La géologie...

   La terre n’est pas un objet figé, elle est en perpétuelle transformation, elle évolue au fil
   du temps.
   Les continents et le fond des océans se déplacent suite `a des mouvements de matiere `a
   l’intérieur du globe. Cela donne les séismes et le volcanisme. Ces mouvements de l’écorce
   terrestre expliquent que ce qui a été au fond d’un océan puisse devenir une montagne ou que
   des roches qui ont affleuré puissent se retrouver `a plusieurs kilometres sous terre.
   Les minéraux et les fossiles ont été étudié, `a l’origine, dans le cadre des sciences
   naturelles, c’est `a dire par les sciences qui étudient la nature et tentent d’expliquer son
   fonctionnement. Cependant, la minéralogie s’est détachée depuis quelques décennies de cette
   branche des sciences pour se rattacher aux sciences de la matiere. Il n’y a presque plus de
   minéralogistes professionnels ( une dizaine), les meilleurs spécialistes étant les gemmologues
   et les personnes étudiant cette discipline au titre de leur passion.
   Dans les sciences de la terre, la géologie a pour objet la description des matériaux
   constituant la terre, l’étude des transformations passées et présentes de celle-ci.
   La minéralogie étudie les minéraux, c’est `a dire les corps inorganiques constituant les
   roches de l’écorce terrestre. Les minéraux ont une composition chimique et une forme propre `a
   chacun alors que les roches sont formées d’un ensemble de minéraux (pour le granite, de
   quartz, de mica, de feldspath).
   La paléontologie étudie les fossiles laissés dans les sédiments (gres, schiste, craie,...) par
   les etres ayant vécu aux époques géologiques.

   Les minéraux...

   Toute chose sur terre est composée par un ensemble de particules élémentaires, les atomes. Il
   existe une centaine d’atomes classés dans la classification périodique des éléments de
   Mendeleiev. Le plus simple est l’atome d’hydrogene avec un proton et un électron.
   Les minéraux peuvent etre composés par un seul type d’atome, par exemple l’or n’est composé
   que d’atomes d’or (Au), ou par plusieurs types d’atomes. Par exemple, le quartz (SiO2)
   comprend un atome de silicium (Si) et deux atomes d’oxygene (O), la calcite (CaCO3) un atome
   de calcium (Ca) rattaché `a un groupement carbonate (CO3) lui meme composé d’un atome de
   carbone (C) et de trois atomes d’oxygene (O).
   Les minéraux se forment donc par l’association d’atomes qui s'assemblent entre eux suivant les
   lois de la chimie et s’organisent dans l'espace suivant les lois de la physique. L'état
   cristallin est caractérisé par un arrangement ordonné de la matiere : un cristal sera donc
   formé par la répétition périodique dans l’espace d’un atome ou d’un groupe d’atome. Il existe
   sept formes (on parle de systemes cristallins) de base : le systeme cubique, hexagonal,
   orthorhombique,...
   Seules des conditions particulieres permettent aux atomes qui composent la matiere de
   s’arranger dans l’espace au niveau atomique. Ces conditions provoquent la cristallisation de
   la matiere qui devient alors une substance minérale. Celle-ci prend des formes géométriques
   (les 7 systemes) qui peuvent etre différentes de celles que perçoit l’homme en regardant un
   minéral (cubes, “pointes”, arborescences, aiguilles, ...).
   Un exemple : si on dilue du sel (NaCl, un atome de sodium et un atome de chlore) dans de l’eau
   et que l’on fait évaporer lentement la solution dans un verre, on observera des cristaux
   cubiques de sel sur ses bords. Si on fait évaporer rapidement l’eau, en chauffant la solution
   par exemple, les atomes n’auront pas le temps de s’organiser et l’on obtiendra du sel amorphe
   (non cristallisé).
   Dans la nature, il existe de nombreux types de phénomenes aboutissant `a la formation de
   cristaux.
   Par exemple, dans les Alpes, dans la zone granitique, les cristaux ont été formés par ce qu'on
   appelle des fluides hydrothermaux. Lorsque les terrains actuellement en surface étaient `a
   plusieurs kilometres sous terre, une dizaine environ, il y a 20 millions d’années, les
   fissures parcourant ce granite ont été remplies par des solutions d’eau. Celle-ci provient
   soit de la surface, soit de sédiments environnants dont l’eau a remonté au contact du magma.
   Ces solutions d’eau saturées d’éléments dissous se trouvent `a plusieurs centaines de degrés
   (200 `a 400° Celsius) et encore liquide `a cause de la pression régnant, 2000 `a 3000 fois
   celle de surface qui est de un bar. Ces solutions ont refroidi tres, tres lentement, `a une
   moyenne de 1° sur 40000 ans par exemple, et/ou ont subi des baisses de pression progressives,
   les éléments contenus en solution se sont trouvés en saturation et ils se sont alors
   cristallisés sur les parois petit `a petit.
   La couleur des minéraux est, comme celle de toutes choses, relative. Elle dépend de
   l’œil humain. L'homme ne perçoit qu’une partie de la lumiere soit, en gros, sept
   couleurs principales, celles de l’arc en ciel.
   La couleur d’un objet dépend des couleurs qu’il absorbe et de celles qu’il renvoie. Un objet
   qui renvoie toutes les couleurs est blanc, un autre qui les absorbe toutes est noir. Un
   minéral qui absorbe toutes les couleurs sauf le rouge paraîtra rouge. Les béryls sont une
   famille de minéraux : s'il y a du chrome, le béryl sera vert et c'est alors une émeraude ;
   s'il y a du fer, le béryl est bleu et c'est une aigue-marine,... La couleur dépend donc de la
   composition chimique du minéral.

   Les fossiles...

   Ce sont des restes d’organismes vivants qui ont vécu il y a bien longtemps et dont les formes
   ont été gardées dans la roche.
   Si la terre a 4,6 milliards d'années, la vie n'est apparue qu'il y a 3,8 milliards d'années.
   Cependant les premiers organismes complexes ne sont apparus qu'il y a 600 millions d'années
   environ. C'est l'époque des trilobites et des poissons "`a carapace". Les premiers organismes
   a quitter les océans et `a vivre sur la terre se sont développés de -400 `a -360 millions
   d'années. Au carbonifere (-360 `a -290 MA), un climat équatorial (chaud et humide) régnait sur
   un continent unique, qui regroupait tous les continents actuels, ce qui a permis le
   développement de forets luxuriantes qui, une fois fossilisées, ont donné la plupart des
   gisements de charbon. Les dinosaures, ainsi que les ammonites, sont apparus il y a 250 MA et
   ont disparu il y a 65 MA. Puis les mammiferes et les oiseaux se sont répandus, et l'homme est
   apparu il y a 2 `a 3 MA. Si on résume les 600 derniers millions d'années en une journée, la
   lignée humaine serait apparue dans les 3 dernieres minutes.
   Les fossiles sont, par exemple, des restes de parties dures (os, dent,...) qui ont été
   altérées et dont les substances qui les composent ont été dissoutes et remplacées par d'autres
   (ex : bois fossile en silice, ammonite en pyrite). Certains sont des moulages naturels :
   toutes les substances formant `a l'origine une plante ou un animal peuvent etre détruites, de
   sorte qu'il ne reste plus qu'une cavité dont les parois sont le moule naturel du fossile ; par
   la suite, des substances en solution peuvent remplir ce creux, donnant ainsi un moulage
   naturel de l'original. Il y a alors substitution et conservation des structures. C'est ce qui
   a donné les ammonites en calcaire du boulonnais, les pas de dinosaures pétrifiés, les fossiles
   des mines de charbon.
   Les fossiles se trouvent dans les roches sédimentaires (sable, argile, craie,...). On ne
   trouve pas de fossile dans les roches ignées (granite, basalte,...).
   Les fossiles sont tres abondants, encore plus que les minéraux, ils existent en quantité
   infinie, la collecte en est tres facile et il est possible de se constituer d’intéressantes et
   éducatives collections par des découvertes personnelles.