PROGRAMME CONNAISSANCES GÉNÉRALES Secteur C B.O. du 6 juillet 2000

PROGRAMME CONNAISSANCES GÉNÉRALES Secteur Sciences de la Terre et de l'Univers

Le programme de connaissances générales est fondé sur une bonne connaissance des principaux objets géologiques à l’échelle du monde et du territoire national (métropole et outre-mer). Ainsi, les candidats doivent connaître les grands traits de l’évolution géologique (continents et océans) en s’appuyant sur des documents incontournables tels que la carte géologique du monde, la carte géologique de l’Europe, la carte géologique de la France à 1/1 000 000 (édition 1996), et la carte de l’âge des fonds océaniques.
Les candidats doivent, par ailleurs, maîtriser les bases des principales disciplines des sciences de la Terre : géophysique, pétrologie-géochimie, tectonique, sédimentologie, paléontologie. Les méthodes ou techniques qui servent ces disciplines et qui s’appliquent aux enveloppes internes et externes, doivent être connues dans leurs principes élémentaires. On retiendra en particulier :
- l’identification macroscopique et microscopique des principaux minéraux, roches magmatiques, métamorphiques et sédimentaires, minerais indispensables à la compréhension des grands phénomènes géologiques inscrits au programme;
- l’identification macroscopique et/ou microscopique des principaux fossiles et ichnofossiles (bioturbations), présentant un intérêt stratigraphique ou un intérêt paléoenvironnemental;
- la lecture des cartes géologiques et la réalisation de coupes, de schémas structuraux et de bloc-diagrammes simples (passage 2D-3D). Des connaissances minimales sont requises en ce qui concerne les grands principes de représentation cartographique et de projection;
- les techniques de projection plane d’objets tridimensionnels, appliquées notamment à la microtectonique et à la sismologie (mécanismes au foyer);
- l’analyse de documents satellitaires usuels : images dans le visible et l’infra-rouge, radar;
- les principes d’acquisition de documents géographiques et géophysiques usuels et leur interprétation (cartes topographiques et bathymétriques, cartes de réflectivité des fonds marins, profils sismiques et sismogrammes, cartes d’anomalies magnétique et gravimétrique, cartes d’altimétrie satellitaire);
- les bases théoriques essentielles des analyses géochimiques (majeurs, traces, isotopes stables et radiogéniques), en liaison avec les types d’objets étudiés (roche/minéral magmatique ou métamorphique, test de foraminifère, fluides interstitiels, etc.);
- les bases théoriques essentielles de la géochronologie relative et absolue et le découpage des temps géologiques qui en est déduit.
Ces connaissances méthodologiques s’appuieront sur une maîtrise des grands principes de la physique et de la chimie indispensables en sciences de la Terre, notamment dans les domaines de la mécanique des solides et des fluides, des champs de potentiel (magnétisme et gravité), de l’optique, de la thermodynamique et de la chimie des solutions. Sont nécessaires également des bases d’analyse statistique et de distribution temporelle. Enfin, il est souhaitable, dans quelques cas, de faire appel à l’évolution des idées dans le domaine des sciences de la Terre.

1 - La Terre actuelle

Notions - Contenus	Précisions - Limites
1-1 La planète Terre dans le système solaire
- Structure et fonctionnement du Soleil et des planètes	L’étude se limitera à la composition des planètes et des atmosphères planétaires, ainsi qu’à leur activité interne. La connaissance du mouvement des planètes se limitera aux lois de Kepler.
- Spécificité de la planète Terre.
- Météorites et différenciation chimique des planètes telluriques
1-2 Forme et structure actuelles de la Terre
- Le géoïde
- Structure et composition des enveloppes : noyau, manteau, lithosphères océanique et continentale, hydrosphère (liquide, glace), atmosphère, biosphère
1-3 Géodynamique externe
- Distribution de l’énergie solaire dans l’atmosphère et à la surface de la Terre, bilan radiatif, effet de serre. Zonations climatique et biogéographique. Interactions biosphère/atmosphère	On se limitera à la zonation climatique globale
- Circulations atmosphérique et océanique; circulation thermohaline. Couplage mécanique océanatmosphère. Échanges chimiques et énergétiques hydrosphère - atmosphère	Les développements théoriques sur la force de Coriolis ne sont pas au programme. On se limitera aux échanges d’eau, de dioxyde de carbone et de chaleur.
- Géomorphologie continentale et océanique; mécanismes d’érosion, d’altération et de transport; sédimentation actuelle.	On se limitera à l’étude de l’influence de la lithologie et du climat.
- Rôles de la vie dans la genèse des roches	La pédogenèse n’est pas au programme.
1-4 Géodynamique interne du globe
- Dynamique du noyau et champ magnétique	On se limitera à la composante dipolaire du champ sans développement mathématique.
- Dynamique mantellique : convection et panaches. Tomographie sismique, arguments géochimiques. Élaboration d’un “modèle Terre”	La convection ne fera l’objet d’aucun développement mathématique; on se limitera à la signification physique du nombre de Rayleigh.
- Transfert thermique, flux et hydrothermalisme	On se limitera à l’exemple de l’hydrothermalisme océanique
- Mobilité horizontale et verticale de la lithosphère : la tectonique des plaques. Cinématique instantanée; failles actives (sismo-tectonique); géodésie terrestre et satellitaire. Cinématique ancienne :paléomagnétisme et anomalies magnétiques	Les aspects purement techniques de la géodésie ne sont pas au programme
- Les grandes structures géologiques :	À l’aide d’exemples judicieusement choisis, on s’attachera plus à dégager les caractéristiques essentielles de chaque type de structure Genèse des la croûte océanique à l’axe qu’à l’étude exhaustive de nombreux exemples. On ne traitera pas des discontinuités non transformantes, des centres d’accrétion en recouvrement, ni des propagateurs.
. en zone de divergence : Rifts continentaux . Evolution des rifts et des marges passives, des dorsales; aspects tectoniques et magmatiques; comparaison avec le modèle ophiolitique
. en zone de coulissage : Failles transformantes et décrochements
. en zone de convergence :Évolution thermomécanique de la lithosphère océanique hors axe. Subduction et phénomènes associés : évolution de la lithosphère subduite, métamorphisme, transfert de fluides et genèse des magmas d’arc, recyclage mantellique, bassins d’arrière arc. L‘obduction. Collision continentale, sutures ophiolitiques et grands coulissages intracontinentaux d’après l’analyse de chaînes de montagne. Déformations à toute les échelles, géométrie des structures, marqueurs cinématiques, comportement rhéologique. Métamorphisme et transferts de fluides : assemblages minéralogiques et faciès, thermobaromètres, chemins Pression-Température-temps(P,T,t). Magmatisme associé. Désépaississement lithosphérique dans les chaînes de collision. Erosion et genèse des sédiments terrigènes et chimiques.	On ne traitera pas de la subduction de dorsales océaniques L’analyse quantitative des contraintes se limitera à l’utilisation du diagramme de Mohr.
. en zone intraplaque : Points chauds et lignes chaudes	On ne traitera pas de la diversité géochimique des magmas de points chauds. Par contre, l’importance des plateaux océaniques sera nettement soulignée.

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2 - Le temps en sciences de la Terre : âges, durées et vitesses des processus géologiques

Notions - Contenus	Précisions - Limites
2-1 Chronologie relative, continuité /discontinuité
- Bases stratigraphiques et sédimentologiques de la chronologie relative.
- Principes de la biostratigraphie. Notion de taxon et de biozone.	On se limitera à quelques exemples de biozonation (macro, micro, nanofossiles)
- Sismostratigraphie et bases de la stratigraphie séquentielle	Le traitement des données sismiques n’est pas au programme
- Bases de la cyclostratigraphie (carottes,terrain)	On ne traitera pas de l’analyse spectrale des cyclicités sédimentaires
- Approches physiques et chimiques de la stratigraphie. Inversions du champ magnétique et magnétostratigraphie.
2-2 Géochronologie absolue
Radiochronologie : bases géochimiques, exemples de calculs d’âges, domaines d’application; cas particulier des isotopes cosmogéniques.	On se limitera aux couples Rb/Sr, U/Pb, et à l’isotope cosmogénique 14C.
2-3 Synthèse
- Mise en corrélation des différents marqueurs chronologiques
- L’échelle des temps géologiques et la signification des différents types de coupures.	La succession et la durée des ères et des systèmes doivent être acquises, mais la connaissance exhaustive des étages n’est pas requise
- Durée et vitesse des phénomènes géologiques : rythmes, cycles et événements. Exemples en magmatisme, métamorphisme, tectonique et sédimentation.

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3 - L’évolution de la planète Terre

Notions - Contenus	Précisions - Limites
3-1 L'évolution précoce de la planète Terre
- L’univers et les grandes étapes de la formation du système solaire	On se limitera à quelques étapes de la nucléosynthése, ainsi qu’à la formation de la planète Terre
- Différenciation chimique : formation du noyau et du manteau primitif. Dégazage du manteau, formation de l’atmosphère et de l’hydrosphère primitives. Genèse et croissance de la croûte continentale. Évolution géochimique du manteau	On se limitera à la distinction d’un manteau primitif et d’un manteau appauvri sur la base de la distribution des éléments incompatibles et du seul couple Rb/Sr.
- Particularités de la géodynamique archéenne : flux de chaleur, fusion et composition des magmas (TTG, komatiites)
3-2 Enregistrements sédimentaires des paléoclimats et des phénomènes tectoniques
- Sédimentation marine épicontinentale et variations du niveau marin mondial
- Sédimentation océanique et variation de la profondeur de compensation des carbonates
- Enregistrement sédimentaire à haute résolution des variations paléoclimatiques : aspects minéralogiques, paléontologiques et géochimiques	On se limitera à un exemple d’enregistrement climatique par un organisme marin et à un exemple d’enregistrement palynologique
- Forçage orbital (cycle de Milankovic) et forçage solaire. Aspects océaniques et continentaux
- Géométrie des accumulations sédimentaires :dépôts synrift (fossés d’effondrement et marges passives), sédiments en front de chaîne, grands deltas sous- marins.
- Subsidence, enfouissement et diagenèse des sédiments.
3-3 Les fossiles : témoins de l’ évolution biologique et physico-chimique de la Terre
- Premiers vestiges de l’activité biologique et hypothèses sur l’origine de la vie.
- Processus de fossilisation. Principes de l’étude statistique des populations de fossiles.
- Roches exogènes précambriennes, enregistreurs de l’évolution initiale de l’atmosphère et de l’hydrosphère.
- Apparition de la cellule eucaryote et diversification des Métazoaires. Grandes étapes de la conquête du milieu terrestre et du milieu aérien. Radiations adaptatives et extinctives : corrélation avec les changements de l’environnement. Événements “catastrophiques” dans l’histoire de la Terre; notion de crise biologique.	On s’attachera davantage à montrer les grandes étapes d’évolution de la biosphère qu’à une connaissance exhaustive d’exemples. On ne traitera que la limite Crétacé -Tertiaire
- Reconstitutions de quelques paléoenvironnements à partir de biocénoses fossiles et d’ichnofossiles.
- Origine et évolution des Hominidés.
3-4 Formation et dislocation d’un mégacontinent : la Pangée
- Accrétion et dispersion des masses continentales
- Conséquences : modification de la circulation des enveloppes fluides; conséquences climatiques et biologiques
3-5 Bilan des transferts d’énergie et de matière
- Transferts thermiques vers la surface : conduction et convection, relations avec les processus géodynamiques.
- Transferts sédimentaires particulaires et en solution; temps de résidence.
- Bilans érosion - sédimentation.
- Cycles géochimiques : principaux réservoirs, flux et notion de bilan quantitatif.	On ne traitera que du cycle du carbone

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4 - Gestion des ressources et de l’environnement

Notions - Contenus	Précisions - Limites
- Ressources minérales : conditions de formation des concentrations d’intérêt économique, méthodes de prospection et d’exploitation.	On se limitera à l’exemple de l’or
- Ressources énergétiques : matières organiques fossiles, géothermie, minerais radioactifs.	On ne traitera pas du problème du méthane et des hydrates de gaz
- Gestion des sites et environnement
- Eaux continentales de surface et souterraines. Exploitation et protection des ressources en eau; exemples de pollution.
- Grands ouvrages et matériaux de construction	On se limitera au cas des barrages. On ne traitera que des ciments, bétons, briques et plâtre, ainsi que des pierres de taille
-Prévision et prévention des risques naturels :l’exemple du risque sismique.	On distinguera les notions d’aléa et de risque sismique. On insistera sur la prévention et la gestion du risque sismique

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