الأحد، 16 يوليو 2017

c'est quoi la géologie




  1. c'est quoi la géologie








est la science dont le principal objet d'étude est la Terre, et plus particulièrement la lithosphère. Discipline majeure des sciences de la Terre, elle se base en premier lieu sur l'observation, puis établit des hypothèses permettant d'expliquer l'agencement des roches et des structures les affectant afin d'en reconstituer l'histoire et les processus en jeu. Le terme « géologie » désigne également l'ensemble des caractéristiques géologiques d'une région, et s'étend à l'étude de 


ces dernières des astres.

La géologie est la science qui traite de la composition, de la structure, de l'histoire et de l'évolution des couches externes de la Terre, et des processus qui la façonnent. La géologie est une discipline importante parmi les sciences de la Terre. Associée à des méthodes de datations radiochronologiques et des études de météorites, elle a permis de déterminer l’âge de la Terre, que l'on estime actuellement à 4,57 milliards d'années. Elle intervient, en même temps que la géophysique appliquée, dans la recherche et/ou l’exploitation des ressources naturelles notamment le pétrole, le charbon, les minerais, les pierres précieuses et semi-précieuses et l'eau. Dans son acception actuelle, le terme géologie fut utilisé pour la première fois par Jean-André Deluc en 1778 ; il fut fixé l’année suivante par Horace-Bénédict de Saussure. 





La géologie, c'est la science qui étudie l'écorce terrestre sur les points de l'origine et de la constitution des matériaux qui la composent exemple, l'étude des roches, et de son histoire, comme on peut l'établir d'après les restes organisés, exemple, les animaux et les végétaux, ayant laissé leurs traces, les fossilles, dans des terrains qui se sont constitués aux époques ou ces  

 organismes vivaient (paléonthologie). Le mot géologie fut utilisé en 1778, pour la première fois par Jean-André Deluc un scientifique suisse. Dans la géologie, on procède donc à l'étude des roches, ces roches sont un mélange d'éléments cristallins ou amorphes (minéraux) réunis en nombre et en proportion quelconques. On va distinguer deux types de roches, les roches cristallines ou éruptives et les roches sédimentaires ou stratifiées. En ce qui concerne les roches cristallines, elles sont les produits direct de l'activité interne du globe terrestre. On peut les considérer comme constituant l'écume ou scorie du noyau central en fusion, lequel d'après la densité moyenne du globe, doit être très certainement constitué par un alliage métallique où le fer prédomine. Au cours de la solidification de l'écume superficielle du noyau central, le silice ou acide silicique s'est combinée à divers oxydes métalliques ( aluminium, sodium, potassium, calcium, sodium, magnésium, fer), d'où la formations de divers silicates correspondant à des espèces minérales distinctes ou minéraux. Nous trouvons ainsi le quartz, les micas, les feldspaths. En ce qui concerne les roches sédimentaires, elles se sont formées par l'accumulation de débris provenant de la destruction de roches préexistantes sous l'influence des agents externes, les eaux, les vents, les êtres vivants. Elles se présentent en assises, couches ou feuillets parallèles, conséquence du dépôt lent et régulier, au fond des eaux, des matériaux détritiques qui les constituent, on classe les roches sédimentaires d'après leur composition, les roches calcaires, les roches argileuses, les roches silicieuses, les roches salines, les roches combustibles, les roches métamorphiques. La géologie, et les périodes géologiques comprennent cinq grandes période, que l'on appelle l'ère primitive ou archéenne, l'ère primaire, l'ère secondaire, l'ère tertiaire, l'ère quaternaire. La géologie est étudiée par des personnes que l'on nomme géologues, la géologie moderne est associée à des méthodes de datation radiochronologiques, de datation au carbone 14, si vous même êtes passionné par les minéraux, par les fossiles, la géologie en général, entreprenez le métier de géologue. En France, il existe une grande Ecole de Géologie qui est l' Ecole Nationale Supérieure de Géologie. La géologie est une science passionnante, vous apprenez bien évidemment la géologie de la terre, des mers, des océans, des montagnes des volcans, le dérive des continents, les plaques tectoniques, les séismes, raz de marée, les tremblements de terre, les changements climatiques, l' histoire de la vie sur terre, mais aussi la géologie planétaire, l'état des sols sur Vénus, sur Mars, sur la Lune. Disons que la géologie, vous ramènera à l'histoire de la naissance de notre planète et de son évolution constante à travers les siècles passés.



الأحد، 8 مايو 2016

Roche phosphatée



    On trouve du phosphore P2O5 dans la matière organique et semi-organique, à savoir :

    Minéraux et éléments des roches phosphatées

    La valence du phosphore est une valence stable. On observe donc la formation de (PO4)2-
    Des substitutions du calcium sont aussi possibles avec le potassium, le strontium, l'uranium et le thorium. PO4 peut se substituer par SiO4, AsO4, VO4. L'uranium contenu en substitution peut être utilisé pour une datation absolue aux isotopesradioactifs. La solubilité des phosphates augmente avec la présence de carbonates. La présence de magnésium empêche la croissance de l'apatite.

    LE PHOSPHORE DANS LE SYSTÈME SOL-PLANTE

    Le phosphore (P) est un élément qui est largement distribué dans la nature. Il est considéré, avec l'azote (N) et le potassium (K), comme un constituant fondamental de la vie des plantes et des animaux. Le phosphore a un rôle dans une série de fonctions du métabolisme de la plante et il est l'un des éléments nutritifs essentiels nécessaires pour la croissance et le développement des végétaux. Il a des fonctions à caractère structural dans des macromolécules telles que les acides nucléiques et des fonctions de transfert d'énergie dans des voies métaboliques de biosynthèse et de dégradation. A la différence du nitrate et du sulfate, le phosphate n'est pas réduit dans les plantes mais reste sous sa forme oxydée la plus élevée (Marschner, 1993).

    PHOSPHORE


    Lephosphore doit son nom à la lumière qu'il émet par oxydation lente et spontanée, à la température ordinaire. Le moins abondant des éléments de la troisième rangée de la table périodique, il représente environ 1,3 p. 100 de la quantité de silicium que possède l'Univers. Il existe dans la nature à l'état combiné dans un grand nombre de phosphates minéraux : phosphates et fluorophosphates d'aluminium, de fer et de manganèse, de terres rares, uranifères, de plomb et, plus généralement, de phosphates calcaires. On citera plus particulièrement les apatites, et notamment les fluorapatites de 
    formule Ca5(PO4)3F.































    Éléments des roches phosphatée


    Les éléments des roches phosphatées sont soit phosphatés, soit phosphatisés, selon s'ils contiennent naturellement du phosphore ou si celui-ci s'est introduit dans l'élément de manière secondaire, par diagenèse ou autre processus. Ces éléments peuvent être des os, des ooïdes, des oncolithes, des oncoïdes, des pellets, des nodules, des concrétions, deslithoclastes...

    L'étude macroscopique des éléments révèle des formes très diverses et est donc peu fiable.
    Une classification de ces éléments, celle de D. Giot, tient compte de la taille et de la forme des éléments. On peut aussi classer les éléments par leur disposition dans l'espace, précisément de leur répartition en fonction de leur position dans le domaine tidal :

    • phopho-muds en domaine subtidal ;
    • phophochèmes en domaine intertidal ;
    • phosphoclastes en domaine intertidal à barrière ;
    • concrétions après dépôt en domaine côtier et de platea continental ;
    • grains et croûtes phosphatées en milieu côtier et supratidal.
    Roches phosphatées

    Les roches phosphatées sont des roches exogènes contenant une plus ou moins grande quantité de phosphate. Extraction de minerai de phosphate

    L'étude d'une roche phosphatée demande la distinction de trois structures : 
    épigange : partie stérile autour du grain ; 
    endogange : partie stérile à l'intérieur du grain ; 
    exogange : partie stérile à l'extérieur du grain.

    Classification

    On distingue : 
    - la classification minéralogique internationale de 1974 divisant les roches phosphatées en deux groupes : les roches de la famille de l'apatite (phosphatites) et les autres roches (phosphorites). Les phosphorites se classent par type de minéral, par texture, par structure, par nature de l'exogange et surtout par leur richesse en P2O5 qui doit être supérieur à 18%. Les phosphatites se classent selon la présence d'éléments figurés et la taille des éléments. 
    - la classification industrielle classant les roches phosphatées selon leur teneur en P205.

    Origine des apports phosphatés


    Différentes théories tentent d'expliquer les origines des apports phosphatés.
    Théories tenant compte de l'origine des apports :
    • apports continentaux : par les sols, les minéraux organiques et ioniques. Les karsts seraient dus à des accumulations osseuses.
    • apports insulaires : en milieu insulaire, la forte productivité de guano par les oiseaux et la considérable quantité de poissons seraient à l'origine de gisements concentrés mais peu étalés. L'altération des gisements aurait lieu lors detransgressions marines et l'apatite pourrait se former.
    • apports marins : les océans sont des réserves très importantes de phosphate.
    Selon la théorie de Kazakov (1937), le phosphore serait apporté par les remontées d'eau (« upwellings ») côtières. En effet, ces zones sont riches en phosphates solubles ou insolubles (en suspension). La quantité de PO4 varie avec la profondeur et la température.

    Mécanismes de genèse

    Former une roche phosphatée demande une importante concentration en phosphore, ce qui est possible en milieu biologique, comme l'eau de mer. L'apatite se forme dans les milieux vaseux contenant des phosphores dissouts, milieux soumis à la diagenèse précoce. Plusieurs facteurs peuvent permettre le déclenchement de la genèse par modification du milieu. On peut citer des apports de calcium et magnésium par volcanisme, un passage à une plus faible profondeur avec les variations eustatiques, une relative stabilité due à une absence de tectonique, un calme en terme d'érosion diminuant les apports terrigènes, ... Le phosphate se formerait par synthèse. En effet, il est utilisé par notre corps pour former l'ADN, à l'intérieur de nos cellules. Expérimentalement, il est possible de former du phosphate par mélange d'ARN, d'eau et de bactéries. La question du rôle des bactéries dans la genèse des phosphates reste une question ouverte. Diverses théories suggèrent que des microbes pourraient servir de germe aux cristaux d'apatite ainsi que les mattes microbiennes joueraient un rôle dans la fossilisation des corps mous phosphatés. Du phosphate se formerait aussi par l'intermédiaire des acides humiques permettant la fabrication de phosphate de manière précoce à partir de phytoplancton. D'autres moyens de genèse sont tout aussi importants. Naturellement, il se forme par biogenèse, chez les poissons et vertébrés, mais aussi par précipitation directe en dépôts organiques. Le phénomène d'épigénèse sur des bioclastes seraient à l'origine d'une très grande partie des éléments phosphatés.

    Vitesse de dépôt


    À titre d'exemple, on peut citer le gisement du Pérou dans lequel se forment deux à cinq centimètres de sédiments tous les 1 000 ans avec quelques millimètres seulement de croûte phosphatée grâce à un courant marin de 6 à 23 cm par seconde sur 700 mètres de profondeur.

    Gisements phosphatés

    La formation de roches phosphatées est connue en tout temps et en tous lieux. On distingue des gisements : 
    - continentaux : karsts et sols. Leur volume est grand mais leurs teneurs sont faibles. 
    - épicontinentaux : lagons et bassins peu profonds. Ils sont riches et exploitables. 
    - marins : talus continental, hauts fonds sous-marins. Ils sont minces et pauvres. Ils sont associés à des faciès confinés riches en matière organique, siliceuses, magnésiennes, évaporitiques, etc. Leur géométrie est celle de gisements à niveaux condensés, correspondant à un haut niveau marin. Le milieu de formation favorable peut être décrit comme une région à température proche de 30°C, soit aride à semi-aride, à proximité d'un courant d'upwelling, dont la morphologie est adaptée à une sédimentation condensée. L'accumulation et l'évacuation des dépôts organiques y sont possibles. Un remaniement s'y effectue pour éliminer la phase terrigène et la diagenèse peut s'y effectuer.

    Milieux de genèse


    Une telle formation est possible dans des environnements combinant stabilité, activité et faible énergie. Ils peuvent être desmicro environnements comme des interstices ou des coquilles, à savoir des milieux réducteurs mais oxygénés permettant oxygénation de la matière organique, étant ouverts pour laisser passer le phosphore mais confinés. Il s'y effectuerait une précipitation directe en remplissage de cavités. Il peut aussi s'agir de macro environnements permettant un piégeage de matière organique, oxygénés.

    Gisements phosphatés

    La formation de roches phosphatées est connue en tout temps et en tous lieux. On distingue des gisements :
    Ils sont associés à des faciès confinés riches en matière organique, siliceusesmagnésiennesévaporitiques, etc. Leur géométrie est celle de gisements à niveaux condensés, correspondant à un haut niveau marin.
    Le milieu de formation favorable peut être décrit comme une région à température proche de 30 °C, soit aride à semi-aride, à proximité d'un courant de remontées d'eau (« upwellings »), dont la morphologie est adaptée à une sédimentation condensée. L'accumulation et l'évacuation des dépôts organiques y sont possibles. Un remaniement s'y effectue pour éliminer la phase terrigène et la diagenèse peut s'y effectuer.
    Sur les continents, des concentrations secondaires de phosphates de chaux s'accumulent dans des poches de dissolution d'un karst. Les phosphorites observables aux abords des causses jurassiques se sont formées tout au long du Tertiaire. C'est le cas des petits phosphorites gisements du Quercy. Ce phosphate secondaire, apparaissant en concrétions microcristallines de forme et de coloration variables, provient généralement de la dissolution d'un phosphate sédimentaire. Il peut aussi provenir de l'apatite, chloro-fluoro-phosphate de chaux des roches magmatiques.


    Résumé


    Les séries phosphatées tunisiennes, d’âge Paléocène-Eocène inférieur, sont constituées d’alternances de strates richement phosphatées (P2O5 ≥ 18%) et de strates intercalaires peu riches en P (P2O5 ≤ 2%). Les strates phosphatées sont constituées d’un sédiment argilo-carbonaté servant de matrice (ou exogangue) à des grains phosphatés, arrondis, de taille comprise majoritairement entre 100 et 500 μm, appelés pellets, et à des grains cylindriques d’origine fécale. L’étude des pellets phosphatés et de leur exogangue dans les strates riches et des sédiments intercalaires peu riches en P dans le gisement de phosphates de Ras-Draâ (Bassin de Gafsa-Metlaoui, Tunisie) a réuni des observations microscopiques et diverses analyses chimiques des phases minérales présentes au sein des pellets et des sédiments (matrices et sédiments intercalaires). Le constituant apatitique majeur des grains est la carbonate-fluorapatite, ou francolite, dont une formule structurale, déterminée sur un échantillon représentatif, est la suivante: (Ca4.63Mg0.13Na0.22)(PO4)2.51(CO3)0.48)(OH0.77F0.23). Les constituants des sédiments encaissant ces grains (matrice) et des strates intercalaires sont de nature minéralogique essentiellement argileuse, carbonatée ou siliceuse (opale ou quartz). Les observations microscopiques et géochimiques de ces différentes phases conduisent à reconnaître que les pellets sont des corps étrangers au sein de leur matrice et de composition tout à fait indépendante de celle de leur exogangue. Les éléments fécaux cylindriques et les pellets arrondis qui en seraient dérivés par fragmentation et érosion, auraient été produits par des poissons, sous forme de fèces riches en P et en matière organique et résistants vis à vis de la dispersion mécanique. Cette dernière propriété a valu à leur contenu de n’être pas dispersé au cours de la sédimentation et des remaniements sédimentaires. Leur contenu a connu, tout au long de leur évolution diagénétique, des conditions réductrices strictes.

    Mots clés

    Phosphates Pellets Exogangue Conditions oxydo-réductrices Fèces


    PHOSPHATES D’AFRIQUE DU NORD 
    (Maroc, Tunisie) 

    Les principaux gisements de phosphates sont concentrés dans le nord du Maroc et le Nord de la Tunisie. Au Maroc, les phosphates sont constitués d’immenses gisements, dont le plus grand à une dimension d’environ 100 km de long, sur 80 km de large. D’autres sont plus petits, mais couvrent cependant d’immenses superficies, activement exploitées, par l’Office Chérifiens des Phosphates, et dont l’accord pour s’y rendre est nécessaire.



    Formation des Phosphates : 

    LLes phosphates du Maroc, qui sont les plus importants (cela vaut également pour celles de Tunisie), ont été déposés, sur une très longue période allant de la fin du Crétacé (étage du Maestrichtien, environ 80 Millions d’années), jusqu’au début de l’Eocène (étage du Lutétien basal ou Lutétien inférieur 40 Millions d’années). Cependant entre ces périodes, les dépôts n’étaient pas constants, il manque par conséquent des sédiments, pour avoir une chaîne d’information continue. Pendant les différentes périodes de dépôts sédimentaires, nous ne rencontrons pas les mêmes faunes, mais des ensembles de faunes principalement marines, propres à chaque périodes spécifiques.

    D’ou provient le phosphate ?
     Tout simplement de la décomposition d’organismes peuplant ces mers, notamment des animaux suivants :
     ÿ Poissons (poissons osseux, raies, requins, chimères)
     ÿ Reptiles marins et parfois d’origine continentale, dont les animaux suivants : Plesiosaures, Mosasaures, Crocodiles et Lézards 
    Les chairs en se décomposant dans certaines conditions forment un minéral appelé Phosphate, ce qui forme, désormais la roche, qui contient les fossiles.

    Si les poissons et reptiles se sont décomposés, comment retrouve t’on des fossiles ?

    Tout simplement parce que ce ne sont que les chairs et autres parties molles qui ont données le phosphates, les dents et de nombreux ossements, se sont conservés, mais ont été désarticulés (séparés les uns des autres), c’est pourquoi, on ne retrouve que des fossiles isolés (dents et os).
    Ces dents et os, sont d’autant plus facilement conservés, qu’il l’ont été par le biais d’organismes identiques à ceux qui ont formé la roche. 

    Quelles sont les utilisations faites du Phosphates ? 
    Les phosphates sont utilisés dans de nombreuses industries, comme par exemple les détergents, dont la lessive, ils entrent également dans la composition de nombreux produits, comme les peintures, et les engrais utilisés dans l’industrie agroalimentaire.
    Ils sont donc quasiment indispensables, à notre économie.
     

    السبت، 7 مايو 2016

    COURS ET EXERCICES DE MECANIQUE DES SOLS

    CHAPITRE 1

    LES SOLS : Structure – Identification et Classification 

    1- Eléments constitutifs d’un sol Un sol est un mélange : d’éléments solides : Provienant de la désagrégation mécanique et/ou chimique d’une roche mère. On distingue les minéraux non argileux (∅>2µm et ayant le même comportement que la roche mère : Sols pulvérulents), les minéraux argileux ( kaolinite, illite et montmorillonite) et le sols organiques (vases et tourbes) d’eau : Existe sous plusieurs formes (eau de constitution, interfeuillets, liée et libre). de gaz : Contenu dans les vides,c’est l’air pour un sol sec ou mélange d’air et de vapeur d’eau pour un sol humide.  

    2- Paramètres de définition des sols  

    2-1 Modèle élémentaire d’un sol
    Un sol étant composé de grains solides, d’eau et d’air , on peut rassembler chaque phase en un volume partiel unique de section unit. Les notations suivantes sont utilisées :

    Va : volume de l’air.
     Vw : volume de l’eau.
    Vs : volume des grains solides.
     Vv = Va + Vw : volume des vides.
     V = Vv + Vs :
     volume total du sol
    W w: poids de l’eau Ws :
    poids des grains solides
     W = Ww + Ws : poids total
    2-2 Les poids volumiques  

    2.3 Les paramètres d’état  
    Ils indiquent dans quelles proportions existent les différentes phases d’un sol. On définit

        Tous ces paramètres ne sont pas indépendants. Ils sont reliés par des relations que l’on peut retrouver à l’aide du modéle élémetaire. Exemple de formules :

    3. Identification des sols  
    Pour caractériser un sol, il faut déterminer les paramètres de nature et les paramètres d’état
    .
    Les paramètres de nature indiquent les caracteristiques intrinsèques du sol. IIs ne varient pas au cours du temps (poids volumique des grains solides, granularité, argilosité, limites d’Atterberg, teneur en matières organiques,…). 

    Les paramètres d’état sont fonction de l’état du sol et caractérisent le comporetement du sol sous l’effet d’un chargement donné (teneur en eau, indice des vides, porosité, Equivalent de sable,...). 

    Nous regroupons dans ce paragraphe les essais géotechniques de laboratoire classiques qui permettent de caractériser un sol. 
         

    3.1 La masse volumique des particules solides s γ

    Sa détermination se fait à l’aide d’un pycnomètre. Une masse de sol sec ms est introduite dans un pycnomètre conteneant de l’eau distillée. Aprés avoir éliminé toutes les bulles d’air, on mesure le volume d’eau déplacé par les grains solides vs. N.B : Pour les sols (à part les sols organiques) : 26 kN/m3 ≤ γS ≤ 28 kN/m3 

    3.2 Les essais granulométriques 
    Ils permettent d’obtenir la répartition en pourcentage des grains solides selon leurs dimensions.
    Deux types d’essais sont envisageables selon le sol à tester :
     - Par tamisage (par voie humide ou sèche) pour les élements de diamétre ∅ ≥ 80µm.
    - Par sédimentométrie pour les élements de diamétre ∅ < 80µm.