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Chapitre 1

Climats et phénomènes climatiques

I- les climats actuels

1- Définition et généralités :Le climat se définit comme étant l’ensemble des conditions atmosphériques d’une région.

Il est déterminé à partir de données statistiques mesurées sur une période plus ou moinslongue.

Cest un phénom!ne impré"isible et capricieu#.Le climat "arie dans lespace et dans le temps. La connaissance de la d$namique des

climats actuels est lune des clés pour anal$ser les climats du futur.

Les climats résultent de trois ensembles de facteurs :- les facteurs cosmiques %la source dénergie solaire : "ariation de lacti"ité solaire& '- les facteurs planétaires %répartition de cette énergie en fonction de la sphéricité de la(erre) de ses mou"ements ' de létat) en m*me temps que du d$namisme de latmosph!re& '- les facteurs géographiques %les terres) le lien entre latmosph!re et les océans) lesreliefs) la "égétation) les "olcans) les installations humaines) etc..& '

+- ,le de lénergie solaire

- Le soleil est le plus gros obet du s$st!me solaire a"ec:• Diam!tre : 1)/millions de 0m

• asse : + # 1232 0g %322 222 fois celle de la terre& correspond à 44)5 6 dela masse du s$st!me solaire

• 7nergie solaire : fournie par la fusion nucléaire %h$drog!ne essentiellement&à partir de deu# réactions :

Cha8ne proton-proton%pp& représente 556

Cha8ne Carbone-a9ote-o#$g!ne C; 1+6

1

http://la.climatologie.free.fr/soleil/soleil.htm

http://la.climatologie.free.fr/glaciation/glaciation.htm

http://la.climatologie.free.fr/atmosphere/atmosphere.htm


http://la.climatologie.free.fr/ocean/ocean.htm


http://la.climatologie.free.fr/volcan/effetvolcan.htm


http://la.climatologie.free.fr/soleil/soleil.htm

http://la.climatologie.free.fr/glaciation/glaciation.htm




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- La chaine proton-proton : ce sont des réactions de fusion nucléaire par lesquelles lesétoiles transforment l’h$drog!ne en hélium. Dans un premier temps on a la formationdu deutérium à partir de deu# no$au# d’h$drog!ne) et dans un deu#i!me temps laformation d’un atome d’hélium. la premi!re étape dure autour de 12 milliards d’année.

- La cha8ne C; : cette réaction se passe en si# étapes a"ec un bilan global identique à

la précédente.

La terre re<oit- 13=2 >?m+ - 152 # 121@ > %énergie e#terne&- /+ # 121+ > %énergie interne&

Aariations- entre le our et la nuit- en fonction des saisons- en fonction de la latitude

7nsoleillement mo$en : >?m+?+/h Latitude saisons 42 =2 @2 32 2 - 32 - @2 - =2 - 42

+1 ars 2 1/4 +52 3=5 /3B 3=5 +52 1/4 22

++ uin @+/ /4+ /5+ /=/ 35/ +13 52 2 2

+3 eptembre 2 1/= +=B 3=3 /32 3=+ +=B 1/= 2

+1 décembre 2 2 5B ++= /12 @2= @1/ @+B @@4

• Importance de l’7nergie solaire- =2 6 absorbée %gain&- 32 6 réfléchie %perte&- Conséquences :

Lénergie solaire chauffe les masses d’eau- 7"aporation %plus demille milliards de tonnes par our& Condensation uages Eluies gr*le) neige

Chauffe les masses d’air qui de"ient moins dense F

ontée des masses d’air chaud Descente des masses d’air froid Gormation des "ents "agues

Tous les processus de la géodynamique externe de notre planète sont conditionnés parl’énergie solaire.

3- LeauElusieurs h$poth!ses ont été a"ancées pour e#pliquer la présence de leau sur terre.

Lh$poth!se la plus courante est celle des chondrites carbonées %météorites pierreuses&. Ladeu#i!me h$poth!se est celle des comètes) lesquelles en sécrasant sur la terre lib!rent unecertaine quantité deau. 7nfin certains scientifiques pensent que les enveloppes terre

+

http://fr.wikipedia.org/wiki/Fusion_nucl%C3%A9aire

http://fr.wikipedia.org/wiki/Fusion_nucl%C3%A9aire

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contenaient) lors de la formation de notre plan!te) de leau sous forme de "apeur et que ledégazage de celles-ci en est à lorigine.

Cette eau est caractérisée par:• a densité H 1

• a grande inertie thermique• 7norme réser"oir des océans• sous forme de trois %3& états : ga9) liquide et solide %grce au# conditions de

pression et température& Remarque : la terre est la seule plan!te du s$st!me solaire qui poss!de leau sous formeliquide.

/- Jtmosph!re

• en"eloppe de ga9 et de poussi!re %particules& entourant la terre.• Constitué dans le cas de la terre de / couches :

• (roposph!re %2-12 Km&Caractérisée par une diminution de la température. Cette diminution est de 12C parKilom!tre sur les trois premiers et de BC?0m sur les 1@ autres.• tratosph!re %12-/@ Km&• ésosph!re %@2-52 Km&• (hermosph!re %52-@22 à 1222 Km&•

- constituants ga9eu#• les constituants majeurs :

o dio#$g!ne +2)4/6 %en "olume& +3)1/6 %en masse&o dia9ote =5)236 %en "olume& =@)B36 %en masse&o l’argon 2)43 6

3

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• les constituants mineurs :

M le C;+ 3=3 ppmAM les ga9 rares +/ ppmA

M le méthane 1)/ ppmAM les o#$des nitreu# 2)@ ppmAM l’h$drog!ne 2)@ ppmAM l’;9one 2)2= ppmA

• les constituants anthropiques :

C!" C#$"

Le ga9 carbonique et le méthane sont considérés comme anthropiques car leurs tau# ontaugmenté énormément a"ec lacti"ité humaine. Jinsi les tau# de ces deu# produitschimiques ont é"olué selon les "aleurs sui"antes:C;+ CN/

1=!me si!cle +52 ppmA ++ 222ans 2)3@ ppmA14@5 14@5 "ers 1=22 2)=2 ppmA1444 3=3 ppmA 1442 1.=+ ppmA

%

M (rio#$g!ne formé de 3 atomes d’o#$g!ne)M décou"ert en 1534)M ga9 lég!rement bleuté)M le seul constituant atmosphérique capable de filtrer le ra$onnement OAM Deu# t$pes

M tratosphérique %le bon& prot!ge des OAM (roposphérique %le mau"ais& car il est to#ique à la respiration et pro"ientessentiellement des combustibles fossiles.

&es 'réons (les chloro)luorocarbures ou C'C*M composés incolores) inodores) ininflammables)M les premiers éléments sont apparus dans les années 32 comme réfrigérants puis comme

ga9 propulseurs.M Ils ont été utilisés apr!s dans les sol"ants) les e#tincteurs) la mousse de la mati!re

plastique usqu’à leur interdiction récente.

@- les océansDéfinis comme étant une grande étendue d’eau salée) les océans et les mers occupent =16

de la surface terrestre. C’est un "olume dont les eau# sont en permanence renou"elées par descourants marins.

Ils subissent en fonction de leur situation géographique une é"aporation plus ou moinsimportante. Ils sont le si!ge d’échanges aussi bien en surface qu’en profondeur ' ce qui leurconf!re un rle essentiel dans la régulation climatique.

/

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a- Caractéristiques morphologiques

lateau continental : la Erofondeur est"ariable) a"ec une mo$enne mondiale autour

de +22 m!tres.Largeur "ariable pou"ant "arier de quelquesm!tres usqu’à des centaines de Km.La pente mo$enne est de 2)+ 6 ou moins de1Talus continental + profondeur comprise enmo$enne entre +22 m à +@22 m.une Eente mo$enne de 3 à B6 1 %@&,lacis continental + +@22 à 3222 m de

profondeur. Eente mo$enne 2)+ 6 %moins de1&laine abyssale + /222 à @222 m de

profondeur "oire B222m'osse océanique + D’une profondeur qui

peut dépasser les 11222 m!tres %le cas de lafosse des ariannes&) elle représente soit uneride médio-océanique soit la fronti!re dedi"ergence entre deu# plaques tectoniques.

Remarque : les profondeurs indiquées ne sonten aucun cas des "aleurs absolues.Le passage d’une 9one à l’autre est donné par la rupture de pente.

Notion de marge continentale : c’est la 9one marine qui se trou"e dans le prolongementimmédiat des continents. ;n définit deu# t$pes de marge continentale :

- arge continentale passi"e : constituée d’un plateau continental) d’un taluscontinental) d’un glacis continental et l’absence d’une acti"ité sismique. C’est le casde la marge atlantique marocaine.

- arge continentale acti"e : caractérisée par un plateau continental réduit ou ine#istant)un talus continental) une fosse océanique et une acti"ité sismique. Cette derni!re est duen grande partie à du "olcanisme. Cas de la plupart des marges bordant l’océan

Eacifique.

b- Caractéristiques physicochimiques

Les ga9 dissouts dans l’eau de mer sont constitués essentiellement d’a9ote% B/6 & etd’o#$g!ne %3/6&. Ces "aleurs diminuent quand la température et la salinité augmentent. La

proportion de CO+ est B2 plus forte dans la mer que dans lair %1)56 au lieu de 2)236&.

• (empérature7lle est "ariable) de 32C) usquà 2C. 7lle peut de"enir négati"e dans certaines régions.

7lle "arie en fonction de la profondeur et de la latitude

@

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• pNLég!rement alcalin) =)@ à 5)+) il dépend de la photos$nth!se donc de la teneur en

Carbone.

• alinitéC’est la principale caractéristique du domaine marin. 7lle est définie comme étant la

quantité totale des résidus solides %en grammes& contenu dans 1 Kg deau de mer. Cette salinitén’est pas uniforme dans toutes les mers. C’est un équilibre entre les eau# apportées par lesfleu"es et les pluies et l’é"aporation. Le tableau ci-dessous donne quelques "aleurs de salinitéde certaines régions.

mo$enne des océans 3@ g?l)

éditerranée 3= g?l

Jtlantique nord 32 g?l

mer ,ouge /2 g?l

mer Paltique B g?l

mer orte 332 g?l

Erincipau# composants dune eau de mer de salinité 3@ :

nions %en g?Kg& Cations %en g?Kg&

Chlore Cl - 15)4=44 odium Na+ 12)@@B1

ulfate SO4-- +)B/5B agnésium Mg ++ 1)+=+2

Picarbonate HCO3- 2)134= Calcium Ca++ 2)/221

Prome r - 2)2B/B Eotassium ! + 2)3522

Gluor " - 2)2213 trontium Sr ++ 2)213@

c- Caractéristiques hydrodynamiques

• QénéralitésLes mou"ements des masses d’eau sont générés par :

- les hétérogénéités de température- les écarts de salinité)- la rotation de la (erre %à lorigine de la force de Coriolis&- la circulation des masses dair au ni"eau de la surface libre

Les courants sont causés par :- des différences de température entre léquateur et les ples- des écarts de salinité.

Remarque : Gorce de Coriolis. (oute masse fluide en mou"ement à la surface de la terre

est influencée par un phénom!ne appelé la force de Coriolis qui dé"ie sa traectoire "ersla droite dans lhémisph!re nord et "ers la gauche dans lhémisph!re sud. Cette force

B

http://fr.wikipedia.org/wiki/Atlantique

http://fr.wikipedia.org/wiki/Mer_Rouge

http://fr.wikipedia.org/wiki/Mer_Baltique

http://fr.wikipedia.org/wiki/Mer_Morte

http://fr.wikipedia.org/wiki/Atlantique

http://fr.wikipedia.org/wiki/Mer_Rouge

http://fr.wikipedia.org/wiki/Mer_Baltique

http://fr.wikipedia.org/wiki/Mer_Morte

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formulée par le#pression sui"ante) ' / -m0 12r) est ma#imum au# ples et nulle auni"eau de léquateur.

La circulation de surface : L’ensoleillement inégal de la surface du sol et des océans est àl’origine des "ents. Ceu#-ci "ont pro"oquer d’une part) les "agues) et d’autre part "ont

transmettre une énergie cinétique qui est à l’origine des courants de surface) représentésessentiellement par les ali9ées.

La circulation profonde : Dans les océans les eau# sont stratifiées en fonction de ladensité. L’origine et le comportement des masses d’eau ont pu *tre déterminés par l’étude dela température et de la salinité.

La circulation thermohaline Circulation permanente due à des écarts de température et de salinité des masses deau a"ec:

Erofondeur usqu’à 1222 à 3222mLes eau# sont stratifiéesOn impact auourdhui mal mesuré sur le climat.

Circulation tr!s lente 1mm?s) et transporte +2 # 12B m3?s

#a thermocline :C’est une couche de transition entre les eau# de surface chaudes et les profondes plusfroides %+22 à 522m&. 7lle correspond à une 9one de changement rapide de la température.

=

http://fr.wikipedia.org/wiki/Salinit%C3%A9

http://fr.wikipedia.org/wiki/Salinit%C3%A9

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• principau# courants marins :o #es mar$es : attraction gra"itationnelle e#ercée par un astre %oleil et

Lune dans le cas de la terre&. Cette attraction "a entrainer unedéformation

Glot : courant créé par la marée haute. usant : courant crée par la marée basse

o %$ri&e littorale : migration progressi"e le long du littoral de masses desédiment sous l’action de houles obliques par rapport à la cte. Cecourant peut pro"oquer parfois des érosions importantes) surtout en

période de temp*te.

o 'ur(idit$ : créé par le glissement de sédiments sur une pente %(aluscontinental) fosse océanique) Can$on sous marin..&. ce courant dépenddu poids des sédiments et de la pente. Il peut *tre pro"oqué par des

séismes ou des e#plosions artificielles.

o )p*elling : courant marin ascendant) remontant "ers la surface. Il estdR à des conditions météorologiques particuli!res) "ent) pressionatmosphérique) é"aporation. Il a deu# conséquences :

l’établissement d’un courant des eau# froides "ers la surface remontée "ers la surface des nutriments) ce qui aura pour

conséquence un enrichissement des eau# en de surface en biomasse.

o #e ul, Stream prend naissance dans le Qolf du e#ique) il estconstitué de la fusion du courant de Gloride) du courant de Cuba et ducourant nord équatorial. C’est un courant chaud de +/C à +5C. C’estun "éritable fleu"e) de 52 à 1@2 Km de large) 522 à 1+22 m de

profondeur) Aitesse de +)@ m?s %4 Km?h&) et dont les bords sont "isiblesà lSil nu. Il est en partie responsable du réchauffement des cteseuropéennes.

II- les climats anciens ou paléoclimatsOn paléoclimat est l’ensemble des conditions atmosphériques a$ant régné sur

une région donnée) pendant une période donnée.

5

http://fr.wikipedia.org/w/index.php?title=Courant_de_Floride&action=editredlink


http://fr.wikipedia.org/w/index.php?title=Courant_de_Cuba&action=editredlink

http://fr.wikipedia.org/w/index.php?title=Courant_nord_%C3%A9quatorial&action=editredlink


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1- &es archives de la terre a- les archives continentalesLes empreintes et les matériau#. Jbandonnés par les masses glaciaires

F sillons et cannelures = sens d’écoulement F moraines : plusieurs t$pes de moraines en fonction de leur lieu de situation)

dans le glacier. les moraines quand elles sont compactées ◊des (illites.

F Remarque : Eb les moraines sont sou"ent difficiles à dater à cause de la raretéde la mati!re organique

Les biomes "égétau# : les "égétau# sont sou"ent liés au# conditions climatiquesgrce à l’anal$se des pollens qui sont des structures tr!s résistantes à la dégradation.

F les arbres et surtout les ch*nes correspondent à des épisodes chauds. F Les plantes herbacées indiquent plutt des épisodes froids.

b- les archives glaciairesLes @22 222 derni!res années sont les mieu# connues grce au# archi"es

glaciaires.La formation des glaciers à partir de la neige est un assemblage de cristau#

dont la taille dépend de la Eression.T basse température %-32 à - /2& cette Eression est basse ◊ de petits cristau#

en forme de prismeUuand la température est plus éle"ée ◊ des formes plates dendritiques ou en

aiguilles.

&a composition de l’air recueilli est un témoin )idèle de celle de l’atmosphèrepassée&es calottes glaciaires recueillent une partie des poussières et des aérosols

contenus dans l’atmosphère" et constituent donc un indicateur des temps passés

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c- les archives marinesLes sédiments océaniques fournissent des associations des microfossiles qui

permettent de reconstruire les conditions climatiques d’une régionComparer les pourcentages des différentes esp!ces microfossiles dans les

sédiments de surface récents au# températures mo$ennes mensuelles actuelles et on

note les températures mo$ennes mensuelles par rapport à l’abondance des différentesesp!ces

Certaines roches sédimentaires sont liées à un climat chaud c’est le cas desé"aporites e# : le Q$pse.

Dautres sont liées à un climat froid e#: les tillitesCertaines esp!ces animales marines sont liées à des climats chauds e#: Eatella

ferrugineaD’autres esp!ces sont liées à des climats froids e#: C$prina islandica

d- les isotopes stablesCertains isotopes ont la propriété de rester stables pendant le temps %N) ;) C)

) ;) &.Eour lo#$g!ne) il e#iste plusieurs isotopes dont les plus courants sont lo#$g!ne15 %;15& lo#$g!ne 1B %;1B&.

i on prend comme référence la période actuelle a"ec une "ariation de l;15 H2 des eau# marines. Jlors en période froide) leau de mer sera enrichie en ;15) àlin"erse en période chaude on aura une mer appau"rie en ;15.

Cet état "a se répercuter sur le rapport ;15?;1B des tests des différentsorganismes.

+- Les grandes "ariations climatiques

- les climats r$cam(riens

• le parado#e archéen

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J la formation de la terre) celle-ci rece"ait =@ 6 d’ensoleillement par rapport àl’actuel ' ce qui de"rait donner une plan!te totalement recou"erte de glace. Ce quina pas été le cas.7#plication :- Déga9age de la croRte terrestre quantité importante de C;+

- Aapeur d’eau tr!s éle"ée à cause d’une importante surface océaniqueCes deux )acteurs sont 3 l’origine de l’e))et de serre

• les glaciations huroniennes- "ers - +)3 milliards d’années : coVncide a"ec l’e#pansion des stromalites- fin du Erécambrien : 3 glaciations

4/2 illions d’année==2 illions d’annéesB1@ millions d’années

bliquité du plan de l’4cliptique

- le al$o.o/que %@=2-+@2 millions d’années&Eériode chaude sauf l’;rdo"icien a"ec une br!"e période glaciaireLa for*t carbonif!re %dépts de charbon&Le climat de"ient ensuite plus froid et plus sec annon<ant la glaciation

permienne

- le M$so.o/que

Longue période chaude tous les continents sont soudés EangéeClimat chaud et sec t$pe continentalLa plus gra"e crise de la biosph!re %426 des esp!ces dispara8tront&le ni"eau de la mer estimé +22 à 322m plus hautGin du crétacé refroidissement bref.

5I6ITI7 54 5I789648

- #e C$no.o/que : période la mieu# connue7oc!ne : les températures sont encore éle"ées à la fin %"ers 3/ a&)

refroidissement sé"!re du climat.Ces "ariations ne sont pas identiques partout. 7lles sont fonction) entre autres) des

courants marins %fermeture de la (éth$s et ou"erture de l’Jtlantique) le Eacifique etl’;céan indien&

Les glaciations quaternaires %/ en éditerranée&• le Qun9 de 1)B à 1)3 a PE• le >Wrm de 2)4 à 2)= a PE• Le ,iss de 2)@@ à 2)/ a PE• Le indel 2)1 à 2)21 a PE

Remarque : Ju aroc et d’une fa<on générale en Jfrique du ord et dans les régionsintertropicales) il $ a tr!s peu de trace de "raies périodes glaciaires et de ce fait onutilise la terminologie de plu"ial et d’interplu"ial.

11

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7n paléoclimatologie) on nomme plu"iale une période de précipitationsabondantes et "iolentes) sui"ies de périodes plus s!ches) dites interplu"iales. Cesalternances de climat ont produit leurs effets) au cours du Uuaternaire) dans la 9oneintertropicale. Il est à noter que lon utilise parfois le mot plu"iaire) par analogie a"ecglaciaire) pour désigner la période plu"iale.

Le probl!me le plus important à résoudre pour le Uuaternaire est celui de laconcordance e#istant ou non entre les glaciaires et les interglaciaires des 9onestempérées et froides actuelles et les plu"iau# et les interplu"iau# des 9onesintertropicales. i) en ce qui concerne louest des Xtats-Onis et le nord du ahara) ilsemble bien que les plu"iau# correspondent au# glaciaires) au moins dans leursgrandes lignes) il nen est pas de m*me pour la bordure méridionale du ahara) oYcest lin"erse qui se produit.

3- les grandes crises (iologiques

One crise biologique correspond à une e#tinction massi"e d’*tres "i"ants

7lle touche des ta#ons "ariés.7lle a des conséquences sur une grande échelle.7lle a lieu sur une échelle géologique courte. %12 222 à 1 million d’années&.

La terre a connu plusieurs grandes biologiques) mais deu# sont particuli!rementimportantes :

- Crise crétacé-tertiaireZ Domaine marinDisparition de 1@6 des familles) /@6 des genres) =B6 d’esp!cesDisparition de 526 du planctonDisparition ou forte diminution des ammonites) des bélemnites) des rudistes et desreptiles marins.euls les animau# des grands fonds ne sont pas touchés

M Domaine continental F Eas de changement notable au ni"eau de la "égétation F (ous les dinosaures et reptiles "olants disparaissent F Les "ertébrés sont touchés d’une fa<on inégale F euls les organismes d’eau douce sont épargnés

M Jutres é"énements

,égression marine Paisse de la température de @ en mo$enne Intense "olcanisme %trapps du Deccan& On ni"eau riche en Iridium Uuart9 choqués agnétites nicKélif!res (race d’un impacte de météorite de +@2 Km de diam!tres

- Crise du ermo-Trias 536 des genres et 4B6 des esp!ces du milieu marin seront

touchés

1+

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Jmmonites) brachiopodes) échinodermes) br$o9oaires seront particuli!rement touchés.

=@6 des familles de "ertébrés et B36 des insectes disparaitront ur le plan géologique:

o Gormation de la Eangée au Eermieno ,égression marineo Dépts d’é"aporites

ur le plan climatiqueo Qlaciation du Eermieno (endance à l’ariditéo Climat plus chaud et mois contrasté entre les

ples et l’équateur

III- :ones climatiques

1- [one équatoriale2 à +2 de latitudeCaractérisée par :

Des pluies abondantesDes pressions faibles

+- [one tropicale

13

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M [one des déserts chaudsM +2 à 32 de latitudeM Caractérisée par

F Des pluies faibles

F Des pressions éle"ées

3- [one tempérée32 à B2 de latitudeEressions bassesEluies importantes7lle comporte 3 t$pes de climat:

Climat m$diterran$en

Jsse9 chaud et sec

Climat continental

Aariations importantes de températures7#: arraKech

Climat oc$anique

Aariations faibles de température7#: 7ssaouira

/- [one polaire[one des déserts froids %e# lJlasKa&Nautes EressionsEluies faibles

I2- quelques phénomènes climatiques

1- L’effet de serre : cest un processus naturel a$ant comme conséquencele réchauffement de la plan!te. Dune fa<on générale il sagit pour un corps qui re<oitde lénergie électromagnétique da"oir) à sa surface) une température supérieure à unesituation sans effet de serre.

i on prend le cas de la terre) sans effet de serre) la température mo$enne à la

surface serait de F15C. Ce qui donnerait une terre recou"erte de glace) ce qui nest pas bien sur le cas' car la température mo$enne réelle est de \ 1@C' et cest leffet deserre qui est responsable de cet état.

7n effet latmosph!re actuelle senrichit en ga9 à effet de serre %Q.7..&) ce quiaugmente la température de la basse atmosph!re par réémission des infrarouges. Cesga9 sont le ga9 carbonique) le méthane) lo9one troposphérique et leschlorofluorocarbures %C.G.C&

+- 7l i]o : appara8t au mois de Décembre %oel) doY le nom de lenfantésus& sur les ctes péru"iennes et caractérisé par:

- une augmentation anormale de la température des eau#.

- ,aréfaction des poissons

1/

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- Eressions atmosphériques augmentent à louest du Eacifique) alors quellesdiminuent sur la cte américaine.

- Eluies rares du coté de l’Indonésie et JustralieLes figures ci-dessous donnent le#plication du phénom!ne. Celles-ci montrent

que cest larr*t des ali9ées qui "a entrainer larr*t de lOp^elling.

Cas normal

Cas 7l i]o

3- les tornades : ce sont des temp*tes tourbillonnantes tr!s intenses semanifestant par un entonnoir nuageu# accordé à la base dun cumulus_nimbussaccompagnant de pluie "oir dun orage ou de gr*le.

/- On c$clone : On c$clone est une perturbation atmosphérique sous laspectd’une grosse masse nuageuse en bandes spirales) associé à une dépression tr!screuse a"ec des "ents tourbillonnant de plus de 1+2 Km?h

@- Les orages :Ce sont des perturbations atmosph!re "iolentes) accompagnéesdéclairs accompagnés de coups de tonnerres au milieu des rafales) da"ersesde pluie "oir de gr*le.

B- Les temp*tes One temp*te: cest une perturbation due à des basses pressionsatmosphériques. Caractérisées par des "ents "iolents qui tournent autour duncentre dépressionnaire) dans le sens in"erse dune aiguille dune montre danslhémisph!re nord et in"erse dans lhémisph!re sud.

1@

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Chapitre +

&’altération

Définition : odification des propriétés ph$sico-chimiques des minérau# et donc desroches par les agents atmosphériques.1- les différents t$pes d’altération

a- Désagrégation Eh$sique.Due à la présence dans toute roche de discontinuités %9ones de faiblesse& :

oints sédimentaires) diaclases %ou failles&) cli"age et discontinuité entre les grains oules feuillets ' elle nécessite aussi la présence d’eau mais surtout une "ariation detempérature conséquente.

(hermoclastie Dilatation et contraction différentielle des minérau# %desquamationou e#foliation& détachement d’une croRte ou désagrégation granulaire %Qranite&.Cr$oclastie ou gélifraction Aariation de température e# : craies et marnes %rochesgéli"es&.

Erismation des coulées de la"e refroidissement de la la"e) se forme un réseau defissures.Circulation interstitielle dissolution intense dans les roches calcaires surtout si elleest riche en C;+.

Noloclastieembruns riches en sel qui apr!s dessiccation et puis réh$dratationaugmentent de "olume de "olume désagrégation de la roche %phénom!ne actif sur

les ctes oY il conduit à des al"éoles et de (affoni &.

Jction des impactes : traces fossilisée de gouttelettes de pluies sur certaines rochesargileuses.

b- altération chimiqueLe facteur le plus important est l’eau) elle se trou"e à l’origine de toutes les

altérations e#og!nes des roches.- elle se comporte comme un acide faible.- La molécule d’eau se comporte comme un diple ;- et N\) N\ dont la force

d’attraction "is à "is d’un ion détermine sa solubilité

- Cette force appelée potentiel ionique qui est représentée par le rapport) chargeionique; rayon ionique ou e;r.

1B

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Diagramme de Q;LDCNID(

Ce diagramme délimite 3 familles :

- les cations solubles.Les ions à potentiel ionique bas %rapport ` 3&) ils ont une charge faible mais une

taille importante et sont attirés par leau et donc soluble dans celle-ci. Ceu# dont le potentiel 1) ont peu dattirance pour leau. 7#: le potassium %0& et le ,ubidium %,b&et donc peu solubles.

- Les h$drol$sats.

,apport compris entre 3 et 12) e#. g) Ge) (i) Jl) en présence se transforment enh$drol$sats en fi#ant les ;N- pour donner des comple#es insolubles.

- Les o#$anionsJ"ec un rapport 12 %e#. C) ) i) E) .&) Ces ions sassocient à lo#$g!ne de leau

pour former des sulfates) carbonates ou phosphates. Ils sont solubles à cause de leurforte charge électrique.

inéral primaire %roche en place& \ solution d’attaque %eau chargée& inéral secondaire %comple#e daltération) sol& \ solution de lessi"age %eau de

drainage& a Jl i3 ;5 \ 11 N+;------- i+;@Jl + %;N&/ \ / N/ i;/ \ + % a\) ;N -&Jlbite \ eau-------- Kaolinite \ ac.silicique \ ions

Dans tous les cas l’eau agit de trois fa<ons :

• la dissolution7lle entraine :

- une solubilité directe c’est le cas du Q$pse- une solubilité indirecte) par transformation d’un minéral soluble en un minéral

plus soluble %cas des carbonates&

1=

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• l’h$dratationGi#ation de molécules d’eau par certains minérau#

Jnh$drite Q$pse%Contact prolongé a"ec l’eau&

• l’h$drol$seC’est le phénom!ne principal dans l’altération des roches magmatiques

,éaction chimique d’un corps qui fi#e les éléments de l’eau %N\ et?ou ;N-& ou"eau# composés H minérau# de éoformation %minérau# argileu#&0aolinite essentiellement.

,le de l’;#$g!ne;#$dation de certains minerais %Ge et n& %changement de couleur&

Ge3;/ \ ;+ Ge+;3

,le du Qa9 carboniqueCaC;3 \ N+; \ C;+ Ca%C;3N&+

,enforce l’action de l’eauEermet le départ des bases sous forme de carbonate ou bicarbonate soluble.

7#emple d’une altération %ph$sico-chimique& en boule d’un granite

15

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+- les résultats de l’altération

a- importance des roches et leur constitution

#es roches magmatiques et roches m$tamorphiquesJltération H f%minérau#) et structure de la roche&

• La taille et nature des minérau#• structure de la roche

- tétra!dre stable : i/;5

- tétra!dre instable : Jl;/

- points de faiblesse : cli"ages) macles) fissures) pores) interstices

;li"ine .plagioclases CaJugite plagioclases Ca-a

Nornblende .plagioclases a-CaPiotite plagioclases a

Geldspaths 0usco"ite

Uuart9

#es roches s$dimentaires

Qénéralement moins altérables) car elles sont le résultat d’un long procéssusqui a amené à leur formation.Leur h$dratation donne les résultats sui"ants :

• sulfures -- sulfates

• schistes -- argiles• anh$drites -- Q$pse

Dissolution : les chlorures) les nitrates) et les sulfates sont solubles dans l’eau pure.

b- rle des climatsClimat désertique altération ph$siqueClimat chaut et humide altération chimique

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c- les sols et les différents t$pes de sol

- caractéristiques d’un sol

+2

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On sol peut *tre considéré comme étant le stade final d’une altération. 7n fonctiondes régions climatiques et des t$pes de roches) un sol présente plusieurs hori9ons.

\ Les éléments minérau# essentiels d’un sol sont les argiles) les carbonates et leso#$des.

\ La Gertilité d’un sol dépend de deu# facteurs :• argile : rétention d’eau et échanges d’ions qui permettent de retenir les

éléments de fertilisants naturels ou apportés %engrais&.•

ati!res organiques : comple#es argilo humiques

possibilitéd’aération et d’h$dratation.\ On bon sol agricole est constitué de

+@6 d’eau) +@6 d’air) /@6 de mati!re minérale @6 de mati!re organique

- les différents t$pes de sol

• les sols résiduels :Nori9ons superposés) fortement lessi"és dans les régions humides et donc

peu fertiles ' alors que dans les régions arides) ils sont fertiles pour lesraisons in"erses '

• les sols transportés

- les sols d’éboulis :atériau# grossiers)amais stratifiés)Eeu fertiles %en général&

- les sols allu"iau# :

+1

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Dans les lits maeurs des ri"i!res) deltas et les cours d’eau abandonnés.Qénéralement tr!s fertiles : apports nutritifs abondants et "ariés

- les sols glaciaires :Xléments anguleu# grossiers a"ec des éléments tr!s fins.

Gertilité "ariable)

- les sols lacustres :7léments généralement finsGertilité "ariable à cause des bactéries %destruction de l’humus&

- ols lagunairesCe sont des sols formés de sables plus ou moins grossiers. Ils sontcaractérisés par une salinité éle"ée) ce qui fait que seul une "égétationhalophile peut s$ dé"elopper. Cependant la fréquentation de ces 9ones

par du bétail peut rendre ces sols fertiles.

- les sols éoliens :Qénéralement fins soit des sables soit des lSssGertilité "ariable :- les dunes sont des sols peu fertiles '- les lSss sont fertiles

++

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Jltération des silicates et sédimentation des carbonates- L’altération des silicates des roches magmatiques ou métamorphiques s’écrit :

Cai;3 \ +C;+ \ N+; i;+ \ Ca+\ \ + NC;3-

- La précipitation des carbonates dans les océans s’écrit :

Ca+\ \ +NC;3- CaC;3 \ C;+ \ N+;

- L’équation bilan montre que deu# molécules de C;+ sont consommées etqu’une seule est libérée :

Cai;3 \ + C;+ \ N+; i;+ \ Ca+\ \ + NC;3- i;+ \ CaC;3 \ 1 C;+ \ N+;

+3

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Chapitre 3 :

&’468I7

(T6786T*Définition : L’érosion est l’ensemble des phénom!nes e#ternes qui) à la

surface du sol ou à faible profondeur enl!"ent tout ou partie des terrains e#istants)modifiant ainsi le relief.

Le stade ultime d’une érosion est la formation d’une pénéplaine.

1- l’action de l’eau :a- généralités

C’est le facteur d’érosion le plus important. Les eau# de précipitations arri"ent

au sol et se repartissent en trois parties :One partie s’é"apore %eau# d’é"aporation&One partie s’écoule à la surface du sol %les eau# de ruissellement&One partie s’infiltre et alimentera les eau# souterraines %eau# d’infiltration&

L’importance de chacune de ces trois parties est fonction de / facteurs :Le climat : chaud) froid.La nature de la roche : perméable) imperméableLe relief : plaine) penteLe t$pe de précipitations : orage) pluie fine

les différents t$pes d’écoulement et leurs conséquences :(- #es eau0 de ruissellement :

;n les appelle les eau# sau"ages à cause de leur écoulement anarchique) en petits filets à la surface du sol.

Le résultat est fonction de la nature du terrain :

(errains homog!nes,a"inement : sur un terrain argileu#) marneu# ou schisteu# et apr!s une forte

pluie) les eau# empruntent les fissures du sol qui "ont s’élargir peu à peu pour donnerdes rigoles %"allées tr!s encaissées& par disparition des interflu"es

Remarque : les effets de cette érosion sont sou"ent catastrophiques car elleaboutit à des bad-lands

Lapie9 : dans le cas oY les eau# sont riches en ga9 carbonique et sur un terraincalcaire on aboutit à des lapie9 %lapia9&.

(errains hétérog!nesDépts morainiques) ces eau# entra8nent les sédiments fins. Des blocs

resteront perchés pour former :

- les cheminées de Gée - les demoiselles coiffées .

+/

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Demoiselles coiffées

#es $coulements en nappe

Jpr!s un orage) l’eau s’écoule à la surface du sol qui est saturé) sous formed’une nappe continue. Ces écoulements se rencontrent généralement dans les 9onesdésertiques ou subdésertiques.

#es eau0 chenalis$es ou canalis$es

CaractéristiquesCe sont des eau# circulant dans un chenal ou lit %simple ou anastomosé&

7lles sont caractérisées par :

+@

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On débit : c’est la quantité d’eau s’écoulant par unité de temps %m3?s&One charge solide : c’est la quantité de matériau# transportés par unité de

surface et par unité de temps.On ni"eau de base : c’est le ni"eau de base le plus bas qu’un cours d’eau peut

atteindre

Eotentiel érosif Eou"oir d’un cours d’eau à éroder Il est fonction

du débit) de la "itesse du courant de la pente

,ésultats : i"ellement des reliefs- arrachement des matériau# des parties hautes et

leur dépt dans les parties basses.

otion d’isostasie et de subsidence : l’érosion de certaines régions correspondlablation dune tranche de matériau# à la surface dun continent entra8ne unrééquilibrage des masses' il $ a remontée de lensemble de la lithosph!re continentale.7n contrepartie) la surcharge due à laddition de sédiments sur la lithosph!reocéanique crée un enfoncement quon appelle de la subsidence.

L’érosion par les cours deau nest pas uniforme sur toute la largeur %ni lalongueur&. 7n effet elle est importante au ni"eau :

+B

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- des chenau# des torrents

- des gorges des ri"i!res

- des parties conca"es des méandres

- au bas des pentes- sur les pentes fortes

D’oY les notions de :

+=

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- bras mort

- phénom!ne de capture

- érosion régressi"e

- déplacement des lignes de cr*te et des lignes de partage des eau#.

+- la neige et les glaciers

Qlacier H une grande masse de glace formée par l’accumulation de la neige

a& Les t$pes de glaciers : deu#

Les Inlandsis %ou calottes glaciaires&

- "aste masse de glace cou"rant des surfaces continentales importantes.

- e désint!grent - Icebergs

- Deu# e#emples• Qroenland• Jntarctique

Les glaciers alpins

- plus nombreu#- surfaces moins importantes que les précédentes

- e# : Nimala$a) Jlpes) JlasKa

b& 7rosion

• Des "allées glaciaires en Juge• "allées striées

+5

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3- le "ent

Jctif dans les régions dépour"ues de "égétation.

Deu# t$pes d’action :

a- la déflation7ffet de bala$age- sol dénudé ,eg

b- la corrasion

Jction mécanique du "ent) due au# particules transportées.- formation decannelures ou d’al"éoles à la surface de ces particules - aspect mat.

/- 7rosion marine

a- érosion biologique

,le de la flore et de la faune

• les oursinsH al"éoles dans les roches dures

+4

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• certaines algues Hérosion des 9ones intertidales• annélides %genre Eol$dora& HH(ubes en O

b- 7rosion chimique7ncoches sur les roches H désagrégation des roches

c- 7rosion sous-marine7lle est due au# courants marins et difficile à é"aluer

d- Jction mécanique des "aguesLimitée au littoral elle reste la plus importante des érosions marines.

• érosion des plages

• recul des falaises

@- effets de la gra"ité

• les chutesDétachement de certaines parties de rochers sous l’effet de leur poids et dela pente -- 7boulis sous forme de demi-cnes.

• les glissements

- e différencient des chutes par la présence de l’eau.

- Eeu"ent *tre lents ou brusques- ont fonction de la nature des terrains et des structures fa"orisantes

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,ésultats de lérosion %notions de géomorphologie&Les reliefs actuels sont le résultat dun long processus de transformations.

C’est le résultat de deu# facteurs :

Qéomorphologie : étude des reliefs- Qéomorphologie structurale dont les facteurs de formation sont d’origine

endog!ne.- Qéomorphologie d$namique ou climatique : dont les factuers sont

d’origine e#og!ne

On relief est défini comme étant une forme saillante dans une région.Le relief désigne lensemble des irrégularités dune région ou du globe. Le

terme relief est sou"ent réser"é à laction des facteurs endog!nes cest-à-dire le reliefdorigine structurale. Jlors que le modelé est réser"é à l’action des facteurs qui "ontfa<onner ces reliefs apr!s leur formation.

Ci-apr!s un certain nombre de termes désignant des portions de surfacestopographiques résultant d’une abrasion des reliefs :

- On "ersant est une portion de surface topographique plane ou ondulée) plusou moins "aste) oignant un interflu"e à un talêg.

- One montagne) est un "olume saillant. 7lle correspond à des régionséle"ées et présentant de grandes déni"ellations "ariant constamment lelong dun m*me "ersant)

- On plateau) est une surface plane ou lég!rement ondulée dans laquelle lescours deau sont encaissés.

- One "allée) espace compris entre deu# lignes de cr*te successi"es) sillonincliné) plus ou moins réguli!rement) mais touours dans le m*me sens) delamont "ers la"al) résultant du recoupement "ers le bas de deu# pentes ensens contraire) dites "ersants) le long dune ligne de points bas dite talêg.

- Ligne de cr*te) est l’ensemble des points hauts) elle correspondgénéralement à ce qu’on appelle la limite d’un bassin "ersant. ;n l’appelleaussi la ligne de partage des eau#. 7lle est interrompue à certains endroits

par ce qu’on appelle des cols. Ces derniers représentent des 9ones de passage entre deu# flancs des montagnes.

- On talêg) est l’ensemble des points bas) %à ne pas confondre a"ec une"allée&) c’est le lieu de la "allée par oY s’écoule l’eau quand elle e#iste.

- On interflu"e) représente l’espace compris entre deu# talêgs successifs.- Colline : monticule à sommet arrondi et à relief peu accentué.

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- Cu"ette : dépression ou creu# topographique a"ec des pentes con"ergentes"ers son centre.

- Elaine : "aste 9one à basse altitude) pente faible) "oire nulle) et caractériséeles cours d’eau coulent à ras du sol.

- Elateau : c’est une région d’altitude plus ou moins éle"ée) a"ec des pentes

faibles. Leur caractéristique principale est la présence de cours d’eau sousforme de "allées tr!s encaissée. Ce qui les différencie des plaines.

- Galaise : abrupt "ertical ou à pente forte "isible sur une certaine longueur)il correspond à un escarpent rocheu#.

- Cuesta : on peut la définir comme une petite cte %terme espagnol&) a"ecun cté raide et un autre à pente douce.

- Corniche : on le confond parfois a"ec cuesta) en fait le terme désigne la partie supérieure d’un talus ou d’une falaise.

- ontagne : forme topographique du relief allant de la taille d’une colline usqu’à la formation d’une cha8ne.

,elief 0arstique

Il présente de forts drains de circulation a"ec donc un faible temps de transit) peu ou pas de rétention et une faible filtration.

3+

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33

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Chapitre /

8édimentation

1- ;rigine des sédiments

• DétritiqueIssus de l’érosion des continents) débris de roches continentales %sédimentsterrig!nes&. 7#. les sables) les argiles

• ;rganiqueEroduits par l’acti"ité d’organismes animau# ou "égétau#. 7#. les récifs coralliens

• Chimiqueubstances en solutions et qui peu"ent se déposer suite à une é"aporation pare#emple. 7#. : la série é"aporitique)

CaC;3Cag%C;3&+Ca;/

aClels de gels de 0 %Cl et ;/&

+- Domaines de édimentation

• Domaine marin- Elateau continental : Dépts tr!s "ariés a"ce de nombreu# organismes : gr!s)

marnes ou argiles- (alus continental : similaire au plateau a"ec présence de can$ons

3/

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- er profonde : sédimentation faible et tr!s fine %boues calcaires ou siliceuses&

,emarque : cas particuliers des fosses océaniques) de la base des talus ou can$ons.Jlternance des dépts fins et grossiers %courants de turbidité& Gl$sch.

• Domaine littoral- d$p1ts ,lu&io-marins

7stuaires : "allée flu"iale en"ahie par la mer : Erécipitation %floculation& desargiles sous forme de "ase fine) riche en mati!re organique.

Delta : mélange de dépts flu"iau# et marins) constitués essentiellement de sable plus ou moins grossiers disposés en lentilles superposés) sou"ent riches en mati!reorganique.

- %$p1ts de ri&age :

Les matériau# sont répartis le long de la cte %dépts de plages&) dans certainesrégions ces dépts se consolident et peu"ent donner des lagunes.

• Domaine continental

- %$p1ts $oliens

Les LSss : dépts fins généralement d’origine périglaciaire ou désertiques.

Les cendres "olcaniques : fines particules de roches et de minérau# inférieures à +mm éectées dun "olcan.

Les dunes : elles se présentent soit sous forme allongée soit sous forme decroissant.Les 7rg : dépts dunaires formés d’un grand nombre d’élémentsLes dunes littorales : formées par l’action conuguée de la mer et du "ent. 7lles

peu"ent é"oluer en cordons dunaires.

3@

http://fr.wikipedia.org/wiki/Millim%C3%A8tre

http://fr.wikipedia.org/wiki/Millim%C3%A8tre

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- %$p1ts ,lu&iau0 :

Les dépts flu"iau# sont importants dans cnes de déection d’un torrent) à lasortie des gorges des ri"i!res et dans les parties con"e#es des méandres. Ils se

présentent sous forme de (errasses

Ces terrasses sont caractérisées par deu# périodes• une période d’allu"ionnement ou de dépt• période d’érosion

Ce qui donne deu# t$pes de terrasses

(errasses embo8tées : période d’allu"ionnement supérieur à la période d’érosion.(errasses étagées : période d’érosion supérieure à la période de dépt.

- d$p1ts lacustres

Dépts fins en général) parfois riches en mati!re organique

3- ,oches sédimentaires

a- Gormation :

LJ C;EJC(I;7lle consiste en une réduction) par "oie ph$sique ou chimique) de l’épaisseur dessédiments.

• La compaction mécanique : correspond à une perte de porosité associée àle#pulsion de fluides par réarrangement des grains sédimentaires)

• La compaction chimique :

LJ G;ILIJ(I;Concerne essentiellement des parties dures des organismes) telles les coquilles ou lesos) mais des organismes mous ou des parties molles dorganismes peu"ent subir unefossilisation.

LJ DIJQ7777nsemble des modifications ph$sico-chimiques que subit un sédiment) apr!s dépt)dans les conditions de pression et de température faibles qui r!gnent enen"ironnement de sub-surface. Cimentation) dissolution) recristallisation et

remplacement affectant les phases carbonatées) siliceuses ou sulfatées.

b- Les principales roches sédimentaires

• ,oches détritiquesClassées en fonction de la taille des grains

(aille des grains Classe ,oches meubles ,oches consolidées

Ø + mm ,uditesPlocs anguleu#Qalets %arrondis&

Qra"iers

Conglomératscailloutis

63 µ<Ø<2 Jrénites ables Qrés

3B

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mm sablons

2 µ<Ø< 63 µLutites

iltsJleurites

iltites H pélites

Ø< 2 µ JrgilesJrgiliteshales

• ,oches chimiques.a- Les roches carbonatées- continentales : stalactites et stalagmites ainsi que des tufs et tra"ertins

calcaires lacustres.

- marines :Les calcaires oolithiquesLes calcaires marneu# et les marnesLes dolomies) %gCa&+C;3 Les sparites et micrites

b- Les roches siliceuses :Qlauconite) sile#) meuli!res

c- Les é"aporites : Q$pse) ou anh$drite

• ,oches dorigine organique

Charbons : Jccumulation de débris "égétau# qui sous laction de micro-organismes anaérobies senrichissent en carbone : tourbe) lignite) houille)

anthracite.Ces accumulations peu"ent se faire dans des lacs %bassins limniques& de montagneou ,emarque il faut un climat chaud et humide.

Eétroles : accumulation de débris organiques en milieu aquatique confiné) il $a transformation des lipides et protéines en h$drocarbures par des micro-organismes. %Diagen!se biochimique& ce qui donne la formation de Kérog!nes.

Pitumes : Il sagit dune forme plus ou moins solide dh$drocarbure) liée soit àdes calcaires soit à des schistes. Ces h$drocarbures peu"ent) apr!s traitement)fournir du pétrole e#ploitable.

géo ext

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