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11.1 : Introduction - Géosciences

11.1 : Introduction - Géosciences


Temps géologique

Figure 1. Il y a environ 1,2 milliard d'années dans la roche, c'est la Grande Discordance. Sentier Clear Creek, Parc National du Grand Canyon

Introduction

Le temps géologique est immense. La Terre existe depuis environ 4,6 milliards d'années et de nombreux processus géologiques se produisent sur des échelles de temps de plusieurs millions d'années. Étant donné qu'il est inhabituel pour une personne de vivre plus de 100 ans, il est difficile de saisir l'immensité du temps géologique. Dans ce module, vous découvrirez les façons dont le temps relatif peut être déterminé et les techniques qui peuvent être utilisées pour estimer l'âge numérique des matériaux terrestres. Vous découvrirez également les unités utilisées pour mesurer le temps géologique.

La quantité de temps qui est impliquée dans la sculpture du paysage, la formation de roches ou le mouvement des continents est une question scientifique importante. Différentes hypothèses sur l'âge de la Terre peuvent essentiellement changer notre point de vue sur le fonctionnement des événements géologiques qui ont façonné la Terre. Si le temps géologique est relativement court, des événements catastrophiques seraient nécessaires pour former les caractéristiques que nous voyons à la surface de la Terre, alors qu'une grande quantité de temps permet le rythme lent et régulier que nous pouvons facilement observer autour de nous aujourd'hui.

Les géologues ont utilisé de nombreuses méthodes pour reconstruire le temps géologique et cartographier les événements majeurs de l'histoire de la Terre ainsi que leur durée. Les scientifiques étudiant les roches ont pu reconstituer une progression des roches dans le temps pour construire l'échelle de temps géologique ci-dessous. Cette échelle de temps a été construite en alignant dans l'ordre des roches présentant des caractéristiques particulières telles que des types de roches, des indicateurs environnementaux ou des fossiles. Les scientifiques ont examiné des indices dans les roches et déterminé l'âge de ces roches dans un sens comparatif. Ce processus est appelé datation relative, qui consiste à déterminer l'âge comparatif de deux objets ou événements. Par exemple, vous êtes plus jeune que vos parents. Peu importe votre âge ou l'âge de vos parents, tant que vous pouvez établir que l'un est plus âgé que l'autre. Au fil du temps, les scientifiques ont découvert et développé des techniques pour dater certaines roches, ainsi que la Terre elle-même. Ils ont découvert que la Terre avait des milliards d'années (4,54 milliards d'années) et ont mis une échelle de temps à l'échelle des temps géologiques. Ce processus est appelé datation absolue, qui consiste à déterminer le temps exact qui s'est écoulé depuis qu'un objet a été formé ou qu'un événement s'est produit.

Figure 2. L'échelle de temps géologique. "Ma" signifie des millions d'années [il y a], tandis que "K Yr" signifie des milliers d'années [il y a].

Les datations absolues et relatives présentent des avantages et sont encore fréquemment utilisées par les géologues. La datation des roches à l'aide de la datation relative permet à un géologue de reconstituer une série d'événements à moindre coût, souvent très rapidement, et peut être utilisée sur le terrain sur un affleurement rocheux. La datation relative peut également être utilisée sur de nombreux types de roches, où la datation absolue est limitée à certains minéraux ou matériaux. Cependant, la datation absolue est la seule méthode qui permet aux scientifiques de placer un âge exact à une roche particulière.

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Figure 3. Ces strates plissées et froissées se trouvent dans les falaises juste au nord de Hartland Quay, Devon, Royaume-Uni. Les rochers de Hartland Quay sont les vestiges d'une chaîne de montagnes. Les roches sédimentaires se sont déposées dans une mer peu profonde au cours de la période carbonifère, il y a environ 320 millions d'années. Les couches sont des séquences de schistes et de mudstones représentant les restes d'« avalanches » sous-marines de sédiments appelées turbidites. En même temps que les sables et les mudstones se déposaient à Hartland, les charbons se déposaient dans les marécages, formant les bassins houillers du sud du Pays de Galles. La tectonique des plaques a provoqué la collision de deux supercontinents avec Hartland Quay au milieu. Devon était à la marge sud d'un super-continent appelé Laurasia, qui est entré en collision avec le super-continent Pangée - au sud. Lorsque ces deux méga-continents sont entrés en collision pendant l'orogenèse varisque, les roches de Hartland Quay se sont déformées et pliées, produisant les spectaculaires plis en forme de chevron exposés dans les falaises aujourd'hui. La surface supérieure a ensuite été érodée à plat. – Simon Jones

Figure 4. Gros plan sur les couches de sédiments à Hartland Quay de la figure 1.

Figure 5. Canyon de Santa Elen, Big Bend, Texas. Des roches vieilles de 500 millions d'années à Persimmon Gap aux dunes de sable modernes soufflées par le vent à Boquillas Canyon, les formations géologiques de Big Bend présentent des styles de dépôt étonnamment variés sur un vaste intervalle de temps.

Figure 6. Acasta Gneiss, Territoire du Nord-Ouest, Canada. Vieux de 3,96 milliards d'années, ce gneiss est l'une des plus anciennes roches terrestres connues. La Terre a encore 500 millions d'années de plus, mais peu de traces de cette époque primitive ont survécu à l'activité géologique de notre planète.

Figure 7. La Terre est très ancienne — 4,5 milliards d'années ou plus selon des estimations récentes. La plupart des preuves d'une ancienne Terre sont contenues dans les roches qui forment la croûte terrestre. Les couches rocheuses elles-mêmes - comme des pages d'une histoire longue et compliquée - enregistrent les événements qui ont façonné la surface du passé, et enfouies en leur sein se trouvent des traces de vie - les plantes et les animaux qui ont évolué à partir de structures organiques qui existaient il y a peut-être 3 milliards d'années. Les roches une fois fondues contiennent également des éléments radioactifs dont les isotopes fournissent à la Terre une horloge atomique. Dans ces roches, les isotopes « parents » se désintègrent à un rythme prévisible pour former des isotopes « filles ». En déterminant les quantités relatives d'isotopes parents et filles, l'âge de ces roches peut être calculé. Ainsi, les résultats d'études de couches rocheuses (stratigraphie), et de fossiles (paléontologie), couplés à des âges de certaines roches mesurés par des horloges atomiques (géochronologie), attestent d'une Terre très ancienne !

Objectifs du module

A l'issue de ce module, vous serez capable de :

  1. Appliquer les principes géologiques de base à la détermination des âges relatifs des roches.
  2. Expliquez la différence entre les techniques de datation relative et absolue.
  3. Résumez l'histoire de l'échelle de temps géologique et les relations entre les éons, les ères, les périodes et les époques.
  4. Comprendre l'importance et la signification des non-conformités.
  5. Décrire les applications et les limites de l'utilisation des isotopes, des cernes des arbres et des données magnétiques pour la datation géologique.

Aperçu des activités

Voir le calendrier des travaux pour les dates de disponibilité et les dates d'échéance.

Assurez-vous de lire les instructions pour toutes les activités de ce module avant de commencer afin de pouvoir planifier votre temps en conséquence. Vous êtes censé travailler sur ce cours tout au long de la semaine.

Module 9 Quiz

10 points

Le quiz du module 9 comporte 10 questions à choix multiples et est basé sur le contenu des lectures du module 9 et du devoir 9.

Le quiz vaut un total de 10 points (1 point par question). Vous n'aurez que 10 minutes pour compléter le quiz, et vous ne pouvez répondre à ce quiz qu'une seule fois. Noter: ce n'est pas assez de temps pour chercher les réponses !

Assurez-vous de bien comprendre tous les concepts présentés et étudiez pour ce quiz comme s'il allait être surveillé dans une salle de classe, sinon vous manquerez probablement de temps.

Gardez une trace du temps et assurez-vous de consulter les résultats complets de votre quiz après l'avoir soumis pour une note.

Vos questions et préoccupations…

Veuillez me contacter si vous avez des questions ou des préoccupations.

Questions générales sur les cours: Si votre question est de nature générale et que d'autres étudiants bénéficieraient de la réponse, rendez-vous dans la zone de discussion et publiez-la en tant que fil de discussion dans la zone de discussion « Questions générales sur le cours ».

Questions personnelles: Si votre question est personnelle (par exemple, concernant les commentaires que je vous adresse en particulier), envoyez-moi un e-mail à partir de ce cours.


11.1 : Introduction - Géosciences

* Ce qui suit fait partie d'une première ébauche de la deuxième édition de Apprentissage automatique raffiné. Le texte publié (avec le matériel révisé) est désormais disponible sur Amazon ainsi que sur d'autres grands libraires. Les instructeurs peuvent demander une copie de l'examen à Cambridge University Press.

Au chapitre 10, nous avons vu comment les apprenants supervisés et non supervisés peuvent être étendus pour effectuer un apprentissage non linéaire via l'utilisation de fonctions non linéaires (ou transformations de caractéristiques) que nous avons nous-mêmes conçues en examinant visuellement les données. Par exemple, nous avons exprimé un modèle non linéaire général pour la régression et la classification à deux classes comme une somme pondérée de $B$ fonctions non linéaires de notre entrée comme

commencer extegauche(mathbf,Theta ight) = w_0 + f_1left(mathbfdroite)_ <1>+ f_2gauche(mathbfdroite)_ <2>+ cdots + f_Bleft(mathbf ight)w_B label finir

où $f_1$ à $f_B$ sont des fonctions (ou caractéristiques) non paramétrées ou non paramétrées des données, et $w_0$ à $w_B$ (ainsi que tous les poids supplémentaires internes aux fonctions non linéaires) sont représentés dans l'ensemble de poids $ Thêta$.

Dans ce chapitre, nous détaillons les outils et principes fondamentaux de apprentissage des fonctionnalités (ou alors ingénierie automatique des fonctionnalités) qui nous permettent d'automatiser cette tâche et apprendre caractéristiques appropriées à partir des données elles-mêmes, au lieu de emph eux nous-mêmes. En particulier, nous discutons comment choisir la forme des transformations non linéaires $f_1$ à $f_B$, le nombre $B$ d'entre elles employées, ainsi que, comment les paramètres dans $Theta$ sont réglés, automatiquement et pour n'importe quel jeu de données.


Voir la vidéo: Faculté des géosciences et de lenvironnement - UNIL