Géodynamique et Géomatériaux

Cette unité d’enseignement présente les fondamentaux de la géologie structurale à un niveau master. Il porte sur l’analyse des différents objets et mécanismes de  déformation de la croûte terrestre depuis la surface jusqu’en base de croûte. La déformation est présentée à partir d’exemples de terrain, d’échantillons, de lames minces et d’expérimentation. Ces observations sont confrontées à la théorie et aux modélisations analogiques, analytiques et numériques.
Points majeurs abordés :
(1) analyses de la déformation à toutes les échelles, et des régimes tectoniques associés 
(2) typologie et cinématique des objets structuraux (ex : failles, fractures, plis, zone de cisaillement),
(3) coupe structurale équilibrée,
(4) lien entre les différentes échelles et profondeurs de déformation, 
(5) différents contextes rhéologiques et structuraux (niveaux structuraux cassant et ductile, régimes compressif et extensif, milieux homogène et stratifié),
(6) présence des fluides et leur rôle dans la déformation.

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Ce module vise à fournir les bases sur l’imagerie géophysique des formations géologiques, proche de la surface comme à l’échelle de la lithosphère. On se focalisera ici sur les méthodes sismologiques (tomographie ondes de volume et de surface, fonctions récepteurs, bruits ambiant), la gravimétrie et la magnétotellurique. Nous présenterons aussi les bases de la sismique réflexion (acquisition et traitement).  Un cas d’étude vu en TP permettra de souligner l’importance de combiner ces méthodes pour décrire au mieux le milieu et ses propriétés, notamment en termes de fluides.

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Ce stage de terrain intervient au début du cycle de notre formation de Master. Il ambitionne de caractériser la succession des processus de formation puis de démantèlement de l’orogène Varisque, à travers l’étude thématique du massif de la Montagne Noire. Une attention particulière sera portée à la fois sur (1) l’étude de la déformation de la couverture sédimentaire et de l’évolution géodynamique des  bassins ; (2) l’analyse de la déformation ductile et du métamorphisme associé dans les niveaux crustaux les plus profonds ; et (3) l’étude des bassins tardi-orogéniques. Cette unité d’enseignement est constituée de trois étapes successives : la phase de préparation à partir de l’étude de documents cartographique en salle, le travail sur le terrain et la rédaction d’un rapport, et enfin une étude critique de la bibliographie.

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Cette UE a pour objectif d’homogénéiser les connaissances de promotions d’étudiants provenant de formations variées. La formation cible en particulier des connaissances en minéralogie, pétrologie magmatique et les gisements métalliques associés. Ces disciplines sont abordées avec une approche synthétique et globale, intégrant les processus et faisant le lien entre les principaux réservoirs minéralogiques et géochimiques. Les cours sont supportés par des travaux pratiques de pétrologie magmatique et métallogénie à travers l’étude d’échantillons de roche et minéralisés, macroscopiques et microscopiques.

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Cette UE propose une présentation des comportements mécaniques des roches en se fondant sur les résultats des travaux obtenus à l’échelle du laboratoire. Les différents types d’expériences de laboratoire sont décrits et les divers comportements mécaniques sont abordés et illustrés par des données expérimentales. Les tests de compression hydrostatique, de compression uniaxiale et triaxiale sont ainsi décrits. Les comportements élastiques, plastiques, visqueux sont envisagés et la combinaison de ces comportements est appliquée à la description du comportement des roches. 
Des notions relatives aux comportements des discontinuités, ainsi qu’à la mécanique de la rupture sont abordés. Les notions de fluage et de comportements différés seront également abordées pour envisager les comportements à long terme des massifs rocheux.
Afin d’envisager de façon quantitative les comportements mécaniques, les notions de tenseur de contrainte et de déformation seront abordés. Elles permettront d’introduire des calculs de déformation élastiques à partir des modules élastiques. Le calcul des contraintes sur des plans, à partir de la connaissance du tenseur des contraintes, sera abordée dans le cas général et sera illustrée par la représentation de Mohr.

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Apport de la géochimie, de la géo-thermochronologie et de la pétrologie dans la connaissance :
- des grandes étapes de la formation, de la déformation et de l’évolution des bassins sédimentaires et de leur substratum
- dans la formation, l’origine, l’âge et l’évolution des gisements métallifères

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Cet enseignement est partagé en 2 parties, une partie concernant les eaux de surface et atmosphérique, l’autre partie concernant les eaux souterraines. Cette UE est en continuité avec l’UE Cycle de l’eau du S1, et permet de poser les bases essentielles aux enseignements spécifiques d’hydrodynamique et d’hydrologie physique qui auront lieu au S2. C’est donc une UE de transition entre connaissance fondamentale sur le cycle de l’Eau et connaissance spécifique à l’étude et la caractérisation des Ressources en Eau de surface et souterraine.

Des cours théoriques associés à des TD intégrés sont complétés par des Travaux Pratiques en salle sur ordinateurs et sur cartes hydrogéologiques.

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Le module « océan, atmosphère, climat » s’applique à présenter les principes fondamentaux de la dynamique atmosphérique, de la dynamique océanique et apporte un regard critique et documenté sur le changement climatique. L’enseignement repose sur l’analyse des documents officiels décrivant le changement global, des enseignements documentés sur des questions clés et des applications sur des cas d’étude dans différents contexte mondiaux.

Le module est mutualisé par les formations « Génie côtier et développement raisonné du littoral » et « Eau et littoral » des masters STPE et Eau. Il peut être suivi par les étudiants en alternance souhaitant mettre à jour leur connaissance sur le changement global et ses relations aux processus météo-marins et atmosphériques.

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Le cours est organisé en 3 grands chapitres avec une alternance de travaux dirigés appliqués à des problèmes d’ingénierie. Dans la première partie, après avoir décrit les grands réservoirs hydriques à l’échelle de la planète et de manière générale les principes élémentaires du cycle de l’eau, il aborde les effets des activités humaines sur ce cycle. La seconde partie est dédiée à la partie aérienne de ce cycle depuis les précipitations jusqu’à l’infiltration. La troisième partie s’intéresse aux aquifères et nappes d’eau souterraine en partant de l’échelle du pore jusqu’à celle du bassin d’alimentation.

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Le module « océan, atmosphère, climat » s’applique à présenter les principes fondamentaux de la dynamique atmosphérique, de la dynamique océanique et apporte un regard critique et documenté sur le changement climatique. L’enseignement repose sur l’analyse des documents officiels décrivant le changement global, des enseignements documentés sur des questions clés et des applications sur des cas d’étude dans différents contexte mondiaux.

Le module est mutualisé par les formations « Génie côtier et développement raisonné du littoral » et « Eau et littoral » des masters STPE et Eau. Il peut être suivi par les étudiants en alternance souhaitant mettre à jour leur connaissance sur le changement global et ses relations aux processus météo-marins et atmosphériques.

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