Géologie pour l'agronomie

 

L'agronomie est l'art de gérer le vivant pour en tirer des ressources essentiellement alimentaires. Il s'agit d'une science qui est dépendante d'un certains nombre d'autres branches du savoir scientifique.

 

 Pour ce qui est des productions en général,

 

 On a le facteur sol, avec la géologie, la pédologie et l'agrologie

 

 Le facteur climat est important, la climatologie et la météorologie

 

 Le facteur plante, avec la physiologie végétale et l'amélioration génétique

 

 Le facteur animal, avec la physiologie animale, l'amélioration génétique

 

 Le facteur technique avec le génie rural : mécanisation agricole, bâtiments, amélioration foncières qui sont des sciences de l'ingénieur.

 

Toutes ces branches fondamentales nous amènent à diverses

 disciplines agronomiques spécifiques comme

 

La phytotechnie, sylviculture, culture, Protection des plantes, phytopharmacie, phytopathologie,

 

 La zootechnie : élevage, reproduction, alimentation, viande, production de lait et dérivés

 

 L'agronomie se construit sur base de recherches et de découvertes de théories scientifiques, c'est une science de chercheurs et d'ingénieurs agronomes

 

 L'agriculture est l'art d'appliquer ces théories pour obtenir le but poursuivi en matière de production, qu'il soit qualitatif, quantitatif, ou qu'il ménage les deux aspects.

 

Depuis peu une exigence s'est imposée : le respect de l'environnement écologique à tous les niveaux impliqués dans la production de ressources agricoles, on parle donc d'agriculture biologique ou mieu écologique inclue dans la notion de développement durable.

Cela passe par l'utilisation de produits adéquats et de techniques adéquates, en évitant tout gaspillage et en favorisant le recyclage des résidus organiques et minéraux produits. Une bonne connaissance de l'écologie est donc indispensable.

Il est nécessaire également de connaître

le secteur agroalimentaire et agrochimique :

En amont :

- Production d'engrais

- Production de biocides

- Production d'aliment pour bétail

- Production de semences et de cultivars fruitiers

En aval ,

 le secteur agroalimentaire, Sucrerie, laiterie, fromagerie, etc

 

LES SCIENCES DU SOL 

C'est la profondeur d'enracinement des végétaux cultivés qui détermine l'épaisseur du sol directement concernée par la culture, par convention 1 mètre. 

Une autre donnée est celle de la profondeur de labour, 20-30 cm.

L'étude de ces horizons superficiels du sol ne peut se faire complétement qu'en prenant en compte les horizons plus profonds qui correspondent à la roche génératrice du sol superficiel, c'est l'objet de la géologie. Je me propose, dans cette rubrique, de fonder solidement l'étude des sols de surfaces qui constitue la pédologie ( quelques mètres de profondeur ) et son chapitre particulier relatif à l'horizon de travail du sol ( 30 cm ) l'agrologie, par un cours de géologie.J'en profiterai pour traiter également de l'histoire des formes vivantes. 

 

GEOLOGIE GENERALE ET HISTOIRE NATURELLE

 

Comme le nom du chapitre l'indique, les notes qui vont suivre traiteront de géologie, mais laisserons une large part à l'apparition et à l'évolution de la vie tout au long de l'histoire de la terre.

1.La terre

La planète terre est équivalente à ce que l'on appelle la géosphère elle même constituée de la lithosphère, de l'hydrosphère et de l'atmosphère, la partie de cet ensemble où la vie peut avoir lieu est appelée biosphère.

1.1 Quelques définitions

La géosphère a une forme sub-sphérique, voisine de celle d'un ellipsoïde de révolution (Clairvaux, moitié du 18ème siècle). Cette forme correspond à celle d'un corps sphérique déformable sous l'action de la force centrifuge.

Le volume de la géosphère étant 1083 1027 cm3 on aboutit à une densité moyenne de 5,52. Comme la densité des roches de surface varie entre 1,6 et 3,3 il faut qu'en profondeur il y ait des parties beaucoup plus denses. Par le renflement équatorial et le moment d'inertie on peut calculer qu'il existe une zone centrale de densité voisine de 10, de diamètre correspondant à la moitié du diamètre terrestre, représentant 16% du volume terrestre et la moitié de sa masse: le Noyau.La lithosphère

La lithosphère (littéralement, la "sphère de pierre") est la partie superficielle et solide du matériau dont est faite la Terre. Elle est constituée d'un certain nombre de plaques tectoniques.
La lithosphère est constituée de la croûte et du manteau supérieur. La limite inférieure de la lithosphère (c'est-à-dire la limite entre le manteau supérieur et le manteau inférieur) se trouve au niveau de la Low Velocity Zone (LVZ), à une profondeur comprise entre 100 et 200 kilomètres (voir plus loin).
L'hydrosphère 

On entend par hydrosphère l'ensemble des eaux marines et continentales présentes sur Terre.
Les océans contiennent 1 348 000 000 km3 d'eau, ce qui peut être représenté par une couche de 2,7 km d'eau à la surface du globe si elle était répartie uniformément.

Il existe 4 réservoirs d'eau (voir tableau ci-dessous). L'eau douce représente ainsi environ 2,6 % de l'hydrosphère contenue à plus de 77,2 % dans les inlandsis, icebergs et glaciers

Source

Part

océan, mers

97,39 %

inlandsis, icebergs, glaciers

2,01 %

nappes phréatiques, humidité du sol

0,58 %

lacs et rivières

0,02 %

 

 

 

LES 4 RESERVOIRS

 

 

 

 

 

Notre terre est entourée d'une couche de gaz qui l'entoure. Cette couche est appelée atmosphère terrestre. Elle se compose à 78% d'azote, 21% d'oxygène, 0,9% d'argon, 0,03% de dioxyde de carbone et des traces d'autres gaz dont du dioxyde de carbone.
L'atmosphère est indispensable à la survie de la planète. Elle absorbe une partie des rayons ultra violets du soleil grâce à la couche d'ozone et maintient une température constante sur terre afin de rendre la vie possible grâce à l'effet de serre. L'atmosphère intervient également dans le cycle de l'eau qu'elle permet de recycler. L'atmosphère est épaisse de 480km mais 90% des gaz se trouvent entre 0km et 10km au dessus du niveau de la mer.

 CYCLE DE L'EAU

 

1.2 couches atmosphériques

1.2.1- troposphère 0 km -> 15km
La couche la plus dense. C'est dans cette couche que se manifeste le climat (formation des nuages, vents ..). La température chute de 17°C à -52°C.

1.2.2- stratosphère -> 50 km
Couche moins dense. La température augmente jusqu'à -3°C à cause de l'absorption d'ultraviolet.
La couche d'ozone dont le rôle est d'absorber les rayons ultra violets émis par le soleil se trouve comprise dans cette couche. L'ozone est une molécule formée de 3 atomes d'oxygène (03). L'oxygène en contient 2 (O2). On trouve encore quelques nuages dans la basse stratosphère (cyrus, cirrostratus et cirrocumulus).

1.2.3-thermosphère -> 600km
La température augmente à nouveau sous l'effet de l'énergie solaire. Elle atteint 1 727°C. C'est la haute atmosphère.

1.2.4-exosphère -> espace
Les composants principaux sont l'hydrogène et l'hélium en petite concentration.
Note: Il existe des sous couches comme la Ionosphère (70km - 80 km) constituée d'ions et d'électrons libres. C'est dans cette couche que se forment les aurores boréales lorsque les atomes qui la constituent libèrent des électrons excités par la lumières du soleil. Les atomes deviennent des ions.

  

1.3 La biosphère

La biosphère est la partie du système terrestre dans laquelle la vie s'est développée. Il s'agit pour l'essentiel d'une création collective d'une très grande variété d'organismes et d'espèces vivantes qui forment la diversité des écosystèmes.
L'origine du terme Biosphère date du géologue Eduard Suess en 1875. La notion de biosphère est donc d'origine géologique et traduit l'impact de la révolution darwinienne sur les sciences de la Terre. Le concept biogéologique et écologique de la Biosphère date lui des années 1920 (Vernadsky) et précède le concept d'écosystème introduit en 1935 par Arthur Transley.
Le concept holistique et interdisciplinaire de la Biosphère associe l'astronomie, la géophysique, la météorologie, la biogéographie, la biologie évolutive, la géologie, la géochimie, l'écologie et d'une façon générale toutes les sciences de la terre et du vivant.
Pour les tenants de la géophysiologie, la Biosphère est le système écologique global intégrant tous les êtres vivants et les relations qu'ils tissent entre eux, avec les éléments de la lithosphère (les roches), de l' hydrosphère (l'eau), et de l'atmosphère (air), dans un métabolisme qui transforme sans cesse la surface de la Terre.
Toutefois, le terme de Biosphère est souvent à l'origine de nombreuses confusions.
Le terme biosphère est aussi utilisé en dehors de la perspective écologique, en particulier par Teilhard de Chardin (lequel a parlé de la noosphère, comme étant constituée par le phénomène humain, et se plaçant au dessus de la biosphère). Les géochimistes donnent aussi au terme biosphère le sens de somme totale des organismes vivants (en d'autres termes, ce qui est couramment nommé biomasse ou biote par les biologistes et les écologues).
Selon cette définition, la biosphère est un des quatre constituants du modèle géochimique (avec la lithosphère, l'hydrosphère et l'atmosphère).

 

1.4 Structure interne du globe terrestre

L'intérieur de la Terre est constitué d'une succession de couches de propriétés physiques différentes :
au centre, le noyau, qui forme qui se divise en noyau interne solide et noyau externe liquide ;
puis le manteau, qui constitue le gros du volume terrestre, qui se divise en manteau inférieur solide et manteau supérieur dont la partie tout à fait supérieure est solide ;
finalement, la croûte (ou écorce), qui compte pour moins de 2% en volume et qui est solide.

UNE BONNE PARTIE DES ICONOGRAPHIES DE CETTE RUBRIQUE SONT ISSUES DE L'EXCELLENT SITE "PLANETE TERRE" de pierre André Bourques : http://www2.ggl.ulaval.ca/personnel/bourque/intro.pt/planete_terre.html 

 

 

 

http://www2.ggl.ulaval.ca/personnel/bourque/intro.pt/planete_terre.html

On reconnaît deux types de croûte terrestre : la croûte océanique, celle qui en gros se situe sous les océans, et qui est formée de roches basaltiques de densité 3,2 et qu'on nomme aussi SIMA (silicium-magnésium) ; et la croûte continentale, celle qui se situe au niveau des continents, et qui est plus épaisse à cause de sa plus faible densité (roches granitiques à intermédiaires de densité 2,7 à 3) et qu'on nomme SIAL (silicium-aluminium). La couverture sédimentaire est une mince pellicule de sédiments produits et redistribués à la surface de la croûte par les divers agents d'érosion (eau, vent, glace) et qui compte pour très peu en volume.

1.5 Composition chimique de la terre

 

Les matériaux du manteau profond et du noyau sont inaccessibles. Seuls des échantillons de la croûte et du manteau supérieur peuvent être directement observables. Il faut donc trouver une méthode qui puisse rendre compte de la composition chimique de notre planète.

 

 

élément

masse (%)

atome (%)

rayon (A°)

volume (%)

O

46.60

62.55

1.40

93.77

Si

27.72

21.22

0.42

0.86

Al

8.13

6.47

0.51

0.47

Fe

5.00

1.92

0.74

0.43

Mg

2.09

1.84

0.66

0.29

Ca

3.63

1.94

0.99

1.03

Na

2.83

2.64

0.97

1.32

K

2.59

1.42

1.33

1.83

 

 Eléments chimiques les plus communs dans l'écorce terrestre (d'après MASON, 1966). 

La Terre résulte de l'accrétion de petits corps célestes, et sa structure de la différenciation des matériaux suivant leur densité. L'étude des météorites de type chondrite, entre autres, permet donc de connaître la composition chimique du globe. On peut préciser la composition minéralogique des différentes couches grâce aux expériences réalisées en laboratoire, notamment avec les cellules à enclume de diamants.
Un nombre limité d'éléments dits "majeurs" se retrouve dans les différentes enveloppes : Si, O, Mg, Fe, Ca, Na, K, Al. La composition des roches est généralement donnée en oxyde (Na2 O, Mg O...) et en % massique d'éléments chimiques.
Suivant les conditions du milieu environnant, ces éléments forment du verre ou des minéraux. Parmi ces derniers, les plus abondants sont les olivines, les pyroxènes, les feldspaths, les amphiboles, les micas et le quartz.
L'examen du tableau chiffré, permet de conclure à la présence en majorité d'oxygène et de Silicium, et donc à la présence massive d'une grande variété de silicates dans les roches.

 

 (*)

GROUPE

minéral

Formule chimique

M

AMPHIBOLES

hornblende

Na Ca2 (Mg,Fe)4 (Al,Fe) (Si,Al)8O22 (OH,F)

M

PYROXENES

augite

(Ca,Mg,Fe,Al)2 (Al,Si)2 O6

M

PERIDOTS

olivine

(Mg,Fe)2 SiO4

M
 
 

FELDSPATHS potassiques
plagioclases


orthose
albite, anorthite


K Al Si
3 O8
Ca Al
2 Si2 O8

M

FELDSPATHOIDES

leucite
néphéline

K Al Si2 O6
Na Al Si O
4

M,S

QUARTZ

quartz

Si O2                                                                     

M,S

MICAS

muscovite
biotite
chlorite

K Al2 (Al Si3) O10 (OH,Fe)2
K (Mg,Fe)
3 (Al Si3) O10 (OH,Fe)2

(Mg,Fe)
10 Al2 (Si,Al)8 O20 (OH,F)16

S

MINERAUX ARGILEUX

illite
kaolinite
smectites

cf muscovite
Al4 Si4 O10 (OH)8
Si
x Aly O10 Al2 (OH)2 Naz

S

CARBONATES

calcite
dolomite

Ca CO3
(Ca,Mg) CO
3

S

SULFATES

gypse

Ca SO4, 2 H2O

S

PHOSPHATES

apathite

Ca5 (F,Cl) (PO4)3

S

OXYDES

hématite

Fe2 O3

(*): M: surtout dans roches Magmatiques
       S: surtout dans roches sédimentaires

Tableau  principaux minéraux des roches.

Ce qui caractérise la croûte, ce sont les silicates d'alumines de Na, Ca, K (SIAL).

 

suite 

 

 

 

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Date de dernière mise à jour : 26/11/2012