Le terme processus géologiques décrit les forces naturelles qui façonnent la composition physique d’une planète. La tectonique des plaques, l’érosion, l’altération chimique et la sédimentation sont autant d’exemples de forces qui affectent de manière significative la surface de la Terre et expliquent ses principales caractéristiques. Ces processus sont étudiés de près par les géologues et les scientifiques de la Terre pour améliorer leur compréhension de l’histoire de la planète ; aider à localiser des ressources utiles, telles que des minerais métalliques; et pour aider à la prévision d’événements potentiellement catastrophiques, tels que les tremblements de terre, les tsunamis et les éruptions volcaniques.
Tectonique des plaques
Lorsqu’on regarde la Terre depuis l’espace, cela donne une impression de sérénité totale et immuable. L’histoire de la planète, cependant, est dominée par la division et la jonction des masses continentales pour former de nouveaux continents qui changent continuellement de position. Ces processus géologiques sont entraînés par la tectonique des plaques et se produisent à des échelles de temps trop longues pour que les humains puissent les apprécier directement. La croûte terrestre est constituée de plaques solides de roche qui flottent sur un matériau plus dense, mais semi-liquide, en dessous. Les courants de convection dans ce matériau, connu sous le nom de manteau, font bouger ces plaques, qui forment les continents, au fil du temps.
Parfois, les plaques continentales s’entrechoquent, formant des chaînes de montagnes telles que l’Himalaya. Les plaques peuvent également se séparer, comme cela se produit aujourd’hui dans la vallée du Rift en Afrique. Si l’on pouvait voir la planète telle qu’elle était il y a environ 250 millions d’années, elle serait très différente de son apparence actuelle. On pense qu’à cette époque, tous les continents étaient réunis en un immense supercontinent que les chercheurs appellent la Pangée. Il y a environ 200 à 225 millions d’années, sous l’impulsion de processus tectoniques, cette masse continentale a commencé à se fragmenter en morceaux plus petits, formant finalement les continents modernes.
Les processus tectoniques peuvent également rapprocher les continents. Certains géologues pensent que la Terre a traversé plusieurs cycles au cours desquels d’énormes masses continentales se sont séparées pour former des continents plus petits qui ont ensuite fusionné à nouveau. Il peut y avoir eu un certain nombre de supercontinents précédents.
La croûte terrestre est constituée de deux couches : la croûte continentale et, en dessous, la croûte océanique, composée de roches plus denses. La croûte océanique est exposée sous les océans. Sous l’océan Atlantique, de nouveaux matériaux remontent du manteau pour former une dorsale médio-océanique alors que l’Amérique et l’Europe s’éloignent davantage. Dans d’autres régions, dont la côte ouest de l’Amérique du Sud, la croûte océanique s’enfonce sous la croûte continentale dans ce qu’on appelle une zone de subduction. La friction produite par ce processus a conduit au volcanisme dans cette région, formant la chaîne de montagnes des Andes.
La tectonique des plaques explique pourquoi les tremblements de terre et l’activité volcanique ont tendance à se produire sur les bords des continents. Ce sont les zones de plus grande activité géologique, où la subduction ou le mouvement des plaques continentales les unes contre les autres peuvent entraîner des événements violents. Malheureusement, un grand nombre de personnes vivent dans des zones géologiquement actives près des limites des plaques, mais les humains commencent à développer les moyens de prévoir les catastrophes. En surveillant de près des éléments tels que les petits mouvements de roches, les fractures et le gonflement du sol, les scientifiques peuvent parfois émettre des avertissements préalables de tremblements de terre et d’éruptions volcaniques.
Une compréhension des processus géologiques impliqués dans la tectonique des plaques peut également aider à localiser des ressources minérales précieuses. Le matériel des croûtes continentale et océanique, et du manteau, varie dans sa composition minérale. Les géologues peuvent tracer les limites des plaques et cartographier les positions probables des différents types de croûte et de roche du manteau. En combinant cela avec la connaissance des points de fusion des minéraux et des séquences dans lesquelles ils cristallisent, il peut être possible, par exemple, de deviner l’emplacement probable d’un gisement de minerai de cuivre au sein d’une grande goutte de magma solidifié.
Érosion
Lorsque la roche est usée par l’eau, la glace ou même le vent, on parle d’érosion. C’est l’un des processus géologiques les plus importants et, avec le temps, il peut transformer les paysages. Les particules de gravier et de sable transportées par l’eau ou le vent ont un effet abrasif et peuvent sculpter la roche en de nouvelles formes à grande échelle. Certaines des caractéristiques terrestres les plus spectaculaires sont produites par la glace sous forme de glaciers. Des fragments de gravier et de roche incrustés dans la glace frottent contre la roche, altérant le paysage à grande échelle.
Le soulèvement des terres causé par une collision de deux plaques continentales se combine avec les forces de l’érosion pour former des chaînes de montagnes telles que l’Himalaya ou les Alpes. L’eau forme des vallées fluviales, aidant à façonner la chaîne, mais lorsque la terre s’élève suffisamment pour la neige permanente, des glaciers se forment. Ces rivières de glace au mouvement lent creusent des vallées escarpées à fond plat, des crêtes étroites et des pics pyramidaux acérés, produisant les chaînes de montagnes que la plupart des gens connaissent aujourd’hui. Le Cervin dans les Alpes italo-suisses est un exemple classique de pic pyramidal.
L’eau courante a également un impact majeur sur les paysages. Il forme des vallées fluviales et des gorges, selon la nature du terrain. L’un des exemples les plus spectaculaires d’érosion hydrique est le Grand Canyon, gorge de plus d’un mile (environ 6,000 1.83 pieds ou 17 km) de profondeur qui marque le paysage de l’Arizona. Il s’est formé sur une période d’environ XNUMX millions d’années.
L’érosion éolienne peut également contribuer à façonner les paysages, mais généralement à une plus petite échelle. Les caractéristiques causées par cette forme d’érosion se trouvent généralement dans des zones très sèches. Le vent peut enlever des matériaux meubles du sol, formant des dépressions qui peuvent être assez grandes, comme la dépression de Qattara en Égypte. Le sable et les gravillons soufflés par le vent peuvent produire des éléments paysagers à plus petite échelle, tels que des yardangs, de longues crêtes lisses alignées dans la direction habituelle du vent.
Altération chimique
La roche peut réagir avec des substances présentes dans l’eau ou dans l’air, produisant une altération chimique. Lorsque des roches qui se forment profondément sous terre sont exposées à la surface, elles peuvent changer lentement de couleur et s’effriter en raison des composés de fer réagissant avec l’oxygène de l’air, par exemple. Le matériau résultant, plus faible, peut commencer à former des sols ou peut être érodé et déposé ailleurs.
Un autre exemple courant est la dissolution du calcaire par l’eau acide. L’eau peut s’acidifier par des composés organiques ou par l’absorption de gaz volcaniques. Le calcaire se compose en grande partie de carbonate de calcium, qui réagit facilement avec les acides. Les grottes et les gouffres sont des résultats courants de l’altération chimique du calcaire. Dans les grottes, des stalagmites et des stalactites se forment au fil du temps par l’égouttement et l’évaporation de l’eau contenant des roches dissoutes.
Sédimentation
Les matières en suspension ou dissoutes dans l’eau forment la roche par un processus appelé sédimentation ou dépôt. Cela peut se produire par l’accumulation et le compactage de petites particules lorsqu’elles se déposent hors de l’eau, ou par évaporation provoquant la cristallisation des produits chimiques dissous. Les roches ainsi formées sont appelées roches sédimentaires. Les exemples incluent le grès, qui se forme à partir de grains de sable; calcaire, qui se compose des coquilles de petits organismes; et des dépôts de sel et de gypse, qui se forment à partir de l’évaporation de l’eau contenant ces minéraux. Parfois, les roches sédimentaires peuvent s’accumuler en couches de plusieurs kilomètres d’épaisseur.
Les roches sédimentaires peuvent contenir des fossiles, qui ont beaucoup plus de chances d’être conservés dans ce type de roches que dans celles qui ont été soumises à des températures élevées. Les géologues et les paléontologues ont pu reconstituer une histoire de la vie sur la planète en analysant les roches sédimentaires et les fossiles. Les organismes marins fossilisés trouvés au sommet des montagnes loin de la mer étaient une indication précoce que le mouvement de la roche, à la fois horizontal et vertical, avait eu lieu à une échelle énorme à un moment donné dans le passé. Ce sont les similitudes entre les fossiles d’un certain âge dans différents continents qui ont finalement conduit à la théorie de la tectonique des plaques.
L’hypothèse selon laquelle un impact de météorite aurait pu provoquer l’extinction des dinosaures a émergé de la découverte d’une couche riche en iridium, un métal rare, dans des sédiments datant de l’époque de l’extinction. Cette couche se trouve dans des parties du monde très éloignées où la roche du bon âge est exposée, ce qui suggère qu’elle provenait probablement d’une source externe qui a provoqué un événement qui a eu un impact extrêmement large.