prost, Belin pour la science - Sciences de la vie et de la Terre, Terminale S, Hatier - SVT 4ème, programme 2007, Nathan - SVT géologie-reproduction 4 ème, Belin ONISEP - Sciences de la Terre et de l'univers, INFOSUP, ONISEP, n Sciences de la Terre et découverte des métiers, ONISEP perspectives 13

14 NOTRE ASSOCIATION Carrefour des Sciences et des Arts est une association créée en 1994, qui a pour but d'œuvrer pour la diffusion de la culture scientifique et technique sur l'ensemble du département du Lot. L'association ne manque pas une occasion d'être au contact de la population afin de lui faire découvrir les multiples richesses qu'offre la science au quotidien! Ses activités sont multiples : - Organisation d'expositions temporaires présentées pendant 3 mois au 2 ème étage de l'espace Caviole à Cahors (exemple : exposition sur la géologie du département "GéoL'oT, le Lot nous raconte sa terre" présentée d'octobre 2008 à janvier 2009 ; exposition "Sport et Science" présentée de mars à mai 2008 ; exposition sur "l'infiniment petit" présentée de novembre 2007 à janvier 2008 ) - Coordination départementale de la "Fête de la Science" (organisation de portes ouvertes d'entreprises ; de visites de sites naturelles ; de visites de musées en lien avec la science et les techniques ; organisation d'un "Village des Sciences" dans la ville de Cahors avec conférences / ateliers animés / expositions) - Création de mallettes pédagogiques (ex : création en 2008 d'une mallette pédagogique pour les classes de maternelles sur "le tri des déchets") - Itinérance d'expositions scientifiques dans le département - Organisation de cycles de conférences en lien avec les expositions présentées tout au long de l'année. - Animations scientifiques dans les écoles, collèges et lycées du Lot (ex : la semaine de la science au collège de Luzech en avril 2008) - Animations scientifiques dans les musées (ex: musée de Cuzals), centres sociaux (ex : lors des aides aux devoirs dans le centre social de Terre Rouge) - Ateliers scientifiques pour les enfants en temps extrascolaire : les "Mercredis des Sciences" tous les mercredis de 14h à 16h pour les enfants entre 8 et 12 ans tout au long de l'année. - Formation des enseignants (ex : dans le cadre de l'année Mondiale de l'astronomie 2009) Carrefour des Sciences et des Arts propose ses activités au plus grand nombre, c'est pourquoi ses activités sont tournées d'une part vers le grand public (familles) mais une grande part de ses actions sont en direction du public scolaire (de la maternelle au lycée). Les missions de Carrefour des Sciences et des Arts sont les suivantes : - Diffuser la culture scientifique sur l'ensemble du territoire lotois auprès du plus grand nombre, - Présenter la science de façon interactive, - Faire évoluer la représentation des sciences auprès des jeunes, - Revaloriser les filières scientifiques, - Organiser des débats citoyens, - Participer à la formation des enseignants. Depuis 2005, Carrefour des Sciences et des Arts a obtenu le label CCSTI (Centre de Culture Scientifique, Technique et Industrielle) pour le département du Lot. Les Centres de Culture Scientifique, Technique et Industrielle sont nés à la fin des années 70. Répartis sur tout le territoire français, ils ont pour vocation de diffuser la culture scientifique auprès de tous les publics et d'animer un réseau de partenaires, acteurs de la culture scientifique. L'objectif est aussi de mettre en débat les interactions entre la science, ses applications et la société. Ils conçoivent et organisent des expositions, des ateliers animés, des conférences, des débats, des rencontres avec les chercheurs ( ) Le réseau des CCSTI est reconnu et soutenu par le Ministère de l'enseignement Supérieur et de la Recherche. 14

15 POURQUOI GEOL'OT? Les Nations Unis ont proclamé l année 2008 : Année Internationale de la Planète Terre (AIPT), l'exposition GéoL'oT, a reçu le label AIPT. La Géologie est souvent réputée être une science difficile et poussiéreuse, du moins pour les néophytes... Avec GéoL ot nous vous prouvons le contraire! Telle une grande enquête géologique, partez à la recherche d indices. Ouvrez grand vos yeux et vos oreilles : le Lot vous raconte sa terre! Partir de la lecture de paysage, se pencher sur les propriétés du sous-sol pour aboutir à l échantillon de roche A chacun son rythme! Cette exposition propose 5 niveaux d approches : 1er niveau : Au cœur de l exposition une stupéfiante image satellite du Lot (2mx2m) permet d observer les contrastes de paysages. Un diaporama présentant l image satellite du Lot ainsi que la carte géologique du département rend compte des similitudes entre paysages et sous-sol. 2ème niveau : Présentation des six paysages du Lot (Ségala, Limargue, Causse, Quercy Blanc, Bouriane, Vallées) à travers l observation de 3 caractéristiques : l habitat- la végétation-le sous sol. 3ème niveau : Présentation de notions de géologie, illustrées par des exemples locaux : - Comment les roches cristallines se sont-elles formées? - Comment expliquer leur présence en surface dans le Lot? - Comment les roches sédimentaires se forment-elles? - Comment les vallées se sont-elles formées? - Quelles traces nous racontent leur histoire? - Qu est ce qu un fossile, que nous enseigne-t-il? - La fossilisation comment ça marche? - Comment connaître l âge des roches? - Comment connaître les climats du passé? 4ème niveau : Ici on touche, on expérimente. Observations à l œil nu, à la loupe, au microscope afin de se familiariser avec les roches. Les boites mystérieuses permettent de différencier les roches par le toucher ; une maquette de vallée représente les effets du transport fluviatile ; avec le puzzle de l échelle des temps géologique on aborde la datation tout en s amusant ; une borne informatique présente une animation sur la fossilisation d un trilobite (...) 5ème niveau : un dernier pôle, présenté sous un barnum, illustre à l aide de photos et de schémas «le monde souterrain» ainsi que le système karstique lotois. Cette exposition est la production collective de 5 associations : - Carrefour des Sciences et des Arts, CCSTI du Lot - Cercle Quercinois des Sciences de la Terre - Comité Départemental de Spéléologie du Lot - AGDS3P (La Plage aux Ptérosaures) - Les Phosphatières du Quercy "Nous avons choisi de présenter d'est en Ouest la subtile palette des paysages quercinois et les indices que l'on a pu tirer de leur observation : habitat, végétation, sous-sol. Nous avons voulu vulgariser pour le plus large public possible : des scolaires curieux au public adulte amoureux de la nature, en espérant lui donner des clés pour une meilleure compréhension de notre territoire." 15