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Mise en œuvre d’outils de terrain et de traitements informatiques & mathématiques au laboratoire pour comprendre la tectonique des Monts d’Or

Cette sortie a été en partie réalisée grâce à l’aide de l’association Limonest Patrimoine qui nous a permis de pénétrer dans plusieurs carrières. Je remercie notamment MM. Perben et Merle pour leur aide et leur accueil.
Le stage était organisé par l’Inspection Pédagogique Régionale de sciences de la vie et de la Terre et réalisé le 19 mai 2010. Co-intervenants : Jean-Pierre Esteban, Frédéric Gaudry, Georges Grousset .
Les données récoltées (positionnement en latitude, longitude, altitude, observations d’affleurements et photographies dont panorama, mesures du degré de pendage et orientation, failles éventuelles) sont exploitées à l’aide de logiciels (google earth, panorama studio, logiciels d’imagerie, geogebra, power–point) pour obtenir une représentation de la tectonique locale sous la forme d’une coupe géologique notamment.
 
Sommaire

1- Objectifs
2- Pistes d’utilisation en collège et en lycée
 
La collecte de données sur le terrain
3- La sortie
4- Les outils GPS utilisés lors du stage : fiches techniques d’installation et d’utilisation
5- Les autres outils géologiques utilisés sur le terrain
6- Les tracés GPS obtenus avec les trois systèmes utilisés et le traitement par google earth

Le traitement des données
7- Un tracé GPS après traitement en classe
8- Le traitement des données collectées : utilisation du logiciel google-earth
9- Le traitement des données : utilisation du logiciel panorama-studio pour réaliser des panoramas et des hyper-paysages
10- De l’itinéraire géologique dans google earth à la coupe géologique
11- Le traitement des données : utilisation du logiciel geogebra pour construire une coupe géologique

Documentation scientifique sur la géologie des Monts d’Or :
12- La carte géologique de la région de Limonest insérée dans G.earth et la visualisation de la faille démontrée par l’exploitation des données de terrain
13- L’histoire géologique et tectonique des Monts d’Or replacée dans le contexte de la tectonique globale


 

1- Objectifs
Utiliser du matériel de terrain (GPS, appareils photographiques numériques, compas à pendage, boussole) et des outils de traitement informatique au laboratoire pour comprendre la tectonique locale des Monts d’Or lyonnais.
 
2- Pistes d’utilisation en collège et en lycée : les compétences, capacités ou attitudes développées


- Classe de quatrième :
Activité interne du globe. Des contraintes s’exerçant en permanence sur les roches conduisent à une accumulation d’énergie qui finit par provoquer leur rupture.

Capacités et connaissances :
  • Observer, recenser et organiser des informations permettant de comprendre les déformations des roches en géologie (= pratiquer une démarche scientifique, résoudre des problèmes & rechercher, extraire et organiser l’information utile).
  • L’univers et la terre : structure et évolution au cours des temps géologiques de la Terre.


- Classe de première S : (programme 2011)
Thème 2 – Enjeux planétaires contemporains. Tectonique des plaques et géologie appliquée / tectonique des plaques et ressource locale
Un exemple de ressource géologique (roches) est choisi dans un contexte proche de l’établissement scolaire. Son étude (nature, gisement) permet de comprendre que ses conditions d’existence peuvent être décrites en utilisant le cadre général de la tectonique des plaques.

Capacités et attitudes développées :

  • Pratiquer une démarche scientifique (observer, questionner, formuler une hypothèse, expérimenter, raisonner avec rigueur, modéliser).
  • Recenser, extraire et organiser des informations.
  • Comprendre le lien entre les phénomènes naturels et le langage mathématique.


- Enseignement d’exploration MPS, thème libre avec intervention des sciences de la Terre et des mathématiques :
    • Utiliser des systèmes de mesure sur le terrain pour comprendre les relations entre des roches sur le terrain (système monoclinal faillé) et au laboratoire.
    • Utiliser le logiciel Google earth pour construire des relations géométriques entre les affleurements.
    • Utiliser un outil mathématique (geogebra) pour analyser les relations géométriques entre les strates.

 

La collecte de données sur le terrain

Sommaire

3- La sortie

De Limonest, prendre la route du col (fermée le week-end) et aller jusqu’à la batterie. Le calcaire à gryphées se situe dans le bois à gauche de la route puis en suivant le sentier en redescendant le long de l’affleurement. Ce calcaire à gryphées n’est pas accessible directement, le passage étant verrouillé par un cadenas. Les professeurs doivent donc faire une demande auprès de l’association Limonest Patrimoine ou de la mairie de Limonest. Sur l’affleurement on observe facilement le pendage des strates, on peut trouver des fossiles (gryphées, ammonites, gastéropodes,…) voir des diaclases occupées par la végétation, une faille vers la partie terminale de l’affleurement.

Le sentier nord mène à la carrière Courtois (calcaire à entroques) mais il est difficile d’approcher la roche et il y a des risques d’éboulements.

En suivant à pied la route vers le sud puis le sentier piétonnier on peut accéder à la carrière de la Barollière (face Est) mais il faut avoir l’autorisation de pénétrer.

En remontant la route vers le nord, on arrive au panorama sur le vallon (panorama photographique) puis après le col à la carrière de calcaire à entroques (autorisation possible auprès de la société)

Images des affleurements dans la banque d’images
En attente des images mises en ligne dans la banque  

En rouge, l’itinéraire piétonnier.
Les points rouges représentent les accès sans autorisation.
Les astérisques rouges les accès nécessitant une autorisation.


 
4- Les outils GPS utilisés lors du stage : fiches techniques d’installation et d’utilisation

Trois types de systèmes GPS ont été utilisés : ils permettent d’obtenir directement ou indirectement un fichier kmz utilisable sous google-earth.


GPS Garmin GPS60

GPS de randonnée donnant les coordonnées en latitude, longitude et altitude en continu et ponctuellement en marquant l’emplacement (=way points).
Les données sont transférables ensuite sur ordinateur et après traitement par logiciel MAP-Source, on obtient un fichier kmz pour google-earth.

Télécharger la fiche d’utilisation


Capteur GPS PEARL Starhiker 65

Capteur GPS paramétrable préalablement sur ordinateur et permettant notamment de tracer l’itinéraire (longitude, latitude et altitude).
La lecture se fait sur l’ordinateur (logiciel livré Photo tagger) et permet d’obtenir ensuite un kmz pour google earth.

Télécharger la fiche d’utilisation


Capteur GPS sur interface ExAO portable SORDALAB SPARK

Interface ExAO portable avec capteur GPS permettant une mesure en continue, avec intervalles paramétrables sur l’interface. Cette interface permet d’utiliser tous les capteurs Sordalab autres que le GPS (météo, oxymétrie, température,..).
Elle délivre un fichier de données ExAO mais aussi directement un fichier kmz pour être lu sous google earth.

Télécharger la fiche d’utilisation

 

5- Les autres outils géologiques utilisés sur le terrain


Le compas à pendage

Permet de mesurer un angle de pendage de strate soit sur une surface soit sur une coupe verticale sur le terrain.

Télécharger la fiche de fabrication


La boussole

Permet de donner l’orientation du pendage mesuré afin de déterminer la direction du pendage maximum.


L’appareil photo numérique-camescope sur carte SD

Permet de réaliser très facilement des photographies numériques et des vidéos numériques sur le terrain (et au laboratoire). La carte de format SD est lisible sur tout les lecteurs de ce format courant soit intégré à l’ordinateur soit acheté en lecteur externe. Une possibilité de macro est nécessaire. L’utilisation d’un pied sur le terrain pour la vidéo ou la réalisation de panoramique est très utile.

 

6- Les tracés GPS obtenus avec les trois systèmes utilisés et le traitement par google earth (logiciel google earth indispensable pour l’affichage des tracés)

    - Fichier tracé GPS Garmin après conversion par le logiciel Map-Source en fichier kmz.
    Télécharger le fichier garmin.kmz

    - Fichier tracé capteur GPS Pearl après conversion par le logiciel « photo-tagger » fourni avec le capteur.
    La première partie du parcours a été faite à pied avec une fréquence de pointage tous les 5 mètres puis en voiture avec une fréquence de pointage toutes les 15 secondes.
    Télécharger le fichier pearl.kmz

    - Fichier tracé capteur GPS sur interface SPARK Le premier parcours (spark01) a été fait à pied avec une fréquence de pointage toutes les 60 secondes, le second parcours a également été réalisé à pied mais avec une fréquence de pointage toutes les 2 minutes. Chaque station donne entre autre, l’altitude en mètres, la longitude et latitude en décimale (l’indication des lat. et Long. En ‘ et ‘’ est donnée également). Un capteur température ayant été branché sur l’interface, la température est également donnée à chaque station.
    Télécharger le fichier Spark01.kmz
    Télécharger le fichier Spark02.kmz


 

Le traitement des données

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7- Un tracé GPS après traitement en classe (google earth installé indispensable)

    Tracé obtenu après traitement et insertion de photographies prises à certaines stations ainsi que de données récoltées (pendage notamment), complétées par les données géodésiques (Long, Lat et altitude issues du capteur GPS)
    Télécharger le fichier Itin_Monts_dOr.kmz


 

8- Le traitement des données collectées utilisation du logiciel google-earth


 

9- Le traitement des données : utilisation du logiciel panorama-studio pour réaliser des panoramas et des hyper-paysages


 

10- De l’itinéraire géologique dans google earth à la coupe géologique


 

11- Le traitement des données : utilisation du logiciel Geogebra pour construire géométriquement et calculer le rejet de la faille


 

Documentation scientifique sur la géologie des Monts d’Or

Sommaire

12- La carte géologique de la région de Limonest insérée dans Google earth et la visualisation de la faille démontrée par l’exploitation des données de terrain


 

13- L’histoire géologique et tectonique des Monts d’Or replacée dans le contexte de la tectonique globale