géologie, science traitant de l’origine de la Terre, de son histoire, de sa forme, des matériaux qui la composent et des processus qui influent ou qui ont influé sur elle.

La géologie s’intéresse aux roches et aux matériaux dérivés qui composent les couches externes du globe terrestre. Afin de comprendre la genèse de ces matériaux, les géologues recourent aux connaissances d’autres domaines scientifiques, comme la physique, la chimie et la biologie. Ainsi, des secteurs aujourd’hui très importants de la géologie, comme la géochimie, la géophysique, la géochronologie (emploi des méthodes de datation) ou encore la paléontologie, peuvent-ils maintenant être considérés comme des disciplines à part entière, qui donnent aux géologues la possibilité de mieux appréhender le fonctionnement de la planète Terre à travers le temps.

Si chacune des sciences de la Terre suit sa propre démarche, toutes sont étroitement liées à la géologie. Ainsi, l’étude des eaux de la Terre, dans leur relation avec les processus géologiques (hydrogéologie), fait appel aux connaissances de l’hydrologie et de l’océanographie ; de la même façon que la mesure et l’établissement des cartes de la surface de la Terre utilisent les acquis de la cartographie et de la géodésie. L’étude des corps célestes, et notamment de la Lune, de Mars et de Vénus, fournit également des indices sur les origines de la Terre. Limitées à l’origine aux observations télescopiques à partir de la Terre, ces investigations ont connu un essor formidable avec le développement de la recherche spatiale à partir des années 1960.

La géologie ne se cantonne pas à l’étude des formes du relief terrestre (géomorphologie) et autres caractéristiques de la surface de la Terre ; elle considère également la structure interne de la planète. Les connaissances qu’elle en dégage sont bien sûr d’un intérêt scientifique primordial ; mais ce savoir sert aussi directement l’homme. Ainsi, la géologie appliquée a-t-elle pour fonctions essentielles la prospection de minéraux utiles, la localisation des structures géologiques susceptibles de servir de soubassement aux bâtiments et ouvrages divers et la prévision des risques naturels associés aux forces géodynamiques décrites ci-dessous.

Dans les civilisations anciennes, nombreuses sont les croyances qui considèrent les structures et les processus géologiques comme l’œuvre des dieux et des déesses. L’environnement naturel semble dangereux et mystérieux ; il est appréhendé avec crainte et étonnement. C’est ainsi le cas des Sumériens et des Babyloniens qui, à l’origine de découvertes remarquables en mathématiques et en astronomie, ont cherché dans le monde de la mythologie l’explication des phénomènes naturels. Ailleurs, les légendes irlandaises, par exemple, suggèrent que des êtres fabuleux sont à l’origine de certains phénomènes naturels comme l’ensemble de colonnes basaltiques connu sous le nom de Chaussée des Géants, le long de la côte nord-est de l’Irlande. Ce type de croyances était aussi très répandu dans les civilisations du Nouveau Monde ; par exemple, selon les tribus amérindiennes du Wyoming (Amérique du Nord), les sillons qui entaillent les flancs de la Tour du Diable (Devil’s Tower), colossal monolithe volcanique du Wyoming, seraient les traces des griffes d’un ours géant.

De la même manière, dans la Grèce et la Rome Antique, de nombreux dieux sont identifiés aux processus géologiques. Aussi les éruptions de l’Etna (Sicile), par exemple, sont-elles attribuées au dieu romain Vulcain, dieu du Feu qui officie dans des forges sous le volcan.

Le philosophe grec Thalès de Milet, au vi^e siècle av. J.-C., est le premier à s’affranchir de la forme de pensée mythologique et symbolique. Il considère les mécanismes géologiques comme des événements naturels et ordonnés, susceptibles d’être étudiés à la lumière de la raison, et non pas comme des interventions surnaturelles. Le philosophe grec Démocrite fait progresser cette philosophie naturaliste en affirmant que toute matière est composée d’atomes. À partir de cette théorie atomiste, il propose des explications rationnelles de toutes sortes de phénomènes géologiques : tremblements de terre, éruptions volcaniques, cycle hydrologique, érosion et sédimentation. Ses enseignements sont exposés par le poète latin Lucrèce dans son épopée en six livres De natura rerum (« De la nature »). Aristote, le philosophe de la nature le plus influent des temps anciens, comprend, au iv^e siècle av. J.-C., que les coquilles enfouies dans les couches sédimentaires sont similaires aux coquillages trouvés le long des plages. À partir de cette observation, il en déduit que les positions relatives des continents et des mers ont dû fluctuer dans le passé, et il comprend également que de tels changements nécessitent de longues périodes de temps. Théophraste, élève d’Aristote, contribue à la pensée géologique en écrivant le premier ouvrage de minéralogie, Des pierres. Durant tout le Moyen Âge, toutes les recherches dans ce domaine se réfèrent à Théophraste.

La Renaissance marque une nouvelle étape dans les sciences de la Terre. Les savants commencent à observer les processus géologiques comme le faisaient les Grecs anciens. Léonard de Vinci, peintre et ingénieur, peut être également considéré comme un pionnier des sciences naturelles. Il comprend, par exemple, que les paysages sont sculptés par l’érosion et que les coquillages fossilisés dans les calcaires de l’Apennin sont les restes d’organismes marins qui ont vécu au fond d’une mer qui a jadis dû recouvrir l’Italie.

Après Léonard de Vinci, le savant français Bernard Palissy écrit plusieurs traités sur la nature et l’étude scientifique des sols, des eaux souterraines et des fossiles. Cependant, les œuvres les plus importantes de cette époque sont celles d’Agricola, savant allemand considéré comme le fondateur de la minéralogie, qui publie en 1546 De Natura Fossilium, (« Sur la nature des fossiles ») et en 1556 De Re Metallica, (« De la métallurgie »). Agricola fait le point sur les connaissances les plus récentes en matière de géologie, de minéralogie, d’exploitation minière et de métallurgie. Ses œuvres ont été traduites dans de nombreuses langues.

Le danois Niels Steensen (connu sous le nom de Nicolas Sténon) figure parmi les savants les plus importants du xvii^e siècle. En 1669, il démontre que les angles des faces des cristaux de quartz sont constants, indépendamment de la forme et de la taille de ces cristaux, et par extension, que la structure des autres types de cristaux doit également être constante. Ainsi, en attirant l’attention sur la signification de la forme du cristal, Sténon jette les bases de la cristallographie. Ses observations sur la nature des strates rocheuses l’amènent également à formuler le principe de superposition, un des principes de base de la stratigraphie (voir ci-dessous).

La pensée géologique au xviii^e siècle voit s’affronter des écoles opposées. Les plutoniens, qui pensent que les roches terrestres résultent de la solidification d’une masse en fusion qui, par la suite, a été altérée par d’autres processus, sont opposés aux neptuniens, dont le chef de file est le géologue allemand Abraham Werner. Pour Werner, la croûte terrestre se compose d’une série de strates, résultant des dépôts sédimentaires chimiques et mécaniques d’un vaste océan, déposées régulièrement, comme les couches d’un oignon. À l’opposé, le géologue britannique James Hutton et les plutoniens — ainsi nommait-on ses partisans — distinguent les roches sédimentaires des roches intrusives d’origine volcanique.

En 1785, Hutton introduit le concept d’uniformitarisme, selon lequel l’histoire de la Terre peut être interprétée, dans son ensemble, à partir des processus géologiques quotidiens connus des observateurs modernes. Il pense que la plupart de ces mécanismes, opérant aussi lentement qu’ils le font aujourd’hui, doivent nécessiter des millions d’années pour produire les formes du relief actuel. Cette théorie le met en opposition avec les opinions théologiques de l’époque, qui soutiennent, selon une chronologie fondée sur les récits de l’Ancien Testament, que la Terre a environ 6 000 ans. Les adversaires d’Hutton, menés par le naturaliste français Georges Cuvier, pensent que des changements violents, soudains — des catastrophes naturelles comme les inondations, les tremblements de terre et le Déluge biblique — sont responsables des caractéristiques géologiques de la Terre. D’où le nom de catastrophisme donné à cette théorie, et de catastrophistes à ses partisans.

Le débat qui s’est déchaîné entre ces deux écoles commence à pencher en faveur des uniformitaristes avec la publication par Charles Lyell de ses Principes de géologie (1830-1833). Né en 1797, l’année de la mort d’Hutton, Lyell a une influence majeure sur la théorie géologique moderne, attaquant courageusement les préjugés théologiques relatifs à l’âge de la Terre et rejetant les tentatives d’interprétation de la géologie à travers les Écritures.

Dans les colonies américaines, l’observateur, dessinateur et cartographe Lewis Evans a déjà apporté de remarquables contributions à la connaissance géologique de l’Amérique, avant même que paraisse l’ouvrage de Lyell. Selon Evans, l’érosion des rivières et les dépôts alluvionnaires sont des processus évidents qui ont été l’œuvre du passé. De plus, à travers les observations d’Evans, le concept d’isostasie — selon lequel la densité de la croûte terrestre décroît au fur et à mesure que son épaisseur augmente — fait également son apparition pour la première fois dans les écrits américains sur la géologie.

Outre les travaux de Lyell, d’autres développements se produisent au début du xix^e siècle dans le domaine de la géologie : de nouvelles réactions aux concepts géologiques traditionnels, les débuts de la théorie glaciaire, les débuts de la géomorphologie américaine, les théories de l’orogenèse, les débuts de l’exploration marine et le développement de l’école structuraliste (voir ci-dessous). Les grandes expéditions géologiques, principalement dans l’Ouest américain, constituent enfin des événements scientifiques majeurs.

La théorie glaciaire est élaborée d’après les travaux de Lyell et de bien d’autres savants. D’abord proposée en 1840 et acceptée plus tard universellement, cette théorie affirme que des sédiments glaciaires ont été abandonnés par les glaciers et les inlandsis qui progressent lentement, pendant le pléistocène (voir quaternaire), des hautes latitudes jusqu’aux latitudes moyennes. Le naturaliste suisse Horace Benedict de Saussure est parmi les premiers à déclarer que les glaciers des Alpes peuvent déplacer de gros rochers. Puis le naturaliste suisse Louis Agassiz interprète correctement l’impact, sur le relief, de cet agent d’érosion et de transport et, avec ses collègues, accumule divers types de preuves qui confirment l’avancée et le retrait des glaciers continentaux et des glaciers de montagne.

Des progrès sont réalisés dans le domaine de la stratigraphie par le géologue anglais William Smith, qui délimite les principales couches géologiques de l’Angleterre et les représente sur une carte qui reste pratiquement inchangée aujourd’hui. Smith représente d’abord les strates sur des distances relativement courtes, puis il met en corrélation les unités stratigraphiques de même âge mais de composition rocheuse différente. Après que la théorie de l’évolution par sélection naturelle de Charles Darwin (publiée en 1859) s’est imposée à la fin du xix^e siècle, la notion de transformation progressive d’une espèce vivante conduit au principe de succession faunistique. Selon ce principe, les espèces vivantes correspondant aux différentes périodes de l’histoire de la Terre sont uniques pour chaque période donnée. Les restes fossilisés constituent une base d’identification des dépôts de même âge partout dans le monde, de même qu’ils peuvent servir à relier les fragments distincts en une séquence chronologique, l’échelle des temps géologiques (voir ci-dessous).

De nombreux géologues du xix^e siècle commencent à considérer la Terre comme une planète dynamiquement et thermiquement active, à l’intérieur comme à l’extérieur. Les structuralistes, ou néocatastrophistes, pensent que les formes du relief ont pour origine des bouleversements structurels ou cataclysmiques. C’est ainsi que le géologue anglais William Buckland et ses partisans expliquent les séquences stratigraphiques et les discordances qui peuvent y apparaître par les variations fréquentes du niveau de la mer et les soulèvements continentaux. Par opposition, James Hutton envisage l’histoire de la Terre en termes de cycles successifs d’activité géologique. Il dénomme « ceintures orogéniques » les longues chaînes de roches plissées qui, pense-t-il, résultent d’une série de cycles de ce type, et réserve le terme d’orogenèse à la formation des montagnes par plissement et soulèvement. D’autres géologues reprennent, par la suite, ces concepts orogéniques, distinguant quatre cycles majeurs : le huronien (fin du précambrien), le calédonien (paléozoïque inférieur), l’hercynien, ou varisque (fin du paléozoïque) et l’alpin (fin du crétacé).

Les progrès techniques réalisés au xx^e siècle fournissent de nouveaux outils sophistiqués aux géologues, leur permettant de mesurer et de contrôler les phénomènes avec une précision inconnue jusque-là. Parallèlement, les notions théoriques de base de la géologie subissent une véritable révolution avec l’introduction et le développement de la tectonique des plaques, hypothèse selon laquelle la croûte terrestre est divisée en un certain nombre de plaques qui se déplacent, entrent en collision et se séparent au cours des temps géologiques. Les plaques principales prennent naissance au niveau des dorsales médio-océaniques, ou zones de distension, et se déplacent vers les fosses sous-marines, ou zones de subduction, où la croûte s’enfonce à nouveau en profondeur. Les zones du globe où se produisent les séismes majeurs marquent les limites entre les plaques lithosphériques : l’activité sismique pouvant alors être interprétée comme la résultante des mouvements horizontaux de ces plaques.

Cette hypothèse est liée au concept de la dérive des continents, proposée pour la première fois sous sa forme moderne par le météorologiste allemand Alfred Wegener en 1912. Cette hypothèse se trouve confirmée ultérieurement quand l’exploration sous-marine fournit la preuve de l’expansion des fonds océaniques — par la production de croûte — le long des dorsales océaniques. La théorie de la tectonique des plaques est ensuite appliquée à la naissance et à la croissance des continents, à la formation de croûte continentale et de croûte océanique, à la nature des couches profondes de la Terre et à leur évolution dans le temps. Ainsi, au xx^e siècle, les géologues élaborent une théorie d’ensemble où prennent place bon nombre des principaux processus qui ont donné forme à la Terre et à son relief.

L’histoire géologique du globe s’inscrit dans quatre grandes catégories de roches, résultant chacune d’un type d’activité différent : l’érosion et la sédimentation donnent naissance à des couches successives de roches sédimentaires ; la roche en fusion, qui remonte des chambres magmatiques profondes, s’épanche et se refroidit à la surface du globe où elle fournit des témoignages de l’activité volcanique ; les structures géologiques formées à partir de roches préexistantes apportent la preuve des déformations antérieures ; des témoignages du plutonisme, c’est-à-dire de l’activité magmatique en cours dans les profondeurs de la Terre, sont fournis par l’étude des roches granitiques et métamorphiques profondes. Un tableau chronologique des événements géologiques passés peut être établi grâce à diverses techniques radiométriques et par les méthodes de la chronologie relative.

Les divisions de l’échelle des temps géologiques qui en résultent sont fondées tout d’abord sur les modifications observées dans les formes fossiles d’une strate à l’autre. La majeure partie, cependant (les cinq sixièmes environ), des quatre à six milliards d’années qu’a duré l’histoire de la Terre, est enregistrée dans des roches qui ne contiennent pratiquement pas de fossiles. Des témoignages fossiles permettant d’établir des corrélations stratigraphiques pertinentes n’existent que pour les 600 derniers millions d’années, à partir des dépôts du cambrien inférieur. Les spécialistes distinguent donc deux grandes périodes dans l’histoire de la planète : le cryptozoïque (vie cachée), ou précambrien, et le phanérozoïque (vie apparente), qui regroupe l’ensemble des temps géologiques depuis le début du paléozoïque (ère primaire).

Les différences fondamentales apparaissant dans les séries fossiles des roches phanérozoïques d’âge ancien, moyen ou récent, ont permis de distinguer trois grandes ères : le paléozoïque (vie ancienne), le mésozoïque (vie moyenne) ou secondaire, et le cénozoïque (vie récente). Les principales subdivisions à l’intérieur de chaque ère définissent les périodes géologiques, durant lesquelles les roches de systèmes correspondants ont été déposées sur l’ensemble du globe. Ces périodes sont généralement désignées d’après les régions où les roches de la période considérée ont été trouvées ; par exemple, le permien est nommé d’après la province de Perm, en Russie. Certaines périodes portent le nom de dépôts spécifiques, comme la période carbonifère, riche en dépôts de charbon, ou de peuples anciens, comme l’ordovicien et le silurien, qui sont deux peuples de l’Angleterre et du pays de Galles antiques. Le tertiaire et le quaternaire, qui forment le cénozoïque, sont, de plus, divisés en époques et en âges, du paléocène à l’holocène, ou à des époques plus récentes encore. À ces divisions chronologiques correspondent des divisions stratigraphiques : le système (équivalent géochronologique : la période), la série (équivalent géochronologique : l’époque) et l’étage (équivalent géochronologique : l’âge).

La découverte de la radioactivité a permis aux géologues du xx^e siècle de concevoir de nouvelles méthodes de datation et de donner ainsi des âges absolus, en millions d’années, aux divisions de l’échelle des temps géologiques. Vous trouverez ci-dessous un aperçu des différentes périodes et des formes de vie qui leur correspondent. Au précambrien, la grande pauvreté des vestiges fossiles ne permet pas de définir des périodes aussi nettes.

La géologie traite de l’histoire de la Terre — tandis que l’histoire de la vie est établie par la paléontologie — et couvre tous les processus physiques en action à la surface de la Terre et dans les profondeurs de la croûte terrestre. Au sens large, la science géologique analyse les interactions entre les roches, les sols, les eaux, l’atmosphère et les formes de vie sur Terre. En pratique, les géologues orientent leurs recherches vers la géologie historique ou vers la géologie physique. La géologie physique, qui inclut la géophysique, la pétrographie et la minéralogie, se concentre sur les processus et les forces qui façonnent la couche externe de la Terre ou opèrent en profondeur. La géologie historique traite d’abord de l’évolution de la surface de la Terre au cours du temps ; elle englobe la stratigraphie, la paléogéographie et la géochronologie.

La géophysique a pour objet de déterminer les propriétés physiques de la Terre et sa composition interne à partir des divers phénomènes physiques. Par exemple, les géophysiciens étudient le champ géomagnétique terrestre, le paléomagnétisme des roches et des sols, les flux de chaleur à l’intérieur du globe, la force de gravité et la propagation des ondes sismiques (sismologie). La géophysique appliquée étudie des ensembles structurels de moindre envergure et situés à une profondeur moindre, comme les dômes de sel, les synclinaux et les failles, et leurs implications sur les activités de l’homme. La géophysique de reconnaissance associe la physique et les données géologiques pour résoudre les problèmes pratiques liés à la prospection du pétrole et du gaz, à la localisation des terrains aquifères, à la détection des gîtes minéraux et aux diverses formes de génie civil.

La géochimie étudie la chimie de la Terre considérée comme un tout. On la subdivise en géochimie sédimentaire, géochimie organique, géochimie environnementale (comportement chimique des éléments dans les eaux, l’atmosphère, etc.). L’origine et l’évolution des éléments ainsi que les principaux groupes de roches et de minéraux sont les préoccupations majeures du géochimiste. Ce dernier étudie notamment la répartition et les quantités d’éléments chimiques dans les minéraux, les roches, les sols, les formes de vie, l’eau et l’atmosphère. La connaissance du mode de circulation des éléments dans la nature — par exemple, les cycles géochimiques du carbone, de l’azote, du phosphore et du soufre — a de nombreuses implications pratiques, de même que l’étude de la répartition, de l’abondance et de la stabilité de leurs isotopes. Quant à la prospection géochimique, elle consiste dans l’application pratique des principes géochimiques théoriques à la prospection minière.

La pétrographie traite de l’origine, de la disposition, de la structure et de l’histoire des roches, notamment des roches magmatiques et des roches métamorphiques (la pétrographie des sédiments et des roches sédimentaires porte le nom de sédimentologie). Les pétrographes étudient les modifications qui se produisent dans les masses rocheuses lorsque les magmas se solidifient, lorsque les roches sont soumises à fusion totale ou partielle ou lorsque les sédiments sont soumis à des transformations chimiques ou physiques. Les principaux phénomènes étudiés sont la cristallisation des minéraux, la solidification de la matrice vitreuse des roches magmatiques effusives (processus magmatiques), la recristallisation des minéraux à des températures élevées sans phase de fusion (processus métamorphiques), l’échange d’ions entre les minéraux des roches solides et les fluides interstitiels en mouvement (processus métasomatiques et diagénétiques), ainsi que les processus sédimentaires comprenant l’érosion, le transport et le dépôt.

La minéralogie traite des minéraux de la croûte terrestre, mais aussi de ceux présents à l’extérieur de la Terre, comme les échantillons lunaires ou les météorites. (La cristallographie, une branche de la minéralogie, comprend l’étude de la forme externe et de la structure interne des cristaux naturels et artificiels.) Les minéralogistes étudient le mode de formation, la disposition, les propriétés physiques et chimiques, la composition et la classification des minéraux. La détermination consiste à identifier un minéral à partir de ses propriétés chimiques et physiques. La minéralogie appliquée analyse les processus géologiques qui sont à l’origine de la formation des minéraux, particulièrement ceux qui ont une importance industrielle ou stratégique.

Limitée, à l’origine, à l’analyse des déformations des couches sédimentaires, la géologie structurale prend en compte aujourd’hui les déformations des ensembles régionaux. L’étude des formes structurales conduit à des comparaisons entre les éléments observés et à la classification des formes apparentées. On distingue la géologie structurale comparative, qui envisage les grands ensembles, et les approches théoriques et expérimentales, qui portent leurs efforts sur l’analyse microscopique des minéraux dans les roches déformées. La prospection minière recourt à la géologie structurale, et notamment la recherche pétrolière qui a pour objet la détection des « pièges » structuraux susceptibles de retenir les huiles minérales.

La sédimentologie est l’étude des phénomènes sédimentaires et de leurs origines. Elle traite des dépôts terrestres et marins, anciens ou récents et de leurs faunes, flores, minéraux, textures et évolution dans le temps et dans l’espace. Les sédimentologues étudient les caractéristiques des pierres dures et tendres dans leurs séquences naturelles, dans le but de restituer les environnements primitifs de la Terre dans leurs cadres tectoniques et stratigraphiques. L’étude des roches sédimentaires intègre les données et les méthodes empruntées aux autres branches de la géologie, comme la stratigraphie, la géologie marine, la géochimie, la minéralogie et la géologie environnementale.

La géomorphologie décrit les formes du relief à la surface du globe et rend compte de leur modelé par l’action des glaciers, les processus fluviatiles, les processus de transport et d’accumulation éoliens, l’érosion et l’altération. Les autres champs de la géomorphologie traitent des influences tectoniques sur les reliefs (morphotectonique), de l’influence des climats sur les processus morphogénétiques (géomorphologie climatique), de la mesure et de l’analyse statistique des données morphologiques (géomorphologie quantitative). Elle est parfois rattachée à la géographie.

Cette branche majeure de la géologie a pour objet l’analyse, la recherche et l’exploitation des substances utiles à l’homme, comme les huiles minérales, les minerais, l’eau ainsi que l’énergie géothermique. Les domaines associés comprennent les techniques de recherche des minerais d’importance économique ou stratégique (prospection géophysique), le traitement des minerais (métallurgie) et l’application pratique de la géologie théorique à l’exploitation minière (géologie minière).

Les ingénieurs-géologues appliquent les connaissances de la géologie à l’étude des matériaux naturels — sol, roche, eau de ruissellement et eau souterraine — qui se trouvent impliqués dans la conception, la construction et la réalisation des ouvrages d’art du génie civil (barrages, ponts, autoroutes, pipelines, projets immobiliers, gestion des déchets). Un domaine d’application récent de la géologie est constitué par la collecte et l’analyse des données géologiques dans le but de résoudre les problèmes résultant de l’utilisation par l’homme de son environnement naturel. Parmi les principaux problèmes de ce type, on peut citer : les dangers liés à la construction d’habitations et d’autres structures dans des zones sujettes à des risques naturels tels que les séismes, les glissements de terrain, l’érosion côtière et les inondations. Ce domaine de la géologie est particulièrement vaste, car il intègre aussi bien la géochimie et l’hydrologie, que les sciences biologiques et sociales et le génie civil.

Les processus géologiques peuvent être répartis en deux grandes catégories selon qu’ils trouvent leur origine à l’intérieur du globe (processus endogènes) ou à sa surface (processus exogènes).

La fracture des grandes plaques lithosphériques, la dérive continue de la croûte continentale et l’expansion de la croûte océanique à partir des dorsales médio-océaniques : ces trois grands ensembles de phénomènes sont à mettre sur le compte de forces dynamiques profondes. Le diastrophisme est un terme général qui désigne toute déformation de l’écorce terrestre produite par des forces endogènes. Les bassins océaniques, les continents, les plateaux et les montagnes trouvent leur origine dans ces mouvements. Le cycle géotectonique établit des rapports entre ces formes structurales de grandes dimensions et les mouvements lithosphériques, et les différents types de roches qui correspondent aux diverses étapes de leur développement.

L’orogenèse ou formation des montagnes, est un phénomène plus localisé qui amène la déformation des strates préexistantes. L’épéirogenèse affecte de grands domaines continentaux et océaniques. Il se traduit principalement par des mouvements de montée ou de descente à partir desquels se forment plateaux et bassins. Les déplacements lents et graduels des compartiments de la croûte affectent particulièrement les cratons, portions stables de la croûte. Les failles sont des fractures de terrain avec déplacement, dont l’amplitude varie de quelques centimètres à plusieurs kilomètres. Leur formation est souvent associée aux frontières des plaques qui coulissent les unes contre les autres — la faille de San Andreas, par exemple au nord de San Francisco — et aux zones de distension des continents — la Rift Valley, dans l’est de l’Afrique. Les geysers et les sources thermales, tout comme les volcans, s’observent souvent dans des zones tectoniquement instables.

Les volcans résultent de l’effusion, à la surface de la Terre, de laves provenant des profondeurs du globe. Le plateau de la Columbia, dans l’ouest des États-Unis, est recouvert par des basaltes volcaniques de plus de 3 000 m d’épaisseur et couvre 50 000 km². Ces basaltes de plateau proviennent d’éruptions fissurales. On distingue aussi les volcans boucliers, dont les cônes présentent une pente faible, comme ceux des îles Hawaii, et les strato-volcans, comme le mont Fuji ou le mont Saint Helens, qui sont composés de couches successives de différents matériaux.

Les tremblements de terre sont causés par la libération brusque des pressions lentement accumulées par la formation des failles, par l’activité volcanique ou par les deux à la fois. Les mouvements soudains à la surface du globe sont d’origine endogène et peuvent occasionner des ravages : ce sont les tsunamis (« raz de marée » en japonais), les glissements de terrain, les affaissements et les mouvements de subsidence, et tous les phénomènes qui leurs sont associés.

Tout élément naturel susceptible d’accumuler ou de transporter des matériaux terrestres est un agent géomorphologique. L’eau courante, les eaux souterraines, les glaciers, le vent et les mouvements qui affectent les grandes masses d’eau (marées, vagues et courants) sont tous des agents géomorphologiques primaires. C’est parce qu’ils se produisent à la surface de la croûte terrestre que ces processus géologiques sont dits exogènes.

L’altération désigne l’ensemble des processus responsables de la décomposition des roches en place. L’altération physique, chimique ou biologique est la première phase de l’érosion. Par gravitation, les matériaux glissent le long des versants : la reptation, le glissement de terrain et les avalanches sont les phénomènes les plus fréquents. L’eau courante entraîne les matériaux meubles ; le vent parvient au même résultat : c’est la déflation. La glace en mouvement affouille, arrache et broie. L’alluvionnement ou accumulation de sédiments, contribue au nivellement général de la surface de la Terre ; le dépôt se produit quand l’agent transportant les sédiments perd de sa puissance.