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RÉSUMÉ
Cet article vise d’abord à présenter les grands types de roches qui constituent notre sous-sol et les structures ou déformations qui les affectent, à introduire des notions sur le temps géologique et les éléments et méthodes qui permettent d’établir la relation entre les roches du sous-sol et la chronologie des évènements géologiques.
La diversité des roches dans l’espace et dans le temps est ensuite illustrée par une brève présentation de la géologie de la France.
La dernière partie présente les enjeux et la méthodologie de la géologie appliquée au génie civil.
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Emmanuel EGAL : Expert géologue - EGIS, Annecy, France
INTRODUCTION
L’ingénieur de génie civil qui projette ou réalise un ouvrage se trouve nécessairement mis en présence du « terrain » qui constitue le support ou le matériau de cet ouvrage. Il est important pour lui de posséder des notions en géologie afin de pouvoir dialoguer avec le géologue auquel il demande une intervention.
La géologie en tant que science (également dénommée « Sciences de la Terre ») consiste à étudier les parties de la Terre accessibles à l’observation et à émettre des hypothèses visant à reconstituer leur histoire et leur agencement. On parle aussi de la géologie d’une région pour désigner l’ensemble des caractéristiques géologiques de celle-ci.
Ainsi, toutes les activités visant à exploiter, utiliser ou aménager le sol et le sous-sol ont à faire avec la géologie. Bien connaître la géologie de notre sous-sol et son évolution passée ou potentielle est bénéfique ou nécessaire au développement de l’humanité.
Une double difficulté se présente cependant pour les géologues : la difficulté d’accès au sous-sol, par nature caché, et la difficulté de comprendre des processus qui se produisent sur un temps très long, le « temps géologique ». La part d’interprétation est donc forcément importante en géologie. Ce qui rend particulièrement nécessaire de comprendre et transmettre les connaissances de base sur les constituants terrestres, leurs divers agencements connus ou possibles et sur les phénomènes ou processus géologiques principaux.
Cet article vise d’abord à présenter les différents types de roches de notre sous-sol, ce qui les constituent et caractérisent, ce qui les affectent et déforment (les structures géologiques), et leurs relations avec l’histoire de la terre et plus généralement avec le temps. Ensuite cet article décrit les enjeux géologiques en génie civil et la méthodologie d’étude du sous-sol à des fins de construction sur ou dans ce dernier.
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VERSIONS
- Version archivée 1 de juin 1974 par Marcel RAT
- Version archivée 2 de août 1997 par Jean‐Louis DURVILLE, Pierre POTHÉRAT
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Les matériaux du sol et du sous-sol
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1. Brève présentation de la planète Terre et de sa dynamique
La Terre est une planète à peu près sphérique et principalement solide. Elle est constituée de quatre couches concentriques d’épaisseur inégale délimitées par des discontinuités géophysiques : le noyau interne, le noyau externe, le manteau et la croûte terrestre. Seul le noyau externe est de nature liquide.
La croûte terrestre, fine enveloppe superficielle de la Terre, est de nature et d’épaisseur différentes selon qu’on se situe sous les océans ou au niveau des continents et de leurs marges. La croûte océanique est dense, peu épaisse (quelques km à une dizaine de km) et de nature et structure relativement simples : elle est composée principalement, de bas en haut, de gabbro (+/– péridotite), de basalte et de sédiments. La croûte est en formation permanente par apport de magma au niveau des dorsales océaniques.
La croûte continentale, plus légère et donc essentiellement émergée, est plus épaisse (30-40 km en moyenne, jusqu’à 70 km sous les chaînes de montagne récentes) et de nature nettement plus complexe, traduisant une histoire mouvementée et multiphasée. De manière schématique, elle est composée principalement dans sa partie supérieure de roches granitiques (au sens large = granitoïdes) et de roches métamorphiques diverses largement recouvertes de roches sédimentaires et dans sa partie inférieure, de roches métamorphiques de type granulites vraisemblablement très abondantes et associées à des roches plutoniques.
La Terre est une planète dynamique et « vivante » qui évolue continuellement depuis sa formation il y a 4,65 milliards d’années : la croûte terrestre et la partie supérieure solidaire du manteau constituent des plaques mobiles de « lithosphère », océaniques ou continentales, qui se déplacent les unes par rapport aux autres. 15 plaques principales sont distinguées à l’échelle du globe. Ce mouvement de plaques lithosphériques se traduit par la genèse et l’écartement des plaques océaniques au niveau des dorsales océaniques (zones de divergence) et leur enfouissement dans le manteau au niveau des zones de subduction (zones de convergence) par plongement sous une autre plaque océanique ou sous une plaque continentale. Lorsque deux plaques continentales se rencontrent après subduction de la croûte océanique qui les séparait, elles entrent en collision. Celle-ci est accommodée par un resserrement...
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BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - FOUCAULT (A.), RAOULT (J.-F.), CECCA (F.), PLATEVOET (B.) - Dictionnaire de géologie, 9e édition, 416 p., - Dunod (2020).
-
(2) - WYNS (R.) - Altérations supergènes et géodynamique de la lithosphere in Géochronique, - Hors-série 1 : Les Sciences de la Terre au lycée, 2020.
-
(3) - Recommandation de l’AFTES (Association française des tunnels et de l’espace souterrain) n° GT24R3F1 - Reconnaissances géologiques, hydrogéologiques et géotechniques nécessaires à la conception des ouvrages souterrains. - Collectif (2020).
-
(4) - KASPERSCKI (J.), GAILLARD (C.) - Levés géologiques et hydrogéologiques de terrain pour les ouvrages souterrains, - Document du Cetu (Centre d’étude technique des tunnels) (2018).
-
(5) - Recommandation de l’AFTES (Association française des tunnels et de l’espace souterrain) n° GT32R2F1 - Caractérisation des incertitudes et des risques géologiques,...
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