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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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MOTS-CLÉS
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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Structures tectoniques
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2. Les matériaux du sol et du sous-sol
Les roches, matériaux constitutifs de l’écorce terrestre sont faites principalement, qu’elles soient consolidées ou meubles, d’un assemblage de minéraux.
2.1 Les minéraux, constituants élémentaires
Les minéraux sont composés d’atomes disposés le plus souvent de manière ordonnée dans l’espace selon une organisation en maille périodique dite « cristalline ». Dans de rares cas, des roches ne présentent pas un état ordonné cristallin de la matière, mais un assemblage désordonné d’atomes, c’est le cas des « verres » volcaniques (obsidienne...).
Le réseau cristallin d’un minéral est organisé à partir d’une maille primitive ; il existe 7 types de mailles qui déterminent les 7 types de systèmes cristallins qui structurent l’ensemble des minéraux identifiés.
Les plus petits minéraux des roches font quelques microns (argiles) mais le plus souvent, leur taille est comprise entre moins d’un millimètre et jusqu’à quelques centimètres ; des cristaux de taille métrique à décamétrique sont observés de manière exceptionnelle. La taille des minéraux est fonction de leur nature mais surtout des conditions de leur cristallisation : la cristallisation lente en profondeur des roches magmatiques – issues du refroidissement lent d’un magma, génère des cristaux de plus grosse taille que le refroidissement rapide en surface des roches volcaniques.
Les différentes variétés de minéraux se définissent d’abord par leur composition atomique et la géométrie de leur réseau cristallin mais également à l’usage par leurs caractéristiques qui en découlent, que ce soit à l’observation à l’œil nu (couleur, densité, dureté, brillance, forme...) ; ou à l’observation au microscope optique en lumière polarisée ou polarisée-analysée (figure 1). La composition précise des minéraux est déterminée par des moyens analytiques et notamment la microsonde électronique.
Parmi les très nombreuses espèces minérales identifiées (plus de 4 000), seule une douzaine sont très répandues. Et neuf éléments (O, Si, Al, Fe, Ca, Na, Mg, K, Ti) représentent à eux seuls 99 % de la composition...
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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).
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(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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