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Terre secondaire 2

Voici les notes de cours que nous utiliserons dans le cadre du cours de sciences cette année. Dans cette section nous allons couvrir plusieurs concepts relatif à la terre, sa composition et les diverses manifestations de l'énergie sur la surface.

Les matériaux de la croûte terrestre

  • Les types de roches
  • Les minéraux
  • Les sols

Les manifestations naturelles de l'énergie

  • dans l'hydrosphère
  • dans l'atmosphère
  • dans la lithosphère
  • les ressources renouvelables et non-renouvelables

Les roches

Certaines roches sont grosses, d’autres ne sont que de petits cailloux. Elles peuvent être formées de petits ou de gros grains. Certaines s’effritent et d’autres sont compactes. Elles ne sont pas toutes de la même couleur ou de la même texture.

Pour les différencier, les roches sont divisées en trois grands types :

  • Les roches ignées
  • Les roches sédimentaires
  • Les roches métamorphiques

Les roches ignées (magmatiques)

Les roches ignées sont les roches qui résultent du refroidissement du magma. Elles sont donc étroitement liées au phénomène volcanique.

Il en existe 2 types :

  • Les roches ignées extrusives (formées à l’extérieur de la terre);
  • Les roches ignées intrusives (formées à l’intérieur de la terre)

Ignées extrusives

Les éruptions volcaniques sont des manifestations d’une remontée spectaculaire et très rapide du magma provenant des profondeurs de la Terre. Le magma se refroidit alors très rapidement et les roches qui en résultent ont alors une texture fine, exempte de cristaux visibles à l’œil nu. On dit que ces roches sont des roches ignées extrusives.

Il arrive que l’on observe de petits trous dans certaines roches ignées extrusives, comme c’est le cas de la pierre ponce. Ces petits trous ont été occasionnés par le dégazage rapide de la lave projetée au moment de l’éruption volcanique, formant ainsi des bulles.

Ignées intrusives

Lorsque le magma refroidit lentement et entièrement à l'intérieur de la Terre, on parle de roches ignées intrusives, aussi nommées roches ignées plutoniques. Une solidification lente du magma donnera lieu à des roches dont les cristaux seront facilement visibles à l’œil nu (de gros cristaux).

Pour en savoir plus

Les roches sédimentaires

Elles sont formées par l'accumulation graduelle de sédiments.

Les roches sédimentaires, comme leur nom l’indique, sont formées de sédiments, c’est-à-dire des fragments de roches (ignées ou métamorphiques) érodés et transportés. Les roches sédimentaires se forment souvent en couches, ce qui nous renseigne sur l'histoire de la Terre. Ces roches contiennent parfois des fossiles.

Selon leur processus de formation, on distingue deux types principaux de roches sédimentaires:

  • Les roches sédimentaires détritiques: se forme de sédiments accumulés en couches ou en strates.
  • les roches sédimentaires chimiques: formées par l’accumulation de sédiments. Toutefois, les sédiments qui s'accumulent proviennent de la précipitation (formation d'un précipité) de substances présentes dans l'eau.

Pour en savoir plus

Les roches métamorphiques

Les roches métamorphiques sont des roches qui ont subi une «métamorphose», une transformation, à cause de la chaleur ou de la pression présentes dans la croûte terrestre.

Sous l’effet de température et de pression élevées, les roches ignées et les roches sédimentaires peuvent se transformer en roches métamorphiques. Lorsque la température est suffisamment chaude pour permettre une recristallisation, de nouveaux cristaux se forment. Le réarrangement peut aussi amener l’apparition de bandes de cristaux uniformes dans la roche.

On distingue deux types de roches métamorphiques:

  • le métamorphisme régional: modifie les roches en place sous l'effet de la pression entre deux plaques tectoniques,
  • le métamorphisme de contact implique la chaleur dégagée par le magma présent dans la croûte terrestre (ces roches n'auront pas de structure rubanée).

Pour en savoir plus

Le cycle de formation des roches

Vidéo sur la formation des roches

Une pépite d'or

Les minéraux

Lorsqu’on regarde une roche de près, on remarque qu’elle est souvent composée de petits grains. Ceux-ci ne sont pas tous de la même forme, de la même couleur ou de la même nature. Ainsi, les roches sont des mélanges de plusieurs substances appelées minéraux. Chaque minéral possède des propriétés caractéristiques, des propriétés qui lui sont propres. On dit des minéraux que ce sont des substances pures. Il en existe des milliers.

En résumé...

  • La roche est le matériau formé de minéraux qui constitue la croûte terrestre.
  • Les minéraux sont les constituants des roches.
Les minéraux sont classés selon leur dureté

Les type de sols.

Les principaux matériaux de la croûte terrestre sont donc les roches et les minéraux que nous venons d’étudier.

  • Le sol se forme à partir des roches qui se dégradent et des restes des êtres vivants qui se décomposent (érosion - sédimentation).
  • Le sol est la couche superficielle et meuble (que l’on peut déplacer) de la croûte terrestre.

Le sol est si important que nous devons l’étudier et bien le classer pour savoir quoi en faire. Chaque type de sol peut servir à un usage particulier (agriculture, construction, etc.)

La construction d’un sol

Avant de voir comment se construit un sol, observe un endroit ou le sol est quasi inexistant. Prenons l’exemple d’un cap rocheux comme celui de la photo ci-bas:

On appel cette roche la « roche mère ». C’est à partir de cette roche que se formera le sol, par suite d’une lente dégradation (érosion).

Le sol se construit lentement, par accumulation des fragments de roches et de minéraux transportés par les agents d’érosion comme l’eau et le vent (sédimentation).

À ces fragments rocheux s’ajoute presque toujours un peu de matière organique dans le sol. Cette matière provient de la décomposition des organismes vivants.

Cette matière organique donne la couleur noire au sol. Cette couche de surface s’appelle de l’humus

La construction d’un sol est donc un processus lent de dégradation de roches et d’organismes. Un sol jeune est donc mince. Un sol vieux est donc plus épais.

Les particules minérales d’un sol

Le sol contient des particules de différentes grosseurs.

Selon le type de roches (plus ou moins dures) et la force des agents d’érosion (eau, vents, etc.), cette dégradation peut produire des particules plus ou moins grosses.

On classifie les sols selon le type de particules qu’ils contiennent. Ils peuvent être :

  • Argileux;
  • Limoneux;
  • Sableux;
  • Humifères.

Le sol Argileux

Il contient surtout de l’argile. Lorsque vous le serrez dans votre main, les particules restent collées ensemble, un peu comme de la pâte à modeler.

Texture: Contient surtout de l'argile; sol lourd et compact dont les particules demeurent collées entre elles comme de la pâte à modeler; risque de compaction du sol si des masses lourdes (comme des camions) se retrouvent en surface; un sol compacté sera alors difficilement drainé; souvent désigné sous le nom de « glaise ».

Structure: Peu de place pour la circulation de l'eau et de l'air; retient bien l'eau et les éléments nutritifs; sensibilité à l’érosion par le vent, car si la surface est sèche, cette couche superficielle peut être littéralement pulvérisée; tendance à être alcalin.

Culture: Sol très fertile, car il est riche en éléments nutritifs; il ne doit pas être gorgé d'eau afin de ne pas affecter la croissance végétale; convient à la culture de la tomate, de l'orge, du soya, etc.

Avantages: Sol qui retient bien l'eau et qui est très fertile.

Désavantages: Sol qui se travaille mal et qui réagit mal aux variations de température (gèle facilement).

Sol argileux

Le sol Limoneux

Il contient surtout du limon. Lorsque vous le serrez dans votre main, ses particules tiennent ensemble mais elles finissent par se désagréger en petits morceaux.

Texture: Contient surtout du limon; adhésion partielle des particules du sol qui se désagrègent en petits morceaux sous l'effet de l'environnement; porosité moyenne.

Structure: Particules relativement serrées permettant à l'air et à l'eau de circuler plus ou moins facilement; sujet à la formation superficielle d’une croûte sèche qui limite l’infiltration d’eau, tout en favorisant le ruissellement; très grande sensibilité à l’érosion par l’eau, surtout là où les pentes sont abruptes.

Culture: Convient à la culture du blé, du maïs, des betteraves, etc.

Avantages: Sol qui se travaille bien et qui est très fertile.

Désavantages: Sol très fragile, qui s'érode facilement.

Sol limoneux

Le sol Sablonneux

Il contient surtout du sable. Lorsque vous le serrez dans votre main, ses particules ne se tiennent pas ensemble et glissent entre vos doigts.

Texture: Contient surtout du sable; sol très poreux qui ne retient pas l'eau; sèche et se réchauffe en peu de temps.

Structure: Glisse entre les doigts en raison de l'absence de cohésion entre les particules; très sensible à l'érosion par le vent et au lessivage.

Culture: Ne convient pas aux végétaux ayant besoin de beaucoup d'eau; convient à la culture de l'asperge, de la carotte, de la pomme de terre, des cactus, etc.

Avantages: Sol qui se travaille bien et qui draine bien l'eau; peut être réchauffé très rapidement.

Désavantages: Sol peu fertile qui ne retient pas l'eau; très propice à l'érosion.

Sol sableux

Le sol Humifère

Il contient surtout de la matière organique (humus). Il retient bien l’eau.

Texture: Contient surtout de la matière organique; particules foncées relativement lâches qui glissent entre les doigts; permet à l'eau de s'écouler facilement.

Structure: Peut retenir une grande quantité d'eau sans devenir collant comme le sol argileux; retient bien les engrais; peut être sensible à l'érosion par le vent.

Culture: Souvent utilisé pour la culture des légumes.

Avantages: Sol très fertile, qui retient bien l'eau et qui se réchauffe facilement.

Désavantage: Sol parfois très acide qui peut nuire au développement des végétaux.

Sol humifère

Les manifestations naturelles de l'énergie

L'énergie est la capacité de provoquer un changement d'état ou d'entraîner un mouvement.

Dans la nature, l'énergie se manifeste sous plusieurs formes. L'homme a développé des moyens servant à transformer les manifestations naturelles de l'énergie en énergie utile, comme l'électricité, afin de combler ses besoins quotidiens. Ainsi, en plus de l'énergie solaire, on peut retrouver diverses formes d'énergie dans les différentes sphères de la Terre.

L'énergie solaire

Le soleil libère une énorme quantité d’énergie. Une partie de cette énergie est transportée sur terre par le rayonnement solaire

Les différentes ondes émisent par le soleil

Nous pouvons utiliser cette énergie pour nos besoins. Par exemple, pour chauffer l’eau contenue à l’intérieur des panneaux solaires thermiques.

On peut aussi se servir de panneaux solaires photovoltaïques qui transforment le rayonnement solaire en électricité.

L'énergie solaire est aussi à la base de toutes les autres manifestations naturelles de l'énergie. Par exemple, le cycle de l'eau est engendré par la formation de vapeur d'eau sous la chaleur du rayonnement solaire, les courants atmosphériques résultent des différences de températures entre deux masses d'air, et la photosynthèse, qui permet d'emmagasiner de l'énergie chimique dans les êtres vivants, serait impossible en l'absence du Soleil.

Les manifestation de l’énergie dans l’hydrosphère

Sous l'effet de la chaleur du rayonnement solaire, l'eau s'évapore dans l'atmosphère. La vapeur d'eau s'y condense et libère alors toute l'énergie qu'elle a emmagasinée, ce qui contribue à réchauffer l'air. Lors des précipitations, l'eau retournera dans les lacs, les rivières et les océans et le cycle pourra alors recommencer. Les différents mouvements de l'eau produisent de l'énergie.

L'énergie hydraulique

C’est l’énergie que l’on peut tirer de l’eau en mouvement à partir d’immenses barrages. Cette eau en tombant fait tourner des turbines produisant de l’électricité.

Fonctionnement d'un barrage

Énergie marémotrice

C'est l'énergie reliée aux mouvements périodiques des océans, les marées. On exploite cette source d'énergie dans les endroits où les marées sont de fortes amplitudes, principalement sur les côtes européennes.

Centrale marémotrice

En Amérique du Nord, on ne retrouve qu'une centrale marémotrice en Nouvelle-Écosse, à l'embouchure de la baie de Fundy.

Localisation de la Baie de Fundy

Énergie de vagues et des courants marins

L'énergie des vagues et des courants est l'énergie reliée au mouvement de l'eau lors de la production de vagues par le vent et lors des courants marins à grandes échelles. Cette source est peu utilisée puisqu'elle varie beaucoup en fonction de l'intensité des vagues.

Certains courants marins, tels que le Gulf Stream ou le courant du Labrador, se déplacent à très grande vitesse. Leur énergie est donc importante due à cette vitesse, mais elle est difficile à exploiter puisqu'elle se situe en pleine zone océanique. Il s'agit donc d'une source d'énergie peu exploitée.

Les manifestations de l’énergie dans l’atmosphère

L’AIR

Les vents se forment à cause des différences de température de l’air d’une région à une autre; L’eau qui se condense dans l’atmosphère libère de l’énergie et fait augmenter la température de l’air; Quand l’air se réchauffe il occupe un espace plus grand mais sans changer de masse; L’air froid au contraire a une masse volumique plus grande que l’air chaud.

LE VENT

Définition: Le vent est un déplacement d’air causé par la différence de pression entre deux endroits et par la rotation de la terre.

Parc éolien

L'énergie éolienne est l'énergie générée par le vent, c'est-à-dire par le déplacement des masses d'air. Le vent est généré lors d'une différence de température, conséquemment de pression, entre deux masses d'air. L'air a alors tendance à se déplacer d'une région où l'air est froid vers une région plus chaude. Le vent ainsi produit peut être directement utilisé par l'homme pour aérer les maisons, pour se rafraîchir ou encore pour sécher le linge à l'extérieur. Il utilise aussi certains dispositifs, particulièrement les éoliennes, pour transformer le vent en énergie électrique.

L'énergie de la biomasse

C'est l'énergie emmagasinée dans les organismes vivants. Le terme biomasse est un synonyme de matière organique. Cette forme d'énergie est utilisable de diverses façons. Par exemple, c'est en consommant de la biomasse (en mangeant) que l'être humain retrouve l'énergie nécessaire au fonctionnement de son corps.

Feu de camp

Il est aussi possible de brûler de la matière organique, comme du bois, afin de se réchauffer. Finalement, la combustion de matière organique peut nous permettre de convertir l'énergie de la biomasse en énergie électrique. On appelle parfois cette transformation la bioénergie.

Les manifestations de l'énergie dans la lithosphère

La lithosphère contient trois grandes sources d'énergie utilisées par l'homme. Deux d'entre elles, l'énergie géothermique et l'énergie nucléaire, n'originent pas de l'énergie solaire. Toutefois, l'énergie contenue dans les combustibles fossiles a un lien avec le Soleil puisque ces combustibles sont issus de la décomposition d'êtres vivants.

Les énergies fossiles

Elles proviennent de la transformation de végétaux en substance minérale. Pendant des millions d'années, des débris organiques de même que des êtres vivants morts se sont lentement décomposés et, en absence d'oxygène et sous de fortes pressions, se sont transformés en combustibles fossiles. Ces combustibles sont le charbon (forme solide), le pétrole (forme liquide) et le gaz naturel (forme gazeuse). On les utilise principalement pour le transport et pour la production d'électricité.

L'énergie géothermique

Elle est l'énergie reliée à la chaleur interne de la Terre. Le magma situé sous la lithosphère transmet sa chaleur à l'eau souterraine et au sous-sol de la croûte terrestre. L'eau, alors réchauffée par la chaleur intense, peut remonter à la surface sous forme de vapeur d'eau.

Centrale géothermique

Les geysers et les sources thermales sont des manifestations naturelles de ce phénomène. On peut aussi utiliser cette chaleur dans des systèmes de chauffage à eau chaude ou encore la transformer en énergie électrique à l'aide de centrales géothermiques.

L'énergie nucléaire

Elle est contenue dans le noyau des atomes de certains éléments chimiques. Ces éléments, dits radioactifs, dégagent naturellement un rayonnement très énergétique. Bien qu'elle soit difficile à contrôler, on utilise souvent ce type d'énergie pour la transformer et produire de l'électricité.

Les énergies renouvelables et non renouvelables

​Une ressource énergétique renouvelable est une ressource qui n'est pas détruite lors de son utilisation et/ou qui possède la capacité de se renouveler naturellement au moins à la même vitesse qu'elle est utilisée.

Une ressource énergétique non renouvelable est une ressource qui est détruite lors de son utilisation et/ou qui se renouvelle plus lentement que la vitesse avec laquelle on l'utilise.

De façon naturelle, l'énergie se présente sous plusieurs formes: solaire, éolienne, marémotrice, etc. De nombreuses ressources naturelles sont utilisées par l'homme pour combler ses besoins en énergie. Ainsi, l’être humain a su tirer profit des ressources naturelles qui l’entourent pour combler ses besoins, pour se réchauffer, s’alimenter ou construire des abris.

Selon la disponibilité des ressources naturelles et leur vitesse de renouvellement, on a classé les différentes ressources en deux catégories:

Dans l’ensemble des ressources naturelles que nous offre l’environnement, certaines d’entre elles sont renouvelables, alors que d’autres, malheureusement, sont non renouvelables. Il faut donc les exploiter avec modération. Il existe plusieurs moyens disponibles pour limiter notre consommation en énergie et éviter leur surexploitation.

Les ressources naturelles renouvelables

Une ressource naturelle est renouvelable lorsque le renouvellement de celle-ci se fait sur une courte période de temps.

L’exploitation d'une ressource renouvelable se fait moins rapidement que son renouvellement. Ces sources d’énergie se renouvellent suffisamment rapidement, de sorte qu’elles peuvent être considérées comme presque inépuisables.

Source d'énergies renouvelables:

  • celle qui provient du Soleil,
  • les biocarburants (la culture d’éthanol par exemple),
  • l'eau,
  • le vent, de la chaleur du sol, etc.

Attention, une source d’énergie renouvelable n’est pas nécessairement une source d’énergie verte (énergie propre).

Les ressources naturelles non renouvelables

Les ressources naturelles existent parfois en quantités limitées. On parle de ressources naturelles non renouvelables lorsque la période de renouvellement d’une ressource est relativement longue, voire parfois trop longue (dont la durée peut notamment dépasser le temps d’une vie humaine).

En fait, ce type de ressource se renouvelle moins rapidement que l’exploitation qu’on en fait.

Credits:

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