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pdf Géochronique 126, Juin 2013 - Les Ciments Populaires

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Géochronique 126, Juin 2013 - Les Ciments

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Les ciments : matériaux, procédés et analogues naturels

Bien que constitué de matériaux géologiques (calcaire et argile ou calcaire argileux utilisés pour la fabrication de l’ingrédient de base du ciment : le clinker ; gypse – entres autres – utilisé comme régulateur de prise) et calcaire d’ajout, le ciment reste relativement peu connu des géologues.

Pourtant, la pétrographie et la minéralogie appliquées à l’étude de ces matériaux sont fondamentales pour reconstituer non pas leur histoire, celle-ci étant spontanée à l’échelle géologique, mais bien leurs conditions de formation en milieu industriel, très utiles pour les contrôles de la qualité du procédé. Le concept de composition minéralogique normative au sens CIPW est largement utilisé dans le milieu industriel sous le nom de « composition potentielle ». L’étude des microtextures, des morphologies cristallines, des inclusions… révèle des processus de transformations minéralogiques, de fusion partielle et de transferts de matière du même type que ceux décrits en pétrographie traditionnelle.

Après une introduction consacrée au ciment et à son historique ainsi qu’à son économie, les enjeux environnementaux actuels (diminution des rejets de CO2, minimisation de l’utilisation des ressources naturelles) seront également abordés, dans la mesure où l’industrie cimentière, très émettrice de CO2, est également une grande consommatrice de sous-produits industriels en substitution des ressources naturelles. Celles-ci sont évoquées dans le cas spécifique des cimenteries françaises dans leur cadre géologique.

Nous présentons les analogues naturels des ciments, et plus spécifiquement de son constituant principal, le clinker Portland. En effet, dans certains contextes géologiques très particuliers, certes ponctuels, la nature a pris le temps de faire subir à des calcaires et des argiles des phénomènes thermiques semblables à ceux régnant dans un four de cimenterie, et également de les hydrater comme un ciment.

Pour conclure, nous livrons un aperçu de la recherche sur les matériaux cimentaires (minéralogie, stabilisation de certaines phases…) où, là encore, les outils sont similaires à ceux de la pétrographie/minéralogie classique, ainsi que sur les utilisations du ciment.

Enfin, compte-tenu du « jargon » cimentier et également dans la mesure où les phases minérales décrites dans ce cahier sont assez peu répandues, nous livrons un glossaire en complément d’éventuelles remarques au fil du texte.

V. THIÉRY, D. DAMIDOT, L. IZORET

 

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pdf Géochronique 124, Décembre 2012 - Tectonique et érosion Populaires

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Géochronique 124, Décembre 2012 - Tectonique et érosion
124Actuellement, une large part de la communauté des Sciences de la Terre étudie les couplages entre enveloppes externes et enveloppes internes de la planète, car ils exercent une influence immédiate et sensible sur notre environnement. C'est principalement leur impact économique et sociétal, qui a catalysé les récents développements thématiques et méthodologiques dont ce dossier vous présente un état de l'art approfondi bien que non exhaustif.

La formation des reliefs est contrôlée par des couplages complexes entre les processus internes (tectonique) et les processus de surface (altération, érosion et sédimentation). La tectonique joue un rôle prépondérant en déformant la croûte terrestre, en rajeunissant ou en créant de nouveaux reliefs mais son action est étroitement liée aux processus de surface qui participent à la destruction des reliefs. À grande échelle, l'érosion modifie l'équilibre dynamique d'une chaîne de montagnes en déplaçant des volumes considérables de matériaux depuis les zones de hauts reliefs vers les bassins de piedmont ou les bassins océaniques voisins. Plus localement, elle modifie les contraintes et influence l'activité des failles et la propagation de la déformation. La sédimentation exerce un effet similaire sur la tectonique en modifiant les contraintes au voisinage des failles ou en augmentant la charge dans les bassins, entraînant des réajustements isostatiques. Enfin, le climat au sens large est aussi un facteur à prendre en compte puisqu'il peut modifier régionalement ou localement l'intensité et les modes d'érosion. En retour, il peut lui aussi être affecté par la surrection tectonique des grands reliefs susceptibles de perturber la circulation atmosphérique (régime de mousson en Asie par exemple). L'étude de ces couplages est donc un point essentiel quand on s'intéresse à l'évolution morphologique des reliefs, au fonctionnement des grands systèmes de failles actives, aux bilans de flux de matière à l'échelle d'un orogène, ou bien encore à l'impact des reliefs montagneux sur le climat.


J. MALAVIEILLE et S. DOMINGUEZ

 

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pdf Géochronique 123, Septembre 2012 - Regards sur...terres rares, volcans Catalogne, minéralisations granites, bibliothèque SGF Populaires

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Géochronique 123, Septembre 2012 - Regards sur...terres rares, volcans Catalogne, minéralisations granites, bibliothèque SGF

 

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  • Le gisement de terres rares et d'uranium de Kvanefjeld dans le complexe alcalin d'Ilimaussaq (Groenland)
  • Volcans de Catalogne et parcs naturels
  • Où voir les minéralisations associées aux granites en France
  • La bibliothèque de la Société géologique de France
  • Espace Pierres Folles: préservation et promotionde la géologie, de la paléonologie et de la botanique en Beaujolais ( Rhöne)
  • Géochronique visite l'exposition "La mer à Paris"

 

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pdf Géochronique 122, Juin 2012 - Stratigraphie Populaires

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Géochronique 122, Juin 2012 - Stratigraphie

122Il y a encore quelques années se revendiquer « stratigraphe » n'était plus de mode, et pourtant, comme Mr Jourdain faisait de la prose dans le Bourgeois Gentilhomme de Molière, tous les géologues font peu ou prou de la stratigraphie. La stratigraphie, en effet, est au centre de toute étude géologique. Aucune interprétation de l'histoire de la Terre ne peut être suggérée sans comprendre la succession des strates, sans analyser en détail leurs contenus physiques, chimiques, biologiques, sans tenter de les corréler le plus finement possible à l'échelle globale, et surtout, sans estimer le temps géologique que ces strates représentent, objectif majeur de la stratigraphie.

La stratigraphie, à l'instar d'autres disciplines des géosciences, a vécu ces dernières années un renouveau et un développement accéléré. Ceci se traduit par exemple par l'adoption d'échelles des temps géologiques intégrées et unifiées, ainsi que par la standardisation des procédures stratigraphiques, mais aussi et surtout par l'apparition de nouvelles techniques et méthodes qui ont révolutionné notre perception des séries sédimentaires, et qui permettent d'aller de plus en plus loin dans l'analyse et l'interprétation de tous les événements qui ont ponctué l'histoire de la Terre, et qui ont laissé leurs traces dans les séries de roches stratifiées.
 
La stratigraphie est ainsi une discipline aux multiples facettes. Ce dossier ne peut être une présentation exhaustive des avancées méthodologiques et des résultats obtenus en stratigraphie ces dernières années. Les contributions réunies ici apportent quelques éclairages sur des méthodes, sur des problématiques variées, sur des questions récurrentes de fond, comme la précision de l'échelle des temps géologiques, aussi bien que sur des applications plus sociétales.
 
Par exemple, la biostratigraphie, une des plus anciennes disciplines de la stratigraphie a profondément évolué vers plus de précision, plus de questionnement que simplement proposer des âges. Des paléontologues nous en proposent ici quelques aspects sur des vertébrés, des invertébrés, des microfossiles. Les limites de périodes géologiques traduisent souvent des crises paléoenvironnementales, mais pas toujours ; des spécialistes d'horizons variés nous proposent ici des scénarios pour quelques unes de ces limites. La calibration astronomique des temps géologiques à travers la cyclostratigraphie est une des disciplines les plus récentes de la stratigraphie, ses conséquences en sont déjà révolutionnaires pour l'estimation du temps géologique. Les forages profonds, océaniques ou continentaux, contribuent largement au renouveau de la stratigraphie, des exemples récents sont présentés ici...
 
Ce dossier illustre bien ce qu'est la force de la stratigraphie : innovation, pluri¬disciplinarité, approches multiples...
 
Les stratigraphes sont des conteurs passionnés, les auteurs de ce dossier ont souhaité raconter quelques histoires, ils espèrent avoir tenu en haleine les lecteurs de Géochronique.

B. GALBRUN

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pdf Géochronique 121, Mars 2012 - Formations superficielles Populaires

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Géochronique 121, Mars 2012 - Formations superficielles

121La majorité des questions environnementales ne peut trouver de solution pertinente sans une bonne connaissance de la géologie. Qu'il s'agisse d'exploration/production d'eaux souterraines de qualité, de travaux d'infrastructures pour le transport ou l'habitat, d'inventaire des aléas naturels pour s'en prémunir, de potentiel géothermie basse énergie, de stockage de déchets, d'exploitation de ressources minérales ou des effets du changement climatique,... toutes ces activités supposent une connaissance fiable du proche sous¬sol et donc de formations géologiques particulières regroupées sous l'appellation formations superficielles ou régolithe.

Ces formations qui constituent l'épiderme de la Terre résultent de l'interaction chimique et physique de la lithosphère avec l'hydrosphère, l'atmosphère et la biosphère. Elles recouvrent l'essentiel des terres émergées et immergées d'un manteau presque continu et forment un ensemble de roches le plus souvent meubles formées in situ (altérites) ou d'origine sédimentaire et transportées (formations alluviales, colluviales, éoliennes, lacustres, glaciaires, gravitaires). Ces formations sont le support de l'activité biologique, l'objet de nombreuses activités humaines, la source de matériaux exploitables, l'encaissant des nappes alluviales et la roche¬mère de nombreux sols. De leurs propriétés dépendent les possibilités d'occupation de notre espace de vie et les contraintes à prendre en compte pour sa gestion raisonnée.

La Carte géologique de la France et la Banque du sous-sol (BSS) qui recense les ouvrages souterrains en application du Code minier (http://infoterre.brgm.fr) rassemblent l'essentiel des connaissances géologiques sur le territoire national. Dans le cadre du lancement du programme de Référentiel géologique de la France un état des lieux en a été fait. Ce travail a été finalisé pour les formations superficielles et le dossier présenté dans ce numéro fait un examen critique de la quantité et de la qualité des données disponibles.

Au-delà de leur importance économique, les formations superficielles sont aussi des objets géologiques qui renseignent sur la longue histoire des surfaces continentales et les paléoclimats qui les ont affectées... un domaine de recherche passionnant que les auteurs de ce dossier souhaitent faire partager.

P. NEHLIG

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pdf Géochronique 120, Décembre 2011 - Granites et granitoïdes Populaires

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Géochronique 120, Décembre 2011 - Granites et granitoïdes

120 Avec le calcaire et le basalte, le granite est sans doute la roche que tout le monde connaît, voire reconnaît sur le terrain ou comme pierre ornementale. Cependant, son origine a fait l'objet de controverses passionnées depuis le XVIIIe siècle. La querelle entre "neptunistes", qui voyaient dans le granite une roche primordiale provenant de la sédimentation dans un océan primitif, et "plutonistes", qui reliaient le granite aux filons et aux formations volcaniques, c'est¬à¬dire aux phénomènes magmatiques, a évolué au cours du XIXe siècle. Elle a laissé la place à la controverse entre "magmatistes" héritiers des "plutonistes" et "métasomatistes", qui considéraient le granite comme un terme ultime du métamorphisme, changeant de composition chimique sous l'action de fluides ou par diffusion dans l'état solide. Cette controverse n'a réellement pris fin que dans les années 60 du siècle dernier, après la publication en 1959 du livre de Tuttle et Bowen sur l'origine du granite à la lumière d'expérimentations et la réalisation en laboratoire de liquide granitique par fusion partielle de sédiments.

Pour autant, le granite reste une roche énigmatique à bien des égards. Comme Buffon l'écrivait déjà au XVIIIe siècle, le granite est la roche la plus simple et la plus variée : la plus simple, car constitué uniquement de quartz et de feldspaths, la plus variée à cause du cortège minéralogique associé et des types d'environnements géodynamiques. Contrairement à une idée reçue bien ancrée, le granite existe ailleurs que dans la croûte continentale. Les travaux océanographiques des années 70 du siècle dernier ont apporté la preuve que des intrusions granitiques affleurent actuellement dans les rides médio-océaniques, ce qui permet de comprendre la signification des plagiogranites dans les complexes ophiolitiques. De plus, le granite existe depuis 4,53 milliards d'années ailleurs que sur Terre, dans des environnements très pauvres, voire dépourvus en eau, comme la Lune et les météorites issues de la ceinture d'astéroïdes.

Présents au cours de toute l'histoire de la Terre depuis 4,4 milliards d'années jusqu'à l'époque actuelle, les granites présentent des associations géologiques très variables. Les suites magmatiques comportant des granites ont évolué considérablement au cours du temps et selon les contextes géodynamiques. Elles reflètent le processus global de refroidissement et d'évolution de la planète. Ce dossier résume les dernières avancées scientifiques sur un problème ancien dont la tectonique des plaques a renouvelé l'approche.


B. BONIN

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pdf Géochronique 119, Septembre 2011 - Regards sur...Du Grenelle 1 à la protection patrimoine géologique, carte tectonique de l'Afrique Populaires

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Géochronique 119, Septembre 2011 - Regards sur...Du Grenelle 1 à la protection  patrimoine géologique, carte tectonique de l'Afrique

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  • Du Grenelle 1 à la protection du patrimoine géologique
  • 2ème édition de la carte géologique de l'Afrique

 

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pdf Géochronique 118, Juin 2011 - Terres rares Populaires

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Géochronique 118, Juin 2011 - Terres rares

118Les « Terres rares » sont à la mode. Cet ensemble de 16 éléments chimiques aux noms peu connus du grand public (cérium, dysprosium, erbium, europium, gadolinium, holmium, lanthane, lutécium, néodyme, praséodyme, prométhium, samarium, terbium, thulium, ytterbium, yttrium) sont devenus de véritables sujets médiatiques, car leurs applications industrielles sont très nombreuses, à part le prométhium dont il n'existe pas d'isotope stable.

Elles symbolisent le génie technologique de l'être humain, leur utilisation individuelle étant indispensable à de nombreuses technologies de pointe, dans des domaines aussi divers que l'aéronautique, l'automobile, la défense, l'éclairage, l'énergie et notamment l'énergie éolienne, l'espace, la santé ou l'industrie du verre... voire même la protection des billets de banque contre la contrefaçon !

Dans la longue histoire de l'humanité et de son lien avec la géologie et les ressources minérales, les premières applications industrielles des terres rares ne datent que de la fin du XIXe siècle avec l'invention des manchons à gaz modernes au thorium et au cérium en 1891 par le chimiste Carl Auer von Weisbach. Ce fut la première révolution technologique due aux terres rares, car elle rendit possible l'éclairage urbain à grande échelle. Cette technologie est toujours utilisée dans les lampes de camping à gaz ou au naphte. Auer inventa également la pierre à briquet, contenant 30 % de cérium, une terre rare. Son invention est toujours présente dans les briquets actuels.

Leurs multiples applications en font des éléments indispensables à la compétitivité de nos économies modernes, par exemple pour la production des éoliennes les plus performantes ou des véhicules électriques et hybrides. À l'heure où 97% de la production de terres rares vient de Chine, les enjeux géopolitiques liés aux terres rares sont considérables, faisant de cet ensemble d'éléments de véritables vedettes médiatiques.
Ce numéro de Géochronique vous invite à découvrir l'univers fascinant des terres rares à travers leur histoire, leurs gisements, leurs applications, les enjeux économiques et stratégiques qui y sont liés. Il est le résultat du travail de trois experts en ressources minérales, dont deux anciens collaborateurs du BRGM aujourd'hui à la retraite et un encore en activité.

Il illustre fort bien les relations intimes et complexes existant entre géologie, ressources minérales, économie, stratégie et compétitivité, ainsi que les défis considérables auxquels l'homme se trouve confronté, l'utilisation raisonnée des ressources minérales étant l'un des moteurs du développement durable, au même titre que leur recyclage ou la conception de produits et de services plus économes en ressources.

Je vous en souhaite bonne lecture.

J.-Fr. ROCCHI Président – Directeur Général du BRGM

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pdf Géochronique 117, Mars 2011 - La chaîne alpine Perspectives helvétiques Populaires

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Géochronique 117, Mars 2011 - La chaîne alpine Perspectives helvétiques

 

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Depuis quelque temps le comité de rédaction de Géochronique souhaitait ouvrir la revue à la communauté géologique internationale, en sollicitant des contributions de collègues étrangers. C'est aujourd'hui chose faite grâce à ce dossier sur la chaîne alpine et son avant¬pays, œuvre de nos confrères suisses. Nous remercions tout particulièrement Jon Mosar (université de Fribourg) qui a aimablement accepté de prendre en charge cette réalisation et qui l'a coordonnée avec talent et efficacité.

Nous partageons les Alpes avec la Suisse et d'autres pays européens. Sur cette chaîne de collision, la mieux connue et la plus étudiée du monde, les interprétations apportées par nos amis helvètes sont originales et parfois notablement différentes de celles des géologues français, ce que nos lecteurs constateront à la lecture de ce dossier. On trouvera également dans ce dernier des informations passionnantes sur les socles anté-alpins inclus dans la chaîne, le Jura et le Bassin molassique. Le niveau scientifique général des contributions est élevé ; les tectoniciens y trouveront certes leur bonheur, mais que le non¬spécialiste ne se décourage pas, une lecture lente et attentive portera ses fruits !

Certains des auteurs non francophones nous ont fourni des articles en anglais. Nous remercions M. Jacqué et J.Boissonnas qui ont pris en charge les traductions. Cependant il nous a paru indispensable que les versions originales soient disponibles ; aussi seront¬elles mises en ligne sur le site web SGF/ publier/co-éditions/Géochronique, où l'on trouvera également la bibliographie de chaque article.


Pour le comité de rédaction,

D. RAYMOND

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pdf Géochronique 116, Décembre 2010 - Les extinctions Populaires

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Géochronique 116, Décembre 2010 - Les extinctions
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Depuis que Georges Cuvier, au tout début du 19e siècle, a démontré de façon irréfutable que les espèces vivantes pouvaient disparaître totalement, sans laisser de descendants, le phénomène d'extinction se trouve au cœur même de la science paléontologique. La très grande majorité des espèces animales et végétales ayant existé sur notre globe est aujourd'hui éteinte, on le sait. Mais au¬delà du constat de disparition, il reste à examiner les causes de ces extinctions, et la chose n'est pas aisée, surtout lorsque les faits ont eu lieu dans un lointain passé. Même lorsque l'on peut penser que l'activité humaine a été le facteur essentiel, comme dans le cas du dodo, par exemple, disparu de l'île Maurice vers la fin du 17e siècle, les détails font souvent défaut. Rien d'étonnant dès lors à ce que des extinctions beaucoup plus anciennes, comme celle des dinosaures, suscitent encore tant de débats.

 Un fait qui semble bien établi, pourtant, c'est que si des extinctions se produisent constamment au cours de l'évolution du monde vivant, formant ainsi une sorte de « bruit de fond » continuel, il arrive aussi qu'elles se concentrent lors de périodes relativement courtes géologiquement parlant, frappant des organismes très divers dans des milieux variés. Il s'agit alors d' « extinctions en masse », constituant de véritables crises biologiques, qui influent profondément sur la composition du monde vivant et sur son évolution. Après quelques hésitations, un consensus semble s'être établi pour en relever cinq depuis le début du Phanérozoïque, la plus célèbre (mais pas la plus dévastatrice) étant celle de la limite Crétacé-Tertiaire, il y a 65 millions d'années, qui vit la fin des dinosaures. Victoire posthume de Cuvier, le catastrophisme, que l'on pouvait croire enterré depuis les années 1830, a fait un grand retour lorsqu'il s'est avéré que certaines de ces extinctions en masse étaient liées à des événements brefs et violents, tels qu'impacts météoritiques ou éruptions volcaniques massives.

 Ce dossier ne prétend pas être un panorama exhaustif des extinctions qui ont frappé le monde vivant, ce qui sortirait du cadre imparti. Les textes rassemblés ici étudient des cas variés de disparitions d'espèces ou de groupes, pas nécessairement lors de grandes crises biologiques, mais aussi durant les périodes plus « calmes » de l'évolution du monde vivant. Du Protérozoïque jusqu'au 17e siècle, ils veulent illustrer la diversité des phénomènes en jeu, et montrer qu'il serait bien illusoire de vouloir trouver une cause simple et unique aux extinctions biologiques.


E. BUFFETAUT

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