Examen final Flashcards
1
Q
Quelles sont les deux sources de sédiments dans un bassin océanique ?
A
La charge terrigène: érosion des continents
La charge allochimique: couche de plancton
2
Q
Qu’arrive-t-il à la matière organique piégée dans le sédiment
A
L’eau au-dessus du sédiment peut contenir une certaine quantité d’oxygène libre et son importance dépend des conditions de circulation des eaux au fond du bassin. Par contre, dans le sédiment, le peu d’oxygène libre qu’il peut y avoir est rapidement consommé par l’oxydation d’une proportion de la matière organique, ce qui fait que les conditions dans le sédiment deviennent des conditions anoxiques, c.-à-d. dépourvues d’O2. On parle alors d’un milieu anaérobie. La matière organique, composée de carbone, hydrogène, oxygène et azote (CHON) est, dans ce milieu, protégée de l’oxydation, mais non de l’action des bactéries anaérobies qui viennent chercher dans les molécules organiques, l’oxygène et l’azote dont elles ont besoin pour leur métabolisme, laissant les carbones et les hydrogènes; c’est la dégradation biochimique
3
Q
Quel est le premier hydrocarbure à se former ?
A
Le méthane. Il se forme dans les couches supérieures du sédiment; on dit qu’il s’agit d’un gaz biochimique parce qu’il est le produit à partir de la dégradation biochimique.
Sédiments s’empilent –>T et P élevées –> enfouissement –> dégradation de biochimique à thermique
4
Q
Qu’est-ce que la dégradation biochimique ?
A
Processus qui transforme les matières organiques en grosses molécules d’hydrocarbure
formant un produit qu’on appelle kérogène, une sorte de pétrole embryonnaire.
5
Q
La dégradation thermique conduit principalement à quoi ?
A
La dégradation thermique conduit progressivement à des phénomènes de carbonisation qui transforment les kérogènes restants en résidus de carbone.
En langage pétrolier, on appelle fenêtre à l’huile cette fourchette de profondeurs où se forme l’huile et fenêtre à gaz là où se forme le gaz.
6
Q
Quelle est la profondeur parfaite pour maximiser la production d’huile ?
A
Entre 2000m et 3000m
7
Q
Quelles sont les conditions à satisfaire pour avoir un champ de pétrole ?
A
- Une source: matière organique
- Un enfouissement spécifique
- Une migration pour concentrer les hydrocarbures
- La présence d’une roche-réservoir
- La présence d’une roche-couverture
- La découverte par une équipe de géologues et géophysiciens
8
Q
Quelle étape qui, lors de mouvements tectoniques, entraîne la formation de gouttelettes de pétrole ?
A
Pour obtenir éventuellement un champ de pétrole, il faut que les gouttelettes quittent la roche-mère et aillent se concentrer ailleurs. C’est le processus de la MIGRATION
gouttelettes soient transportées dans une roche perméable pour venir se concentrer dans ce qu’on appelle une roche-réservoir où le pétrole se trouve dans les pores de la roche
GRÂCE AU DÉPLACEMENT DE L’EAU DANS LES FORMATIONS ROCHEUSES
9
Q
Quels sont les 4 dispositifs principaux de piège pour empêcher la migration de se poursuivre et que les hydrocarbures soient perdus ?
A
Piège au sommet de plis anticlinaux: Accumulation des fluides dans la partie haute du pli. séparation des phases selon densité respective. Gaz haute, huile puis eau en bas.
Faille: Couches imperméables dans un biseau, formé par déplacement des ouches à la faveur d’une faille
Discordance et biseau sédimentaire: lentilles de roches ou sédiments très perméables contenus dans des couches imperméables peuvent servir de réservoir
Diapir: Dôme de sel, ce qui crée biseaux remplis d’hydrocarbures qui sont scellés par les couches imperméables
10
Q
Pourquoi il est inutile de rechercher du pétrole dans des roches qui sont plus vieilles que 1 Ga ?
A
Même si la vie est apparue sur Terre il y a au moins 3,5 Ga, l’abondance de
matière organique n’existe que depuis à peine 600 Ma (ou 0,6 Ga).
11
Q
À quoi sert la tectonique des plaques pour un réservoir de pétrole ?
A
La tectonique des plaques doit jouer son rôle en ramenant le réservoir de pétrole et de gaz vers la surface pour qu’un forage puisse l’intersecter à une profondeur raisonnable. Autrement, un réservoir restera toujours hors d’atteinte.
12
Q
Quelle est la différence entre une ressources d’hydrocarbures conventionnelle/non conventionnelle ?
A
Les shales gazéifères, également riche en matière organique, agit autant comme roche-mère pour la génération de gaz naturel que comme roche réservoir pour le stockage du gaz et comme roche de couverture (sorte de piège géologique).
Il n’y a donc pas de migration d’hydrocarbures, les gaz restant piégés dans la
microporosité de la roche.
Le gaz de shale (non-conventionel) requiert une extraction bien différente en raison de sa faible concentration et de l’énorme volume qu’il représente.
13
Q
Quelle est la méthode d’extraction pour le gaz naturel conventionnel et non conventionnel ?
A
Puits verticaux pour le gaz naturel conventionnel
Fracturation hydraulique à partir de puits horizontaux profonds pour non conventionnel
14
Q
Comment se forment les hydrates de méthane ?
A
Une importante quantité de la matière organique qui se dépose sur les fonds océaniques est incorporée dans les sédiments.
Sous l’action des bactéries anaérobies, ces matières organiques se transforment en méthane dans les premières centaines de mètres de la pile sédimentaire.
Un volume très important de méthane est ainsi produit.
Une partie de ce méthane se combine aux molécules d’eau pour former des hydrates de méthane, dans un intervalle de température et de pression bien défini. Sous ces conditions, l’eau est sous sa forme solide.
De la glace (H2O) piège donc des molécules de gaz, formant une sorte de cage emprisonnant ces molécules.
15
Q
Quels sont les deux des effets catastrophiques du réchauffement climatique actuel causé par une augmentation des gaz atmosphériques à effet de serre ?
A
Le méthane est un puissant gaz à effet de serre, il a pu provoquer une certaine hausse des températures atmosphériques (et océaniques)
D’immenses glissements sous-marins sur le talus continental, engendrant des tsunamis très importants qui pourraient affecter les populations riveraines.
16
Q
Quelle est la zone privilégiée pour accumuler les hydrates de gaz ?
A
La marge des plateaux continentaux
C’est là que se dépose la plus grande quantité de matières
organiques océaniques.
17
Q
Comment se forme les charbons ?
A
À partir des végétaux terrestres (principalement la matière organique ligneuse) qui
s’accumulent dans les zones anoxiques, comme les grands marécages.
18
Q
Les charbons sont particulièrement abondants dans quelles couches ? Pourquoi ?
A
Période carbonifère (-360 et -285 Ma)
L’avènement des végétaux terrestres en grande abondance à la fin du Dévonien - début du Carbonifère
Les organismes spécialisés dans la dégradation biologique des végétaux ne
semblaient pas avoir encore inventé les bons mécanismes et avoir acquis une grande efficacité pour débarrasser la surface terrestre de l’accumulation de ces végétaux.
19
Q
À la phase où le dépôt contient 50% de carbone on a quoi ?
A
La tourbe (combustible)
20
Q
À 72% de carbone, on a quoi ?
A
Lignite
charbon mou et brunâtre.
21
Q
À 85% de carbone, on a quoi ?
A
Bitume
22
Q
À 93% de carbone, on a quoi ?
A
Anthracite
Utiliser pour électricité, sidérurgie
BCP ÉNERGIE
23
Q
Les gîtes associés aux processus magmatiques sont ceux qui sont formés lors de quoi 6
A
Cristallisation des magmas
Lorsque les magmas sont oxydés ou sulfurés, les oxydes et les sulfures peuvent former des gîtes.
Si ces minéraux cristallisent dans une chambre magmatique, les minéralisations sont associées à des roches intrusives.
Gabbros/péridotites: Ni, Cu, Pl, Pd [bas chambre magmatique]
Granites: U, Li, Ce, Be (cristallisent à basse T) [nouveau couloir chambre magmatique]
Komatiites: Ni, Cu, Pl, Pd [lave exposé extérieur]
Kimberlites: Diamants [gîtes magmatiques]
24
Q
Quels sont les trois types de gîtes minéraux ?
A
Processus magmatique
Processus sédimentaire
Processus Hydrothermaux
MSH
25
D'où provient les gisements associés au processus sédimentaire ?
Proviennent en partie de l’érosion mécanique, en milieu continental, de roches contenant des éléments chimiques comme l’or, l’uranium, le chrome ou le titane.
Placer: ces éléments, entraînés dans des cours d’eau s’accumulent en certains endroits pour former des dépôts.
Changement oxydo-réduction des océans: grands dépôts sédimentaires riches en fer, en manganèse et en phosphore accumulés sur d’anciennes plates-formes continentales (processus chimique)
Latérites: Les gisements de sels (NaCl, KCl) formés dans des séquences évaporitiques font aussi partie de cette classe de dépôts sédimentaires de même que les dépôts de latérite riches en aluminium (bauxite) ou en nickel formés à la surface des continents.
L'altération de roches ignées felsiques sous des conditions climatiques chaudes et très humides entraîne la libération de l'aluminium des feldspaths qui se combine à des ions OH- pour former un hydroxyde d'aluminium hydraté (la bauxite).
26
Quels sont les trois types de fluide circulant dans la croûte de gîtes minéraux associés au processus hydrothermaux ?
eaux météoriques: eaux de pluie circule surface terrestre
magmatiques: eaux issus magmas lors cristallisation
métamorphiques: déshydration roches
capacité de migrer dans la croûte terrestre via les failles et les fractures de roches et les pores des sédiments --> favoriser la précipitation de métaux qui pourront potentiellement être exploités
27
Les cheminées hydrothermales sont caractérisées par quoi ?
Accumulation de minéraux précipités à partir de fluides ayant circulé dans la lithosphère océanique avant d’être expulsés sur les fonds marins
Mélange entre fluides hydrothermaux magmatiques et eau de mer
Peut créer des dépôts de sulfures massifs riches en cuivre, zinc et plomb
28
Quel est le gîte d'or le plus commun ?
Le type filonien
Contenues dans des filons (ou veines) de quartz contenant une
certaine quantité de carbonates et de pyrite.
29
Quels sont les processus qui ont mené à l’enrichissement en or dans des sites spécifiques en Abitibi ?
Fluides hydrothermaux qui circulaient dans la croûte terrestre il y a environ 2,7 Ga
des eaux dérivées de la cristallisation de chambres magmatiques (fluide magmatique-hydrothermal), de la déshydratation des minéraux hydratés à grande profondeur (fluide métamorphique) et de l’infiltration d’eau de pluie dans les fractures superficielles (fluide météorique).
30
La Terre a besoin de deux types d'énergie, quels sont-ils ?
externe: fusion nucléaire Soleil
Interne: chaleur initiale lors phase accrétion planète ET désintégration de 4 principaux éléments radioactifs --> génèrent une énergie soutenue qui se propage vers la surface de la
Terre par conduction, convection et advection
31
Quel est le processus qui mesure le flux de chaleur s'échappant de la surface terrestre ?
Flux de chaleur
La chaleur quitte la surface en grande partie le long des limites de plaques divergentes et convergentes
32
Différence entre conduction, convection et advection ?
Conduction : transfert thermique sans déplacement de matière entre deux entités ayant des températures différentes
(p. ex. limite entre le noyau interne et le noyau externe ou celle entre la lithosphère océanique et les océans) /
Convection : transfert thermique causé par le mouvement circulaire de matière (p. ex. convection dans le manteau /
Advection : transfert thermique causé par le déplacement vertical d’un fluide (p. ex. éruption volcanique).
33
Exemple d'hydrothermalisme ?
Geysers, sources chaudes, lac de boues chaudes
1. Eaux de surface, s'infiltrent dans les fractures de la croûte,
2. Ces eaux sont ramenées à la surface grâce à ce flux de chaleur qui établit une cellule de convection.
34
Quel est le processus d'un geyser ?
La pression dans les cavités d'un réseau donné augmente progressivement, comme dans une marmite, jusqu'à ce que, la pression devenant trop élevée, la vapeur est évacuée subitement, vidant tout le réseau, comme lorsque saute le couvercle d'une marmite.
35
Dans le cycle de l'eau, où l'on retrouve l'eau sous ses trois formes, il y a deux cycles. Quels sont-ils ?
Le cycle externe est celui qui est observable directement
Le cycle interne est celui qui concerne la circulation de l'eau entre l'océan, la lithosphère et l'asthénosphère
36
Explication du cycle externe de l'eau
L’évaporation se fait principalement au-dessus des océans (84% contre 16% au-dessus des masses continentales). Les vents et autres mouvements de l’atmosphère redistribuent la vapeur d'eau; celle-ci retombe sous forme de pluie qui, au niveau des continents, ruisselle et retourne à l’océan.
37
Quelles sont les principales fonction de l'eau (liquide/solide) dans le cycle externe de l'eau ?
L’eau (liquide et solide) constitue l’agent essentiel de l’altération et de la désagrégation des roches de la croûte terrestre et contribue ainsi au recyclage de plusieurs éléments chimiques en agissant comme le médium qui permet leur transport dans les cours d’eau et les océans.
38
Explication du cycle interne de l'eau
Un important volume d’eau s’infiltre dans les pores de la couverture sédimentaire sur la lithosphère (approximativement 330 x 10^6 km^3).
Une autre quantité d’eau s’infiltre dans les fractures de la lithosphère.
Agent fort efficace de l’altération chimique des basaltes océaniques modifiant les propriétés physicochimiques et la composition de la croûte océanique, et contribuant à la composition chimique de l’eau de mer.
La subduction de la lithosphère dans l’asthénosphère introduit aussi de l’eau dans cette dernière.
39
Qu'est-ce que la porosité ?
le volume de vides par rapport au volume total de roche ou de sédiment. Cette porosité s'exprime en pourcentage. Les argiles, formées de paillettes micacées dont la structure ressemble à celle d’un château de cartes, sont très poreuses (40-70% de porosité dans les interstices).
Les eaux souterraines se trouvent dans les pores des sédiments et dans les fractures de la roche.
Porosité effective: référer à la porosité connectée
40
Quels sont les 4 types de tassement dans les roches ou les sédiments ?
Cubique
Rhomboédrique
Aléatoire (particules sphériques)
Aléatoire (particules hétérogène)
41
Caractéristiques tassement cubique
Particule homogènes et de forme sphériques
Axes forment un réseau cubique
Espace disponible fluide est de 47,6%
42
Caractéristiques tassement rhomboédrique
Particules homogènes et sphériques
Emboite façon optimale
Espace de vide de 25,9%
43
Caractéristiques tassement aléatoire (particules sphériques et hétérogène)
Pas de taille uniforme ou pas de forme uniforme
La compaction reliée à l'accumulation des sédiments diminue progressivement la porosité
44
Définiton perméabilité
Capacité d'un sédiment/roche à transporter les fluides qui se trouvent dans les pores
45
Def aquifère
Matériau qui transport bien l'eau (sables, grès poreux, roches fracturées(doivent être connectées))
Permettent aisément infiltration, emmagasinage et circulation eaux souterraines
46
Def aquiclude
Matériaux qui ferment la porte à la circulation des eaux
souterraines.
Les sédiments fins riches en argile et les roches argileuses comme les schistes.
47
Le débit d'eau dépend de quoi ?
La perméabilité de l’aquifère (fonction de la granulométrie et de la porosité du sol)
Gradient hydraulique
Ils dépendent également de la présence ou de l’absence de végétation et la nature de celle-ci,
La présence de pentes
La viscosité de l'eau
48
La loi de Darcy permet quoi ?
La loi de Darcy permet donc de calculer le débit d’eau (Q) s’échappant d’un volume de roche ou de sédiments en tenant compte de la surface transversale (A) traversée par le fluide. Il est important de noter que cette loi s’applique seulement pour un écoulement laminaire où les lignes de courant sont parallèles entre elles. Elle ne s’applique pas aux écoulements turbulents.
49
Une fois arrivées sur le sol, les eaux de précipitation (aussi appelées atmosphériques ou météoriques)
peuvent cheminer dans le sol selon deux circuits d’écoulement. Quels sont-ils ?
Circuit rapide: achemine l’eau de ruissellement vers les
cours d’eau et les mers
Circuit lent: infiltration se fait verticalement puis dans un écoulement souterrain avant que l’eau ne retourne à la mer via les cours d’eau.
50
Distinction entre nappe phréatique et zone vadose.
Nappe phréatique: une zone où toutes les cavités (pores du sédiment, fractures des roches, cavernes, etc.) sont saturées en eau
Zone vadose: une zone où les cavités contiennent
principalement de l'air avec un peu d'eau
51
Nappe perchée def
Il peut arriver qu'il y ait localement une zone de matériaux aquicludes (comme une couche d'argile, par exemple) dans une zone aquifère. Cette couche aquiclude forme une barrière à l'eau et permet l'accumulation d'une lentille d'eau dans la zone vadose.
52
Quelles sont les options des précipitations ?
1) retourner à l’atmosphère par évapotranspiration (par évaporation due à la chaleur et par transpiration des plantes)
2) s’écouler à la surface lorsque la capacité d’infiltration du sol est dépassée de sorte que l’eau ne peut plus y pénétrer
3) s’infiltrer dans le sol pour atteindre la nappe phréatique.
53
Quels sont les deux grands types de réservoirs d'eau souterraine ?
Ceux associés aux roches
ceux des sédiments (aussi appelés des dépôts meubles)
54
Pourquoi le Québec est si riche en réserves d’eau douce ?
repose sur l’abondance de dépôts glaciaires qui recouvre son substratum rocheux. Outre ces dépôts datant de la dernière glaciation, il y a aussi des dépôts sédimentaires d’origine fluviatile, deltaïque et marine.
55
Exemple d'un aquifère contenu dans un dépôt glaciogénique
Confinés de part et d’autre par des argiles marines
déposées dans la mer de Tyrrell
Le socle rocheux et les argiles agissent comme des aquicludes en gardant l’eau à l’intérieur de l’esker (aquifère) qui est composé de tills, de graviers et de sables. L'eau qu'on y trouve est d'une très grande pureté
56
Les deux types d'aquifères basés sur la présence ou non d’horizons imperméables adjacents.
Les aquifères qui n’ont pas d’horizon imperméable sont dits libres ou non confinés; leur surface phréatique pouvant varier librement en fonction des taux d’alimentation en eau ou de pompage.
Lorsqu’un niveau imperméable (aquiclude) recouvre une zone saturée en eau, on parle d’un aquifère confiné (ou d’une nappe captive).
57
Qu'est-ce qu'une surface piézométrique ?
Représente l’élévation à laquelle l’eau remonte dans un puits pour atteindre l’équilibre avec la pression atmosphérique.
Nappe libre: la SP = toit de la nappe
Nappe captive: la SP = en dessous ou au dessus du toit
58
Isopièzes def
Les lignes sont tracées entre différents points de
même niveau piézométrique.
59
Le pompage d'un puits dans un aquifère libre a quel effet ?
Abaisser le niveau phréatique autour du puits ce qui crée un cône de dépression à la surface de la nappe
60
À quoi ça sert de faire un bilan hydrique ?
L’assèchement naturel d’un puits est également possible même sans qu’il y ait pompage.
P = ET + R_surf + R
où P correspond aux précipitations totales sous forme de pluie, verglas ou neige ;
ET est l’évapotranspiration (eau retournée à l’atmosphère par évaporation et par transpiration des plantes) ;
Rsurf est le ruissellement de surface ;
R est la recharge (eau qui s’infiltre dans le sol et qui atteint la nappe phréatique).
61
Qu'est-ce qu'un puit artésien ?
Le puits artésien est un puits qui s'approvisionne dans un aquifère confiné par un aquiclude et mis sous
pression à la faveur d'une zone de recharge. la pression dans l'aquifère fait en sorte que l'eau va jaillir si la bouche du puits se situe sous la surface piézométrique. On parle alors d’un puits artésien jaillissant.
Si la bouche du puits se situait au-dessus de la surface piézométrique, il n'y aurait pas de jaillissement; l'eau atteindrait dans le puits la hauteur de la surface piézométrique.
62
Qu'est-ce qu'un bassin versant ?
Un bassin versant (ou bassin hydrographique) correspond à un territoire géographique où l’ensemble
des pentes sont inclinées vers un seul cours d’eau où s’y accumulent les eaux de ruissellement.
bassin versant local, la zone qui draine toutes les précipitations reçues sous forme de ruissellement ou
d’écoulement de base (sources souterraines) par une rivière donnée ou un ensemble donné de rivières.
Tous ces petits bassins versants forment ensemble un bassin versant régional lequel, à son tour, s’ajoute
à d’autres pour former un bassin versant à l’échelle d’un continent.
63
Le Québec possède combien des réserves en eau
douce renouvelables de la planète ?
Le Québec possède 3% des réserves en eau
douce renouvelables de la planète
64
Le bassin versant du lac Saint-Charles est en partie contrôlé par quoi ?
La nature du socle rocheux
65
V/F La ville de Québec s'alimente majoritairement à partir du fleuve Saint-Laurent et du lac Saint-Charles ?
Vrai
66
Qu'est-ce qui explique la variabilité chimique de l'eau souterraine ?
Les formations géologiques, le degré de confinement des nappes phréatiques et le temps de séjour de l’eau dans ces formations géologiques représentent les principaux facteurs naturels
67
Quels sont les 4 types de contrôle qui sont effectués sur l'eau ?
bactériologique (p. ex. bactéries coliformes fécales, Escherichia coli [E coli]);
physico-chimique (turbidité, substances inorganiques et organiques);
désinfection (p. ex. ajout de chlore) ;
eau brute (avant tout traitement).
68
Qu'est-ce qui peut affecter les rivières des bassins agricoles ?
La turbidité, la chlorophylle «a» ainsi que, dans une moindre mesure, les coliformes fécaux et le phosphore total
69
L'enfouissement des substances polluantes doit tenir compte de la nature des terrains. Ex
Un enfouissement sur des matériaux poreux comme les sables et les graviers ne peut conduire qu'à une dispersion des contaminants sur de grandes distances, lentement mais sûrement.
On croit généralement que l'enfouissement sur le roc solide (roches ignées ou métamorphiques) est un gage de sécurité. La roche est souvent fracturée; elle peut alors être très perméable et constituer un excellent aquifère.
70
Explication du phénomène de contamination des puits par l'eau salée en bordure de mer
1. les eaux salées, plus denses que les eaux
douces potables, s'infiltrent sous ces dernières jusqu'à une certaine distance à l'intérieur du continent.
2. Le pompage de l'eau douce entraîne la création normale d'un cône de dépression à la surface de la nappe phréatique; en réaction à ce cône de dépression, il se forme un cône inverse sous la lentille pour
rééquilibrer les masses de densités différentes.
3. un puits, qui pendant un certain temps a pompé de l'eau douce, peut subitement se mettre à pomper de l'eau salée.
4. Une montée du niveau marin s'accompagnera d'une montée de la nappe phréatique marine sous la plaine littorale, entraînant le pompage d'eau salée dans les puits.
71
Def désalinisation
Éliminer les sels contenus dans l'eau pour la consommation humaine
72
Comment un géologue définit un sol ?
Un matériau non consolidé reposant sur le socle
rocheux
73
Comment un pédologue définit un sol ?
Cette partie tout à fait superficielle de l’écorce terrestre représente une accumulation d’horizons de matière spécifique qui forme des profils physicochimiques particuliers.
74
La composition et la structuration interne des sols dépendent de plusieurs facteurs qui prévalent lors de la
formation et de l’évolution de ceux-ci. Quels sont-ils ?
Ces facteurs incluent le climat, le matériau parent (socle rocheux ou dépôts meubles), le relief (déclivité), le drainage, le temps et les organismes vivants.
75
Quels sont les processus qui contribuent à la formation de sols ?
Altération chimique (altérations physique et biologique dans une moindre mesure): produit des débris
non consolidés de nouveaux minéraux (p. ex. argiles) et des ions en solution.
Zone de lessivage: l’eau de pluie qui va transporter ces ions dissous et ces particules vers le bas en percolant dans le sol jusqu’à ce qu’il y ait de nouveaux minéraux qui cristallisent directement dans l’eau ou
lorsque celle-ci réagit avec les débris.
Zone d’accumulation: l’eau délaisse également son contenu en argile fine dans ce niveau du sol
76
Quels sont les 5 principaux horizons du sol et expliquez les?
Horizon O « organique »: couvert végétal. Matière organique et est dépourvu de matière minérale.
Litière --> niveau de feuilles non-décomposées et autres substances accumulées à la surface. Plus bas, litière transforme en humus (couche formée de matière organique décomposée par les bactéries, les microbes, les champignons et autres organismes)
Horizon A: mélange d’humus encore plus dégradé et de grains de minéraux. Couleur gris foncé à brun noirâtre, donnée par la matière organique. Partie la plus fertile des sols --> couche arable que les fermiers labourent pour y semer des cultures. L’eau percolant dans cet horizon provoque altération chimique ce qui développe minéraux argileux et met ions en solution. Mobilité de certains éléments chimiques et argiles qui migrent vers bas du profil grâce à l’eau interstitielle.
L’horizon E (pour « éluvial5 »): zone de transition (lessivage des éléments chimiques) mais pas de mélange significatif avec la matière organique superficielle. Absence matière organique --> couleur plus claire que horizon A. Tous deux correspondent à zone de lessivage.
L’horizon B: la zone d’accumulation éléments chimiques et argiles. Partie inférieure sols où se forment de nouveaux minéraux et où de l’argile comble les vides. couleur fonction de composition de la matière minérale qui a été altérée. Si cette matière (matériau parent)
contient beaucoup de fer, la couleur de l’horizon B aura une couleur rougeâtre à cause de l’état oxydé du fer (Fe3+).
L’horizon C: sommet du socle rocheux qui a subi l’effet altération chimique et a été partiellement désagrégé sans toutefois avoir subi lessivage ni d’accumulation. En procédant vers le bas du profil, roche devient de moins en moins altérée et acquiert aspect plutôt massif. Si le
matériau parent correspond à des sédiments, altération l’horizon C diminuera progressivement vers bas du profil pour laisser place sédiments non altérés.
77
Un horizon éluvial fait référence à quoi ? illuvial ?
Un horizon éluvial fait référence à un niveau appauvri en éléments chimiques, tandis qu’un horizon illuvial est
plutôt enrichi.
78
Le sol est formé de quatre éléments principaux. Quels sont-ils ?
La matière minérale: fragments de roches et de minéraux dérivés du matériau parent ainsi que de minéraux nouvellement formés dans le sol
La matière organique: résidus d’origine végétale et animale ; elle joue un rôle essentiel dans la formation des sols. Fournit l’azote, le phosphore, le soufre ainsi que certains autres éléments chimiques aux plantes tout en étant une importante source d’énergie pour les microorganismes qui vivent dans le sol.
L’eau: représente des réserves impressionnantes pour notre consommation, mais elle contribue directement à la pédogenèse en plus de participer à la nutrition des plantes en transportant les éléments dissous.
L’air: contient généralement plus d’humidité, est plus riche en dioxyde de carbone (CO2) et moins riche en oxygène que l’air contenu dans l’atmosphère.
79
Un sol se développe à partir de quoi ?
La désagrégation d’un socle rocheux ou d’un dépôt sédimentaire par des processus majoritairement associés à l’altération chimique
80
Quels sont les deux principaux facteurs contrôlant la vitesse d’altération ?
La chimie minérale et le climat (températures et précipitations)
La stabilité des roches est non seulement dépendante
de sa minéralogie (altération chimique) mais aussi des processus d’altération physique et biologique
81
Les climats chauds et humides favorisent une altération géochimique de quel vitesse ?
Rapide du socle rocheux et la formation de sols de fortes épaisseurs alors que les climats secs et froids, comme dans le nord du Québec, favorisent surtout une altération physique tout en n’étant pas très favorable au développement de fortes épaisseurs de sols.
82
V/F La stabilité relative des minéraux est aussi fortement contrôlée par l’acidité et l’alcalinité des différents types de sols ?
Vrai, par exemple, les sols acides des forêts boréales riches en conifères désintègrent rapidement les carbonates et les sulfures.
83
V/F Une partie probablement non négligeable des changements climatiques survenus depuis la formation de la Terre pourrait être attribuable à la stabilité des minéraux et des roches.
Vrai, L’instabilité des carbonates, des sulfures ou des silicates, par exemple, met en solution des ions qui, ultimement, modifient la chimie de la lithosphère, de l’hydrosphère, de la biosphère ou de l’atmosphère.
84
Les sols constitués de particules grossières
comme les sables et les graviers (>50 microns [µm]) sont ...
granulaires, pulvérulents et ont un comportement non plastique. Le terme « pulvérulent » réfère à un sol dont les éléments ne présentent aucune cohésion, c’est-à-dire que les particules ne collent pas entre elles.
85
Les sols fins composés de particules de la taille des argiles9 (2 µm, invisibles à l’oeil nu10) sont au contraire ...
cohésifs et se déforment plastiquement. Cette cohésion entre les particules fines où dominent les argiles (phyllosilicates) est assurée par le frottement, les forces d’attraction chimique entre les grains et la tension de surface de l’eau
86
Quels facteurs influencent grandement les propriétés d’ingénierie des sols ?
La taille, la forme et le type de particules tout comme la distribution granulométrique et la compacité
87
La détermination quantitative de la distribution de la taille des particules se fait par quel moyen ?
Tamisage mécanique pour les particules de taille supérieure à 75 µm
88
Pour le type de sols très fins, on utilise quelle méthode ?
Hydrométrique qui fait appel à un processus sédimentaire et qui consiste à observer la vitesse de déposition des particules fines dans un liquide à l’intérieur d’un hydromètre.
89
La forme de ces courbes granulométrique donnent quoi ?
Un aperçu rapide de la variation granulométrique du matériel.
90
La décomposition microbienne de la matière organique mène à la minéralisation primaire qui produit quoi ?
Des molécules simples (solides ou gazeuses) ainsi que des cations et des anions
Les coléoptères, les fourmis, les
acariens, les vers de terre, les larves, les protozoaires ainsi que les bactéries et les champignons ne sont
que quelques organismes vivants qui provoquent la décomposition microbienne.
91
Les produits de cette minéralisation servent à quoi ?
Évacuée dans l’atmosphère, absorbés par les végétaux et les micro-organismes, fixés sur les particules du sol ou entraînés en profondeur par l’eau.
les organismes assurent des fonctions essentielles comme la production de nutriments pour les plantes, la fixation d’azote et la dégradation des polluants.
92
Qu'est-ce qui participe à l'humidification des sols ?
Les composés de la minéralisation primaire ainsi que la matière organique fraîche --> humus
93
Qu'est-ce que la minéralisation secondaire ayant lieu dans l’humus ?
Le résultat de l’association de composés organiques avec des minéraux tels les argiles et les oxydes.
94
V/F L’argile et l’humus influencent donc grandement les propriétés physiques et chimiques des sols en contrôlant en grande partie les réactions chimiques et les échanges d’éléments nutritifs entre le sol et les végétaux ?
Vrai
95
Quels sont les grands ordres de sols du Québec ?
Les cryosols (cryo = glace): régions couvertes par le pergélisol. Portion la plus nordique du Québec et dans des endroits restreints plus au sud. Rigueur climat -->nuit au développement sols qui demeurent très minces et qui pas d’horizon défini. La glace, au lieu de l’eau, ainsi que l’air remplissent vides dans ces sols et quantité de matière organique est plutôt faible.
Les brunisols: grande variété d'environnements
climatiques et végétatifs. Développés dans forêt boréale du Moyen Nord, mais aussi dans forêt mixte (feuillus et résineux), la taïga et la toundra. La structure de ces sols de couleur brune n’a pas permis le développement d’horizons aussi bien définis que ceux des podzosols.
Les podzosols: Sols de granulométrie grossière (sables) qui sont formés au-dessus d’un substrat acide (p. ex. roches du Bouclier canadien) sous des pédoclimats frais à très froids et plutôt humides. Les eaux interstitielles se drainent relativement bien ce qui rend ce sol non-saturé en eau, à moins d’exceptions locales. Cet ordre a des horizons relativement bien définis dont un horizon B qui
contient des matériaux d’accumulation amorphes formés principalement de matière organique humifiée
combinée avec des proportions variables d’aluminium et de fer.
Les luvisols: Un des trois sols dominants dans les zones forestières du Québec mais, contrairement aux brunisols et aux podzosols, il se développent dans les zones moins sablonneuses et plus riches en matière organique.
Les gleysol: dominés par des sols argileux sans horizon distinct que l’on retrouve surtout dans la vallée du Saint-Laurent et en Abitibi dans des endroits où se sont déposées des argiles glaciolacustres ou glaciomarines.
Les régosols: minces niveaux de matériau parent altéré qui n’ont pas peu développer la structure interne d’un véritable sol souvent parce qu’il s’agit d’une zone située dans une pente constamment affectée par l’érosion causée par des eaux de ruissellement.
96
V/F Si l’altération affectant le socle rocheux ou les dépôts meubles est jeune, c’est-à-dire quelques milliers
d’années tout au plus, le sol sera plutôt épais ?
Faux, mince
97
Quels sont les deux grands types de pédogénèse en fonction des zones climatiques ?
Dominante biochimique: dans les climats boréaux et tempérés comme au Québec, correspond à des eaux chargées en acides organiques solubles menant à l’acidolyse des roches, c’est-à-dire à une hydrolyse à caractère acide en raison de l’acidité de la végétation.
Dominante géochimique: sous les climats chauds et
humides, comme dans les tropiques, il y a plutôt hydrolyse des roches associée à l'altération des minéraux et donc à la percolation d’eaux pures ou chargées en dioxyde de carbone.
98
Qu'est-ce que la podzolisation ?
Surtout lieu dans les sols des forêts de résineux des climats froids et humides
Processus qui fait migrer les éléments chimiques et la matière organique vers le bas du profil.
Le processus est initié dans la matière organique abondante dans la litière qui libère des substances acides lors de sa décomposition. Ces substances migrent vers le bas du profil d’autant plus facilement que le sol est perméable (p. ex. sable).
Autrement dit, le matériel assure un bon drainage. L’eau acide attaque les minéraux inclus dans l’horizon
A et brise les liens chimiques qui relient les ions entre eux ce qui provoquent le lessivage de la majorité
des éléments, en particulier le fer, l’aluminium, le manganèse et leurs oxydes. Ces oxydes transportés
s’accumulent dans l’horizon B habituellement de couleur rougeâtre.
99
Qu'est-ce que la gleyification ?
L’inverse de la podzolisation, se produit dans un matériau plutôt imperméable qui ne se draine pas facilement.
Les sols très fins comme les argiles sont de bons candidats pour ce processus associé à des matériaux saturés en eau où règnent des conditions anaérobies.
Les horizons de ce profil sont généralement peu
différenciés. S’ils sont saturés en eau, les gleysols sont souvent recouverts de marécages mais, lorsqu’ils
sont drainés, ils s’avèrent être d’excellents sols agricoles comme ceux de la vallée du Saint-Laurent et de
la région du Saguenay-Lac-Saint-Jean.
100
Quels processus peuvent aboutir au développement
de zones enrichies en métaux ?
L’altération chimique des roches par les eaux superficielles mobilise certains éléments chimiques et/ou permet la formation de nouveaux minéraux dans les sols.
101
Quel est le processus qui développe des sols ferrugineux qu’on nomme « latérites » ?
Gîtes sédimentaires
De tels sols se développent dans les régions tropicales (entre les latitudes 30°N et 30°S) où les conditions climatiques sont chaudes et humides et où alternent des saisons sèches et pluvieuses. L’Australie, l’Asie du Sud-Est, la Nouvelle-Calédonie, l’Afrique équatoriale, le nord de l’Amérique du Sud et la région des Caraïbes.
Dans ces milieux, les processus pédologiques sont plutôt associés à l’hydrolyse des roches et à l’effet prolongée de l’altération géochimique
102
Quel est le facteur le plus important dans le
développement des sols ?
Le climat, qui inclut la température atmosphérique et les précipitations.
103
Le développement d’un profil latéritique est un long processus qui implique quoi ?
la déstabilisation des minéraux et la mobilité de certains éléments chimiques comme Si, Mg, Na, K et Ca. À l’inverse, d’autres éléments comme Ni, Al, Fe, ou Mn sont plutôt insolubles ou ne sont transportés que sur de courtes distances.
Les minéraux mobiles migrent vers le bas du profil et forment de nouveaux minéraux
104
Qu'est-ce que la consolidation primaire des sols ?
La compression de l’air dans les pores va provoquer un tassement quasiment instantané.
Progressivement, l’eau contenue dans les vides sera évacuée
Le sol subit alors une diminution de volume équivalente à celui de l’eau expulsée.
105
Qu'est-ce que la consolidation secondaire des sols ?
Si la contrainte verticale est toujours active, ce sont les particules solides du sol qui s’arrangeront entre elles de manière à occuper un volume plus réduit.
S’accompagne du fluage des particules. Il y a alors
un réajustement plastique des grains du sol qui mène à la rupture des particules argileuses et celle de leurs
liaisons chimiques inter-granulaires.
106
Comment fait-on pour mesurer la quantité d’eau libérée ainsi que la différence de volume de l’échantillon ?
En utilisant un consolidomètre
107
Des sols très riches en matière organique sont-ils propices pour le développement d'infrastructures ?
Comme ces sols organiques sont typiquement
spongieux, friables et compressibles, ils sont à éviter pour tout développement d’infrastructures, car ils
n’offrent pas un bon appui pour les fondations.
108
Quelle est la différence entre la compaction et la consolidation des sols ?
Compaction: réfère plutôt à la densification d’un sol suite à l’application d’une énergie mécanique (charge) sur une courte période de temps. Il s’agit d’un processus rapide de densification et de stabilisation des sols
réarrangement des particules sans qu’il n’y ait expulsion d’eau (contrairement au processus de consolidation)
les particules des sols se réarrangent dans une structure plus compacte, résultant en une diminution de la porosité et en une augmentation de la densité du matériau
Consolidation: évacuation de l'eau
109
Qu'est-ce que la contrainte verticale ?
L’évaluation de ces contraintes de sous surface est primordiale dans tout dossier d’ingénierie destiné à concevoir des fondations, en particulier lorsque vient le temps de calculer la capacité portante des sols.
110
Qu'est-ce que la liquéfaction ? Quels sont les deux moments où cela peut arriver ? Quel est le processus ? Qu'est-ce que cela provoque ?
Sols sablonneux ou silteux saturés en eau qui passent rapidement de l’état solide à l’état liquide.
Suite à des contraintes cycliques (vibrations continues) ou lors du déclenchement d’un phénomène soudain
Un sable saturé en eau réagit de manière à expulser l’eau interstitielle au fur et à mesure que l’espace des vides diminue (phénomène de consolidation).
- Perte totale de la force de cisaillement ce qui mène à l’écoulement fluide de l’ensemble du sédiment.
- Structures circulaires appelées des « volcans » de boue.
- Des phénomènes de tassement et/ou d’affaissement se développent également ce qui entraînent de sérieux dommages aux infrastructures (barrages, routes, édifices, etc.).
- Si le sol liquéfié se trouve en surface, il s’écoulera rapidement sous la forme d’une coulée de boue.
111
Quels sont les 4 types de glissements de terrain dans les sols ?
(A) Les coulées boueuses désignent le déplacement
de particules fines d’un sol ayant une forte teneur en eau. Ces coulées qui s’écoulent très rapidement se
produisent généralement en régions montagneuses suite à de fortes précipitations.
(B) Les glissements circulaires (ou rotationnels) font référence à ceux qui sont de forme semi-circulaire (en plan) avec une surface de glissement circulaire (en coupe). Ils affectent les pentes des dépôts meubles et sont très communs dans la vallée du Saint-Laurent où il s’en produirait environ 3000/an dans les argiles glaciomarines. Dans le cas de ces argiles, le matériel se
liquéfie rapidement ce qui fait que certains spécialistes du domaine parlent plutôt de coulées argileuses qui
ont des vitesses d’écoulement rapides quoique plus lentes que celles des coulées boueuses de montagnes.
(C) Le déplacement très lent et à peine perceptible du sol (ou de la roche) à la surface d’une pente correspond au glissement par reptation. Ce déplacement de matériaux est le premier signe de l’instabilité
d’une pente. Un indice caractéristique de ce type de glissement est la présence d’arbres à tronc inférieur
courbe et/ou celle de petits replats dans la pente qui sont causés par le déplacement du sol.
(D) En région nordique sous climat froid, la couche superficielle des sols dans les pentes peut glisser lentement sous l’influence de cycles successifs de gel et de dégel. Il s’agit dans ce cas de glissements par solifluxion qui se caractérisent en surface par la présence de bourrelets dans la pente.
112
Quels sont les trois étapes de la sensibilité des sédiments glaciomarins ?
(A) Les particules granulaires (quartz, plagioclase, K-feldspath, hornblende) et les phyllosilicates formant ces
sédiments ont été arrachés au Bouclier canadien.
Ces processus électrochimiques, couplés à l’effet de capillarité de l’eau interstitielle qui est abondante, favorisent le développement de flocons d’argiles stables (sorte de « château de cartes »).
(B) Exposition à l’eau de pluie et à celle de la fonte des neiges. La percolation d’eau douce provoque le lessivage des ions de sels, ce qui crée la déstabilisation des charges électriques et augmente les forces de répulsion entre les feuillets d’argiles. Il y a ainsi une hausse de la sensibilité des argiles suite à la baisse de la salinité des sédiments. Également, il semblerait que cette hausse de sensibilité soit accentuée lorsque les dépôts contiennent beaucoup de particules granulaires (en comparaison avec les phyllosilicates).
(C) Avec la hausse de la sensibilité vient aussi la hausse de risque du déclenchement de coulées argileuses.
113
Pourquoi les boues de la mer de Champlain et le golfe de Laflamme sont sensibles à la déstabilisation ?
Provoquée, entre autres, par les séismes, le retrait de matériel au pied des talus et/ou l’augmentation des pressions d’eau interstitielle dans les sols.
Les fortes pluies et crues printanières ou les activités anthropiques jouent un grand rôle dans la déstabilisation de ces dépôts.
114
Comment fait-on pour identifier les zones les plus susceptibles de présenter des glissements de terrain ?
Par la présence d'argiles sensibles
115
La façon dont la pente va s’affaisser dans un glissement circulaire des coulées argileuses va dépendre de quoi ?
De la géologie locale, de la physiographie et du climat de la région
116
Quelles sont les deux parties principales d'un glissement de forme circulaire ?
À la tête, il y a une dépression (ou niche d’arrachement) qui correspond au volume des terres déplacées.
À la base, il y a l’amoncellement des matériaux déplacés qui forme une langue ou des bourrelets et où il y a soulèvement des matériaux.
117
Qu’est-ce qui provoque un glissement?
Le mouvement est enclenché lorsque les contraintes de cisaillement dépassent la résistance au
cisaillement.
Ces contraintes sont dépendantes de la masse des matériaux (sols, roches), des pressions de
l’eau interstitielle et des surcharges locales appliqués dans la partie supérieure de la pente. La cohésion et
le frottement entre les particules du sol influencent la résistance au cisaillement. Les matériaux très fins
comme les argiles ont tendance à être cohésifs et plutôt plastiques (forces électrochimiques entre les
argiles), donc résistants au cisaillement, contairement aux sols plus grossiers qui, eux, peuvent offrir une
résistance seulement en raison du frottement entre les grains
118
Le glissement rotationnel se développe dans quel type de matériau ?
Un matériau qui est homogène et sans discontinuité
structurale planaire qui pourrait contrôler l’orientation du plan de glissement
119
Def contrainte
Force appliquée à une certain unité de surface
120
Différence entre contrainte et déformation
Les contraintes peuvent déformer tout aussi bien un volume de pâte à modeler que tout un segment de la croûte terrestre. La déformation peut être permanente ou non
121
Quels sont les trois principaux types de déformation ?
Élastique, plastique et cassante
122
Def déformation élastique
La première réponse d'un matériau à la contrainte
Quand la contrainte est relâchée, le matériau reprend sa forme et son volume initial : la bande élastique que l'on étire ou la balle de tennis frappée par la raquette. L'énergie emmagasinée par le matériau durant la déformation est dissipée lorsque la contrainte est relâchée. À un point donné durant la déformation élastique, la relation contrainte déformation devient non linéaire : le matériau a atteint sa limite d'élasticité.
123
Def déformation plastique
Def déformation cassante
Il en résulte une déformation plastique (l'écrasement d'une boule de pâte à modeler par exemple) ou une déformation cassante (le verre qui se brise). Dans le cas de la déformation plastique, toute l'énergie est utilisée pour déformer le matériau. Avec une augmentation de la contrainte, le matériau atteint un second seuil, son point de rupture, et il casse : c'est la déformation cassante.
124
Quels sont les paramètres importants qui doivent être considérés lorsqu'on applique les concepts de contrainte déformation aux matériaux de la croûte terrestre ?
La température, la pression, le temps et la composition
125
V/F les roches près de la surface sont déformées de façon plastique ?
FAUX ,Cassante
les roches près de la surface sont déformées de façon cassante, alors que les roches en profondeur le sont de façon plastique
le comportement de la lithosphère est fragile lorsque la rupture suit presque immédiatement la déformation élastique et il est ductile lorsque se produit une déformation plastique avant la rupture.
126
Pourquoi faut-il considérer le facteur temps dans la déformation des roches ?
Si on étire brusquement (temps court) un cylindre de pâte à modeler, il casse; si on y va un peu plus lentement (temps long), il se déforme de façon plastique. En ce qui concerne la déformation des roches, le facteur temps, qui se mesure ici en millions d'années, se doit d'être considéré.
127
Quelle est la relation qui unit la composition de la roche avec la profondeur ?
Certaines roches (calcaire, grès) devront atteindre de plus grande profondeur pour se déformer plastiquement.
128
V/F le comportement mécanique des roches sur lesquels s’appliquent les contraintes varie en fonction de la profondeur en raison de la hausse de la pression et de la température ainsi qu’en fonction de la composition des roches et de la durée des contraintes
Vrai
129
Qu'est-ce que la zone de transition fragile-ductile de la croûte ?
Une portion crustale supérieure plutôt fragile et une portion inférieure ductile
La limite fragile-ductile dans le manteau supérieur
définit, pour sa part, les types de déformation dans l’olivine.
130
La lithosphère continentale contient combien de niveaux fragiles et combien de niveaux ductiles ?
la lithosphère continentale contient deux niveaux fragiles (l’un dans la croûte, l’autre dans le manteau supérieur) de même que deux niveaux ductiles, à cause de différences minéralogiques.
131
Qu'est-ce qu'une situation isotrope ?
Quelle est la seule déformation possible ?
Lorsque les trois composantes des contraintes ont la même valeur
Celle d'un changement de volume du matériau
132
Qu'est-ce qu'une situation anisotrope ?
Les contraintes ne sont pas égales en tout points on parle alors d'ellipsoïde des contraintes
133
Quels sont les trois régime dans une situation anisotrope ?
Régime extensif: (amincissement de l’écorce terrestre) où l’axe d’étirement est horizontal
Régime compressif: (épaississement de l’écorce terrestre) avec l’axe de raccourcissement orienté à
l’horizontale
Régime coulissant: (décalage de deux blocs adjacents de l’écorce terrestre). Dans cette situation en coulissage (ou en décrochement), la contrainte maximale, qui est une contrainte de cisaillement, forme un angle avec le plan de rupture.
134
Les déformations dans les roches sédimentaires résultent le plus souvent de quoi ?
Des mouvements des plaques lithosphériques qui se traduisent par des contraintes qui modifient la forme des roches, leur volume et, dans certains cas, leur composition chimique.
135
Qu'est-ce qu'une compression coaxiale ou non coaxiale ?
Dans le cas d'une contrainte de compression coaxiale, les cartes vont s'arquer à la manière d’un pli. Le matériau déformé conserve alors les orientations du cube de référence initial. Ainsi ce cube devient un prisme à base rectangulaire suite à une compression et les trois axes de références conservent la même orientation. Il s’agit d’une compression pure produisant de l’aplatissement sans cisaillement.
Par contre, si les contraintes ne sont pas coaxiales, il va se développer de la compression par cisaillement. Un jeu de cartes soumis à de telles contraintes se déformerait par le glissement des cartes les unes sur les autres. Le cube, lui, serait déformé et l’orientation de ses axes de référence serait modifiée, voire distortionnée.
136
Quels sont les trois effets de la déformation cassante ?
Les contraintes de compression produisent des
failles inverses (plan de faille abrupte) ou de chevauchement (plan de faille près de l’horizontal). Dans
les cas de failles inverses ou de chevauchement, le toit monte par rapport au mur.
Les contraintes de tension produisent des failles normales et listriques. Le qualificatif « listrique » signifie que l’inclinaison de la faille s’adoucit en profondeur, devenant presque horizontale. Dans le régime en tension, le toit descend par rapport au mur.
Les failles de décrochement (ou de coulissage) constituent un cas particulier; elles se produisent par le déplacement de deux compartiments l’un par rapport à l’autre dans un plan horizontal. Ces failles ont un pendage (inclinaison) vertical. On les retrouve communément en régime coulissant impliquant de la compression et, plus rarement, dans les contextes extensifs.
137
Quels sont les principales contraintes dans les failles normales, inverses et coulissantes ?
Les failles normales:
Conditions de formation commandées par des systèmes d’ouverture de l’écorce terrestre. Le compartiment au toit descend par rapport à celui du mur.
Structures géométriques en horsts et en grabens
La contrainte principale maximale est verticale
Les zones de rifts (p. ex. Est-africain, Mer Rouge ou celui au centre des dorsales)
Failles inverses
Cisaillements en régime compressif.
Le toit s’élève relativement au mur.
Il y a raccourcissement horizontal en raison de l’orientation de la contrainte maximale dans cette direction.
Les failles de chevauchement font partie de ce type de faille
Les chaînes de montagnes sont des régions propices au développement des failles en régime compressif.
Failles coulissantes
cisaillements en régime coulissant pour lesquelles le rejet est longitudinal et parallèle à la direction du cisaillement et le plan de faille est subvertial. Les contraintes principales maximum et minimum sont horizontales.
Une faille de décrochement est dite dextre ou senestre. Elle est dextre si l’horizon repère du compartiment opposé semble s’être déplacé vers la droite ; et senestre si ce même horizon repère s’est plutôt déplacé vers la
gauche. Un bon exemple d’une faille en décrochement dextre est la faille de San Andreas, en Californie.
138
Les grabens correspondent à quoi ?
Les horts ?
Zones d'effondrements qu'on peut nommer rifts
Compartiment crustaux soulevés par l'action des failles
139
Qu'est-ce qu'une roche compétente ?
Signifie qu'une roche se déforme de manière cassante
140
Qu'est-ce qu'une diaclase ?
Contrainte de tension au sein d'une roche fragile (petites cassures)
141
Des exemples de diaclase
Des diaclases se créent lorsque:
couches de roches autrefois situées en profondeur subissent une baisse de pression lors de leur exhumation suite à l’érosion de séquences rocheuses sus-jacentes.
Le refroidissement d’une lave provoque aussi l’apparition de fractures en raison de la contraction de la roche lors de la baisse des température.
Roches qui subissent du plissement.
Les diaclases, qui se répètent à des intervalles souvent réguliers, transforment un massif rocheux à l’origine monolithique en une juxtaposition de blocs fragilisés dont les parois peuvent être attaquées par l’altération.
142
Quels sont les paramètres qui servent à la caractérisation des diaclases?
Orientation des diaclases, la forme du plan de discontinuité, extension, espacement, persistance, rugosité, ouverture, altérations et remplissage
143
Un plis dans une roche constitue quoi ?
La manifestation d’un comportement plastique (ductile) des roches sous l’effet de contraintes de compression
Pour décrire les plis, on utilise les termes d’anticlinal quand le pli se ferme vers le haut et de synclinal lorsqu’il se ferme vers le bas. Les plis sont dits droits lorsque le plan axial est vertical. À l’autre extrême (non illustré ici), il y a les plis couchés lorsque le plan axial est horizontal.
Entre les deux, il y a les plis déjetés et les plis déversés. Les plis droits résultent de contraintes de compression coaxiales. Les plis déjetés, déversés et couchés sont produits par des contraintes non coaxiales dans un régime combinant de la compression et du cisaillement.
144
Pour que les roches se déforment ductilement il faut quoi ?
Il faut que les températures soient relativement élevées. C’est donc dire que ce type de déformation se retrouve profondément dans la croûte terrestre, soit à plus de 15 km, et à des températures supérieures à 350°C.
145
Qu'est-ce qu'un plis ?
Déformations continues et sans rupture issues du comportement ductile des roches.
146
D'un point de vue d'un ingénieur, les roches sont importantes pourquoi ?
1) elles sont couramment utilisées dans les matériaux de construction
2) elles représentent les fondations de plusieurs ouvrages en ingénierie (bâtiments, routes, barrages, etc.).
147
Qu'est-ce que la compressibilité ?
Perte de longueur subie par une carotte de roche lorsqu'elle est soumise à une charge
148
Def module d'élasticité
Déterminer la déformation qui se produira dans le massif rocheux de fondation lorsqu’une infrastructure sera érigée.
149
Lorsque les roches sont utilisées comme matériaux de contruction les propriétés les plus critiques sont...
Lorsqu’elles sont utilisées pour les fondations...
La résistance et la durabilité de même que la densité, dans certains cas.
La densité, la résistance et la compressibilité sont les
propriétés les plus déterminantes.
150
Qu'est-ce que l'absorption ?
Le ratio du poids de l’eau dans les pores de la roche sur le poids de l’échantillon à sec.
Les roches avec des valeurs d’absorption élevées ont généralement une faible résistance en compression.
151
Quels sont les deux grands types de mouvements qui peuvent affecter les sols et les roches ?
Quelles sont les causes naturelles qui agissent à l'intérieur de la masse ?
Les affaissements qui touchent les surfaces horizontales et dont la composante de mouvement est verticale.
Les glissements de terrain qui se produisent dans des terrains pentés et dont la composante dominante du déplacement tend vers l’horizontale.
La dissolution des roches calcaires, excavations
152
Quelles sont les causes de l'effondrement de la mine souterraine Belmoral ?
la méthode d’exploitation inappropriée, des trop vastes dimensions de la galerie d’exploration et du chantier d’abattage, de négligence au niveau de la conception du pilier de surface, de l’importance de la fracturation du roc (faible RQD) laissant circuler l’eau depuis la surface et de la méconnaissance des conditions géotechniques du sol sus-jacent.
Cet accident, d’abord relié à des concepts d’instabilité rattachés à la mécanique des roches, a ensuite touché le domaine de la mécanique des sols par la liquéfaction des sédiments lors de leur chute dans la mine.
153
Quels sont les deux types de glissement qui s'apparentent à des chutes de blocs ?
Les glissements par éboulement impliquent la chute libre de blocs qui rebondissent, se fracturent et dévalent les pentes. Les massifs rocheux contenant des plans de faiblesse fortement inclinés vers la base d’un escarpement ou d’une vallée sont les plus propices à cette instabilité.
Les régions marquées par de hautes falaises sont souvent affectées par ce genre d’instabilité qui
causent à l’occasion des dommages aux infrastructures (routières, ferroviaires, ou autres) et même des
pertes humaines.
Les glissements par basculement se produisent majoritairement à partir de blocs de
roches lorsque ceux-ci basculent au-delà de leur centre de gravité.
Ces blocs instables ainsi que ceux qui sont fracturés et altérés qui risquent de basculer au cours de la durée de vie d’une structure construite à proximité devraient être enlevés de la pente lors de la phase de construction. Les massifs rocheux les plus propices pour ce type de glissement sont évidemment ceux qui développent des réseaux de discontinuités relativement perpendiculaires.
154
Qu'est-ce qu'un glissement planaire ? Quels sont les deux cas possibles ?
Glissement planaire où la surface de cisaillement
correspond à une discontinuité qui représente la limite entre deux types de roches ayant des
compétences différentes (p. ex. niveaux de shale et de grès).
une diaclase, un plan de schistosité ou une interface marquant une limite entre des roches fraîches et altérées. La masse de roche située au-dessus de la surface de cisaillement glisse dans un mouvement de translation vers le bas de la pente soit en une seule unité, soit en une masse cohérente constituée de quelques morceaux très rapprochés.
155
Quelles sont les conditions favorables aux détachement rocheux ?
pente très abrupte et instable, roches sédimentaires
(shale, calcaire) extrêmement friables, strates parallèles à la pente, couverture végétale mince et éparse.
Mis à part ces caractéristiques inhérentes au promontoire, d’autres paramètres affectant le secteur doivent être considérés. Il y a notamment les conditions climatiques (fortes pluies, cycles gel/dégel), les rares
vibrations induites par les séismes associés à la vallée du Saint-Laurent et, historiquement, les secousses
causées par les tirs de canon depuis le haut de la falaise.
156
Quelles sont les méthodes pour quantifier les caractéristiques du roc à l'aide de carottes ?
Le taux de récupération est le rapport, en pourcentage, entre la longueur de la carotte extraite et la longueur forée. Lorsque des portions de roc ont été perdues ou lorsque celui-ci est friable, ce taux diminue.
La qualité du roc --> Le pourcentage obtenu permet de déterminer la qualité du roc, de mauvaise à excellente,
car il ne tient pas compte des portions de carotte hautement fracturées
Visionnement par caméra, de prélever des mesures
électriques ou magnétiques et d’avoir une certaine estimation de la composition chimique. Il est aussi
possible de faire des essais d’eau qui consistent soit à mesurer le niveau d’eau dans le forage ou de
calculer sa capacité à laisser l’eau circuler par ses fractures.
157
À quoi sert le système de classification des massifs rocheux fait par les ingénieurs du Norwegian Geotechnical Institute (NGI) ?Basé sur quoi ?
La valeur Q qui donne la qualité du roc et sert de guide
lorsque vient le moment de décider du type et de la quantité de support nécessaire pour assurer la stabilité
de l’ouvrage souterrain.
L'estimation de certains paramètres du socle rocheux mettant en relation le RQD (Figure 2.3.19) et les caractéristiques des diaclases dans le roc
158
La construction des tunnels dans le roc peut se buter à différentes difficultés. Quelles sont-elles ?
La structure de la roche telle que les failles, les plis, les diaclases (joints) et les cisaillements.
159
Comment doit être construit un tunnel ?
La pression existant dans un massif rocheux est une combinaison de forces produites par le poids de la
roche environnante.
Le tunnel doit être conçu de manière à ce que le toit de la cavité ne supporte pas la contrainte totale verticale. Dans un ouvrage bien réalisé la charge sera redistribuée autour du tunnel selon le principe de l’arche.
160
V/F Les roches stratifiées avec des orientations et des pendages non favorables ainsi que les structures telles que les plis, les failles et les diaclases peuvent mener à de l’instabilité dans le tunnel.
VRAI
161
V/F l'asphalte est composé à 95% de granulats et 5% de bitume
Vrai
162
Qu'est-ce qu'un granulat ? Les types de granulats ?
Matériau que l'on peut utiliser tel quel (fondations routières, barrages), mais que l'on peut aussi lier rigidement (béton)
Naturels: issus de gravières
Artificiels: transformation thermique des roches
Recyclés: démolition d'ouvrages
80 MT/an de prod au Qc
163
De quoi est fonction la nature et la qualité des granulats ?
Caractéristique géologiques (sources pas homogènes et changeables dans le temps)
Minéralogie et propriétés physiques (dureté, tenacité)
Texture
Structure
164
Quelle est la nature de la roche selon le territoire québécois ?
Plat. Laurentien (Abitibi): volcaniques, métasédimentaires, intrusives
Plat. Laurentien (Partie nord): granitique, métasédimentaires et intrusives
Grenville: Granite, gneiss et amphibolite
Basses-Terres du St-Lau: Dolomies, calcaire et grès
Appalaches: sédimentaires, ignées et métamorphiques
165
Comment est formée une source de granulats ?
L'eau (fluviatiles), les glaciers (eskers) ou le vent (dunes)
166
Quels sont les dépôts granulaires les plus intéressants ?
Fluvioglaciaires: granulométrie étalée, peu de fines, pas de sel ni de coquillages friables
167
Que fait-on lorsqu'on a des granulats grossiers et fins ?
Tamisage, concassage et lavage au besoin
168
Quelles sont les étapes de la production de granulats ?
Primaire: fragmente les blocs (mâchoires, concasseurs gyratoires (dureté))
Secondaire et tertiaire: transforme en produits finis (concasseurs gyratoires et à choc (dureté et tenacité))
Sélection du concasseur en fonction de la taille, dureté, forme désirée, etc
169
Être au courant des estis de normes aucunement utiles à mon baccalauréat
LC 21-100: estimer la qté de particules présentant au moins une face produite par concassage (examen visuel)
CSAA23.3-13A: gabarits utilisés pour déterminer la proportion de particules plates, allongées et plates et allongées
A23.2-14: Méthodes d'essai et pratiques normalisées pour le béton
A23.2-5A: Détermination de la qté de particules fines passant 80 um dans un granulat
CSAA23.1-2014:
A23.1-14: Béton constituants et exécution des travaux
Annexe P: Action des sulfures dans le granulat de béton sur le comportement du béton
NQ 2560-500 (2003)
Détermination de l'indice pétrographique du potentiel de gonflement - IPPG (contrôle qualité matériaux granulaires)
Si IPPG < 10 --> matériaux conforme
Si IPPG > 10 --> Examen pétrographique
CSA A23.2-16A; 17A
Résistance à la fragmentation (broyage à boulets d'acier)
CSA A23.2-23A; 29A
Résistance à l'abrasion Micro-Deval (broyage à billes d'acier)
CSA A23.2-9A
Durabilité au MgSO4
170
Quelles sont les substances nuisibles dans les granulats ?
Sulfure de fer --> oxydation des sulfures, affecte structure
Matériaux de fondations granulaires --> affecte structures (dalles de béton)
171
Quelles sont les réactions chimiques nuisibles des granulats ?
Oxydation, Dissolution et précipitation
172
Quelles sont les conséquences possibles de la sollicitation mécaniques ?
Fragmentation, abrasion et polissage
Par camion transporteur ou pression des pneus
173
Différence entre macrotexture et microtexture ?
Macro: écoulement de l'eau, repousse effet aquaplanage, mesure à la tâche de sable
Micro: minéralogie, impact sur freinage en condition mouillée
CPP: mesure la capacité à conserver cette microtexture sous l'effet du trafic
CPP autoroutes > 0,45
CPP Montréal > 0,50
174
Quels sont les dommages associables aux cycles de gel/dégel ?
Contraintes dans la matériau
Déformations et/ou fissurations
Écaillage et éclatement
175
Comment la planète Terre est capable de garder l'eau liquide à sa surface ?
Système naturel de recyclage des éléments essentiels (C.A.P.S.O et eau) cycles biogéochimiques
176
Quelles sont les 4 grandes composantes du système Terre ?
Atmosphère, hydrophère, litho/astnénosphère et biosphère
177
Le grand réservoir de carbone est constitué par quoi ?
Les roches sédimentaires et aussi l'océan
178
Différence entre le cycle long et le cycle court du carbone
Le cycle court du carbone, qui fait intervenir le flux de carbone entre l’atmosphère, la biosphère et la surface terrestre, se mesure en moins d’un siècle.
Le cycle long, quant à lui, implique des processus qui peuvent s’échelonner sur plusieurs centaines de millions d’années et concerne essentiellement les flux entre les
sols, les sédiments et la lithosphère.
179
V/F Tant et aussi longtemps que le carbone reste piégé dans la lithosphère, il n’a aucun effet sur les changements climatiques. Par contre, si ce carbone est libéré et qu’il atteint l’hydrosphère ou l’atmosphère, là il pourra jouer son rôle de gaz à effet de serre.
Vrai
180
Qui a le rôle de régulateur de l'oxygène atmosphérique ?
Océan
le phytoplancton, produit de l’oxygène grâce à la photosynthèse
181
Quelle période fut marquée par l’intense colonisation des surfaces continentales par les plantes vasculaires et le développement des grandes forêts favorisant ainsi les processus photosynthétiques et la hausse de l’oxygène atmosphérique. ?
Dévonien
182
Quelles sont les deux causes principales de la forte concentration de CO2 dans l’atmosphère du Cambrien jusqu’au Dévonien
L’activité plus intense de la tectonique des plaques qui libérait plus de CO2 lors du dégazage des volcans et la faible abondance de vie marine qui avait la capacité de stocker du CO2.
183
Résumer l'histoire climatique du Phanérozoïque
1ere demie du Paléozoïque : planète-serre
2e demie Paléo + début mésozo: planète-igloo
Reste Mésozo: planète-serre
Cénozoïque: planète-igloo
184
Qu'est-ce qu'un effet de serre et les principaux gaz à effet de serre ?
Un phénomène naturel qui maintient les températures de la surface planétaire plus
élevées qu’elles ne le seraient s’il était absent. Dans l’atmosphère terrestre, les principaux gaz à effet de serre sont la vapeur d’eau (H2O), le dioxyde de carbone (CO2), le méthane (CH4), l’oxyde nitreux (N2O) et les chlorofluorocarbures (CFC).
Les gaz à effet de serre n’ont pas tous la même capacité d’absorption du rayonnement infrarouge
C’est le CO2 qui est le plus grand contributeur à l'effet de serre
185
Quels sont les facteurs qui sont à considérer quand on cherche à cerner les causes d’une élévation du niveau marin
1) la fonte des glaces
2) la dilatation thermique des eaux océaniques (2mm/an)
186
Quels sont les indicateurs principaux pour démontrer les variations climatiques
La température à la surface de la planète, à la surface des océans, de la troposphère et portion superficielle des eaux océaniques
Humidité spécifique
187
Quelles sont les trois causes de la hausse du niveau marin ?
Expansion eaux marines,
Fonte calottes glaciaires et des glaciers de montagnes,
Changements dans l'emmagasinement et l'usage de l'eau sur les continents
188
Quels sont les indicateurs principaux pour démontrer les changements climatiques ?
Variation des températures de surface, Variation de la qté de vapeur eau atmosphérique
Changement du volume de précipitations
Ouragans tempêtes
189
V/F Les océans absorbent les fortes radiations solaires, les stockent et redistribuent ensuite cette chaleur grâce aux divers courants océaniques de surface qui déplacent les masses d'eau chaude vers les hautes latitudes et les masses d'eau froide vers les zones équatoriales et tropicales où elles viennent se réchauffer ?
Vrai
190
Par quoi sont contrôlés les courants dans la circulation thermohaline ?
Les changements de température et de salinité des masses d'eau
