Introduction

Les Sciences de la Terre ont connu un essor fabuleux durant la dernière moitié du 20^e siècle, avec la formulation de théories qui ont révolutionné notre façon de comprendre l'origine de la Planète et sa dynamique. Nous sommes dans l'âge d'or de la géologie. De nouvelles technologies ont ouvert des horizons, tant au niveau de l'observation de l'ensemble du Globe, qu'au niveau de l'observation et de l'analyse des plus petites composantes de la matière: observation et cartographie satellitaires, cartographie et analyse des fonds océaniques, microscopie électronique, techniques sophistiquées d'analyse de la matière; sans parler de cette capacité phénoménale que nous avons maintenant de traiter des masses d'informations concernant la Planète grâce à l'informatique. La démarche est devenue multidisciplinaire, intégrant des disciplines comme la physique, la chimie, la biologie et donnant naissance à des sous-disciplines comme la géophysique, la géochimie, la biogéologie, la biogéochimie, etc.

De tous temps, l'Homme s'est préoccupé de sa relation avec l'Univers. Nous sommes soumis aux risques naturels : tremblements de terre, éruptions volcaniques, raz-de-marée, chutes de météorites, glissements de terrains, secheresse, degradation de la nature de sols etc. Qu'y pouvons-nous ? Dans quelle mesure pouvons-nous établir des prévisions ? De grands changements climatiques planétaires ont modifié la surface du Globe durant les temps géologiques. Peut-on en tirer des leçons quant au devenir des systèmes climatiques planétaires ? L'ère industrielle a-t-elle modifié de façon significative la composition de l'atmosphère terrestre ? Encore faut-il connaître le "background" des temps pré-industriels pour répondre à cette question, un "background" archivé dans les roches et les sédiments.

Scientifiquement, l'origine et l'évolution de la Vie demeure une préoccupation fondamentale de l'Homme. Roches et sédiments ont aussi archivé des faits concernant cette origine et cette évolution, et ces archives constituent un support essentiel à notre réflexion en ce domaine.

Pour rajouter aux préoccupations de l'Homme, l'environnement et sa gestion sont devenus une affaire de survie quasi quotidienne. Mais peut-on prétendre gérer cet environnement sans posséder une connaissance minimale de la Planète, des processus qui l'animent et la modifient, des matériaux qui la composent ?

Ce cours est destiné aux etudiants inscrits au programme de 1^e cycle en Sciences de la Terre et de l’Environnement (Géologie, Agronomie, Environnement, etc).

Objectif du cours

Ce cours vise à la fois

l'acquisition d'une connaissance adéquate des grands phénomènes qui régissent la Planète (sa dynamique, son histoire),
l'acquisition de connaissances pratiques (les matériaux, les ressources, les risques naturels, la formation de reliefs, etc), dans une perspective de formation de base en science et de développement de la culture scientifique chez l'étudiant universitaire et le grand public.
pour tous ceux qui comptent oeuvrer en gestion de l'environnement: l'acquisition des connaissances de base concernant le milieu géologique, une composante essentielle de l'environnement.

Structure et contenu du cours

Ce cours se divise en quatre sections. Par rapport aux objectifs, les sections 1 et 3 s'insèrent dans l'objectif d'acquisition d'une connaissance adéquate des grands phénomènes qui régissent la Planète, alors que les sections 2 et 4 contribuent plutôt à l'acquisition de connaissances pratiques du milieu géologique.

Section 1 - LA GÉODYNAMIQUE INTERNE.

La dynamique interne de la Terre est responsable de contraintes, de déformations et de mouvements dans la croûte terrestre. Cette section présente d'abord un historique du développement des idées et conceptions sur les déformations et mouvements qui affectent la croûte terrestre. Elle étudie ensuite la structure interne du Globe, la dérive des continents de Wegener et conclut par un examen de la théorie de la tectonique des plaques, une théorie planétaire unificatrice qui sert de cadre aux études et analyses géologiques.

La Dérive des Continents et la Structure interne du Globe (les idées avant Wegener, les "preuves" de la dérive des continents apportées par Wegener, la nécessité de bien connaître la structure interne de la Terre pour comprendre sa dynamique).
La Naissance d'une Théorie planétaire (les grandes étapes de la formulation de la théorie de la tectonique des plaques et son essence).
Le Pouvoir unificateur de la Théorie (comment elle explique des phénomènes jusqu'alors mal compris comme les tremblements de terre, les volcans, la déformation des roches et la formation des chaînes de montagnes).

Section 2 - LES MATÉRIAUX DE LA PLANÈTE.

La croûte terrestre est composée de minéraux dont l'aggrégation forme les roches. Ces matériaux modèlent notre milieu physique et interviennent dans notre vie quotidienne.

Les Minéraux (la structure interne des minéraux, leur origine, leur utilité, les minéraux de collection).
Les Roches (les conditions de formation des trois grands types de roches : roches magmatiques, roches sédimentaires et roches métamorphiques, le tout formant un cycle relié à la tectonique des plaques).
Les Ressources de la Planète (les trois grandes ressources naturelles minérales que nous soutirons de la croûte terrestre : eau souterraines, combustibles fossiles et métaux).

Section 3 - LA GÉODYNAMIQUE EXTERNE.

La surface de la Planète n'est pas statique, mais obéit aussi à une dynamique contrôlée par les interactions entre l'hydrosphère, la biosphère, l'atmosphère et la litho/asthénosphère. C'est cette interaction qui détermine nos conditions de vie sur Terre, entre autres les climats et leurs changements.

Les Continents (la sculpture des continents par les processus d'érosion, eau, glace, vent ; l'évolution du paysage géologique).
Les Océans (la topographie des fonds, les types et la répartition des dépôts, la vie dans les océans, la circulation océanique).
Les grands cycles biogéochimiques et les Changements climatiques (cycles de l'eau, du carbone, de l'oxygène, de l'azote, du phosphore et du soufre ; leur histoire géologique et leur influence sur les changements climatiques).

Section 4 - L'HISTOIRE DE LA PLANÈTE.

La Planète Terre est vieille de 4,55 milliards d'années ; elle présente une histoire passionnante que nous commençons à peine à connaître : histoire des continents et des océans, histoire de la Vie.

Le Temps géologique (un concept parfois difficile à concrétiser ; comment date-t-on les roches, à quoi servent les fossiles, comment la radioactivité est venue ajouter le temps absolu et donner l'âge de la Terre).
Les premiers Pas de la Vie sur Terre (les diverses hypothèses sur l'origine de la Vie, les premiers moments de la vie sur Terre).
La Vie s'organise ... et se désorganise (le "big bang" de la Vie au Cambrien, l'évolution subséquente, les extinctions de masse).
L'Histoire des Continents et des Océans (à travers les temps géologiques, les continents ont bougé, se sont fragmentés ou rassemblés, des océans sont nés et sont disparus : la tectonique des plaques a joué pratiquement depuis la formation de la Terre.