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Les cartes géologiques sont peut-être la forme de connaissance la plus concentrée jamais mise sur papier, une combinaison de vérité et de beauté.
La carte qui se trouve dans la boîte à gants de votre voiture ne contient pas grand-chose au-delà des autoroutes, des villes, des rivages et des frontières. Et pourtant, si vous l’examinez de près, vous pouvez constater à quel point il est difficile de faire tenir tous ces détails sur papier pour qu’ils soient utiles. Imaginez maintenant que vous vouliez également inclure des informations utiles sur la géologie de cette même région.
La topographie sur les cartes
Qu’est-ce qui est important pour les géologues ? D’une part, la géologie concerne la forme de la terre – où se trouvent les collines et les vallées, la configuration des cours d’eau et l’angle des pentes, etc. Pour obtenir ce genre de détails sur le terrain, il faut disposer d’une carte topographique ou d’une carte en courbes de niveau, comme celles publiées par le gouvernement.
L’illustration ci-dessus de l’U.S. Geological Survey (USGS) montre comment un paysage (en haut) se traduit par une carte en courbes de niveau. Les formes des collines et des vallons sont représentées sur la carte par des lignes fines qui sont des courbes de niveau d’altitude égale. Si vous imaginez que la mer monte, ces lignes montrent où se trouverait le littoral tous les 6 mètres de profondeur. (Elles pourraient tout aussi bien représenter des mètres, bien sûr).
Cartes de contour
Sur cette carte en courbes de niveau de 1930 du ministère américain du commerce, vous pouvez voir les routes, les cours d’eau, les chemins de fer, les noms de lieux et d’autres éléments de toute carte proprement dite. La forme de la montagne San Bruno est représentée par des courbes de niveau de 200 pieds, et une courbe de niveau plus épaisse marque le niveau de 1000 pieds. Les sommets des collines sont marqués par leurs élévations. Avec un peu d’entraînement, vous pouvez vous faire une bonne idée de ce qui se passe dans le paysage.
Notez que même si la carte est une feuille plane, vous pouvez toujours calculer des chiffres précis pour les pentes et les gradients des collines à partir des données encodées dans l’image. Vous pouvez mesurer la distance horizontale directement sur le papier, et la distance verticale se trouve dans les contours. C’est de l’arithmétique simple, adaptée aux ordinateurs. L’USGS a pris toutes ses cartes et a créé une carte numérique en 3D pour les 48 états du bas de l’échelle qui reconstitue la forme du terrain de cette façon. La carte est ombrée par un autre calcul pour modéliser la façon dont le soleil l’illuminerait.
Symboles des cartes topographiques
Les cartes topographiques contiennent bien plus que des contours. Cet échantillon d’une carte de 1947 de l’USGS utilise des symboles pour indiquer le type de routes, les bâtiments importants, les lignes électriques et d’autres détails. La ligne bleue en pointillés représente un cours d’eau intermittent, qui se tarit pendant une partie de l’année. L’écran rouge indique les terres qui sont couvertes de maisons. L’USGS utilise des centaines de symboles différents sur ses cartes topographiques.
Symboliser la géologie
Les courbes de niveau et la topographie ne sont que la première partie d’une carte géologique. La carte présente également les types de roches, les structures géologiques et d’autres éléments sur la page imprimée par le biais de couleurs, de motifs et de symboles.
Voici un petit échantillon d’une vraie carte géologique. Vous pouvez voir en gris les éléments de base dont nous avons parlé plus haut – les rivages, les routes, les villes, les bâtiments et les frontières. Les contours sont là aussi, en marron, ainsi que les symboles des différents plans d’eau en bleu. Tout cela se trouve sur la base de la carte. La partie géologique comprend les lignes noires, les symboles, les étiquettes et les zones de couleur. Les lignes et les symboles condensent un grand nombre d’informations que les géologues ont recueillies au cours de leurs années de travail sur le terrain.
Contacts, défaillances, grèves et tremplins
Les lignes sur la carte délimitent diverses unités ou formations rocheuses. Les géologues préfèrent dire que les lignes montrent les contacts entre les différentes unités rocheuses. Les contacts sont indiqués par une ligne fine, à moins que le contact ne soit déterminé comme une faille, une discontinuité si nette qu’il est clair que quelque chose s’y est déplacé.
Les lignes courtes avec des chiffres à côté sont des symboles de frappe et de tremplin. Ils nous donnent la troisième dimension des couches rocheuses, la direction dans laquelle elles s’étendent dans le sol. Les géologues mesurent l’orientation des roches là où ils peuvent trouver un affleurement approprié, en utilisant une boussole et un transit. Dans les roches sédimentaires, ils recherchent les plans d’assise, qui sont les couches de sédiments. Dans d’autres roches, les signes de la litière peuvent être effacés, de sorte que la direction de la foliation, ou des couches de minéraux, est mesurée à la place.
Dans les deux cas, l’orientation est enregistrée comme une grève et un creux. L’orientation de la couche de roche ou de la foliation est la direction d’une ligne de niveau en travers de sa surface – la direction dans laquelle vous marcheriez sans monter ni descendre. Le site La pente est l’inclinaison du lit ou de la foliation vers le bas. Si vous imaginez une rue qui descend tout droit une colline, la ligne centrale peinte sur la route est la direction de la pente et un passage pour piétons peint est la grève. Ces deux chiffres suffisent pour caractériser l’orientation de la roche. Sur la carte, chaque symbole représente généralement la moyenne de nombreuses mesures.
Ces symboles peuvent également indiquer le sens de la linéarisation avec une flèche supplémentaire. La linéarité peut être un ensemble de plis, une face de glissement, des grains minéraux étirés ou une caractéristique similaire. Si vous imaginez une feuille de papier journal posée au hasard dans cette rue, la linéature est l’impression qui s’y trouve, et la flèche indique le sens de la lecture. Le chiffre représente le plongeon ou l’angle d’inclinaison dans cette direction.
La documentation complète des symboles des cartes géologiques est spécifiée par le Comité fédéral des données géographiques.
Symboles d’âge géologique et de formation
Les lettres symbolisent le nom et l’âge des unités rocheuses d’une région. La première lettre fait référence à l’âge géologique, comme indiqué ci-dessus. Les autres lettres se réfèrent au nom de la formation ou au type de roche. La carte géologique du Rhode Island est un bon exemple de la manière dont les symboles sont utilisés.
Quelques-uns des symboles d’âge sont inhabituels ; par exemple, tant de termes d’âge commencent par un P qu’il faut des symboles spéciaux pour les garder clairs. Il en va de même pour le C, et la période du Crétacé est en effet symbolisée par la lettre K, du mot allemand Kreidezeit. C’est pourquoi l’impact de météorite qui marque la fin du Crétacé et le début du Tertiaire est communément appelé « événement K-T ».
Les autres lettres d’un symbole de formation font généralement référence au type de roche. Une unité constituée de schistes du Crétacé peut être marquée « Ksh ». Une unité composée de types de roches mixtes peut être marquée par une abréviation de son nom, de sorte que la formation du Rutabaga peut être « Kr ». La deuxième lettre pourrait également être un terme d’âge, en particulier au Cénozoïque, de sorte qu’une unité de grès de l’Oligocène serait étiquetée « Tos ».
Couleurs des cartes géologiques
Toutes les informations de la carte géologique, telles que l’orientation et l’inclinaison, la tendance et la plongée, l’âge relatif et l’unité de roche, sont obtenues grâce au travail acharné et au regard avisé des géologues travaillant sur le terrain. Mais la vraie beauté des cartes géologiques, et pas seulement les informations qu’elles représentent, réside dans leurs couleurs.
Vous pourriez avoir une carte géologique sans utiliser de couleurs, juste des lignes et des symboles de lettres en noir et blanc. Mais elle ne serait pas conviviale, comme un dessin en chiffres sans peinture. Quelles couleurs utiliser pour les différents âges des roches ? Deux traditions sont apparues à la fin du XIXe siècle : la norme américaine harmonieuse et la norme internationale, plus arbitraire. Une connaissance de la différence entre les deux rend évident, d’un seul coup d’œil, l’endroit où une carte géologique a été réalisée.
Ces normes ne sont qu’un début. Elles ne s’appliquent qu’aux roches les plus courantes, qui sont des roches sédimentaires d’origine marine. Les roches sédimentaires terrestres utilisent la même palette mais ajoutent des motifs. Les roches ignées se regroupent autour des couleurs rouges, tandis que les roches plutoniques utilisent des nuances plus claires et des motifs aléatoires de formes polygonales. Les deux s’assombrissent avec l’âge. Les roches métamorphiques utilisent des couleurs riches et secondaires ainsi que des motifs linéaires orientés. Toute cette complexité fait de la conception de cartes géologiques un art spécialisé.
Chaque carte géologique a ses raisons de s’écarter des normes. Peut-être que des roches de certaines périodes sont absentes, de sorte que d’autres unités peuvent varier en couleur sans ajouter à la confusion ; peut-être que les couleurs s’opposent mal ; peut-être que le coût de l’impression oblige à faire des compromis. C’est une autre raison pour laquelle les cartes géologiques sont si intéressantes : chacune d’entre elles est une solution personnalisée à un ensemble de besoins particuliers. Dans tous les cas, l’un de ces besoins est que la carte doit être agréable à l’œil. Les cartes géologiques, en particulier celles qui sont encore imprimées sur papier, représentent un dialogue entre la vérité et la beauté.
