Transcript 1) Risques Environnementaux

Introduction aux Géosciences
Dr. Robert WOUMENI
2013 – 2014
Water & Soils - Training
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AVANT-PROPOS
Le parcours idéal en Géosciences consiste à partir de la structure interne
de la Terre, pour poursuivre sur la tectonique des plaques avant de
terminer par des applications sur les sciences environnementales
(hydrologie et climat, pollution des sols, risques naturels,…) et l’étude des
ressources exploitables (extraction minière, hydrogéologie, géothermie,…).
En Géosciences, on a regroupé plusieurs disciplines classiques (chimie,
physique, mathématiques, géologie,…) autour d’un objet d’étude : la Terre.
C’est ainsi devenu une Science à part entière, qui vise à mieux
comprendre la nature et l’évolution de notre espace minéral.
L’objectif majeur de cet enseignement vise à partir du socle de
connaissances qui a pu être acquis en Sciences de la Terre au lycée, pour
effectuer un début d’approfondissement tel qu’on peut l’envisager dans
l’enseignement supérieur, en accordant une importance particulière à des
enjeux planétaires: environnement, eau, climat, et risques naturels.
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SOMMAIRE
CH 1: Risques Environnementaux.
Risques sismiques, hydrologiques, ruptures de barrage, pollutions des sols, inondations, volcans,…
CH 2: Techniques de dépollution des sols.
Dégradation biologique, Ventilation forcée, Chauffage, Oxydation chimique, Confinement, etc.
CH 3: Cycles biogéochimiques et Climats.
Réservoirs et flux d’eau et de carbone, les traceurs environnementaux, les perturbations.
CH 4: Structure interne de la Terre.
Approche historique, Modèle actuel, Magnétisme, Autres Planètes..
CH 5: Tectonique des plaques.
Convection dans le manteau, Autres Conséquences, Eléments de Mécanique des roches.
CH 6: Méthodes Géochimiques de datation.
Principe, les isotopes, méthodes C14 - K/Ar - Rb/Sr et U/Pb, âge de la terre.
CH 7: Méthodes Géophysiques d’Investigation.
Prospection électrique, sismique, gravimétrique, électromagnétique.
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1-1 Introduction
L’actualité médiatique interpelle souvent notre attention au sujet de
catastrophes naturelles qui peuvent se produire en un point quelconque du
globe terrestre. Une des plus récentes a été le Typhon Haiyan qui a balayé les
Philippines le 08-11-2013, causant des dégâts d’une ampleur sans précédent
pour ces dernières années puisqu’on a dénombré pas moins de 10000 morts.
On propose dans ce chapitre de s’intéresser aux risques environnementaux:
sismiques, hydrologiques, ruptures de barrage, éruptions volcaniques, pollution
des sols et des eaux, avalanches, glissements de terrains, gaz de schiste, etc…
On adoptera le protocole de présentation suivant:
Isoler une catastrophe naturelle (ex: Typhon Haiyan),
Réaliser une recherche documentaire,
Présenter le site de façon assez détaillée (ex: les Philippines),
Faire une synthèse des impacts socio-économiques à déplorer,
Proposer une description scientifique illustrée des phénomènes mis en jeu,
Engager la réflexion sur la question de savoir si la catastrophe aurait pu être
évitée, ou comment s’en prémunir pour le futur.
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1-2 Présentation du site d’étude
Sur l’archipel des philippines (7107 îles, Long. moy: 121°, Lat. moy 12°Nord)
on distingue trois principales zones géographiques: Luçon (au nord comprenant la
capitale Manille et la plus grande ville Quezon City), les Visayas (au centre) et
Mindanao (au sud).
La République des Philippines, compte près de 100 millions d’habitants, pour une
superficie avoisinant 300 500 km2.
Le PIB par habitant avoisine 3900 $ US. L’économie repose essentiellement sur
l’agriculture: tabac, noix de coco, ananas, banane, riz, maïs, café, bois tropicaux.
Les principaux minerais sont: le chrome, l’or, le cuivre et le fer.
Île de Palawan.
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Préhistoire: Les plus anciennes traces de foyers impliquant la maîtrise du feu datent
de -400 000 ans, et sont attribuées à Homo erectus, qui a vécu en asie centrale et
orientale (ex: le sinanthrope) au paléolithique inférieur.
Les plus anciens restes humains actuellement connus pour les Philippines, sont
ceux de l’homme de Tabon (-22 000 ans) Homo sapiens, découvert en 1962 dans la
grotte du même nom, au nord de l’île de Palawan. Les ossements humains et
outils, retrouvés remonteraient à la fin du pléistocène.
Histoire: Jusque vers l’an 1000 de l’ère chrétienne, les Philippines possédaient une
population organisée en tribus dispersées, sédentarisées ou semi-nomades, vivant
essentiellement de la culture du riz, de la pêche ou encore de la chasse.
Ensuite, les échanges vont se multiplier avec les marchands chinois, indiens,
arabes, et indonésiens. La population philippine est donc le résultat d’un brassage
multi ethnique entre les primo arrivants, les migrations indonésiennes et malaises,
et les influences chinoises, espagnols ou américaines.
Benigno Aquino III
Primo arrivant
José Rizal
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Fernao Magalhaes (explorateur portugais naviguant pour le compte de l’Espagne)
arrive aux Philippines en 1521. L’île sera ainsi nommé en l’honneur du futur Roi
Philippe II d’Espagne. En 1578 le sultanat de Sulu subit une expédition
conquérante de l’Espagne.
A la fin du XIX siècle, un mouvement de libération se développe, avec notamment
le poète, écrivain et chirurgien José Rizal qui sera exécuté en 1896 et deviendra un
héro national. Les Etats Unis soutiennent le mouvement d’indépendance, puis
interviennent militairement. La guerre hispano américaine ne prend fin qu’avec le
traité de Paris en 1898. Cependant, l’Espagne n’accorde pas l’indépendance aux
Philippines, mais vend le territoire aux Américains pour 20 millions de dollars. Dès
le 4 février 1899, près d’un million et demi de Philippins vont perdre la vie dans une
autre guerre contre les américains cette fois. Le pays obtient un statut d’autonomie
en 1935, puis l’indépendance le 4 juillet 1946, après la seconde guerre mondiale et
l’occupation japonaise.
Dans les années 1980, Ferdinand Marcos instaure un régime népotique et impose
une forme de collectivisme (nationalisations, redistributions de terres, etc…) mais
cette gouvernance est affectée par un niveau élevé de corruption.
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Géologie: Des éruptions volcaniques et des tremblements de terre auraient dans le
passé fragmenté la plaque continentale asiatique, donnant naissance aux îles
Philippines et Indonésiennes. Le relief se caractérise par des chaînes
montagneuses, quelques plaines assez étroites et des fosses marines parmi les
plus profondes du monde (11000m près de Mindanao). On dénombre aujourd’hui
une douzaine de volcans actifs. Si le mont Apo (2954m) sur l’île de Mindanao est le
point culminant, c’est le mont Mayon (2451m sur l’île de Luçon) qui est le plus
redouté.
Le climat est de type tropical humide. L’Est du pays est constamment arrosé, tandis
que l’Ouest connait une saison sèche, et des pluies de mousson. Les Philippines
connaissent généralement 3 saisons : la saison chaude de mars à mai (28°-37°C);
la saison des pluies de juin à novembre (25°-31°C); la saison froide de décembre à
février. La température moyenne annuelle est de 29°C. Les précipitations annuelles
moyennes sont s’élèvent à environ 1900 mm en plaine. La mousson qui souffle du
Sud-Ouest, dure de mai à octobre.
Les évènements extrêmes (typhons et autres tempêtes tropicales) se manifestent
souvent pendant la saison des pluies. 500 morts en novembre 2004 dans le nord;
1000 personnes ensevelies au pied du mont Mayon, par des coulées de boue en
décembre 2006, suite au typhon Durian.
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Le typhon Haiyan a frappé les Philippines le vendredi 08-11-2013, avec des vents
qui ont atteint 360 km/h, et des vagues de plusieurs mètres.
Le nombre de morts (ou disparus) s’élevait à pas moins de 10000.
Au moins 600 000 personnes se sont retrouvées sans abris;
La province de Leyte a été détruite à environ 80% de sa surface;
Tacloban a été la ville la plus touchée.
La communauté internationale a spontanément réagi face au désastre.
Le Pentagone américain a dépêché sur place 90 militaires et 2 avions Hercules
pour les premiers secours. La commission européenne a débloqué 3 millions
d’euros. Le programme alimentaire mondial, l’Unicef et de nombreuses
Organisations ont rapidement envoyé des équipes sur place.
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1-3 Approche scientifique
La formation des cyclones tropicaux est toujours un sujet de
recherche scientifique intense et de nombreux points sont
encore obscurs. Les principaux ingrédients d’un évènement
cyclonique sont les suivants: (1) la température de la mer en
surface doit atteindre ou dépasser 29°C; (2) la troposphère
moyenne (environ 10 km) doit être relativement humide
favorisant ainsi la formation de nuages; (3) il faut aussi avoir
une perturbation météorologique préexistante qui permettra
l’amorce du système; (4) une distance de plus de 10° de
l’équateur est souvent nécessaire pour que la mise en
rotation du système nuageux par la force de Coriolis soit
possible; (5) l’absence de cisaillement vertical du vent est
aussi primordial pour le déclenchement du phénomène.
Le système devient d’abord une dépression tropicale (nuages et orages avec une
circulation cyclonique et des vents inférieurs à 63 km/h=34 nd), puis une tempête
tropicale (la vitesse des vents se situe alors entre 63 et 117 km/h=63 nd) et enfin un
ouragan(1) / typhon(2) / cyclone(3) selon les bassins océaniques 1, 2 ou 3 (pour des
vents supérieurs à 117 km/h, on a alors un œil dégagé au centre du système).
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Les cyclones sont eux-mêmes répartis pour le bassin de l’atlantique nord,
en 5 classes selon l’échelle de Saffir-Simpson :
•Classe 1: vents de 118 à 153 km/h et pression supérieure à 981 hPa
•Classe 2: vents de 154 à 177 km/h et pression entre 966 et 981 hPa
•Classe 3: vents de 178 à 209 km/h et pression entre 946 et 966 hPa
•Classe 4: vents de 210 à 249 km/h et pression entre 920 et 946 hPa
•Classe 5: vents supérieur à 250 km/h et pression inferieure à 920.
Un cyclone mesure approximativement 100 km après sa formation, pour atteindre
environ 1000 km à maturité. Le vent a une intensité faible (20 km/h) à la périphérie et
maximale sur le rebord de l’œil. La pression est très basse au centre de l’oeil.
On retient aussi
que pour
l’hémisphère
nord, le vent est
cylonique au sol
et anticyclonique
au sommet du
système.
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Prévention : Il est très difficile de se prémunir totalement des cyclones. Toutefois,
dans les zones à risques qui sont bien connues, un aménagement adapté du
territoire peut permettre de limiter les dégâts matériels et humains dus aux vents,
aux précipitations et aux inondations. Il faut par exemple:
Des habitations avec une faible prise au vent;
L’absence de construction en zone humide;
Des réseaux électriques enterrés et bien isolés; des structures inclinables;
La sensibilisation de la population, et l’amélioration des systèmes d’alerte;
Plusieurs solutions ont été imaginées pour tenter de neutraliser un cyclone tropical:
ensemencement par de l’iodure d’argent, le remorquage d’iceberg, le brassage
avec des eaux profondes plus froides, etc mais ces techniques physico-chimiques
s’avèrent trop faibles, face à l’énergie colossale développée par un cyclone tropical:
on rappelle que la chaleur latente de condensation est libérée sur plusieurs
centaines de km de diamètre.
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Quelques cyclones / ouragans / typhons tristement célèbres:
Katrina, 23-08-2005, Nouvelle Orléans et Cote Est des USA, 280 km/h, 902 hPa,
1836 morts, 108 milliards $ US.
Mitch, 22-10-1998, Amérique centrale, 290 km/h, 905 hPa, 18000 morts,
7 milliards $ US.
Grand Ouragan, 10-10-1780, Antilles, 320 km/h, 875 hPa, 27500 morts.
Wilma, 15-10-2005, Haïti, 295 km/h, 882 hPa, 39 morts, dommages considérables.
Typhon Tip, 4-10-1979, Japon, 305 km/h, 870 hPa, 99 morts.
Cyclone de Bhola, 7-11-1970, Inde et Pakistan, 205 km/h, 966 hPa, 500000 morts,
86,4 millions $ US.
Cyclone de Gorky, 22-4-1991,Bengladesh, 260 km/h, 898 hPa, 138000 morts,
1,5 millions $ US.
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1-4 Le risque d’inondation
Les inondations correspondent en France à un des risques les plus redoutés.
La Bretagne par exemple a été encore durement frappée par les suites de la tempête
Dirk. L’image ci-dessous (gauche) montre le centre ville de Quimperlé le 02 jan 2014,
avec la sortie de son lit de la rivière Laïta. L’isère à Grenoble est également une
source de menace. La figure de droite montre un exemple des débordements pour la
voie sur berge le 30 mai 2008 avec un débit enregistré de 850 m3/s.
Une recherche documentaire sur ce sujet, sera assez rapidement florissante selon
les départements. Voir par exemple le site: www.irma-grenoble.com
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1-6 Les Séismes
Un des risques majeurs en France et à l’échelle du globe porte sur les séismes.
Quand a eu lieu le dernier séisme sur la région de Grenoble ?
Le site www.renass.unistra.fr/sismicite/derniers-seismes-en-metropole nous donne la
réponse. C’était le 08/02/2014 à 8h16 au sud-est de la commune d’Echirolles, pour
une magnitude de 2,3. On notera les 12 villes proches les plus peuplées.
Une recherche documentaire sur ce sujet, sera également très prolifique. On peut
prendre comme point de départ l’Institut National de la Sureté Nucléaire :
www.irsn.fr et suivre quelques séismes récents analysés par l’IRSN.
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On obtient les résultats suivants pour de récents séismes notables :
Séisme du 09-09-2013 de Lhommaizé (Vienne, France)
Séisme du 24-05-2013 de la mer d’Okhotsk (Est, Russie)
Séisme du 20-05-2012 de l’Emilia-Romagna (Nord, Italie)
Séisme du 11-04-2012 de Sumatra (Indonésie)
Séisme du 23-10-2011 de Van (Turquie)
Séisme du 23-08-2011 de Virginie (Etats Unis)
Séisme du 27-02-2010 du Chili
Séisme du 12-01-2010 de Port-au-Prince (Haïti)
Séisme du 12-05-2008 de Sichuan (Chine)
Séisme du 16-07-2007 de Niigata (Japon)
La carte ci-contre montre le zonage sismique
pour la France. Comme on pouvait s’y attendre,
les alpes et les pyrenées (zone de forte
orogenèse) correspondent à un risque sismique
significatif.
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1-5 Les Volcans
Les coulées de laves issues des volcans peuvent être particulièrement dévastatrices.
Rappelons que le Vésuve avait enseveli Herculanum et Pompéi près de Naples en
79 ap JC. La dernière éruption des volcans d’Auvergne en France métropolitaine
remonte à 3500 ans. Avec le Piton de la Fournaise sur l’île de la Réunion (fig. de
gauche), on dispose du volcan le plus actif de la planète (près de 80 éruptions en
100 ans). Le Kilauea (fig. du centre) et le Mauna Loa, sur l’île d’Hawaï sont
également très actifs, avec 1 éruption tous les 2 ans en moyenne. Pour l’Etna (fig. de
droite, en Sicile) et l’Aso (Japon) il faut compter une éruption tous les 5 ans.
Les sites suivants www.earthmountainview.com; www.hvo.wr.usgs.gov (hawaïan
volcano observatory); www.volcanism.wordpress.com peuvent servir de base départ
pour une recherche documentaire sur ce sujet.
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1-7 Ruptures de
barrage
Les barrages sont des équipements d’une grande
importance pour l’énergie, l’eau, la gestion des crues et
l’aménagement du territoire. Celui de Vouglans par
exemple, retient 600 millions de m3 d’eau, et est à
l’amont de la centrale de Bugey, et de l’agglomération
lyonnaise. S’il venait à rompre, on estime à 6m d’eau, la
hauteur que l’on aurait à la place Bellecour à Lyon.
La rupture du barrage de
Malpasset (figure de gauche) le
02/12/1959 près de Frejus (Var)
avait conduit à 423 morts.
La figure de droite montre ce
barrage avant l’accident.
Une recherche documentaire sur ce sujet, peut utilement se faire à partir des sites
suivants: www.barrages-cfbr.eu/glissement-de-terrain.html;
www.risquesenvironnementaux-collectivites.oree.org/le-guide/
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1-7 Ruptures de barrage
Il peut arriver qu’un barrage résiste à une crue
supérieure à sa crue de projet. Cela a été le cas du
barrage de Rouvière (figure ci-contre) le 09/09/2002.
Les 4 principales causes de rupture sont souvent :
(1) une défaillance de structure qui peut être provoquée
par le vieillissement ou un séisme; (2) le débordement lié
à un excès de débit; (3) les glissements de talus dus à
une pression interstitielle trop élevée, et enfin (4) les
mécanismes d’érosion interne qui emportent les fines
Visualisation du mécanisme
particules et finissent par déstabiliser l’ouvrage.
d’érosion interne.
Rupture du barrage en béton de
Shih-Kang (Taiwan, 1999) sur la
figure de gauche.
Rupture du barrage en terre de
Teton (Idaho, USA, 1976) sur la
figure de droite, qui restera
tristement dans les annales.
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À retrouver sur www.water-soils-training.com /vidéos
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2) Techniques de dépollution
des Sols
La pollution des sols est un problème environnemental majeur même si le
risque n’est pas souvent apparent (produits dangereux enfouis dans les sols
d’une ancienne usine ayant cessé son activité à gauche, ou décharges à
l’abri des regards à la périphérie des zones urbanisées à droite, etc).
Il faut savoir que très souvent, plus de 50 % de l’eau potable provient des
eaux souterraines (puits et forages). Les captages sont donc régulièrement
menacés par une pollution pas ou peu visible que l’on détectera souvent un
peu sur le tard. On dénombre en 2012 près de 4100 sites et sols pollués
France, dont environ 600 pour la région Rhône alpes:
http://basol.ecologie.gouv.fr; http://basias.brgm.fr (sites industriels)
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2) Techniques de dépollution
des Sols
Pour quelques exemples de cas de pollution des sols, on peut citer:
Usine Maas à Ingwiller (67), Mercure
Terril MPDA à Ensisheim (68), Chlorure de sodium
Gaillard Rondino à St-Perray (07), HAP, Cuivre, Chrome, Arsenic
Danisco flexible à Argentan (61), Solvant chlorés
Ancienne usine à gaz de Rennes (35), BTEX
Dépôt pétrolier de Nanterre (92), Hydrocarbures liquides
La nappe de Louvres (95), Cyanure
Octel à Paimboeuf (44), Plomb et arsenic
La Quinoléine d’Amponville (77), Chlorophénols.
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2) Techniques de dépollution
des Sols
Le choix d’un procédé de dépollution dépend essentiellement de :
nature du polluant (volatilité dans l’air, solubilité dans l’eau, adsorption sur
les sols);
niveaux de pollution (quantité des polluants mise en jeu, et une question
importante est de savoir la pollution concerne uniquement le sol ou bien le sol
+ la nappe phréatique);
nature du sol (i.e. sableux, argileux,…)
contraintes pratiques (possibilité d’excavation) ou économiques (délais).
On distingue aussi les 3 modes opératoires de dépollution suivants :
in situ (on intervient sur la pollution sans excaver les terres);
on site (on installe une unité de dépollution sur le site, ce qui limite les
déplacements assez coûteux de terre);
off site (on déplace les terres polluées vers un centre de traitement qui
peut être assez loin du site).
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2) Techniques de dépollution
des Sols
On classe les procédés de dépollution en 4 grandes catégories :
1) La dégradation biologique (in situ ou on site) :
En apportant de l’oxygène et des engrais (ou nutriments) dans les sols, on
favorise le développement des bactéries naturellement présentes qui ainsi
dégradent la pollution. Ce procédé est assez efficace pour les hydrocarbures
et les solvants chlorés. Par ailleurs c’est une technique peu coûteuse,
puisqu’il s’agit en définitive d’accélérer un processus de dégradation naturel.
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2) Techniques de dépollution
des Sols
Il est fréquent en dépollution des sols de combiner plusieurs techniques de
traitement. En guise d’exemple, on peut associer la dégradation
biologique à la méthode d’extraction en phase vapeur (SVE, voir plus
loin) encore appelée Venting. Cela conduit à la technique du Bioventing
(figure de gauche).
On peut aussi favoriser la volatilisation des produits polluants et la
dégradation bactérienne dans une nappe phréatique polluée en y
injectant de l’air. Combiné à du venting, cela débouche sur une technique
appelée Biosparging (ou encore air Sparging, figure de droite).
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2) Techniques de dépollution
des Sols
Dans le tableau suivant, on a pu associer une ou plusieurs bactéries à un
polluant particulier :
On évoquera aussi dans cette catégorie, la phyto-rémédiation : En effet,
certaines plantes produisent des enzymes capables de faciliter la
transformation des métaux lourds, des radionucléides et des composés
organiques polluants en produits moins toxiques ou non-toxiques.
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2) Techniques de dépollution
des Sols
2) La dégradation chimique : On introduit un agent oxydant puissant tel
que le peroxyde d’hydrogène associé au Fer (Fenton), l’ozone, le
permanganate et le persulfate de potassium ou de sodium. Cette technique
est bien adaptée pour le traitement de polluants organiques : BTEX, HAP,
Solvants chlorés, PCB, Phénol.
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2) Techniques de dépollution
des Sols
3) L’extraction ;
• Pompage et traitement : On pompage l’eau polluée de la nappe
phréatique puis on effectue un traitement.
• Aspiration (Venting pour les sols, et Stripping pour les eaux
souterraines). On fait passer par aspiration de l’air dans le sol ou dans les
eaux souterraines. L’air se charge en polluant et est ensuite traité. Cette
technique (SVE : soil vapor extraction) est très efficace pour les
polluants volatils (i.e. hydrocarbures, solvants chlorés). Ces polluants
peuvent être flottants (i.e. LNAPL) ou coulants (i.e. DNAPL), donnant
ainsi la possibilité de récupérer une partie de la pollution avec des
pompes spéciales.
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2) Techniques de dépollution
des Sols
• Traitement par chauffage (in situ, on site ou off site) encore appelé
désorption thermique : le sol pollué subit un chauffage entre 80° et 450° C
afin de faciliter la volatilisation des polluants. L’air chargé en pollution est
ensuite brûlé. Lorsque la méthode peut être appliquée in-situ, c’est plus
intéressant d’un point de vue des coûts. Techniques très utilisées et adaptée
à tous polluants sauf pour les métaux lourds.
• Traitement par lavage (in situ ou on site) avec un solvant (qui peut être
de l’eau). Les polluants sont entraînés dans le flux du solvant à travers le sol
et récupérés dans un puits de collecte pour la méthode in situ, encore appelé
Flushing. NB: Comme pour la méthode de Pompage et traitement (pump
and treat), une faible perméabilité du sol peut être un facteur limitant.
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2) Techniques de dépollution
des Sols
• Séparation de la fraction fine du sol (on site). Dans certains cas, la
pollution est essentiellement adsorbée sur les particules fines du sol. Une
opération de lavage à l’eau permet d’extraire ces particules fines du sol, et
par conséquent la pollution.
• Traitement électrocinétique (in situ) : Il s’agit à partir d’électrodes
enfichée dans le sol, de provoquer un déplacement des cations vers la
cathode et des anions vers l’anode. Cette méthode sera bien adaptée pour
les métaux lourds (Hg, Pb, Cr, Cu, Cd,…) et les radionucléides.
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2) Techniques de dépollution
des Sols
4) La fixation : La pollution peut subir un confinement à l’intérieur d’une
barrière étanche (géo-membranes, mur de béton, couche d’argile,
membranes en PEHD,…). On peut placer dans cette catégorie les procédés
par inertage ou stabilisation, qui consistent à fixer la pollution par un liant
(tel que la chaux vive) à l’intérieur d’une matrice. Naturellement ces procédés
sont réservés à des pollutions difficiles à traiter par les autres méthodes. On
peut aussi compter dans cette catégorie, les barrières réactives ou bioréactives qui combinent le principe d’une fixation avec celui d’une
neutralisation chimique ou biologique.
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2) Techniques de dépollution
des Sols
Nous présentons ci-après un exemple d’application de modélisation de
l’écoulement puis du transport d’une pollution dans une nappe phréatique [ ] .
A partir d’un point source, une pollution saline sera simulée dans les alluvions
de l’Isère sur une distance d’environ 300 m. Les codes de calculs retenus
sont MODFLOW et MT3D.
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2) Techniques de dépollution
des Sols
1) Objectifs de l’ étude:
Il s’agira d’étudier la migration d’ une pollution (un traceur conservatif) dans une nappe
phréatique, puis de tester les possibilités d’une réhabilitation par confinement.
2) Conception du modèle
On choisit de travailler sur une zone de superficie 600x400 m2 et sur 10m de hauteur. Les
mailles de calcul feront à la base 10x10 m2 selon les axes x et y, mais il y aura un
sous maillage avec une grille de 2x2 m2 sur les zones de fortes contraintes
hydrodynamiques (pompage ou injection de polluant). La modélisation se fera entre
les lignes 2 à 80, et les colonnes 10 à 93. Ce contour est retenu à partir des conditions
aux limites jugées pertinentes (rivière, lignes de flux nul ou de piézométrie constante).
On obtient les vues en plan et en coupe suivantes:
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2) Techniques de dépollution
des Sols
Après T= 7 jours (figure de gauche), notre mur est particulièrement efficace dans le rôle de
barrière à l’avancement de la pollution. On note cependant que pour T= 10 jours,
(figure de droite) l’iso-valeur des faibles concentrations a pu se retrouver après le mur.
Cela permet d’insister sur le fait que pour des produits à forte toxicité, il faut rester très
prudent avec les barrières de confinement. On comprend également pourquoi, il faudra
toujours prévoir des piézomètres de contrôle dans la zone confinée mais aussi dans le
proche voisinage.
Simulation de la migration d’une pollution dans les sols
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3) Cycles biogéochimiques
et changements Climatiques
La vie sur la Terre est possible du fait de la présence en proportions suffisantes et à
des conditions normales de température et de pression, des éléments suivants :
Hydrogène, Oxygène et Carbone. Ces éléments se répartissent dans des
réservoirs naturels, entre lesquels des flux annuels sont échangés. L’étude de ces
réservoirs et des flux associés, souvent à l’aide d’isotopes stables :
est primordiale en Géoscience.
2-1 Réservoirs et flux d’eau
Les principaux réservoirs d’eau sur la Terre sont
par ordre d’importance :
Les Océans:
1370 (97,25%)
Sur les Continents
Les Glaciers:
29 (2,050%)
Les nappes d’Eau Souterraine: 9,5 (0,680%)
Les Lacs:
0,125 (0,010%)
Les Sols:
0,065 (0,005%)
L’Atmosphère:
0,013 (0,001%)
La Biosphère:
0,0006 (0,00004%)
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Volumes en :
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3) Cycles biogéochimiques
et changements climatiques
Sous l’action de l’énergie solaire, des flux d’eau sont échangés entre les réservoirs
au travers de divers processus listés ci-après :
NB: Les temps de résidence moyen peuvent être déduits des volumes et des flux.
(Entre Atmosphère et continents)
NB: Les flux sont en :
Précipitations1 :
106
Evaporation1:
66
(Entre Atmosphère et océans)
Précipitations2 :
380
Evaporation2:
420
(Entre Sols et Océans)
Ruissellement superficiel:
28
(Entre Atmosphère et Sols)
Infiltration:
12
(Entre Nappes d’eau souterraine et Océans)
Ecoulements souterrains:
12
(Entre Continents et Océans)
Ruissellement total:
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3) Cycles biogéochimiques
et changements climatiques
2-2 Réservoirs et flux de carbone
Lorsqu’on s’intéresse au carbone global,
les principaux réservoirs sont par ordre
d’importance (volume en Giga tonnes de C) :
La lithosphère : 50 000 000
L’hydrosphère : 39 000
L’Atmosphère : 760
La Biosphère : 610.
Les processus responsables des flux sont
principalement les suivants :
Photosynthèse, Respiration et Oxydation;
Absorption par l’Océan;
Précipitation de CaCO3
Enfouissement de matière organique
Volcanisme et dépôts
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3) Cycles biogéochimiques
et changements climatiques
Il faut en général distinguer le Carbone
organique tel que porté par les êtres vivants,
du Carbone inorganique.
On fait alors apparaître 2 cycles:
Un cycle entre l’Atmosphère, la Biosphère
et les Sols, avec des flux de l’ordre de 30
Gtc/an.
Un cycle long entre les Sols et les roches
sédimentaires, avec un flux de l’ordre de
0,05 Gtc/an.
Le stock des roches sédimentaires
imprégnées de carbone organique est de
10 000 000 Gtc soit un rapport de 1 / 5.
La part organique dans l’hydrosphère est
ramenée à seulement 1600 Gtc.
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3) Cycles biogéochimiques
et changements climatiques
Le cycle du carbone inorganique est
également très instructif :
Le volcanisme génère 0,03 Gtc/an de
la lithosphère vers l’atmosphère.
L’ion carbonate constitue l’essentiel
du réservoir hydrosphère avec 37000
Gtc.
On a un flux équilibré de Carbone
entre l’Atmosphère et l’Océan, au
taux de 60 Gtc/an.
La précipitation du carbonate de
calcium CaCO3 au fond des Océans
se fait au rythme de 0,50 Gtc/an.
Le flux de la dissolution de CaCO3
des sédiments marins est de 0,30
Gtc/an.
Pour l’enfouissement de CaCO3 des
sédiments vers les roches profondes,
on a un taux de 0,20 Gtc/an.
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3) Cycles biogéochimiques
et changements climatiques
2-3 Traceurs environnementaux
Les isotopes stables (non radioactifs)
permettent de suivre les fluctuations de stock dans les réservoirs précédents, ainsi
que les flux entre compartiments.
La composition isotopique d’un composé est mesurée par le rapport de l’isotope lourd
et rare, à l’isotope léger et abondant (exemple) :
Les échantillons étant prélevés à des endroits ou des instants quelconques, chaque
mesure devient plus expressive en la comparant à une référence standardisée,
ce qui introduit la notion de delta :
: échantillon plus riche que le standard;
: échantillon plus pauvre que le standard.
Pour le Carbone et l’Oxygène, le standard est issue d’une formation de Belemnite du
Pee Dee (PDB), prélevé en Caroline du Nord (USA) et datant du Crétacé.
Pour l’Hydrogène et aussi l’Oxygène, c’est une eau de mer moyenne: le Standard
Mean Ocean Water (SMOW).
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3) Cycles biogéochimiques
et changements climatiques
En quoi consiste le fractionnement isotopique ?
Lors d’un changement de phase (i.e. liquide-vapeur), la différence de masse entre
les isotopes engendre une modification des proportions. Pour un processus
d’évaporation par exemple, la phase gazeuse va s’enrichir en isotope léger tandis
que la phase liquide va s’enrichir en isotope lourd. Ainsi, les rapports isotopiques
sont très utiles pour suivre les flux entre les réservoirs biogéochimiques.
Les figures ci-après de Gilles Delaygue [ ] montrent le déplacement Ouest-Est
(gauche) et Sud-Nord (droite) d’une masse nuageuse avec l’illustration du
fractionnement isotopique.
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3) Cycles biogéochimiques
et changements climatiques
Les points de la figure ci-contre
représentent les moyennes
annuelles de température et la
composition isotopique des
précipitations (neige) mesurées
en différents endroits au cours
des 50 dernières années [5],
pour l’Hydrogène et l’Oxygène.
La bonne corrélation entre le Delta D puis le Delta O18 et la température, montrent
que les mesures de rapport isotopique vont aussi pouvoir servir de thermomètre,
pour les réservoirs naturels.
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3) Cycles biogéochimiques
et changements climatiques
2-4 Changements climatiques
Nous allons aborder cette partie avec les réponses du GIEC (Groupe d’experts
Intergouvernemental sur l’Evolution du Climat, créé en 1988 par 2 organismes de
l’ONU: l’OMM et le PNUE) à quelques questions essentielles.
1) Le climat est il en train de changer ?
Oui, le rapport du GIEC en 2007 laisse peu de
place au doute: « le réchauffement climatique
actuel est sans équivoque et est pour l’essentiel
très probablement attribuable aux activités
humaines ». Le zéro sur la figure correspond à
14°C, soit la moyenne pour 1961-1990.
Cette figure montre la température moyenne
annuelle de l’air en surface, sur la période 19002010, avec des amplitudes de -0,6 et +0,6 et un
net basculement en 1980.
2) Quels sont les autres signes de ce changement ? Les glaciers ont reculé au
20ème siècle (GIEC 2001). Dans le même temps, le niveau des océans s’est élevé
de 12 à 22 cm.
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3) Cycles biogéochimiques
et changements climatiques
3) Le climat peut-il changer de façon naturelle ? Oui, il y a une variabilité naturelle du
climat avec les causes principales suivantes : (1) Le rayonnement solaire reçu par la
Terre varie avec la position orbitale, l’inclinaison de son axe de rotation, ainsi que les
cycles d’activité solaire. (2) Les forts épisodes volcaniques s’accompagnent du
relâchement dans l’atmosphère de grandes quantités d’aérosols et de gaz à effet de
serre. (3) Les interactions entre l’océan et l’atmosphère et la végétation sont aussi
une source de variabilité.
On a vu précédemment que le delta D présentait une bonne corrélation avec la
température de surface. La figure suivante montre ainsi que la température de surface
a affiché des variations significatives en remontant assez loin dans le passé.
Variation du Delta D mesuré dans une carotte de glace prélevée à Vostok.
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3) Cycles biogéochimiques
et changements climatiques
4) Quelle est la part des activités humaines dans les changements récents ? C’est
une question pour laquelle, il faudrait être prudent compte tenu de la complexité du
problème, toutefois il ne fait aucun doute que les rejets dans l’atmosphères
(automobiles, industries,…) ont contribué à augmenter l’effet de serre.
5) La terre a-t-elle connu des périodes avec
plus de CO2 dans l’atmosphère ? Oui, la
concentration de CO2 atmosphérique a été
parfois beaucoup plus élevée
qu’actuellement.
A noter que plus de CO2 implique plus d’
effet de serre, et par conséquent plus de
chaleur. Inversement plus de chaleur, donc
plus de dégazage de l’Océan et donc plus
de CO2 dans l’atmosphère.
La figure montre l’évolution de la température de l’air et de la teneur en CO2
mesurées à Vostok (Antartic) depuis 160 000 ans. Les concentrations en CO2 ont
été mesurées dans les bulles d’air piégées dans les carottes de glace. Ces
données plaident pour l’antériorité d’un réchauffement sur les variations de teneur
en CO2, mais ne démontrent pas qu’une causalité inverse soit impossible.
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3) Cycles biogéochimiques
et changements climatiques
La figure précédente montre aussi que la dernière période glaciaire s’est achevé il y a
20000 ans. Précisons que la transition entre ères glacière et interglaciaire, est liée à la
modification des paramètres orbitaux de la Terre (dans son mouvement autour du
Soleil).
6) Le CO2 est-il le moteur du climat ? Non, parce que comme on a pu le voir, d’autres
paramètres importants évoqués en 1ère question doivent être pris en compte.
NB: Le principal gaz à effet de serre est la vapeur d’eau, mais le CO2 est le gaz
d’origine humaine le plus important, et sa durée de vie dans l’atmosphère est assez
longue: après 1000 ans, il reste 20%.
7) A-t-on des preuves de l’implication de l’homme
sur les changements récents ? Les travaux sur
cette question sont basés sur une comparaison
entre les observations et les simulations du
climat qui prennent en compte de manière
séparée les différentes origines possibles de
l’évolution du climat à l’échelle du siècle
(variabilité solaire, volcanisme, concentrations de
gaz à effet de serre liées aux activités
humaines).
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Voir
pour
détails:
www.meteofrance.fr/climat-passe-et-futur
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4) Structure interne de la Terre
4-1
Approche historique
Les philosophes de l’antiquité tels qu’Aristote (384 av JC) se sont basés sur les
reliefs, les volcans et les séismes, pour considérer que la Terre était constituée de
roche entourée d’eau et d’air, puis qu’en dessous on avait une couche de feu.
Avant Copernic (1473) qui introduit l’héliocentrisme, on considère que la Terre est
immobile et correspond au centre de l’univers. En 1644, Réné Descartes fait valoir
que la Terre est un ancien Soleil qui a gardé un noyau de type solaire, mais dont les
couches externes ont évolué. L’ allemand Athanasius Kircher également au 17ème
siècle considère que le globe terrestre est un astre refroidi, mais dont la croûte
repose sur une matière en fusion qui s’échappe parfois du centre par les volcans.
A partir du 18ème siècle, les théories (ex: Terre issue d’une comète, Terre creuse, etc)
se doivent d’être cohérentes avec l’observation et les mesures géophysiques.
Ainsi on a par exemple compris que la Terre n’était pas creuse, car la gravité n’était
pas plus importante au droit des zones montagneuses qu’ailleurs.
La mesure de l’augmentation régulière de la température avec la profondeur dans les
mines (environ 1° pour 25m) incite Joseph Fourier (1768) à extrapoler et à déduire
que le centre de la Terre est en fusion à une température de plusieurs milliers de
degrés. Plusieurs questions vont alors se poser: s’agit-il d’un reste de la chaleur
originelle, ou cela provient-il de réactions thermochimiques ou radioactives ?
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4) Structure interne de la Terre
Cette chaleur ne serait-elle pas suffisamment intense pour que la matière soit dans
un état gazeux au-delà d’une certaine profondeur ? William Hopkins (1793,
fondateur de l’école de géophysique britannique) prendra position pour un noyau
solide, en étudiant l’évolution du point de fusion des roches en fonction de la
pression. De ces travaux, il ressort que la pression augmente plus rapidement avec
la profondeur que ne le fait la température. De récents résultats (2013) indiquent
que la température du noyau varierait entre 3800°C et 5500°C selon la profondeur.
Cette chaleur interne de la Terre permettra d’expliquer à la fois la tectonique des
plaques et la dérive des continents, mais aussi le maintien du champ magnétique
terrestre par un effet dynamo.
4-2
Modèle actuel
L’exploration directe de l’écorce terrestre a permis d’atteindre des profondeurs de
l’ordre de -2000m (spéléologues dans le gouffre Voronja en 2005) et -3500m (Mine
de Tau Tona en Afrique du Sud en 2002). Avec les projets de forages profonds, on a
atteint -10000m en Allemagne, et -13000m en Russie, mais cela restait insuffisant
pour identifier la première discontinuité structurelle. C’est l’analyse des données
sismologiques dès la fin du 19ème et le début du 20ème siècle, qui va permettre
d’établir le modèle actuel de la structure interne de la Terre.
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4) Structure interne de la Terre
Les ondes sismiques dues aux tremblements de Terre peuvent parcourir de longues
distances en subissant des réflexions ou des réfractions sur les discontinuités,
avant d’être enregistrées sur une station de mesures.
L’analyse d’un sismogramme met en évidence plusieurs types d’onde. On distingue
les ondes de volume: les ondes P (primaires) et les ondes S (secondaires). Puis il y
a les ondes de surface: les ondes L (de Love 1911), et les ondes R (de
Rayleigh1885). NB: Les ondes de surface sont les moins rapides, mais elles sont
parfois plus dévastatrices pour les fondations des bâtiments.
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4) Structure interne de la Terre
Les ondes P (gauche) sont des ondes de compression longitudinale, tandis que les
ondes S (droite) sont des ondes de cisaillement transversale.
Pour les ondes L de Love (gauche), on a un cisaillement transverse mais qui
s’effectue dans le plan horizontal (différence avec les ondes S). L’onde R de Rayleigh
(droite) est assez complexe car la ligne de déplacement des particules décrit une
ellipse. Courbes hodochrones des temps de propagation des ondes P, S et L.
A partir des sismogrammes de 3 stations, on peut
déterminer l’épicentre d’un séisme. On note aussi
que les ondes L ont une vitesse constante, alors
que la vitesse des ondes P et S croît avec la
distance, et par conséquent avec la profondeur.
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4) Structure interne de la Terre
Les études sismiques ont permis de mettre en évidence les couches internes
suivantes: La discontinuité de Mohorovic (1909) (A) à 35 km en moyenne, sépare la
croûte du manteau supérieur. On y note une accélération des ondes sismiques P.
Celle de Gutenberg (B) à près de 2900 km sépare le manteau du noyau externe.
Enfin, la limite de Lehmann (C) à 5150 km environ, permet de distinguer le noyau
externe (liquide) du noyau interne (solide).
Dans le modèle actuel, on distingue :
Une croûte continentale (1) composée de
matériau granitique et ayant une épaisseur
moyenne de 60 km, et océanique (2) à base de
basaltes et avec une épaisseur moy. de 5 km;
Un manteau essentiellement composé de
péridotites avec une partie supérieure (3) de
consistance ductile encore appelée
asthénosphère, et une partie inférieure (4) ayant
les propriétés d’un solide élasto-plastique.
Un noyau externe liquide (5) et une partie
interne dont le caractère solide lui confère
l’appellation de graine (6).
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4) Structure interne de la Terre
A partir d’une analyse plus approfondie des couches superficielles, on a pu établir
qu’à la traversée de la discontinuité de Moho qui sépare la croûte (l’écorce) du
manteau, la vitesse des ondes P passait de 6 à 8 km/s, tandis que celle des ondes
S passait de 3 à 4,5 km/s. La densité variant de 2,7 à 3,3. La densité atteint la
valeur de 5 pour le manteau inférieur, et 10 à 12 pour le noyau.
La LVZ (low velocity zone) est une zone du manteau supérieur pour laquelle, les
vitesses diminuent avant de répartir à la hausse. Sa partie supérieure marque la
limite entre la lithosphère et l’asthénosphère.
Il faut distinguer la
discontinuité
lithosphère/asthénosph
ère, de celle de
Mohorovic.
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53
4) Structure interne de la Terre
54
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4) Structure interne de la Terre
4-3
Magnétisme
L’origine du champ magnétique terrestre est
expliquée par un effet dynamo ayant lieu, suite à
une induction produite par les mouvements des
alliages de fer et de nickel en fusion dans la partie
liquide du noyau. Un courant électrique est créé
dans une boucle conductrice se déplaçant dans un
champ magnétique: c’est l’effet dynamo.
Inversement, un courant dans une boucle
conductrice génère un champ magnétique. Le
mécanisme peut donc s’auto entretenir, à condition
de pouvoir s’amorcer et se stabiliser.
Perméabilité du vide
Conductivité
Vitesse du fluide
Longueur caractéristique
L’expérience Von Karman Sodium (VKS), réalisée au CEA (Cadarache, France) a pu
mettre en évidence l’apparition spontanée d’un champ magnétique dans un fluide
conducteur turbulent, à partir d’un nombre de Reynolds magnétique
de 30
(la valeur étant de 1000 pour le noyau de la Terre).
Aujourd’hui, il est couramment admis que le champ magnétique terrestre s’est
souvent inversé dans le passé. Ces inversions seraient la conséquence d’une
perturbation se produisant dans le noyau. On dénombre environ 300 inversions sur
les 200 derniers MA. La dernière ayant eu lieu il y a 0,78 Millions d’Années.
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4) Structure interne de la Terre
4-4
Autres Planètes
Il peut être intéressant de comparer la composition interne
des planètes du système solaire:
Mercure: Lithosphère/ Manteau riche en Mg et Fe / Noyau
riche en Fe, Ni.
Venus, la Lune: Lithosphère/ Manteau riche en Mg et Fe /
Noyau riche en Fe, Ni.
Terre: Lithosphère/ Manteau riche en Mg et Fe/ Noyau
riche en Fe, Ni et S/ Noyau riche en Fe, Ni.
Mars: Lithosphère/ Manteau riche en Mg et Fe/ Noyau
riche en Fe, Ni et S
Pour les planètes les plus éloignées (Jupiter, Saturne,
Uranus et Neptune) présentant une fine atmosphère
gazeuse, on a dans des proportions variables et dans
l’ordre, la composition suivante : Hydrogène liquide/
Hydrogène métallique (liquide)/ Noyau de silicates et Fer
plus glace.
NB: l’hydrogène métallique est une phase particulière de
l’hydrogène, associée à de très hautes pressions, avec
une délocalisation des électrons.
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5) La Tectonique des Plaques
5-1 La convection mantellique
En 1912 le météorologue allemand Wegener établit la
complémentarité des formes continentales pour
l’Amérique du Sud et l’Afrique. Les structures
géologiques précambriennes ainsi que la faune et la
flore de l’ère primaire sont également continues pour
les 2 continents. Il arrive ainsi à la conclusion que ces
continents ont subis un mouvement horizontal. Mais
l’explication à partir des forces de marée liées à la
rotation de la Terre, n’est pas convaincante et constitue
un gros handicap pour cette théorie. Les idées sur la
fixité des continents vont alors continuer à prospérer.
La connaissance du fond des océans s’améliore en
1940 et on découvre les dorsales, ainsi que leur
caractère volcanique. L’idée d’une expansion des
fonds océanique se met en place avec Hess (1962),
qui admet l’existence de mouvements de convection
dans le manteau, pour expliquer ce processus assez
étonnant à l’époque, de la dérive des continents.
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5) La Tectonique des Plaques
Une première preuve de la dérive des continents a été fournie par les
enregistrements de l’aimantation des roches basaltiques de part et d’autre des
dorsales océaniques. En effet, les mesures au magnétomètre conduisaient à des
anomalies positives (représentées en noir) ou négatives (en blanc) par rapport au
champ magnétique terrestre local. Par ailleurs, on a pu dater ces roches pour établir
une échelle magnéto-stratigraphique avec les âges des inversions magnétiques.
L’échelle a permis de
remarquer que: (1) l’on avait
une symétrie parfaite de part
et d’autre d’une dorsale [Vine
et Matthews]; (2) les âges de
la croûte océanique ne
dépassaient jamais 165 MA
[Pitman].
On dénombre 7 plaques
principales: Amérique du Nord;
Amérique du Sud; Afrique;
Eurasie; Australie; Pacifique et
Antarctique.
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5) La Tectonique des Plaques
La figure ci-contre montre le taux d’expansion
océanique pour une demi dorsale. L’échelle
magnéto-stratigraphique des temps est reportée en
abscisse. Ainsi, la vitesse pour l’Est Pacifique est
évaluée à 4,6 cm/an. Ce qui est relativement rapide.
Pour l’Atlantique Nord, on se situe autour de 2 cm/an.
On a pu aussi mesurer l’expansion des fonds
océaniques en relevant les variations annuelles de
distances entre différentes stations mondiales par
une méthode astronomique (i.e. temps de transit
d’une onde radio réfléchie par un satellite). Les
vitesses d’éloignement (+) ou de rapprochement (-)
sont indiquées ci-contre en cm/an.
Ainsi, l’expansion des fonds marins (ou la dérive des
continents) est aujourd’hui définitivement établie.
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5) La Tectonique des Plaques
La tectonique des plaques (dérive des continents) est une conséquence de la
convection mantéllique qui a pour origine la dissipation de la chaleur interne de la
Terre. La convection est un phénomène bien connue depuis Lord Rayleigh (1916) qui
avait établi un critère nécessaire d’existence reposant sur un nombre adimensionnel.
Un fluide placé dans un gradient de température sera le siège de mouvements de
convection si le nombre de Rayleigh est supérieur à une valeur critique :
Les paramètres suivants (avec des ordres de grandeur pour le manteau) :
sont respectivement le coefficient de dilatation thermique; la différence de
température entre la base plus chaude du manteau et la limite manteaulithosphère plus froide; l’accélération de la pesanteur; la hauteur de la zone de
convection; la viscosité cinématique; la diffusivité thermique.
A titre de comparaison, on donne les valeurs suivantes pour les
viscosités respectives de l’eau, des laves et des glaciers :
Le calcul du nombre de Rayleigh montre que les conditions d’existence de la
convection dans le manteau sont largement réunies, et pointent vers le chaos. 60
Dr. Robert WOUMENI
5) La Tectonique des Plaques
5-2
Autres Conséquences
La dérive des continents est la première
conséquence de la convection dans le manteau,
mais celle-ci est à l’origine de multiples autres
phénomènes. Ainsi on peut mentionner de nombreux
cas de volcanisme autour de la planète.
Le phénomène de Subduction se produit lorsqu’une
plaque océanique « plonge » sous la croûte
continentale, avant de disparaître dans les
profondeurs du manteau supérieur.
La figure ci-contre montre que les sites volcaniques
sont souvent proches de la limite entre 2 plaques.
En effet, l’avancée d’une plaque en subduction
favorise la création de poches de magma en fusion
(points chauds) qui vont ensuite alimenter les
coulées de laves des volcans.
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5) La Tectonique des Plaques
Les plaques peuvent aussi entrer en Collision, et donner
naissance à un mécanisme d’orogenèse. On explique
ainsi l’apparition de Chaînes de montagne, telles que
l’Himalaya ou les Alpes.
La chaleur interne de la Terre a 2 origines possibles:
1 chaleur issue de la collision des particules lors de l’
accrétion initiale, et libérée par refroidissement
depuis une très haute température, ou par
dégagement de chaleur latente de cristallisation d’un
noyau totalement liquide au départ.
La désintégration des isotopes radioactifs de
l’Uranium, du Thorium et du Potassium.
Le flux géothermique moyen à la surface de la Terre est
estimé à
et peut dépasser
le long des dorsales ou des fosses océaniques.
NB. Les limites de plaques sont souvent des zones de
forte séismicité (i.e. le pourtour du pacifique).
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5) La Tectonique des Plaques
5-3 Eléments de Mécanique des roches
Que se passe t-il lorsqu’un élément de lithosphère est soumis à des efforts qui
résultent de la dérive des continents ? Pour pouvoir répondre, il est nécessaire de se
familiariser avec des notions de Mécanique des roches. Dans cette discipline, on va
en effet étudier la relation entre les déplacements et les déformations subis d’une part,
puis les contraintes et les forces exercées d’autre part.
On parle de compression (de traction ou d’extension) lorsque les forces exercées sont
convergentes (divergentes). Le cisaillement a lieu lorsque c’est un couple de force qui
est appliqué. Les déformations
d’un objet sont par définition des taux de variation
des déplacements de ses points. C’est donc une grandeur sans dimensions.
Un élément de roche subi localement des forces qui peuvent être projetées selon les 3
directions principales de l’espace. Lorsque ces forces sont considérées par unité de
surface, on parle alors de contraintes
avec les unités d’une pression
.
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5) La Tectonique des Plaques
La Rhéologie est la science qui étudie le comportement des fluides ou des solides,
soumis à des contraintes mécaniques. Le comportement d’une roche est dit élastique
lorsque la relation est linéaire entre déformation et contrainte. La loi de Hooke s’écrit :
Si
on désigne le coefficient de Poisson (souvent compris entre 0,15 et 0,45), et
G le module de cisaillement, pour un problème isotrope à 3 Dimensions on a :
Un comportement est plastique lorsque la
relation contrainte-déformation suit une
fonction ‘marche’. La déformation croît assez
rapidement avec la contrainte au délà d’une
certaine valeur. Cela peut être représenté par
un modèle d’écrouissage en saturation de la
forme :
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5) La Tectonique des Plaques
Pour les comportements précédents, la déformation est une fonction de la
contrainte. Lorsque c’est la vitesse de déformation qui « suit »
la contrainte appliquée, on a un comportement visqueux :
Les comportements réels sont souvent une combinaison des 3 comportements
fondamentaux décrits ci-dessus. Pour de faibles contraintes et/ou aux temps courts,
on peut s’attendre à un comportement linéaire. Aux temps longs et/ou aux fortes
contraintes, on pourra avoir un comportement plastique qui s’accompagne de
modifications structurelles irréversibles. Le durcissement correspondant au
changement de régime entre élasticité et plasticité. La phase de déformation
croissante à contrainte quasi constante est appelée fluage.
Un matériau qui rompt après le durcissement (peu de fluage) est dit rigide (i.e. la
lithosphère). Inversement, un matériau suffisamment plastique est dit ductile (i.e.
l’asthénosphère).
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5) La Tectonique des Plaques
Lorsqu’on s’intéresse aux contraintes de rupture (compression ou cisaillement) on
peut mettre en œuvre des essais adaptés. Quelques valeurs de résistance à la
compression sont données en MégaPascal (Mpa) dans le tableau ci-après:
Granite
Grès
Calcaire
Quartzite
Marbre
100-280
40-110
50-60
150-600
100-125
La figure ci-après montre un essai de cisaillement avec la « boite de Casagrande ».
Le résultat (Loi de Mohr-Coulomb) montre que : le cisaillement de la rupture est
proportionnel à la contrainte normale appliquée. La pente correspond à l’angle de
frottement interne. L’ordonnée à l’origine est un cisaillement seuil, qui correspond à la
cohésion du matériau.
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5) La Tectonique des Plaques
Pour l’étude du comportement des matériaux, une notion très importante
porte sur le cercle de Mohr.
C’est une représentation graphique en 2D des états de contrainte en un point du
matériau, proposée en 1882 par Christian Otto Mohr. Ce diagramme est construit à
partir de la connaissance des efforts extérieurs et sert à déterminer :
Les contraintes normales principales et les directions principales;
La valeur de la contrainte de cisaillement maximale, ainsi que sa direction.
La figure de gauche montre le dispositif d’un essai triaxial, et celle de droite plusieurs
cercles de Mohr pour des contraintes normales croissantes, ainsi que l’enveloppe de
stabilité et la zone de rupture.
67
Dr. Robert WOUMENI
5) La Tectonique des Plaques
Démonstrations : Pour le cas 1D, considérons un problème de traction avec
la force constante
, et étudions les états de contrainte autour d’un point
P, pour un plan de coupe incliné de l’angle
.
Pour la section d’étude
les contraintes
normale et tangentielle sont obtenues en faisant des projections
adéquates :
Compte tenu des relations trigonométriques, on obtient :
C’est dans le plan de Mohr,
l’équation d’un cercle de centre
et de rayon :
Le cisaillement max vaut :
Pour le cas 2D, soit un effort constant suivant x (F1) et
aussi y (F2), les calculs précédents conduisent à :
Soit :
68
Dr. Robert WOUMENI
5) La Tectonique des Plaques
Après réarrangement, on obtient :
C’est dans le plan de Mohr, l’équation d’un
cercle de centre
et de rayon :
Le cisaillement max vaut :
Il est important de noter qu’un plan incliné, de l’angle autour du point P dans
l’espace physique, est représenté dans le plan de Mohr par l’angle
.
Pour construire un cercle de Mohr, on part des valeurs des contraintes
dans le plan usuel (x,y) autrement dit des composantes du tenseur :
On place dans le répère (x,y) les 2 points M
Le centre O du cercle a pour coordonnées :
et N
Le rayon est tel que :
Les 2 contraintes principales normales sont données par ;
La contrainte de cisaillement maximale est égale à :
La direction de l’axe des contraintes principales normales est telle que :
soit :
Dr. Robert WOUMENI
69
6) Méthodes de datation
6-1
Principe de base et radio-isotopes
70
Dr. Robert WOUMENI
6) Méthodes de datation
Parmi les radio isotopes les plus utilisés, on peut citer: le carbone 14, le samarium
147, le rubidium 87, le potassium 40, le thorium 232, les uraniums 235 et 238, que
l’on regroupera dans le tableau suivant:
Isotopes
Périodes
(années)
5750
Dr. Robert WOUMENI
Exemples de
Minéraux
Roches
Zircons
Granites
Zircons
Granites
Feldspaths, Biotite,
Amphiboles, Pyroxènes,
etc
Roches
magmatiques et
Chondrites
Feldspaths, Biotite,
Amphiboles, Pyroxènes,
etc
Roches
magmatiques et
Chondrites
Bois, Os, Coquilles
Roches
sédimentaires
71
6) Méthodes de datation
6-2
La méthode au Carbone 14
Le carbone 14 est produit dans la haute atmosphère (15000 m) par le bombardement
des atomes d’azote, par les neutrons du vent solaire. Il disparait par désintégration
radioactive, mais actuellement on a un équilibre entre les créations et les pertes.
Ce qui conduit à un rapport isotopique sensiblement constant :
Le carbone 14 va ensuite intégrer les autres grands réservoirs de carbone que sont
les océans, la lithosphère et la biosphère. Les échanges permanents de carbone
entre les organismes vivants et leur environnement (photosynthèse, respiration,
alimentation) permettent de considérer que leur rapport isotopique est identique à
celui de l’atmosphère.
Ainsi, on peut évaluer la durée écoulée depuis la mort d’un organisme vivant en
mesurant la quantité de carbone 14 résiduelle :
Quelques corrections sont souvent nécessaires, car le rapport isotopique du carbone
14 dans l’atmosphère, peut parfois subir des évolutions (variations du vent solaire ou
du champ magnétique terrestre, essais nucléaires en 1950 et 1960, rejets massifs de
carbone fossile, etc. Willard Frank LIBBY (1960) a obtenu le prix Nobel de chimie
72
pour
le
développement
de
cette
méthode.
Dr. Robert WOUMENI
6) Méthodes de datation
6-3
La méthode K - Ar
L’isotope radioactif du potassium représente environ 0,119% du potassium total.
Comme indiqué sur le tableau précédent, la désintégration conduit au Calcium par
émission d’électron (89%) ou à l’Argon par capture d’électron (11%). Compte tenu de
l’abondance du calcium, c’est le 2nd schéma de désintégration qui est souvent retenu
pour la datation des roches. On obtient l’équation suivante :
L’Argon étant un gaz noble, peut s’échapper facilement d’un magma ou d’un liquide.
L’hypothèse d’une absence d’Argon au moment de la formation de la roche a donc de
bonnes chances d’être vérifiée si le refroidissement n’est pas trop rapide conduisant à
des processus de piégeage. En revanche, les problèmes que l’on peut rencontrer avec
cette méthode se posent ainsi :
La datation d’une roche entière est souvent moins précise que celle des minéraux
constituants riches en potassium tels que la biotite ou les plagioclases.
L’Argon est présent dans l’atmosphère et peut donc polluer les échantillons à dater,
si des précautions ne sont pas prises.
Si la roche a subit un métamorphisme à une époque donnée, il s’est alors produit un
échauffement qui a probablement provoqué une perte significative d’Argon, rendant
difficile l’estimation de l’âge de la roche.
73
Dr. Robert WOUMENI
6) Méthodes de datation
6-4
La méthode Rb-Sr (Rubidium-Strontium)
La période d’un radio isotope donne un ordre de grandeur des âges que l’on peut
obtenir avec la méthode correspondante. Ainsi par exemple le carbone 14 permettra
de dater des objets entre 500 et 50000 ans. Avec la méthode au Rubidium/Strontium,
on pourra dater des objets aussi anciens que le milliard d’années. L’âge de la Terre a
pu être évalué à partir de
l’équation suivante :
Mais le Strontium 87 mesuré ne provient en général pas intégralement du Rubidium
87 et intègre une quantité inconnue, issue de la cristallisation initiale du magma ayant
donné naissance à la roche. On écrit alors :
ou encore
et
On a donc 1 équation et 2 inconnues :
Les isotopes sont dosés au spectromètre de masse, et le dosage se fait toujours par
rapport à un isotope stable de référence, qui est dans le cas présent:
L’équation à 2 inconnues de la datation devient alors celle ci-après:
Elle sera résolue à partir de plusieurs échantillons de minéraux d’une même roche.
Ces échantillons auront ainsi le même âge, et la même quantité de strontium initial.
74
Dr. Robert WOUMENI
6) Méthodes de datation
Plagioclase
Pyroxènes
Pour la datation d’un basalte, on va doser la
roche totale RT, puis les minéraux tels que les
plagioclases PLA, la biotite Bio, les pyroxènes
Px, et l’olivine OI. Les valeurs trouvées
déterminent une droite dont l’ordonnée à
l’origine correspond au rapport initial, et la pente
permet d’obtenir l’âge de la roche.
Biotite
Olivine
75
Dr. Robert WOUMENI
6) Méthodes de datation
6-5
La méthode U-Pb (Uranium-Plomb
L’Uranium possède 2 isotopes radioactifs (cf. page 28). Ce qui engendre la
particularité intéressante de disposer de 2 chronomètres indépendants dans un
même minéral. Comme pour la méthode précédente, il faudra considérer que l’on a
du plomb non radiogénique, en quantité inconnue et présent depuis l’instant initial de
la formation du minéral. En prenant comme référence, l’isotope stable du Plomb
On peut écrire les équations de désintégration suivantes :
Pour les roches usuelles, les quantités d’Uranium et de Plomb sont très faibles à
nulles. Dans ces conditions, on ne peut pas négliger les rapports isotopiques
initiaux de Plomb. On applique alors la technique de la courbe isochrone vue avec
la méthode au Rubidium-Strontium.
Pour des systèmes beaucoup plus riches en Uranium qu’en Plomb (ex: minerai
d’uranium, de zircon, ou de sphène) on peut négliger les quantités de Plomb initial.
On retrouve ainsi la méthode de base en datation.
76
Dr. Robert WOUMENI
6) Méthodes de datation
Lorsqu’on peut négliger les quantités initiales
de Plomb, les 2 équations précédentes
doivent donner le même âge pour un minéral.
Ces résultats concordants permettent de
réaliser le diagramme Concordia où chaque
point de la courbe correspond à un âge. Les
proportions isotopiques d’un minéral
permettent de le placer sur la Concordia, et
donc de donner son âge.
Cependant, depuis la cristallisation du
minéral, il peut se produire dans le système,
des pertes en Plomb ou en Uranium, dûes par
exemple à un métamorphisme. En effet, un tel
évènement peut se traduire par un
réchauffement qui provoque la mobilité du
Plomb hors des cristaux. Les échantillons de
minéraux ayant subi un métamorphisme, sont
souvent alignés sur un segment appelé
Discordia, qui intercepte la Concordia. 77
Dr. Robert WOUMENI
6) Méthodes de datation
La position d’un minéral discordant sur le diagramme, ne peut pas être associée à un
âge (puisque les calculs débouchent sur 2 âges différents). En revanche, les temps
d’intersection avec la Concordia ont bien une signification géologique: l’un donne
l’âge du minéral, tandis que l’autre conduit à l’âge du métamorphisme.
NB: Les points de discordance sont souvent différents parce que les pertes en Plomb,
associés à la densité de défauts cristallins, varient d’un échantillon à l’autre.
5-6
La méthode Pb-Pb (Plomb-Plomb)
Après avoir mis au point une méthodologie efficace
pour estimer les rapports isotopiques initiaux de Plomb,
on peut mettre en œuvre la méthode Pb-Pb, basée sur
un rapport constant des isotopes d’Uranium
U235 / U238= 1/137,88 et sur la formule suivante:
Dr. Robert WOUMENI
qui définit une isochrone, dont la pente
conduit à l’âge de la roche.
78
6) Méthodes de datation
6-7
L’âge de la Terre
Pour évaluer l’âge de la Terre, on peut estimer une borne inférieure en datant les
plus anciens objets terrestres connus. La roche la plus ancienne est un Gneiss
tonalitic prélevé au Nord-Ouest du Canada, conduisant à un âge de
ans.
On peut aussi évaluer une borne supérieure en considérant que le rapport
isotopique de l’Uranium
valait 1 à l’origine. Cela conduit à
un âge de
ans.
On sait que les météorites viennent du système solaire. On peut donc mettre en
œuvre la méthode de l’isochrone Pb-Pb (Claire Patterson, 1956) pour évaluer l’âge
du système solaire et de façon conséquente celui de la Terre.
Les météorites riches en Fe contiennent la Troilite
(FeS) un minéral totalement dépourvu d’Uranium. Ce
qui permet d’évaluer les rapports isotopiques de
Plomb initiaux.
Les météorites à base de Chondrite (stoney),
permettent ensuite d’évaluer des rapports
isotopiques de Plomb, avec la question de savoir si
on a une droite passant le point des rapports initiaux.
On a pu ainsi obtenir une isochrone avec des
sédiments modernes et du matériel lunaire. Âge :
Dr. Robert WOUMENI
79
7) Méthodes Géophysiques
d’Investigation
On a vu dans le chapitre 4 que la sismologie avait été déterminante pour sonder les
profondeurs de la Terre afin d’améliorer les connaissances. De nombreuses méthodes
géophysiques sont aujourd’hui disponibles et permettent entre autres, de localiser ou
de caractériser une structure enfouie dans le sol, et d’identifier les couches
géologiques par une méthode indirecte (on n’a pas un accès direct au milieu étudié).
7-1
Méthodes sismiques
80
Dr. Robert WOUMENI
7) Méthodes Géophysiques
d’Investigation
Sable sec
0,2 - 1
Dr. Robert WOUMENI
Sable saturé
1,5 - 2
Argile
1,5 - 2
Grès, Calcaire
Ignées, Granite
2,0 – 6,0
5,5 – 6,0
81
7) Méthodes Géophysiques
d’Investigation
82
Dr. Robert WOUMENI
7) Méthodes Géophysiques
d’Investigation
7-1-1
Sismique réflexion
On enregistre les signaux émis par une source sur différents capteurs (géophones).
Les temps de parcours source-récepteur, puis l’estimation de la vitesse de l’onde
sismique vont permettre de calculer la profondeur de la première interface (miroir).
La relation de Pythagore permet de relier le temps, la vitesse, l’épaisseur de la couche
et la distance source-récepteur de la manière suivante :
Pour calculer la profondeur h de l’interface, on peut procéder de la façon suivante:
(1) utiliser la relation ci-dessus pour 2 capteurs et faire une différence, afin d’éliminer
h et en déduire la vitesse (NB: les temps t et les distances x sont connus).
(2) Connaissant la vitesse, on peut ensuite en déduire la profondeur h.
On peut aussi procéder graphiquement, en tirant la vitesse de la pente pour les x
grands, puis h à partir de l’ordonnée à l’origine de la courbe hodochrone.
83
Dr. Robert WOUMENI
7) Méthodes Géophysiques
d’Investigation
7-1-2
Sismique réfraction
Sur la base de la figure de gauche illustrant des réfractions sur 2 couches, évaluons le
temps de parcours le long du trajet (ACDB) aussi appelé rai sismique :
et
Cette hodochrone est donc l’équation d’une droite dont la pente conduit à V2, et
l’ordonnée à l’origine dépend de V1, V2 et h1.
L’enregistrement de l’onde directe, est une droite passant l’origine et dont la pente
donne la valeur de V1. On peut donc ensuite calculer V2 et h1.
Un raisonnement similaire permet d’écrire pour l’hodochrone de la 2ème couche :
et
Dr. Robert WOUMENI
84
7) Méthodes Géophysiques
d’Investigation
7-2
Méthodes électriques
La prospection électrique est une technique d’investigation in situ, qui peut être
appliquée à la recherche pétrolière ou de nappe phréatique, et aussi en génie civil.
Le principe est assez simple et consiste à injecter du courant dans le sol par les
électrodes AB et à mesurer la différence de potentiel entre 2 électrodes MN. On
accède ainsi pour un sol non homogène, à une résistivité apparente qui renseigne sur
la nature (type de sol) et la composition (présence d’eau, de minéraux,…) du terrain
étudié sur une certaine profondeur qui est fonction de l’écartement des électrodes.
Comme pour beaucoup de méthodes géophysiques, un avantage réside dans le fait
qu’il s’agit d’une méthode non intrusive, qui permet de sonder des volumes
conséquent à un prix très abordable. Une difficulté récurrente en géophysique porte
sur le fait qu’il n’y a souvent pas unicité de la solution. Ce qui rend parfois le travail
d’interprétation assez laborieux, et il sera souvent nécessaire de rechercher des
informations complémentaires pour préciser les conclusions.
La résistance
d’un bloc de sol homogène de section
courant sur une longueur
est donnée par :
est la résistivité exprimée en
parcouru par un
85
Dr. Robert WOUMENI
7) Méthodes Géophysiques
d’Investigation
Le champ électrique
généré en un point M de l’espace, par une charge
au point A tel que la distance AM=
a pour expression
est la permittivité diélectrique du vide.
Ce champ dérive d’un potentiel électrique
défini par la relation :
On obtient ainsi l’expression du potentiel au point M :
placée
Si on place une charge opposée au point B de manière à engendrer un courant
électrique
dans un sol de résistivité ,la densité de courant s’écrit :
L’intensité se calcule à partir de la densité de courant :
Ainsi le champ et le potentiel électriques deviennent respectivement :
et
En toute rigueur, le potentiel au point M doit être
calculé en tenant aussi compte de la contribution de la
charge positive au point A, et de la charge négative
placée au point B :
et
On obtient finalement :
Dr. Robert WOUMENI
86
7) Méthodes Géophysiques
d’Investigation
A partir de la relation précédente, on peut exprimer la différence de potentiel
entre M et N comme suit :
K est un facteur A partir géométrique et est homogène à une longueur.
Pour la mise en œuvre sur un plan pratique, on dénombre alors plusieurs techniques
qui se distinguent par la configuration du quadripole AMNB. Nous présenterons 2 de
ces techniques parmi les plus utilisées : Wenner et Schlumberger.
Les 4 électrodes sont alignées dans l’ordre AMNB.
Avec le schéma Wenner (fig. ci-contre) l’équidistance
entre les électrodes, est constante et égale au
facteur géométrique:
Pour le schéma Schlumberger (fig. ci-contre)
l’écartement des électrodes de potentiel doit être
nettement inférieur à ceux de courant, de l’ordre de 1/5.
On obtient pour le facteur géométrique :
Dr. Robert WOUMENI
87
7) Méthodes Géophysiques
d’Investigation
Un sondage électrique conduit à une courbe de résistivité apparente en fonction de la
profondeur (avantageusement remplacée par l’écartement des électrode). Pour le
schéma Wenner, on trace la différence de potentiel entre M et N, en fonction du
courant Iab. On doit avoir une suite de segments de droite, dont les pentes conduisent
aux résistivités pour chaque couche de sol. On passe d’une mesure à l’autre en
écartant les électrodes AMNB.
Pour le schéma Schlumberger, l’interprétation dans le
cas d’un système à 2 couches (la couche supérieure
ayant une épaisseur h), repose sur des abaques :
Les mesures aux faibles profondeurs conduisent à
Lorsque les valeurs commencent à être différente, on
peut considérer que
. Enfin la position sur
l’abaque des points de mesures donne la valeur de
Faire un profil électrique cela consiste à partir d’une
mesure pour une certaine profondeur, à figer l’écartement
des électrodes, puis à se déplacer latéralement.
Les
Dr. Robert WOUMENI
88
7) Méthodes Géophysiques
d’Investigation
Ci-après un tableau de quelques ordres de grandeurs de résistivité en
:
Argiles
Basaltes,
Calcaires
Granite, grès,
Quartzite
Sable sec
Sable saturé
50 - 300
20 - 300
0,5 - 5
50 - 500
2 - 20
7-3
Méthodes électromagnétiques
Plusieurs méthodes reposant sur le principe de l’émission et de la réception d’une
onde électromagnétique à partir d’antennes sont disponibles. Cependant nous
focaliserons notre attention sur le cas des Géoradars (RPS) qui sont devenus depuis
peu, d’une très grande utilité pour le sondage des faibles profondeurs de sol.
89
Dr. Robert WOUMENI
7) Méthodes Géophysiques
d’Investigation
La portée du Géoradar peut atteindre 15m (et même 50m) en basse fréquence
(10-120 Mhz) et pour un sol sec (sable, granite, béton) pas très conducteur. Elle chute
à 1m (voire quelques centimètres) en très haute fréquence (900 Mhz) et pour un sol
humide, argileux ou très conducteur.
Cette technique est utilisée pour détecter les métaux, les canalisations enfouis dans le
sol et aussi sur des lieux de crime. En Génie Civil, on s’en sert pour ausculter les
ouvrages (i.e. tunnels). On étudie aussi de cette manière les sous-sols des planètes.
Dans un milieu homogène et isotrope, de permittivité diélectrique
,de perméabilité
magnétique
, et de conductivité électrique
,le champ électrique
associé à la
propagation d’une onde plane vérifie l’équation de Maxwell :
En considérant une propagation suivant l’axe Oz uniquement, on peut envisager une
solution de la forme :
Il s’agit de l’expression d’une onde monochromatique de pulsation
se propageant
dans la direction z à la vitesse de phase
avec un coefficient d’atténuation
.
L’équation de dispersion de cette onde s’écrit :
Puis en séparant les parties :
Dr. Robert WOUMENI
et
90
7) Méthodes Géophysiques
d’Investigation
En posant :
Les solutions en termes d’atténuation et de vitesse de phase ont pour expression :
et
est la constante universelle correspondant à la vitesse de l’onde
électromagnétique dans l’air. La quantité
varie suivant les matériaux :
Pour les matériaux diélectriques :
Pour les matériaux peu conducteurs :
Pour les matériaux conducteurs :
Le tableau ci-après présente quelques ordres de grandeurs de la constante
diélectrique :
Argiles
Calcaire
Grès, quartzite
Sable sec
Sable saturé
8 - 12
6-8
4-5
4-6
30
91
Dr. Robert WOUMENI
CONCLUSION
Ce cours nous a permis d’aborder de façon rapide mais avec précision,
l’importante thématique des géosciences. Des sujets déjà traités dans des
classes anté-bac (tectonique des plaques, géochronologie,…) ont pu être
complétés par des notions qui seront développés dans l’enseignement
supérieur (risques environnementaux, datation selon la méthode UraniumPlomb, rhéologie des géomatériaux,…). Les méthodes d’investigation en
géophysique qui permettent des études indirectes du sous-sol, pour
l’amélioration des connaissances ou pour des applications sur les
ressources exploitables ont pu être présentées. On a pu voir que la
principale difficulté ne réside pas dans la réalisation des mesures, mais dans
leur interprétation, afin d’obtenir un meilleur rapport signal/bruit et parvenir à
une modélisation correcte du système, par des méthodes inverses.
Ainsi, la maîtrise des géosciences est d’une extrême importance : (1) pour
une meilleure connaissance de la planète Terre; (2) pour de nombreuses
applications concrètes (i.e. en géotechnique); (3) et pour les prochaines
recherches sur la planète Mars qui pourraient déboucher sur de nouvelles
avancées concernant l’évolution de l’Homme dans le système solaire.
92
Dr. Robert WOUMENI
Bibliographie
[ 1 ] F. Albarède, La Géochimie, Collection Géosciences, GB Science, 2001.
[ 2 ] C. Allègre, L’Ecume de la Terre, Fayard, 1983.
[ 3 ] J. Dubois, M. Diament, Géophysique, Dunod, 2001.
[ 4 ] J. Jouzel, C. Lorius, S. Johnsen et P. Grootes, Climate instabilities: Greenland
and Antartic records. Compte rendu de l’Académie des Sciences de Paris, vol. t. 319,
série II, 65-77, 1994.
[ 5 ] P. Nougier, Structure et évolution du globe terrestre, Ellipse, 2000.
[ 6 ] M. Westphal, H. Whitechurch, M. Munschy, La tectonique des plaques,
Collection Géosciences, GB Science, 2002.
[ 7 ] Ph. Vidal, La Géochimie, Dunod, 1998.
[ 8 ] C. Patterson, Age of meteorites and the earth, Geochimica and Cosmochimica
Acta, 1956, Vol. 10, pp. 230 to 237. Pergamon Press Ltd., London
93
Dr. Robert WOUMENI