Ce chapitre pose le vocabulaire de base du module : ce qu'est la Terre en tant que planète, quelles sont ses enveloppes, et comment se répartissent les disciplines des sciences de la Terre. Les questions de définition (géodynamique interne et externe, ressource renouvelable, cycle géologique) reviennent presque chaque année dans la première partie de l'examen.
1. La Terre, une planète tellurique
La Terre est la troisième planète du Système solaire par ordre de distance croissante au Soleil et la plus grande des quatre planètes telluriques (rocheuses), avec Mercure, Vénus et Mars. Son rayon moyen est d'environ 6 371 km. Elle se situe dans la zone habitable du Système solaire, ce qui autorise la présence d'eau liquide en surface. En masse, elle est principalement composée de fer (32,1 %), d'oxygène (30,1 %), de silicium (15,1 %) et de magnésium (13,9 %), puis de soufre, de nickel, de calcium et d'aluminium.
Depuis que les sondes spatiales explorent les autres corps du Système solaire, la géologie s'intéresse aussi à la Lune, aux planètes, aux astéroïdes et aux météorites : on parle alors de sciences de la Terre et de l'Univers. La Terre sert de modèle pour comprendre les autres planètes telluriques.
2. Les enveloppes externes : lithosphère, hydrosphère, atmosphère, biosphère
L'objet des sciences de la Terre est l'étude de la planète dans ses trois enveloppes externes et de leurs interactions. La lithosphère est l'enveloppe rocheuse rigide (croûte et partie supérieure du manteau). L'hydrosphère désigne l'ensemble des zones où l'eau est présente, sous forme liquide (océans, fleuves, eaux souterraines), solide (glaciers, banquise) ou gazeuse (vapeur d'eau). L'atmosphère est l'enveloppe gazeuse. La biosphère regroupe toutes les formes de vie de la planète ; elle désigne à la fois un espace vivant et un processus dynamique qui s'exerce depuis l'apparition de la vie, il y a près de 4 milliards d'années.
3. Géodynamique interne, géodynamique externe et cycle géologique
La géodynamique interne s'intéresse aux processus qui prennent naissance à l'intérieur de la planète : tectonique des plaques, magmatisme, séismes, formation des océans et des chaînes de montagnes (orogenèse). La géodynamique externe s'occupe de l'évolution de la surface : altération des roches, érosion par l'eau, la glace et le vent, transport et sédimentation dans les bassins. Les deux sont liées : la tectonique rajeunit sans cesse les reliefs que l'érosion s'emploie à aplanir.
Le cycle géologique est l'enchaînement de ces phénomènes internes (orogenèse) et externes (érosion, sédimentation). À chaque cycle, des reliefs surgissent puis sont érodés jusqu'à être aplanis, et les sédiments produits sont enfouis, transformés en roches puis à nouveau soulevés. La durée d'un cycle se mesure en dizaines, voire en centaines de millions d'années.
Ensemble des processus de géodynamique interne (compression, plissement, chevauchement, magmatisme) qui aboutissent à la formation d'une chaîne de montagnes.
4. Les ressources naturelles de la Terre
Une ressource naturelle est une substance, un organisme ou un objet présent dans la nature et utilisé pour satisfaire des besoins. On distingue les matières premières minérales (eau douce, granulats, minerais métalliques, phosphates), les matières d'origine vivante (ressources agricoles, forestières, halieutiques), les matières organiques fossiles (pétrole, charbon, gaz naturel) et les sources d'énergie renouvelable (solaire, éolien, hydraulique). Les combustibles fossiles sont des ressources non renouvelables à l'échelle humaine, alors que la biomasse est renouvelable sans être pour autant inépuisable. Les sciences de la Terre ont pour rôle de découvrir ces ressources, mais aussi de les gérer et de préserver l'environnement.
5. Les disciplines fondamentales et appliquées
Les disciplines fondamentales décrivent les objets géologiques. La minéralogie étudie la nature et la structure cristalline des minéraux ; la pétrographie, l'origine, la texture et la classification des roches ; la paléontologie, les fossiles et l'évolution de la vie ; la stratigraphie, la succession des strates dans le temps et l'espace ; la sédimentologie, l'érosion, le dépôt des sédiments et leur transformation en roches ; la géologie structurale (tectonique), les déformations (plis, failles) ; la géochimie, la composition chimique des roches ; la géochronologie, la datation des roches ; la volcanologie, la pédologie (sols) et l'hydrologie (eaux de surface) complètent l'ensemble.
Les disciplines appliquées mettent ces connaissances au service de la société : la géophysique explore la structure interne par des méthodes physiques (sismique, gravimétrie, magnétisme, électrique) et sert à la prospection pétrolière et minière ; la géotechnique étudie les sols pour la construction d'ouvrages (immeubles, routes, barrages) et les mouvements de terrain ; l'hydrogéologie traite de la distribution et de la circulation des eaux souterraines ; la télédétection et les SIG fournissent des outils d'observation et de cartographie.
| Discipline | Objet d'étude | Type |
|---|---|---|
| Minéralogie | Composition et structure des minéraux | Fondamentale |
| Pétrographie | Origine, texture et classification des roches | Fondamentale |
| Stratigraphie | Succession des couches dans le temps et l'espace | Fondamentale |
| Géophysique | Structure interne par méthodes physiques, prospection | Appliquée |
| Géotechnique | Sols et roches pour la construction d'ouvrages | Appliquée |
| Hydrogéologie | Eaux souterraines : distribution et circulation | Appliquée |
Disciplines fondamentales et disciplines appliquées
- La Terre est la 3e planète du Système solaire et la plus grande des planètes telluriques ; rayon moyen environ 6 371 km.
- Quatre enveloppes externes : lithosphère, hydrosphère, atmosphère et biosphère.
- Géodynamique interne = processus profonds (tectonique, magmatisme, orogenèse) ; géodynamique externe = altération, érosion, sédimentation.
- Le cycle géologique enchaîne orogenèse et aplanissement sur des dizaines à centaines de millions d'années.
- Ressources renouvelables (biomasse, solaire) vs non renouvelables (pétrole, charbon, minerais).
Les questions de cours classiques : définir géodynamique interne et externe avec un exemple de chacune, distinguer une discipline fondamentale d'une discipline appliquée, ou expliquer pourquoi le pétrole est une ressource non renouvelable. Piège fréquent : confondre pétrographie (roches) et minéralogie (minéraux), ou hydrologie (eaux de surface) et hydrogéologie (eaux souterraines).