Université Joseph Fourier, DLSTSTE 110; TP 1:

- Cartes topographiques: les documents et leur utilisation pratique.

- Les minéraux des roches

Matériel nécessaire en salle- Papier millimétré (trait bistre), format 21cm x29,7cm, non transparent et non ligné au verso: une pochette ou quelques feuilles.- Papier calque, format 21cm x 29,7cm: une pochette ou quelques feuilles.- Crayons ou porte-mines fins (0,5mm).- Crayons de couleur, un assortiment de couleurs usuelles.- Gomme plastique.- Taille-crayon - Règle plate graduée, de 30cm (en bon état!).- Rapporteur (gradué en degrés).- Calculette non alphanumerique

Informations

-Présence obligatoire (appel fait à chaque séance)

-Préparation du TP suivant

-Révisions des TP précédents (matériel disponible en salle des ouvrages)

-Pour la semaine prochaine:

-Poly carte géologique, étudier page 1 à 7 et 10-11

-Préparer le TP 2 en révisant les planches notées TP1 dans le poly de TP

Partie I :Les cartes topographiques

Coordonnées géographiques

Projection cylindrique (de Mercator)

représentationcylindrique directe

représentationcylindrique oblique

représentationcylindrique transverse

Projection conique

Représentation conique directe tangente

Lambert et Lambert 93

Représentation conique directe sécante

Projection azimutale

Stéréographie polaire

Projection LambertCartographie IGN de la France

Lambert-93 : projection conique sécante, du nouveau système géodésique français

Projection UTM (Universal Transverse Mercator)

Système mondial de 60 fuseaux de 6 degrés d'amplitude en longitude La France est sur 3 fuseaux : * UTM Nord fuseau 30 : entre 6 degrés ouest et 0 degré Greenwich * UTM Nord fuseau 31 : entre 0 degré et 6 degrés est Greenwich * UTM Nord fuseau 32 : entre 6 degrés est et 12 degrés est Greenwich

Carroyage Lambert/UTM

Carroyage Lambert

Coordonnées du point de rendez-vous ?

3327000

866000

3328000867000

Echelle ?

Codages carte topo

Points cotés & géodésiques

Courbes de niveau

Ensemble de points à la même altitude.

Couleur bistre.

Courbes maîtresses (ou majeures) et intercalaires

Tête des chiffres vers les altitudes croissantes.

Exo : Calcul penteSur la carte 1/25000 : - situer la salle de TP, - repérer le point coté 1308 m près du Fort Saint Eynard. - Après mesure sur carte, estimer la distance séparant ces 2 repères, - calculer la pente moyenne en %, - calculer l'angle en degrés entre ces 2 points et l'horizontale.

IGN : DSU

IGN : Saint Eynard

Exo : Reconnaissance des formes topographiques

A l’aide de la carte topographique au 1/25000, identifier sur la photo : la Bastille, le Mont Saint Eynard, le Mont Rachais, le Vallon de Narbonne, Chamechaude, la Pinéa, le Néron. La photo est prise de Cossey (sud de Fontaine, en dehors de la carte). Faire un schéma à main levée des reliefs observés sur la photo, que vous légenderez.

Schéma panorama

Versant avec ruptures de pentes

Ligne de faîte, talweg

Exo : Figuré de falaise

Dans la partie Nord-est du

Néron :

A l’est du point géodésique 1298, la falaise regarde-t-elle à l’est ou à l’ouest ?

Falaise proche d’une crête

Exo : Profil topographiqueen utilisant la carte IGN 1/25000, entre les points suivants :La Garde (287 m) : 1 cm au nord de FontanilLe Bas de Quaix (446 m) : 5 cm à l'ouest de Quaix

1) Repérer :• Les pentes régulières et les ruptures de pentes• Les lignes de faîte et les talwegs• Les falaises

2) Déterminer l’altitude des points singuliers tels que :• Point le plus haut, point le plus bas• Pied et sommet de falaise• Fond des talwegs

3) Tracer le profil :• Axes verticaux• Centrage dans la feuille

Graphique non mis en forme

Graphique mis au propre

Partie 2 :Minéralogie

Exercices pratiques

But : reconnaissance des minéraux les plus courants

Matériel :Un plateau d’échantillonsUne lame de verre, une lame d’acier, Une loupe grossissement 8Un flacon d’HCl

Rangement :Échantillons couchés, et selon ordre numériqueLames, loupes, HCl à remettre dans leurs boîtes

Pas de tests sur les échantillons en circulation ou sur les fossiles!

+ polycopié :Aide-mémoirepour les exercices de pétrographie

Minéral

Solide homogène existant dans la nature, qui possède une composition chimique définie

Quartz : SiO2

Calcite : CaCO3 Dolomite : CaMg(CO3)2

Halite : NaCl

Formation : - refroidissement d'un magma- précipitation de composants en solution sursaturée- ...

CristalSolide dont les divers atomes sont arrangés de manière régulière selon une disposition fondamentale dont la répétition dans l'espace dessine le réseau cristallin

Halite : NaCl

• Les 7 systèmes cristallins (pour information)

– Cubique– Tetragonal ou quadratique– Hexagonal– Rhomboédrique– Orthorhombique– Monoclinique– Triclinique

Cristal

Cubique Quadratique Orthorhombique

Monoclinique

Triclinique

Rhomboédrique

Hexagonal

Grenat, Pyrite, Diamant, Halite, …

Zircon, Leucite, Rutile, …

Olivine, Opx, Aragonite,Stibnite, …

Hb, Cpx, Staurolite,Gypse, …

Pl, Talc,Disthène, … Calcite,

Corindon, …

Graphite, Glace,Quartz, …

L’identification et description des minéraux

• Couleur (Attention!)• Eclat• Couleur d’abrasion• Troncatures• La forme de cristal• Clivage• La dureté• Test HCl

Couleur

Variétés de quartz

Variétés de corindon: Al2O3

Couleur

Saphir Rubis Corindon

Eclat métallique

Pyrite

Eclat non-métallique

Feldspath

Couleur d’abrasion

Hematite

La forme des cristaux

Automorphe : lorsque le cristal a pu se former en se

développant librement, il est limité par des surfaces planes, souvent brillantes, aux

orientations caractéristiques.

Xénomorphe : lorsque le cristal se développe dans les interstices résiduels d'une roche.

Plans de clivage dans un cristal

Clivage Surface d’un cristal

Clivage

Mica Pyroxène Amphibole

Clivage

Halite Calcite

Plans de clivage de la calcite

Exo 1 : minéral, cristalI Un fossile

II Echantillons contenant visiblement de la matière cristallisée

III Echantillons ne contenant visiblement que des cristaux

IV Echantillon contenant des cristaux disséminés dans une matrice homogène à l'œil nu

V Echantillons paraissant constitués d'un seul type de minéral

VI Echantillons constitués de plusieurs types de minéraux

Exo 1 : minéral, cristalI Un fossile A10

II Echantillons contenant visiblement de la matière cristallisée

A1 A2 A3 A6 A7 A8 A9

III Echantillons ne contenant visiblement que des cristaux

A1 A2 A3 A7 A9

IV Echantillon contenant des cristaux disséminés dans une matrice homogène à l'œil nu

A8

V Echantillons paraissant constitués d'un seul type de minéral

A1 A2 A3 (A4 A5)

VI Echantillons constitués de plusieurs types de minéraux

A6 A7 A8 A9

La dureté du cristal

• C’est la résistance d’un minéral à la rayure et à l’abrasion

• Une échelle de dureté a été établie en 1812 par Friedrich MOHS qui a classé 10 minéraux par ordre de dureté croissante, chacun d’eux pouvant rayer le précédent

Exo 2 : Tests de dureté (1)N° test Objets Conseils Conclusion

I Lame d'acier sur lame de verre

II Echantillon n°1 sur lame de verre

Exo 2 : Tests de dureté (1)N° test Objets Conseils Conclusion

I Lame d'acier sur lame de verre

Verre>Acier

II Echantillon n°1 sur lame de verre

A1>Verre

Exo 2 : Tests de dureté (2)

Effectuer les tests pour classer par dureté croissante :

Échantillons A1, A3 et A4, ongle, verre, acier

Exo 2 : Tests de dureté (2)

Effectuer les tests pour classer par dureté croissante :

Echantillon A1, échantillon A3, ongle, verre, acier

A1 > Verre > Acier > A3 > Ongle > A4

La dureté du cristal

• 1 talc• 2 gypse ou sel ongle• 3 calcite• 4 fluorine acier• 5 apatite• 6 orthose verre• 7 quartz• 8 topaze• 9 corindon• 10 diamant

Exo 2b : tests HCl

CaCO3 + 2 HCl CaCl2 + H2O + CO2

Tester les échantillons A1, A2, A3

Exo 2b : tests HCl

Tester les échantillons A1, A2, A3

A1 et A2 : pas effervescenceA3 : effervescence

CaCO3 + 2 HCl CaCl2 + H2O + CO2

Les variétés de CaCO3

La Calcite CaCO3

• Minéral très courant et ubiquiste!• Couleur: transparent ou blanc laiteux (le + souvent)• Système cristallin: rhomboédrique• ‘Polymorphe’: l’aragonite (orthorhombique)• Dureté = 3• Gisement: essentiellement dans les roches sédimentaires

par accumulation de ‘tests’ d’organismes marins ou dans des filons par précipitation chimique

Reconnaissance: - Test à l’HCl: précipitation +++- Test de dureté: est rayé par l’acier

Le Quartz SiO2

• Minéral très courant et ubiquiste! (oui, aussi!)• Couleur: transparent, blanc laiteux (le + souvent) ou coloré !• Système cristallin: hexagonal• Dureté = 7• Gisement: Dans tous les types de roches! C’est un minéral très important! (classifications)

Reconnaissance: - Test à l’HCl: pas de précipitation- Test de dureté: n’est pas rayé par l’acier

Eléments majeurs croûte terrestre

Ordre Elément % masse % volume

1 O 46,6 93,8

2 Si 27,7 0,9

3 Al 8,1 0,8

4 Fe 5 0,5

5 Ca 3,6 1,0

6 Na 2,8 1,2

7 K 2,6 1,5

8 Mg 2,1 0,3

Les silicates

Les minéraux silicatés résultent de l'empilement de tétraèdres de [SiO4]4-

Si4+ : 0,42 ÅO2- : 1,40 Å

Les silicates

• Nesosilicate• Sorosilicate• Cyclosilicates• Inosilicate (à chaîne

simple ou double)• Phyllosilicate• Tectosilicate

Il existe 7 familles de silicates (pour info):

Les silicates

(SiO4)4- et Al, Fe, Ca, Na, K, Mg !

Les tétraèdres forment la structure de base mais cette structure est chargée négativement : Alors, on compense les charges par des cations!

On finit par avoir les formules des minéraux !

Quartz SiO2 Tectosilicates

Dureté 7

Feldspath Tectosilicate

• Substitution de Si par Al + ions K, Na, Ca

Dureté 6

Feldspath – Orthose

KAlSi3O8

Feldspath – Plagioclase

1 cm

CaAl2Si2O8 – NaAlSi3O8

(feldspath calco-sodique)

Macle

Macle polysynthétique

R.Weller/Cochise College

albite

Muscovite Phyllosilicates

Muscovite

mica « blanc »Dureté 2,5 à 3

Biotite Phyllosilicates –

3 cm 1 mmDureté 2,5 à 3

Pyroxènes Inosilicates

Clivages à 90°« marches escalier »

1 cm

1 mm

Dureté 6 (SiO3)2-

Amphiboles Inosilicates

Plans de clivage à 120°Dureté 6

5 mm

(Si4O11)6-

Dureté 6.5 à 7

1 cm

Olivine Nésosilicates

(Fe, Mg) SiO4

A1

A2

A3

A4

A5

A6

A6 (détail)

A7

A8

A9

A10

Plateau AA1 : Quartz laiteuxA2 : Quartz hyalinA3 : CalciteA4 : Argilite calcaireA5 : Calcaire un peu argileuxA6 : Grès grossierA7 : GraniteA8 : RhyoliteA9 : GneissA10 : Fossiles variés, selon plateau