Bases théoriques, panorama des Géosciences et bases de culture générale (Univers, changement climatique, structure du globe, circulations externes, évolution, etc). Observations de cartes, documents, objets géologiques (fossiles) et calculs simples en TD et TP.

Contenu :

Bases et notions élémentaires concernant la minéralogie, la pétrographie, l’hydrogéologie, la géomorphologie (CM), la représentation de la géologie sur carte (TD), et les objets géologiques (TP roches et fossiles), tout en appuyant sur la géologie de la région comme base de réflexion. Ces objectifs sont renforcés avec les premières sorties sur le terrain pour les étudiants (5 journées).

Cours Magistraux (10,5h)  La minéralogie, la pétrographie (les grandes catégories de roche), l’hydrogéologie (les concepts de base) et la géomorphologie (les grandes structures)

TD (10,5h)  La cartographie avec les études de cartes géologiques en relation avec le terrain

TP objets géologiques (9h)  Minéralogie, magmatisme, métamorphisme, sédimentaire, fossiles

Terrain (30h)  5 journées dans la région lyonnaise : Lyon (Fourvière & Vieux Lyon), Poleymieux-au-Mont-d’Or, Mâcon, Saint-Étienne (Pilat) et Ardèche

Modalités d’évaluation : CC à 50% (TD, TP et terrain) + CT à 50%

Ouverture aux milieux professionnels académiques et non académiques en Sciences de la Terre

Modalités d’évaluation : CC (100%) + Rapport et présentation

Analyse critique de documents “controversés” - (intervention d’anciens étudiants de la formation en communication scientifique) ou Review d’un article en open access

Résolution des problèmes numériques simples
Eléments de base pour construire ou modifier des codes numériques plus généraux.

Cours (7 cours de 2h: 14h)

Travaux pratiques (4 séances de 4h: 16h)

Modalité d’évaluation :

Bases de sédimentologie
Compréhension de la dynamique intrinsèque des environnements de dépôts, leur organisation spatiale et les structures et géométries associées.

Apprentissage d’une démarche d’identification des environnements de dépôt sur toute série sédimentaire.

Modèles de faciès des environnements de dépôt continentaux et marins, silicoclastiques et carbonatés/évaporitiques. Théorie (CM) et application à des cas concrets issus du terrain (TD).

Pour les carbonates, ouverture vers d’autres disciplines, en montrant les liens entre carbonates et cycle du C, avec la biologie/écologie, avec la chimie de l’eau en lien avec l’altération continentale ou la géodynamique, ceci via la sélection d’articles scientifiques discutés ensemble puis présentés par les étudiants.

Matière Organique : Compositions élementaire, moléculaire et isotopique et méthodes analytiques associées; Biosignatures spécifiques d’une origine (biologique, anthropique, ), proxys environnementaux & climatiques, actualisme et chimiotaxonomie, analogues actuels de la biosphère primitive, cycle du méthane, …

Biosilice : Cycle biogéochimique du silicium (océans et continents)  et signal biosiliceux au cours des temps géologiques (enregistrement, environnements, lacunes); Bilans, réévaluations associées aux nouvelles méthodes analytiques, ajustements du cycle pour les périodes anciennes (limites de l'actualisme).

Cette UE a pour objectif de présenter aux étudiants les différentes méthodes et approches permettant de reconstituer l’évolution mécanique et thermique de la lithosphère. Elle s’appuie en particulier sur la reconstitution des caractéristiques structurales régionale, l’obtention des évolutions Pression-Température-temps-déformation. Le travail s’organise à partir d’exemples concrets tirés de publications récentes et en insistant sur les observations directes, la justification des analyses, leur interprétation et la proposition de modèles conceptuels qui sont ensuite confrontés aux résultats de modélisations analogiques et numériques.

 Contenu  (actuel): TD;déformation continentale: principales structures, interprétation et quantification. Partie 2  Reconstitution des évolution métamorphiques, contraintes temporelle et implications sur les modèles de dynamique crustale (exemple de la collision Inde-Asie); Partie 3  Tectonique océanique et hydrothermalisme.

2x5 jours de terrain dans les Alpes internes et externes. Le travail s’organise sous forme d’ateliers journaliers sur un site donné en laissant une grande autonomie aux étudiants.

Utilisation d’un SIG sur tablette contenant des données complémentaires géolocalisées.

(algèbre linéaire, probabilités)

-Inversion d’un opérateur linéaire (Méthode de  Lanczös). Matrices de Résolution et d’Information. Tests synthétiques.

-Comprendre les principes et applications de l’imagerie aérienne et spatiale dans diverses longueurs d’onde du spectre électromagnétique
-Maitriser les outils de traitements de ces données et les réutiliser seuls dans des projets.

- Imagerie Multi et hyperspectrale (CM transfert radiatif, orbites, capteurs…TP cartographie géologique à partir de données spectrales)

- Imagerie Radar (Cours + TP Insar (séisme) + TP acquisition d'une image radar (coins réflécteur))

- Imagerie optique (correlation d‘image, photogramétrie, MNT..)

- Géodésie (Cours :  base positionnement sur la sphere, systems GNSS … et TPs sur série temporelle)

connaissances souhaitables en géophysique ou minéralogie/pétrologie

Maîtrise de la conception et de la réalisation d’une expérience (transformation de phases, modèle analogique d’écoulement géophysique, …) impliquant de l’imagerie et des mesures in situ (champs de pression, température, …).

i) déterminer la distribution spatiale et temporelle des sédiments dans les bassins sédimentaires
ii) analyser les géométries des corps sédimentaires et les discontinuités qui les séparent

1) présentation des concepts de base de la stratigraphie séquentielle et des processus sédimentaires qui les sous tendent ; 2) discussion des différents courants d’idées qui ont fait évoluer ces concepts ; 3) application de ces concepts à la lecture, l'interprétation et la corrélation de profils sismiques, d’enregistrements diagraphiques, d’affleurements et de coupes sédimentologiques ;  4) estimation de la contribution relative des facteurs majeurs qui contrôlent l’organisation sédimentaire, tels que l’eustatisme, la subsidence, les apports sédimentaires dans les systèmes détritiques terrigènes ou la production sédimentaire dans les systèmes carbonatés

Bases théoriques, panorama des Géosciences et bases de culture générale (Univers, changement climatique, structure du globe, circulations externes, etc). Observations de documents, calculs simples et construction de graphiques en TD.

Maitrise des notions de base en atomistique, thermodynamique chimique et géochimie isotopique avec un fort accent mis sur les applications dans les sciences de la Terre et de l’Environnement

Méthodes de base de reconnaissance et interprétation des associations de roches observées sur le terrain pour les 3 domaines magmatique (volcanisme), métamorphique et sédimentaire

3 X 3 jours de terrain dans les domaines magmatique (volcanisme), métamorphique et sédimentaire.

- Reconnaître les lithologies; réalisation d'une carte et d'une coupe géologique, chronologie relative des événements géologiques

- Par atelier : description et identification d’édifices volcaniques

- Lever de coupes sédimentaires et interprétations de quelques environnements de dépôt

Comment reconstituer les paléoenvironnements dans le cadre de nos connaissances concernant les cycles géochimiques (H2O)  et biogéochimiques (B, C et S). Quelles démarches scientifiques adopter ? Quels marqueurs géochimiques ? Traitement et analyses critiques des données. Futurs axes de recherche dans un contexte international.

Etablissement et l'utilisation des proxys géochimiques et biogéochimiques afin de reconstituer les paléoenvironnements marins et terrestres. Les propriétés de ces proxys seront abordées dans le cadre des cycles géochimiques et biogéochimiques de leurs éléments respectifs (H, O, B, C et S).

connaissances de base sur l’organisation physique, la composition chimique et les méthodes de reconnaissance des principaux minéraux des roches endogènes en vue de leur identification et classification.

Minéralogie:

Pétrologie endogène :

Objectifs pédagogiques : Principes de pétrographie sédimentaire, classifications;

Description de roches sédimentaires (observation d'échantillons macroscopiques et microscopiques);

Formations sédimentaires quaternaires: dynamique sédimentaire et environnements de dépôts associés en domaine continental (glaciaire et périglaciaire, dynamique des versants), littoral (terrasses marines) et océanique.

Contenu : Principalement des CM et TP pour la partie Pétrographie Sédimentaire.

Principalement des CM et TD pour la partie Formations Quaternaires (+ 1 journée et demie de terrain-TP)

Approfondir le travail continu dans les UE existantes
Renforcer les compétences transversales

Effectuer un premier stage de découverte

Stage (4 semaines) effectué en laboratoire, entreprise, musée, collectivité locale...

1) Cours

Cours intensif sur 2 jours sur la modélisation par les éléments spectraux (10h)

Cours autour de méthodes d'analyse de la propagation des ondes sismiques et de l'imagerie (4h)

2) Lecture d’articles : présentation

Sujets à discuter portant sur des objets variés : croûte, lithosphere/asthenosphere/LAB, zone de transition, manteau inférieur, CMB, noyau (2h)

3) Mini-projets

autour de l'imagerie sismique, rapport et présentation (10h)

La liste des méthodes est susceptible d’évoluer selon la disponibilité des machines, des chercheurs et des techniques qui deviennent disponibles

Quantification des processus géomorphologiques en s’appuyant sur la modélisation numérique et les expériences analogiques

Etude des propriétés physiques des minéraux à partir d’une perspective de la physique et chimie de la matière, couplant approches théoriques et applications aux intérieurs planétaires.

Thermodynamique du solide - structures cristallines et dynamique de réseau

Applications aux spectroscopies vibrationnelles et à la diffraction X

Propriétés mécaniques (compressibilité, élasticité, équations d’état)

Propriétés de transport (diffusivité chimique)

Déformation des minéraux et roches (rhéologie, viscosité, rôle des défauts & impuretés)

Applications à la minéralogie & rhéologie des lithosphères et intérieurs planétaires

concevoir une mission de terrain – réaliser la collecte de données – les interpréter

Sur un exemple concret de problème scientifique bâtir une stratégie de collecte de données de terrain et d’échantillonnage, l’appliquer, préparer les échantillons et voir un exemple d’analyse des données.

3 jours de terrain (cartographie – échantillonnage)

+ 2 jours de TD (préparation – méthodes d’analyse des échantillons)

Cas concret: la formation du massif du Mont-Blanc et son altitude exceptionnelle.

Recueil de données structurales et d’échantillons sur le terrain. Présentation de diverses méthodes applicables (pétrographie, géochronologie, thermochronologie…). Début de préparation d’échantillons (sciage, broyage, tri minéral). Analyse d’un jeu de données (modèles numériques thermocinématique Pecube basés sur la thermochronologie).

pétrographie et géochimie sédimentaire

- faciès et processus sédimentaires

- dynamique sédimentaire

- stratigraphie séquentielle

- lecture d’articles scientifiques

- rédaction d’un projet scientifique avec formulation d’une problématique et d’une méthodologie pour y répondre

- utilisation de concepts théoriques

- utilisation de modèles numériques

- analyse de documents

- synthèse de données bibliographiques

- interprétation de données pluri-disciplinaires

- connaissance des acteurs privées de la géologie et de leurs problématiques 

Diagénèse des carbonates appliquée à la géothermie et à l’exploration pétrolière / l’utilisation de modèles numériques de dépôt (code python libre) pour prédire la géométrie des corps sédimentaires dans différents contextes de variations du niveau marin relatif et climatiques / minéraux argileux ou évaporitiques et leurs propriétés en lien avec la construction (grands ouvrages, génie civil en général)/ Dynamique sédimentaire sur les versants viticoles pour évaluer la vulnérabilité du patrimoine-sol Dynamique sédimentaire en contexte archéologique /Analyse cinématique de glissement de terrain dans les Alpes 

(Re)voir les outils indispensables en géométrie, analyse et statistiques. Introduire l’outil numérique (python).

Fournir les bases en calcul matriciel et développer l’autonomie en traitement de données.

Former les étudiants à la description pratique des structures tectoniques, et la connaissance des comportements rhéologiques.

Observation à différentes échelles spatiales (lame mince - lithosphère)

Les étudiants acquièrent des compétences professionnelles de base : caractérisation des objets tectoniques (représentation de plan et ligne, projection stéréographique, contrainte, déformation finie), premières interprétations qualitatives et quantitatives des structures tectoniques (indentification des objets fragiles et ductiles, roche de faille, calcul de rupture).

Principes de tectoniques, classification et signification des structures.

Tectonique active, marqueurs et signification.

Observation d’échantillons macros et microscopique et photos de terrain.

i) identifier les principaux types de bassins ; ii) expliquer et schématiser les différentes étapes de leur formation et de leur remplissage

(1) Formation des bassins : citer les contextes géodynamiques dans lesquels se forment les principaux types de bassins ; expliquer les mécanismes responsables de leur formation (i.e. compensation isostatique et subsidence) ; reconnaître leurs caractéristiques tectoniques.

2) Remplissage des bassins  : reconnaître les caractéristiques sédimentaires des principaux types de bassins ; analyser l’évolution spatio-temporelle des dépôts ; déterminer les facteurs qui contrôlent le remplissage des bassins (e.g. analyse de la subsidence).

:-CM 10h: la télédétection (rayonnement électromagnétique, transfert radiatif, orbite des satellites, imagerie multi-hyperspectral, traitement d’image et application), introduction aux SIGs, formes de la Terre et projections cartographiques

Chimie-Géochimie et Minéralogie-Pétrologie en L2

Analyse des eaux:

Analyse des roches: présentation théorique et pratique de 3 types de méthodes de caractérisation des roches et minéraux

C’est un avantage d’avoir suivi  ‘’remote sensing’’ en M1 + méthode d’analyse (avoir une bonne idée de l’instrumentation de laboratoire)

série de séminaire dédiées aux missions spatiales+ Tp de manipulation de données

 -3 séances sur l’exploration orbitale de Mars : mission MGS, MarsExpress ,  MRO et TGO  (incluant un TP sur les données hyperspectrales CRISM et leur combinaison aux autres données -MarsSI)

 -2 séances sur l’exploration in situ Martienne : D’opportunity à Perseverance (incluant un TP analyse des données LIBS)

 -1 séance de sismologie extra-terrestre

 -1 séance d’exploration des petits corps (rosetta, hayabusa…)

Intégration des observations à différentes échelles : de l’observation à la loupe à celle à l’échelle kilométrique (microfaciès, structures, géométries, organisation spatiale des dépôts, interprétation de paysages) afin de reconstruire l’évolution spatiale et temporelle d’un système de dépôt à l'interface mer-continent et discuter de cette évolution en terme d’évolution paléogéographique.

5 jours de terrain pendant lesquels des coupes sériées seront levées le long de la falaise des Calcaires nummulitiques dans le synclinal de Blieux, qui seront interprétées en termes d’évolution verticale des environnements de dépôt, puis corrélées entre elles en s’appuyant sur l’observation à grande échelle des géométries visibles en panorama.

L'UE "Histoire de la Planète", du semestre 5, est la suite logique des deux UEs de géologie des semestres précédents ("Géologie : objets et méthodes" et "Dynamique de la Planète"). Après avoir acquis les bases et étudié la dynamique interne et externe de la Terre, les étudiants s'appliqueront à comprendre les grands phénomènes géologiques, replacés dans leur contexte temporel.

 Les principaux thèmes développés s'articulent en deux parties :

 1)    L'histoire géodynamique de la planète 

Histoire de la Terre et des cycles orogéniques - 6h CM + 4,5h TD
Reconstitutions paléogéographiques globales du Précambrien à l’actuel avec descriptions des différents cycles orogéniques. Géologie de la France et des zones limitrophes. Cela permet de donner les bases pour suivre les CM et le TD sur la région lyonnaise

 Processus orogéniques à partir de l'exemple de l'Himalaya – 3h CM
Construction d’une coupe géologique simplifiée de l’Himalaya à partir de d’observation de terrain, de données pétrologiques et géophysiques. Reconstitutions de l’histoire de formation de la chaîne Himalayenne à partir des observations et des mesures géochimiques et géophysiques.

 Formation des Alpes - 3h CM + 9h TD
Descriptions des zones paléostructurales alpines, qui seront ensuite replacées dans l’histoire orogénique alpine. Analyse des cartes géologiques au 1/250000 (Annecy, Gap, Nice, Valence)

 Carte géologique de la France au millionième (J.E. Martelat) - 3h TP
Observer et repérer des structures à petite échelle sur la carte et réaliser des petites coupes à main levée

 Sédimentologie, marges passives et Golfe du Lion – 3h CM + 3h TD
Présentation de quelques exemples montrant l’utilisation des roches sédimentaires comme marqueurs d’événements climatiques et tectoniques. TD sur les marges passives, l’interprétation de profils sismiques, la stratigraphie séquentielle.

 Pétrologie et chimie de la croûte océanique et métamorphisme des Alpes Occidentales - 6h TP

Présentation de l’ophiolite du Chenaillet avec ses différentes lithologies et leur succession. Reconnaissances des roches et de leurs minéraux. Interprétation des données géochimiques. Analyse d’échantillons macroscopiques et de photographie de lames minces de roches métamorphiques. Reconstitutions des conditions de formation et implications sur l’histoire de formation des Alpes.

  2)    L'évolution de la Vie

Origine de la Vie, Vie primitive et premières biodiversifications - 3h CM
Scénarii d’origine de la Vie, premières biosignatures, premiers fossiles unicellulaires. Apparition et évolution des eucaryotes. L’énigme des premiers métazoaires. Les premières grandes radiations animales (Ediacarien et Cambrien).

 Histoire de la Vie et crises biologiques - 4,5h CM
Les cinq grandes extinctions en masse du Phanérozoïque: Ordovicien, Dévonien, Permien, Trias et Crétacé. Les sorties des eaux au Paléozoïque inférieur: plantes, invertébrés, vertébrés. L’apparition des faunes de tétrapodes “modernes” au Trias.

 Lignée des Homininés – 4,5h CM + 3hTD
Les primates et place de l’Homme dans ce groupe, évolution au cours du Cénozoïque, apparition et évolution des Homininés et théories actuelles. Approche didactique.
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 Didactique – 3hTP

Première approche de concepts didactiques (connaissances naïves, modélisation, démarche d’investigation etc.) avec l’exemple d’une mise en œuvre d’une modélisation analogique portant sur le volcanisme en cycle 3 et 4.

Après avoir acquis les bases de la géologie, compris la dynamique de la planète et étudié les grands phénomènes géologiques replacés dans leur contexte temporel, les étudiants aborderont, avec cette UE, un thème important qui est l'influence de l'activité humaine sur la Terre.

 Les thèmes traités concernent :

Energies renouvelables et non renouvelables – 6h CM
Les différentes sources d’énergies renouvelables (hydraulique, éolien, biomasse, solaire, géothermie), données sur la production au niveau mondial et français. Nucléaire et hydrocarbures conventionnels et non conventionnels : origine, modes d’extractions, de transport, raffinage et réserves.

 Réchauffement climatique – 3h CM
 Impact de l’utilisation des combustibles fossiles sur la composition de l’atmosphère terrestre. Différents types de pollution, les principaux gaz à effet de serre. Comparaison avec les concentrations de ces gaz dans le passé, situation actuelle et différents scénarios pour le futur..

 Matériaux de construction – 4,5h CM + TP de terrain (6hs) dans la ville de Lyon
Descriptions des différents matériaux de construction, naturels (pierre à bâtir) ou artificiels/transformés (tuiles , briques, ciment, béton, granulats, …). Exemples d’utilisations de ces matériaux de l’antiquité à nos jours. Liens entre ces ressources du sous-sol et les différents types de construction.
Une sortie dans le centre-ville de Lyon permet d’illustrer avec des exemples réels le CM et de montrer un exemple de sortie avec des élèves pour travailler sur les ressources locales.

 Hydrogéologie – 4,5h CM + 8h TD
En CM on traite : Aquifères, nappes, porosité, emmagasinement, perméabilité, transmissivité, loi de Darcy, alimentation des nappes, leur exploitation et protection, géopolitique de l’eau. En TD on travaille sur des cartes piézométriques (construction et utilisation) et sur des pompages d’essai pour calcul de coefficient et caractérisations des nappes.

 Roches réservoirs et diagenèse – 1,5h CM + 3h TP
Mécanismes et structures diagénétiques, diagenèse des carbonates, diagenèse des silicoclastiques et autres roches sédimentaires (carbonées et siliceuses), estimation du potentiel réservoir des roches sédimentaires

 Risques – 4,5h CM + 3h TD
Les aléas géologiques (sismicité, volcanisme, glissements de terrain, tempêtes, tempêtes tropicales et précipitations extrêmes): nature, origine, intensité/magnitude et fréquences.
Dangerosité des aléas, effets directs et indirects, enjeux et facteurs de vulnérabilité.
La prise en compte des risques et leur gestion: prédiction, prévention, gestion de crise et résilience. En TP, étude du séisme de Lambesc à partir de photographies et de coupures de journaux. Lecture et analyse de sismographe, utilisation de tectoglob 3D.
Utilisation de géoportail pour l’étude des risques naturel: exemple de la tempête Alex à Saint Martin Vésubie

 Ressources minérales - 3h CM + 3h TP
Ressources minérales, Introduction, définition, Minerai, enjeux sociétaux. Exemple des Potasses d’Alsace, Bauxite (Sud de la France) et roche verte sulfurée minerai de Nickel (Nouvelle Calédonie). Contexte géologique, altération et formation d’un sol.

 Paléoclimats - 6h CM
Rappel sur les mécanismes majeurs pour changer la température à la surface de la Terre (la puissance solaire, les gaz à effet de serre, l’albédo). Les méthodes utilisées par les paléoclimatologues pour reconstruire les climats du passé, notamment par le biais des carottes sédimentaires et glacières. L’évolution des climats depuis 1 milliard d’années avec l’accent sur les mécanismes de changement. Étude détaillée des périodes glaciaires-interglaciaires.

L'objectif de cette UE est de permettre aux étudiants d'appliquer sur le terrain les connaissances acquises lors de leur cursus. Trois journées de terrains sont prévues dans des régions caractérisées par la variété et richesse des objets géologiques :

 1) Bas Beaujolais;

2) Mont d'Or lyonnais;

3) Ardèche.

 Plusieurs thèmes seront abordés in situ : la reconnaissance des roches, la compréhension du contexte dynamique ayant permis leur mise en place, les reconstitutions paléoenvironnementales, l'évolution du relief, les ressources locales et leur exploitation.

 Une séance de présentation des régions explorées et des méthodes de travail de terrain précédera la première sortie. A la fin du terrain, les étudiants présenteront un travail de synthèse sous la forme d'un rapport

SIG, bases de géologie de terrain

intégrer des compétences de géologie de terrain (observations, mesures, prise de notes) et des compétences en outils numériques (GPS, tablettes, SIG) afin d’appréhender un secteur d’étude en trois dimensions, de répondre à une problématique posée (e.g., prospection), et de présenter les résultats sous forme de rapport synthétique

Maîtrise des concepts de base de la géochimie et de la datation par les nucléides radioactifs

Partie 1 : Géochimie élémentaire – Géochimie des isotopes stables (Propriétés des éléments. Classifications. Bilans de masse et fractionnements élémentaires dans les changements de phase. Fractionnements isotopiques et utilisation des isotopes stables) - (⅔)

Partie 2 : Géochimie des isotopes radioactifs / Géochronologie  (Chronomètres : systèmes riches et systèmes pauvres) (⅓)

Reconstitution 3D de structures et unités métamorphiques pour l'établissement d'une histoire métamorphique et tectonique intégrée dans un contexte régional.

Réalisation d'une carte et d'une coupe géologique sur  terrain complexe, intégration de données géochronologiques. Reconnaissance des minéraux indices du degré de métamorphisme et interprétation des faciès métamorphiques ; utilisation de tablettes pour la géolocalisation des affleurements et des échantillons décrits en lames minces ; utilisation du GPS pour la cartographie métamorphique. Travail en équipe (groupe de 4 étudiants).

BLOC 1: Méthodes cartographiques (8h): CM intro à la cartographie géologie, TP topographie, manipulation de carte, TD: demi-journée de terrain (Mont d’Or) pour mise à niveau des bonnes pratiques de terrain et d’observation

BLOC 2: Terrain de cartographie géologique (5 jr de terrain: 30h) en terrain sédimentaire tectonisé (Arc de Castellane), combinaison des méthode de cartographie traditionnelle (fond topo, boussole, etc.) et d’outils ‘modernes’ (GPS, tablette). Intérêt: les étudiants découvrent plusieurs outils, ils doivent combiner plusieurs sources d’info dans leur SIG (voir BLOC 3)

BLOC 3 : SIG et cartographie numérique (16h30): CM/TD: introduction SIG s.l., TP: cartographie numérique SIG sur QGIS et création d’une coupe géologique.

Reconnaitre les faciès silicoclastiques et carbonatés 

CM/TD organisés autour de la sédimentologie de faciès (lien processus/dépôt), ainsi que de CM et TP pour la partie carbonates (faciès et environnements de dépôt).

-Bases de paléontologie (taphonomie/biodiversité/registre fossile; 1h30)

- Précambrien (origine et évolution des premières formes de vie; 4h30)

- Paléozoïque (Explosion Cambrienne, GOBE, plankton & nekton revolutions, conquête des milieux terrestre et d'eau douce… ; 4h30)

- Mésozoïque (Dinosaures, origine des mammifères, angiospermes... ; 4h30)

- Zoom sur une grande crise (K/PG) ; 3h00)  

- Cénozoïque (PETM, Grande Coupure de Stehling, Crise messinienne, Grand échange américain... ; 4h30)

- La crise de biodiversité actuelle (1h30)

notions générales de géologie L1-L2

•Origine Terre Atmosphère, Histoire du Climat

•Archéen (différenciations lithosphères, TTG, greenstone belts, BIF…)

•Protérozoïque (grands bassins, orogénèses grenville et panafricaine, Rodinia, snowball Earth)

•Phanérozoïque (cycles de Wilson, Pangée, Grandes évolutions tectoniques, paléogéographiques et climatiques).
TP-TD: "Géologie mondiale et Histoire de la Terre", travail de groupe sur cartes CGMW, NOAA, geol. surveys, charts marines…

Maths de L1-L2 ou prepa BCPST

Mathématiques communes pour géologues

Les coordonnées cylindriques et sphériques 2 h

Trigonométrie sphérique 2h

Les fonctions de plusieurs variables I -   5 h

Les opérateurs de dérivation I - 7 h 

Fourier I - 8 h

Notion de Python ou un autre langage de calcul

Matrise de quelques outils informatiques de base,
  programmation numérique de premier niveau,
savoir écrire un rapport scientifique

- Outils informatiques 12 h: Linux et Bash (2 h), Suivi de version et partage de codes (git, 2 h), Calcul formel (2 h), Fortran (2 h), LaTeX, Beamer, posters (4h).

- Programmation numérique 10 h, 5 séances, langage au choix : intégration (pression dans la Terre), résolution d'e.d.o. (proies-prédateurs, attracteur de Lorenz), moindres carrés (marées), transformée de Fourier (cycles de Milankovitch), harmoniques sphériques (topographie terrestre).

-Décrire l’historique de la théorie de la tectonique des plaques,

-Appliquer la théorie de la tectonique des plaques à l’étude des mouvements lithosphériques à différentes échelles et aux reconstructions tectoniques

-Discuter de façon argumentée les limites de la théorie de la tectonique des plaques et les moteurs de la dynamique lithosphérique

-Comprendre la dynamique des grands ensembles géologiques que sont les chaînes de montagne, les dorsales océaniques, les marges passives et les rifts intracontinentaux à travers de multiples marqueurs multi-échelles des processus tectoniques.

1/ Tectonique des plaques et mouvements lithosphériques à différentes échelles (3h CM, 7h30 TD/TP)

-Historique de la construction de la théorie / -2 séances de TP sur la théorie de la tectonique des plaques et ses limites + reconstructions tectoniques et cycles de Wilson /-Le cycle sismique /-Les moteurs de la tectonique des plaques
-présentations de groupes et discussion à partir d’articles scientifiques 

2/ Les grands contextes géodynamiques dans le cadre de la tectonique des plaques (3h CM, 10h30 TD/TP)

-2 séances d’ateliers thématiques tournants sur 4 des principaux contextes géodynamiques (rifting et dorsales, points chauds, zones de subduction (détaillées en pétro-endo), décrochements… ) / Les contextes en extension : aperçu “exhaustif”, 2 séances de TP/TD sur le régime extensif tardi-orogénique et le rifting / Les contextes convergents au travers de l’exemple de l’Himalaya puis élargissement à d’autres chaînes de montagne

Les fonctions de plusieurs variables II : l’intégration 

Les opérateurs de dérivation II - 

Équations fondamentales de la physique et quelques solutions -

Les harmoniques sphériques 

Introduction aux tenseurs 

comprendre et utiliser la mécanique des milieux continus, notamment la partie élasticité, la placer dans le cadre géologique

I. Contraintes II. Déformations III. Elasticité linéaire

culture générale sur la formation du système solaire, les processus géologiques des autres planets+ dynamique interne des autres planets..

-Place du système solaire dans l'Univers : mouvements apparents et mouvements réels, distance aux étoiles et galaxies , expansion de l’Univers et Big-Bang..

-Météorites et formation du système solaire : composition des étoiles comparée aux planètes, observations de disques protoplanétaires, composition des différents objets du sytème solaire…

- Les exoplanètes (détection, models)

-Distance, Masse et Rayon des planètes depuis la Terre (perspective historique), densité des planètes, effets de compressibité

-Quelles types de données spatiales pour déterminer la structure interne des planètes ? (moment d'inertie, sismo, gravi, magnétisme)

-Que sait-on de la dynamique interne des planètes, convection du manteau, volcanisme?

-Cours/TD sur les cratères d’impact , premier processus géologique du système solaire!

-Lune , -Mars (geologie, hydrologie, exploration in situ), -Mercure , -Venus

-Système solaire externes  (3s CM/TD)  : présentation générale, les lunes galiléennes, comparaison avec La Lune, habitabilité

Décrire, analyser et reconstruire la dynamique du paysage et reconnaître l’influence et les interactions entre facteurs externes et internes.

Manipuler divers supports et outils de caractérisation, quantification et modélisation des reliefs (dont SIG, stéréoscopes, imagerie, modélisation).

 TD/TP de 1h30 associés à différents outils d’étude de la morphologie et de sa dynamique. On s’appuiera sur des exemples concrets liés aussi bien à des thèmes associés à la dynamique externe (climat, érosion, risques…), qu’interne (tectonique, volcanisme, sismicité…) principalement sur Terre mais aussi sur d’autres planètes (Mars).

Reconnaître les fossiles de plantes

Cours Magistraux (18h)

TD (12h)  La calibration des dates 14C, la dépollution des sols et des eaux souterrains, la dégradation du pétrole dans l’environnement, les dynamiques de C et les métaux dans l’océan.

Math et SIG de Licence

Maitrise d'une large variété d’outils numériques en sciences de la Terre (cartographie, visualisation, model 3D, edition de figures, logiciel d’analyse de données, IA)

-Géologie 3D 10h (Introduction modélisation 3D, projet Mont d’or, 6hTP logiciel)

-Statistiques multi-variées 6h (à faire sous R)  : réduction de données, ACP, clustering

-Statistiques spatiales 6h (SIGs avancés)

-Outils de l’Intelligence artificielle 6h (sur python) : présentation des différents algo et leurs limites

Objectif : qu’ils soient à l'aise avec les librairies ci-dessous Python (https://scikit-learn.org/stable/)

-Représentation 2h: (travailler des figures avec Illustrator-Inkscape)

Fourier II – 8 h

Traitement du signal 10 h

IA/Data science 6 h

Magnétisme (12 h) Electromagnétisme. Le champ actuel : observations et modèles. Évolution temporelle du champ.

Pesanteur et forme de la Terre (12 h) 1. La gravité et son potentiel 2. Forme de la Terre ̶ sphérique, ellipsoïdale, patatoïdale ̶ et pesanteur 3. Mesures de la pesanteur et de la forme de la Terre 4. Interprétations des mesures

                                                                     Cours-TD/TP (8 sessions)

Chaque cours proposera dans un premier lieu une présentation théorique des notions et méthodes qui sera suivi soit d’une illustration avec une application à des données sismiques soit d’un TD avec des exercices à résoudre.

UE Outils Numériques ; Autres UEs de terrain (L3, M1) et de tectonique

Contenu

5 jours de terrain (Alès mais d’autres terrains à l’étude) combinant relevé lithologique et structural, modélisation 3D le soir et planification de la journée suivante.

Analyser l’impact des changements climatiques sur la biodiversité sous une perspective géologique ; évaluer comment les forçages climatiques ont directement ou indirectement façonné la diversité des organismes au cours des temps géologiques.

A partir d’analyses de jeux de données réelles et de simulations numériques, découvrir et utiliser les outils permettant la reconstruction et la comparaison des changements de biodiversité et des principaux paramètres physico-chimiques lors des événements d’extinction ou de changements climatiques rapides du Phanérozoïque (cycles glaciaires-interglaciaires, événements hyperthermiques, extinction Permo-Trias).(CM 40% ; TD 40% ; TP 20%)

Utilisation d’approches couplées pétro-géochimiques, structurales, expérimentales, thermodynamiques.

Applications:

préparation et  représentation des objets fossiles

L3 G : trois UES de Paléontologie ; M1 : Biodiversity through time, Methods in systematic (paleo)biology, Evolution and paleobiology

Maîtrise des principaux concepts et méthodes mobilisés pour l’analyse descriptive et comparative des motifs et mécanismes de distribution géographique des espèces (biogéographie) et de la biodiversité (macroécologie), ainsi que de leurs variations spatio-temporelles (relation biodiversité-climat-géographie)

M1 : convection et thermique de la Terre, modélisation numérique.

Donner la culture nécessaire pour faire de la recherche sur la dynamique interne de la Terre et des planètes.

1 - Cours (12h)

2 - Présentations d’article (12h)

-Permet de traiter quelques questions choisies comme les rhéologie complexes, l'endommagement, les ondes de torsion dans le noyau, etc.

Y compris demi-journée éventuelle en commun avec l’UE imagerie sismique sur un sujet comme “anisotropie sismique” avec intervention d’extérieurs.

comprendre les bases théoriques et conceptuelles de la pétrologie moderne; initiation aux outils de thermo-barométrie moderne et application à un cas d'étude concret sous la forme de mini-projets ; application à des contextes géodynamiques variés

-          Fondements théoriques de la pétrologie (cours) / rappels de thermodynamique, règle des phases, formules structurales (cours 4-5h)

-          Présentation des approches thermo-barométriques (cours 3h)

-          Travail individuel (ou en petits groupes) sur lames minces provenant de différents contextes géologiques (18h, TP-TD) ; ce volet pratique inclus de la microscopie optique et de la microscopie électronique (1 jour) ; calcul de formules structurales sur données brutes ; initiation aux pseudosections (logiciel Perplex) et calcul d’isoplèthes.

Réalisation d'un diagnostic et/ou d'un audit pour apporter des conseils.

Exploitation de données à des fins d’analyse

Pédologie

• Comportement du sol vis-à-vis de l’eau:

-          Détermination de l’humidité équivalente à la capacité au champs

-          Couleur, analyse texturale au toucher…

• Echanges entre phases solide et liquide:

          -Détermination de la capacité d’échange cationique

          -Détermination du pH (pH eau, pH KCl, Δ pH, pouvoir tampon)

• Analyse granulométrique et texture
• Description du sol

Hydrogéologie

• Classification des aquifères
• Les mouvements souterrains de l’eau
• Bilan hydrique d’un système hydrologique

Hydraulique

• Rappels préliminaires (définitions, caractéristiques physiques des liquides, cavitation)
• Hydrostatique : principe fondamental, pression absolue et relative, forces de pression
• Hydrodynamique : le théorème de Bernoulli et ses applications
• Hydrodynamique : calcul des pertes de charges linéaires et singulières
• Hydrodynamique : fonctionnement d’une pompe dans un réseau

-Développer une conscience critique des savoirs dans un domaine et/ou à l'interface de plusieurs domaines

- Résoudre des problèmes pour développer de nouveaux savoirs et de nouvelles procédures et intégrer les savoirs de différents domaines

Pédologie

• La pédogénèse
• Fraction minérale
• Fraction organique
• Les propriétés chimiques
• Les propriétés physiques

Hydrogéologie

• Classification des aquifères
• Les mouvements souterrains de l’eau
• Bilan hydrique d’un système hydrologique
• Exploitation des aquifères

Géochimie

• Mécanismes chimiques et physiques de fixation et mobilisation des métaux en traces dans les sols et systèmes aquatiques
• Cycles bio-géochimiques de métaux en traces (Hg …). Flux naturels et anthropiques