Les cartes géologiques peuvent être la forme de connaissance la plus concentrée jamais mise sur papier, une combinaison de vérité et de beauté.
La carte 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 y regardez de plus près, vous pouvez voir à quel point il est difficile de ranger tous ces détails sur le papier pour qu'il soit utile. Imaginez maintenant que vous souhaitez également inclure des informations utiles sur la géologie de cette même zone.
Ce qui est important pour géologues? Pour une chose, géologie concerne la forme de la terre - où se trouvent les collines et les vallées, la configuration des ruisseaux et l'angle des pentes, etc. Pour ce genre de détails sur le terrain, vous voulez une carte topographique ou de contour, comme celles publiées par le gouvernement.
L'illustration ci-dessus de l'US Geological Survey (USGS) montre comment un paysage (en haut) se traduit par une carte de contour. Les formes des collines et des vallons sont représentées sur la carte par des lignes fines qui sont des contours, des lignes d'égale élévation. Si vous imaginez la mer se lever, ces lignes montrent où le rivage se trouverait tous les 20 pieds de profondeur. (Ils pourraient également représenter des mètres, bien sûr.)
Dans cette carte de contours de 1930 du département américain du Commerce, vous pouvez voir les routes, les ruisseaux, les chemins de fer, les noms de lieux et d'autres éléments de toute carte appropriée. La forme de la montagne San Bruno est représentée par des contours de 200 pieds, et un contour plus épais marque le niveau de 1000 pieds. Les sommets des collines sont marqués par leurs élévations. Avec un peu de pratique, vous pouvez obtenir une bonne image mentale de ce qui se passe dans le paysage.
Notez que même si la carte est une feuille plate, vous pouvez toujours déterminer des nombres précis pour les pentes et les gradients des collines à partir des données encodées dans l'image. Vous pouvez mesurer la distance horizontale juste à côté du papier, et la distance verticale est 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 3D pour les 48 États inférieurs 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.
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 des détails supplémentaires. La ligne pointillée bleue représente un ruisseau intermittent, celui qui s'assèche pendant une partie de l'année. L'écran rouge indique un terrain couvert de maisons. L'USGS utilise des centaines de symboles différents sur ses cartes topographiques.
Les contours et la topographie ne sont que la première partie d'une carte géologique. La carte met également les types de roches, les structures géologiques et plus encore sur la page imprimée à travers des couleurs, des motifs et des symboles.
Voici un petit échantillon d'une vraie carte géologique. Vous pouvez voir les éléments de base abordés précédemment - les rivages, les routes, les villes, les bâtiments et les frontières - en gris. Les contours sont là aussi, en marron, plus les symboles des différentes pièces 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 une grande quantité d'informations que les géologues ont recueillies au cours d'années de travail sur le terrain.
Les lignes sur la carte décrivent diverses unités rocheuses ou formations. Les géologues préfèrent dire que les lignes montrent les contacts entre différentes unités rocheuses. Les contacts sont indiqués par une ligne fine à moins que le contact ne soit déterminé faute, une discontinuité si nette qu'il est clair que quelque chose s'y est déplacé.
Les lignes courtes avec des nombres à côté sont des symboles de frappe et de pendage. Celles-ci 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 partout où ils peuvent trouver un affleurement approprié, à l'aide d'une boussole et d'un transit. Dans les roches sédimentaires, ils recherchent les plans de litière, qui sont les couches de sédiments. Dans d'autres roches, les signes de 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 frappe et un creux. La frappe de la litière ou de la foliation de la roche est la direction d'une ligne de niveau à travers sa surface - la direction dans laquelle vous marcheriez sans monter ni descendre. L'inconvénient est la pente raide du lit ou de la foliation en descente. Si vous imaginez une rue qui descend directement une colline, la ligne médiane peinte sur la route est la direction de la descente et un passage pour piétons peint est la grève. Ces deux nombres sont tout ce dont vous avez besoin pour caractériser l'orientation du rocher. Sur la carte, chaque symbole représente généralement la moyenne de nombreuses mesures.
Ces symboles peuvent également indiquer la direction de linéation avec une flèche supplémentaire. La linéation peut être un ensemble de plis, un slickenside, des grains minéraux étirés ou une caractéristique similaire. Si vous imaginez une feuille de journal au hasard gisant dans cette rue, la linéation est l'impression dessus et la flèche indique la direction dans laquelle elle se lit. Le nombre représente le plongeon ou l'angle de pendage dans cette direction.
Les symboles des lettres indiquent le nom et l'âge des unités rocheuses dans une zone. La première lettre fait référence à l'âge géologique, comme indiqué ci-dessus. Les autres lettres font référence au nom de la formation ou au type de roche. le carte géologique du Rhode Island est un bon exemple de la façon dont les symboles sont utilisés.
Quelques symboles d'âge sont inhabituels; par exemple, tant de termes d'âge commencent par P que des symboles spéciaux sont nécessaires pour les garder clairs. La même chose est vraie pour C, et en effet la période du Crétacé est symbolisée par la lettre K, du mot allemand Kreidezeit. C'est pourquoi l'impact des météores 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 se réfèrent généralement au type de roche. Une unité constituée de schiste du Crétacé pourrait être marquée «Ksh». Une unité avec des types de roches mixtes pourrait être marquée d'une abréviation de son nom, donc le Rutabaga La formation pourrait être «Kr». La deuxième lettre pourrait également être un terme d'âge, en particulier dans le Cénozoïque, de sorte qu'une unité de grès oligocène serait étiquetée "Tos."
Toutes les informations sur la carte géologique - telles que la frappe et le pendage, la tendance et le plongeon, l'âge relatif et l'unité rocheuse - sont obtenues grâce au travail acharné et aux yeux entraînés des géologues travaillant sur le terrain. Mais la vraie beauté des cartes géologiques - pas seulement les informations qu'elles représentent - est 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 ce ne serait pas convivial, comme un dessin de peinture par numéros sans la peinture. Quelles couleurs utiliser pour les différents âges des roches? Il y a deux traditions qui ont vu le jour à la fin des années 1800: la norme américaine harmonieuse et la norme internationale plus arbitraire. Une familiarité avec la différence entre les deux rend évident en un coup d'œil où une carte géologique a été faite.
Ces normes ne sont qu'un début. Ils 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 roches plutoniques utilisez 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 les roches de certaines périodes sont absentes de sorte que d'autres unités peuvent varier en couleur sans ajouter de confusion; peut-être que les couleurs s'affrontent mal; peut-être que le coût de l'impression force les compromis. C'est une autre raison pour laquelle les cartes géologiques sont si intéressantes: chacune est une solution personnalisée à un ensemble particulier de besoins. Dans tous les cas, l'un de ces besoins est que la carte soit agréable à l'œil. Les cartes géologiques, en particulier celles encore imprimées sur papier, représentent un dialogue entre vérité et beauté.