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Module 1: Introduction et concepts de base

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Bonjour tout le monde. Bienvenue dans ce cours de géologie structurale de NPTEL. Ce cours est offert àpour les étudiants de premier cycle et conçu en conséquence. Les deux premières conférences, nous allonscouvrir l'introduction, puis lentement, nous allons passer aux autres sujets du sujet.Avant d'entrer dans le cours, nous aurons quelques paramètres administratifs que noussuivrons dans cette conférence et ensuite nous allons continuer. Avant de commencer, je suis votre instructeur.Mon nom est Santanu Misra. Je suis membre du corps professoral du Département des sciences de la Terre de l'IITKanpur.A propos de mon expérience universitaire, j'ai étudié la géologie à l'Université de Jadavpur. J'ai obtenu un baccalauréat,maîtrise et un doctorat de l'Université de Jadavpur. Ensuite, j'ai déménagé àETH Zurich en Suisse pour un post-doc, plus tard je suis devenu maître de conférences dans le même institut.J'ai appris principalement la déformation de roche expérimentale et j'ai travaillé sur la déformation de la température à haute pressioncomportement des roches. Puis j'ai déménagé dans un autre beau pays appelé la Nouvelle-Zélande. L'institutétait GNS Science. J'ai travaillé sur des phénomènes de tremblements de terre et de glissements de terrain.En 2015, j'ai décidé de revenir en Inde et j'ai rejoint IIT Kanpur en tant que membre de la faculté. Mon intérêt pour la rechercheinclut principalement la déformation expérimentale des roches, la physique des roches, la géologie structurale deet la tectonique. Tout au long de ce cours, ou même plus tard, vous pouvez contactervia ce courrier électronique. Vous pouvez également m'appeler pendant les heures de bureau et en savoir plus sur mes recherches, mon groupe de recherche et d'autres activités, vous pouvez me suivre via ma page web.Saquib et Manab, ces deux sont les TAs de ce cours. Ils sont des assistants d'enseignement.Tous les deux sont mes étudiants PD. Il s'agit de Fellows Senior Research de CSIR dans l'IIT Kanpur.Saquib a rejoint en 2015 et Manab. Saqib travaille sur la pétrologie de la structure des séquences du NagalandOphiolite, et Manab travaille dans la direction de la physique des roches et il travaille surrécupération assistée par le CO2 de la récupération assistée par le CO2. A propos du matériel d'étude pource cours, il y a n nombre de livres, il y a n nombre de ressources en ligne que vousexplorer.Je recommande particulièrement ces quatre livres et peu de documents en ligne qui seront utilespour ce cours. Et je tire aussi la plupart des documents d'étude de ces quatre livreset de ces documents en ligne. Le premier livre est le livre de la Geology Structural, Fundamentalsand Modern Developments rédigé par le professeur S K Ghosh, qui était professeur à l'Université Jadavpur, Kolkata. Ce livre est un peu avancé pour un étudiant de premier cycle, mais les sections initiales sont écrites de manière très générale, de manière très scientifique pour quepuisse comprendre.Ce que j'aime à propos de ce livre, en particulier pour les étudiants de l'Inde, que les exemplesde structures géologiques sont cités à partir du continent indien, ou des différents champs indiens. Doncsi vous allez sur le terrain, vous pouvez voir ces structures et vous raconter vous-même. Le deuxième et le troisième livre desont les deux classiques.Le deuxième livre est la Géologie structurale, qui est la deuxième édition de Twiss and Moores.Il couvre toute l'étendue de la géologie structurale. Et le troisième du professeur John Ramsay,Folding and Fracturing of Rocks est un classique de la géologie structurale jamais considéré.Il est très important d'avoir ce livre dans votre bibliothèque et cela vaut la peine de lire un livre.Le quatrième livre est relativement nouveau dans le domaine de la géologie structurale écrit par le professeur Fossen.Ce que j'aime à propos de ce livre, c'est qu'il est écrit avec des exemples de nombreuses applications ; le langageest très facile à comprendre et à comprendre. Et surtout, ce livre a des photos de terrainfantastiques, des photos de terrain colorées et en plus de cela, un CD gratuitd'illustrations qui sont essentiellement utiles pour comprendre les différentes caractéristiques structurelles.A propos des matériaux en ligne, je recommande ces trois. Alors le premier est un manuel en pdfpar le professeur Ray Patrice, le second est une note de conférence du professeur Jean-Pierre Burg.Et la troisième est une série de conférences sur YouTube donnée par le professeur Janos Urai d'Aix-la-mer enAllemagne.Dans tous ces trois documents, vous obtiendrez d'excellentes illustrations, des textes très beaux eten particulier pour le cours de professeur Urai ’ il a donné beaucoup de modèles analogiques et des exercices numériquesqui vous seront utiles. Il va sans dire qu'il existe un certain nombre de documents en lignedisponibles.Vous n'avez qu'à taper en ligne ce que vous recherchez, vous entrez simplement les mots clésou la phrase ou les phrases et vous obtiendrez une série de suggestions à partir de Google ou du moteur de rechercheque vous utilisez et vous pouvez trouver ce que vous cherchez. Je suis sûr que vousl'aurez. Si ce n'est pas le cas, vous êtes toujours le bienvenu pour prendre contact avec moi ou avec les deux assistants d'enseignementde ce cours.C'est le modèle de cours de ce cours de cours de géologie structurelle.Le cours est principalement conçu à la suite des cours de premier cycle généraux qui sonten Inde et dans le monde. Il s'agit donc d'un cours de douze semaines. Au départ, nous apprenons àau moins lors de cette conférence et lors de la prochaine conférence, introduction et concepts de base de la géologie structurelle. Ensuite, nous suivrons les différents aspects séquentiellement les uns après lesdequi couvrent différents éléments structurels, leurs mesures, la projection stéréographique. Nous en apprenons sur la rhéologie et le mécanisme de déformation des roches, puis lentement nous allons vers les structures réellesréelles que nous voyons dans le domaine comme la foliation et la linéation, différents typesde plis, leurs mécanismes de formation, la superposition des plis, puis les boudinages et les structures connexes, les fractures, les joints tout. Ensuite, nous allons vers le domaine ductile qui est la zone de cisaillement ductilequi est très importante en géologie structurale et en général. Et finalement, nous allonsfinir avec quelques notes sur la cartographie structurelle, résumer ce cours et faire quelques discussionspour les développements et les études futurs. La question que l'on devrait poser au tout début, c'est pourquoi je devrais étudier la géologie structurelle?Personnellement, j'aime beaucoup ce sujet. Nous verrons bien sûr que ce sujet fait devous aimez un détective. Comme vous avez quelque chose dans votre main, c'est un puzzle. Vous n'avez aucun indicede ce qui s'est passé dans le passé. Donc votre défi ou votre tâche est de, tout ce que vous avez dans votre main, de le regarder, l'observer, l'analyser, vous devez aller et comprendre ce qui s'est passédans le passé. Donc d'une certaine façon, c'est un travail très difficile et j'aime beaucoupbeaucoup. En dehors de cela, vous aimeriez bien sûr vous demander quelles sont les opportunités d'emploi,quels sont les différents aspects qui, selon moi, sont l'utilisation de l'étude de la géologie structurelle dansle contexte de la société actuelle? La réponse est importante.Si vous êtes géologue structurel, votre demande se trouve dans de nombreuses industries et certainement dans le secteur universitaire. Vous pouvez donc être recruté ou vous pouvez être engagé si vous êtes assez bon dans les secteurs de l'explorationet de l'exploitation minière. Vous pouvez également être embauché dans les sociétés de cartographie et d'enquête litho-structurelles, l'ingénierie de constructionet l'analyse structurale de matériaux de surface et de sous-surface différents.Si vous êtes intéressé par cela, de nombreuses industries sont impliquées dans ce type de travailet elles seront certainement intéressées à vous embaucher.Pour l'analyse des risques naturels, les tremblements de terre, les glissements de terrain, etc., votre travail est sécurisési vous y êtes bon. L'hydrogéologie est également l'une des régions où les géologues structurauxsont en forte demande. Et à part cela, je peux certainement me joindre à l'université et à l'industrie pétrolièreet à d'autres endroits où vous pouvez travailler sur le développement de la science et de la technologie.Comme je l'ai dit, la géologie structurale est un sujet qui défait le passé de la terre, l'histoirede la terre d'une certaine façon et il n'y a pas de vision claire de cela. Nous devons comprendreque nous avons aujourd'hui dans notre main. Donc ces trois termes, les prédictions, les incertitudeset les risques sont en quelque sorte très associés à ce sujet. Quoi qu'il en soit,doit avoir une sorte de prévision, une sorte de risque et une sorte d'incertitude dans vos discussionset dans vos résultats. Alors, gardez toujours cela à l'esprit.Ok, donc qu'est-ce que la géologie structurale? Si vous avez déjà entendu ce terme auparavant, vousavoir entendu également ces deux termes qui sont toujours utilisés ou toujours utilisés avec la géologie structurelle de. L'une est la tectonique et l'autre est la géodynamique. Ces trois termes, la géologie structurelle, la tectoniqueet la géodynamique, leur origine provient des langues latine et grecque. La structureest donc, provient du mot latin struere qui signifie construire, tektos est un mot grec dontnous avons ce mot tectonique qui signifie constructeur et ensuite dunamis est un mot grec qui signifie puissance ou force. Vous pouvez donc voir que si ces trois termes, la géologie structurale, la tectoniqueet la géodynamique, la géologie de puits est ce qui signifie la terre. C'est aussi un mot grec.Donc ces trois termes comme je parlais de la géologie structurelle, de la tectonique et de la géodynamique,ces trois termes, à partir de leur origine de ces trois mots, peuvent vous suggérer qu'avec l'aide de,ou avec cette action de force et de force, comment vous pouvez construire quelque chose et qui est le générateurpour cela? Donc, la géologie structurale est certainement une question de puissance, de forces, de construction.Et si vous appliquez le pouvoir et la force, vous devez déformer, vous devez déplacer quelque chose deun point à un autre. Ainsi, scientifiquement, vous pouvez enfin conclure que la géologie structurale de l'objetavec la tectonique et la géodynamique concernent en général la forme, c'est-à-direla géométrie, les déplacements qui sont cinématiques et les forces de telle sorte que la mécanique de notre terre et d'autres corps planétaires.Il est intéressant de noter que si vous avez ces termes, géométrie, cinématique et mécanique, vous pouvezcomprendre le fait que le sujet est hautement interdisciplinaire et c'est bien le cas.Nous prenons de l'aide, D'aider et de collaborer activement avec les gens de la science matérielle ; Mécaniquemécanique, physicien, informatique et télédétection. Dans le cadre plus général desde la Terre, nous collaborons également avec des géophysiciens, des pétrologues, des régions ignées et métamorphiques deet des domaines sédimentaires. Nous prenons également l'aide active des gens d'enquête et, bien sûr, de nos joursnous prenons aussi des gens de Geodesy à bord. Donc, cette nature interdisciplinaire dele sujet le rend très large et en géologie générale, il en fait un sujet scientifique completavec la physique, la chimie, les mathématiques et la biologie.Maintenant, ces trois sujets ou qui sont couramment utilisés ensemble, la géologie structurale, la tectoniqueet la géodynamique, ces trois formes forment une sous-discipline très cohérente et interdépendante de la géologie.Et avec ces trois sujets, nous essayons de comprendre que ces roches, différentes formations rocheuses Et les systèmes terrestres en général, la croûte, la lithosphère, l'asthénosphère ainsi Déformeret comment se déforment-ils par quels processus? Vous pouvez comprendre quand vous voyez une roche queest déformée. Nous allons apprendre dans cette conférence comment regarder une roche déformée. Il contient beaucoup d'informations sur. Un morceau de roche vous donne une série d'informations. Votre idée ouen tant que géologue ou géologue de structure en général, votre objectif est de déchiffrer ces informationset d'utiliser ces informations pour étudier différents processus qui se sont produits dans le passé dans la Terre, ainsi que ce qui pourrait se produire à l'avenir.Alors, parlons de ces trois sujets, de la géologie structurelle, de la tectonique et de la géodynamique, quels sont ces? Qu'ils soient différents, qu'ils soient similaires ou s'il y a une différence, où est-il, où est la différence? Eh bien, ces sujets individuels, la géologie structurale, la tectoniqueet la géodynamique, du point de vue scientifique ; du point de vue de l'approche, ilssont très similaires. Trois de ces sujets portent essentiellement sur le déplacement, les forceset la cinématique, la géométrie, la forme, etc. Mais la différence fondamentale entre ces trois sujetssont les échelles de l'observation.La géologie structurale est donc généralement basée sur le champ, c'est une discipline basée sur le champet elle fonctionne à partir de très microséchelle, d'environ 100 microns ou moins à 100 mètres ou maximum1 ou 2 kilomètres. Nous pouvons donc dire que d'un grain à l'affleurement si vous étudiez les roches, alorsvous faites de la géologie structurale, bien sûr dans le contexte de la déformation. Les outils utilisés parpour étudier la géologie structurale incluent l'étude sur le terrain, qui est très importante, les expériences de déformation de roches; vous pouvez faire des expériences analogiques et essentiellement des modèles numériques.En revanche, la tectonique est certainement une grande échelle. Comme vous pouvez voir l'ensemble de la tectonique de la plaquela discipline est assez large. Mais cela n'implique pas ce qui se passe au fond deces plaques. Il traite uniquement du mouvement des plaques, de leurs interactions mutuelles et deainsi de suite. La tectonique en général est d'environ 100 mètres à 1000 kilomètres d'échelle.En géologie structurale, nous apprenons qu'elle est inférieure à 100 mètres. La tectonique est certainementune étude à grande échelle de la géologie structurale, vous pouvez l'envisager de cette façon. Les outils que nousici sont à nouveau des études sur le terrain, vous pouvez effectuer des travaux sur le terrain, vous pouvez faire des expériences analogiqueset vous pouvez faire des modèles numériques.La géodynamique est le sujet qui traite des forces et des processus qui conduisentà la tectonique des plaques et à la déformation des matériaux à l'intérieur de la terre. pouvez donc prendre en compte la convection du manteau, les panaches, etc. Donc, comme vous pouvez l'imaginer à l'échelle,de la tectonique des plaques à l'endroit où les plaques sont au cœur de la terre ou à la limite du manteaucentral, l'échelle est énorme. Donc, il fonctionne à l'échelle de plus de 100 kilomètres.Et il n'y a aucun moyen de faire du travail sur le terrain à la limite du manteau central ou même de traverser la frontièredu manteau. Il n'y a donc aucune possibilité de travail sur le terrain. Les outils dont nous sommes partis sont des expériencesanalogiques et des modèles numériques.Maintenant, pour étudier la géologie structurale dont je parlais, même pour, à l'intérieur de la géologie structurale de, à l'exception de la tectonique et de la géodynamique, l'échelle est quelque chose de très importantque vous devez toujours garder à l'esprit. Ou doit toujours tenir compte de l'échelleque vous examinez, quelle est l'échelle de l'observation? Et les géologues de la structure le font très, très souvent. Ils sautent d'une échelle à une autre.En regardant un seul grain, la déformation du grain unique, un géologue structurelpeut immédiatement interpréter tout un processus de construction de montagne. Donc c'est un plaisir, c'est aussiune échelle. En dehors de l'échelle, il y a trois paires de termes. L'une estcontinue par rapport au discontinu. Le second est homogène par rapport à l'hétérogénéité, et le troisième est isotropeversus anisotrope. Nous connaissons tous ces termes, mais regardons ces six terminologiesdans le contexte de l'étude de la géologie structurale.Pour les échelles, nous couvrons généralement trois termes différents, microscopiques, mésoscopiques et mégascopiques.Comme son nom l'indique, microscopique est quelque chose que vous observez au microscope, qu'il s'agit d'un microscope optiqueou d'un microscope électronique et que nous l'appelons échelle microscopique. L'échelle mésoscopique estquelque chose que vous pouvez couvrir à l'aide d'une vue. Il est donc à l'échelle que la structure qui peut êtrepeut être observée sans l'aide des microscopes sur un spécimen de la main ou d'un seul affleurement et deainsi de suite.Donc, il est d'environ 1000 mètres ou 1 kilomètre ou quelque chose comme ça. Et nous appelons cela l'étude de l'échelleou de l'étude de l'affleurement, puis l'échelle macroscopique est quelque chose que vous faites une grande étude de champ à l'échelle deou des observations de champ à l'échelle régionale, donc ceci est supérieur à un kilomètreet ainsi de suite. Il doit donc être complètement exposé dans l'affleurement que vous ne pouvez pas obtenir dans la zone. Vous pouvez obtenir quelque chose ici, quelque chose là, entre les deux, il n'y a pas d'exposition aux roches.Donc, c'est votre fond, c'est votre qualité intellectuelle de l'arrière-plan de la géologie structuraleque vous pouvez corréler de cette affleurement à cette affleurement. Et quand vous faites cela, vousfaites en fait une observation macroscopique ou macroscopique, une étude à échelle macroscopiquede la géologie structurale.Voici donc un exemple de ce que nous comprenons à l'échelle. Ce que j'essaie de transmettre avec cette diapositive,, vous avez probablement déjà appris que si une couche est horizontale ou à n'importe quelle orientationet s'il y a une compression parallèle de couche, cette couche est suffisamment ductile, elle fait deune fonction incurvée connue sous le nom de pliage.Maintenant, dans ces trois images, dans le premier vous pouvez voir que la largeur de l'image del'échelle est donnée, est d'environ 750 microns. Dans ces 750 microns d'ici, approximativementce que vous voyez ce matériau vert est un agrégat de minéraux de biotite qui est une sorte de mica.Et vous pouvez voir cette biotite n'est pas droite ici, elle est pliée. Il doit donc y avoir une compression parallèlede couche ici.Maintenant si je passe à l'image suivante, nous voyons une structure très similaire qui est repliée, mais ici l'échelleest, ou cette distance dans toute cette image est proche de 50 mètres. Et si nous regardonsici, cette distance est d'environ 4 kilomètres et nous voyons presque une structure très similaire.Maintenant si je vois le pli dans la première image et si je vois le pli dans la deuxième ou dernière image, alorsils peuvent être identiques, mécaniquement, ils peuvent être développés d'une manière très similaire, mais leurs échelles sont différentes.Donc, donc je parlais, le concept d'échelle est très important dans la géologie structurale.Et il faut sauter d'une échelle à une autre pour résoudre le problème. Des problèmes géométriques quenous voyons dans le champ et aussi dans les expériences et lorsque vous le faites Observations au microscope.Maintenant, sur la continuité et la discontinuité des structures, il s'agit de quelque chose qui est également dépendant de l'échelle. Ainsi, par exemple, cette image ici, vous pouvez comprendre qu'il s'agit d'une pierremulticouches, nous n'allons pas dans le fait que c'est ce qu'il a fait et ce qu'il est, mais nous pouvonsvoir certainement qu'il a d'autres bandes de couleur foncée et blanche. Maintenant si je suisde ces bandes que je vois dans cette échelle d'observation de cette photo que je regardeà, ces couches sont continues. C'est-à-dire qu'il n'y a pas de discontinuité.Cependant, lorsque cette couche s'est étendue et qu'elle a formé une structure appelée boudinage, nous pouvonscomprendre que peu de ces couches sont continues ici, par exemple si j'essaie de la dessiner ici, mais il y a peu de couches. Par exemple, si je prends ce petit paquet de couches, il vientici, il disparaît et il recommença à partir de quelque part ici. Il y a donc certainementune discontinuité. C'est quelque chose que nous appelons continuité et discontinuité, oucontinu et discontinu.Nous avons peu d'exemples et ici nous aimerions souligner le fait que cette continuitéet la discontinuité sont également dépendantes de l'échelle? Par exemple, dans la première image que nous voyons, il s'agit d'une zone de cisaillement, d'une zone de cisaillement ductile et de cette couche, cette couche noire est continue.Cependant, si je considère cette couche blanche dans la deuxième image, elle se présente comme ceci et, alors nous avons d'autres matériaux à l'intérieur et probablement il continue quelque part ici.Maintenant, en le regardant, j'ai une discontinuité d'ici, la couche n'est pas continue.Donc, c'est une discontinuité. Ici, dans cette image, vous voyez à nouveau une roche en couches et nous avons nle nombre de fractures qui ont rendu ces couches discontinues. A cette échelle d'observationje les vois comme une couche discontinu, une couche individuelle. Mais si je le regarde de loin, je ne peux pasvoir ces fractures et je peux considérer cela comme une fonctionnalité continue. Par conséquent, la continuitéet la discontinuité dans les roches sont essentiellement une fonction de l'échelle que vous examinez.Encore une fois, vous avez un autre exemple où j'essaie de fournir, par exemple ici, il s'agit d'une petite structure complexe. Pour mieux le comprendre ou pour mettre en évidence ses caractéristiques, j'ai fait une esquissede ce qui est sur le côté droit. Et vous pouvez voir que peu de couches qui sont marquées par cette pointe de flèchesont continues, et peu de couches ici, elles sont interrompues. Et aussi l'affleurement entierou l'image entière que nous pouvons voir, nous pouvons voir une ligne discontinueici qui se sépare par une manche. Il existe donc de nombreuses façons de produire une discontinuité.Et il est également important de comprendre que quelle est la raison de la discontinuité dansla structure que vous recherchez?Revenir à deux autres termes qui sont homogènes, hétérogènes, isotropes et anisotropes, maintenantsont des termes très classiques qui sont utilisés dans presque tous les sujets. En résumé, les matériaux homogènessont de composition uniforme sur tout le matériel, ou de toutes les propriétés que vous recherchezqui possèdent des propriétés uniformes dans l'ensemble du matériau. Si ce n'est pas le cas,il s'agit d'un matériau hétérogène.Le matériau isotropique est d'un autre côté, c'est-à-dire que les propriétés physiques sont égales àdans toutes les directions. Et si cela ne se produit pas, ce sont des matériaux anisotropes. Vous pouvez égalementla considérer de manière à ce que les propriétés de matériau soient indépendantes de la direction dans laquelleelles sont mesurées. Nous en apprendrons davantage avec le temps, mais encore une fois, je voudrais rappeler àque ce concept d'homogénéité, d'hétérogénéité, d'isotropie et d'anisotropie sont à nouveau des fonctionsde l'échelle.Donc laissez-nous en avoir quelques, regardez quelques exemples. Sur le côté gauche nous avons une photographie d'un grès, un spécimen de main de grès. C'est l'échelle. Donc, si c'est 10 centimètres, alorspeut être, ce serait à environ 80 ou 90 centimètres. Et nous voyons ici que si nous regardonsà la couleur, c'est l'une des propriétés physiques, alors la couleur est pour la plupart homogène.Cela ne varie pas. L'apparence est généralement homogène, elle ne varie pas.Et si nous avons certains outils, si nous pouvons mesurer d'autres propriétés comme la conductivité électriquede roches, la conductivité hydraulique et ainsi de suite, alors nous pourrions constater que ce matériau est trèsbeaucoup homogène. Et si je fais une mince section de ce petit rocher et ensuite je l'observeà cette échelle, alors je trouve qu'il ne s'agit pas d'un matériau homogène. Donc mêmemorceau de roche que je regarde à deux échelles différentes, l'un est homogène, l'autre est hétérogène.A propos de cette isotropie, anisotropie ces deux sont les photographies de deux spécimens de main de granit.La première est une sorte de granit massif. Vous pouvez voir de nombreuses échelles différentes mais statistiquementsi je considère que tout ce spécimen n'a pas d'importance si je mesure une propriété d'icià ici, c'est-à-dire dans deux directions différentes, elles apparairaient plus ou moins la même.Cependant, dans cet exemple si j'essaie de mesurer une propriété d'ici à ici, j'en faitrencontré différentes couches. Cependant, si je mesure d'ici à ici, les propriétés resterontde même car je suis en suivant le même matériau. Avec le temps, on sait que c'est connu sous le nom de matériau isotrope transversalqui est un matériau stratifié et la plupart des cas nos roches le sont. Doncencore, le concept d'isotropie et d'anisotropie pourrait être quelque chose que vous envisagezpar rapport à l'échelle.Nous sommes donc presque à la fin de cette conférence. Et ce que nous avons appris de cette conférenceest très important quand vous voyez ou quand vous allez sur le terrain ou lorsque vous voyez une photod'un déformé, d'un échantillon de roche, la première question que vous devriez poser en tant que géologue structural,, je regarde une roche déformée? Et si oui, alors quelle est l'échelle de la structure que je? Si cette déformation de la roche ou des couches différentes ou des caractéristiques différentes queje considère sont homogènes ou hétérogènes, et si cette roche est isotrope et / ou anisotrope?Par conséquent, avec cette note, je termine cette conférence.Et lors de la prochaine conférence, nous allons apprendre ce qui sont les différentes manières dont les géologues structurauxs'approcheront des roches déformées. Merci beaucoup et restez à l'écoute.