COURS DE GÉOLOGIE, 3ÈME ANNÉE, OPTION HUMANITÉS SCIENTIFIQUES

Edition 2025 / Enseignement primaire, secondaire et technique en RDC

PRÉLIMINAIRES ET CADRE PÉDAGOGIQUE

0.1. Profil d’Entrée et Prérequis Académiques

L’accès au cours de géologie en troisième année des humanités scientifiques requiert une maîtrise solide des notions de base des sciences de la Terre acquises au cycle terminal de l’éducation de base. L’apprenant doit posséder une connaissance élémentaire de la géographie physique de la République Démocratique du Congo, notamment son hydrographie et son relief. Une compréhension des principes fondamentaux de la physique, tels que la densité, la pression, la température et les états de la matière, est indispensable pour appréhender la dynamique interne du globe. De même, des acquis en chimie, particulièrement concernant les éléments et composés chimiques, sont nécessaires pour l’étude de la minéralogie et des ressources naturelles. L’élève doit démontrer une capacité à observer l’environnement, à interpréter des schémas scientifiques et à situer des phénomènes sur une carte.

0.2. Compétences Terminales et Profil de Sortie

Au terme de ce programme, l’élève développera une expertise analytique lui permettant de comprendre la structure complexe de la Terre et les phénomènes dynamiques qui la régissent. Il sera apte à expliquer les mécanismes sismiques, à évaluer les risques associés et à proposer des mesures de prévention adaptées au contexte local. Le lauréat maîtrisera la cartographie des ressources géologiques de la RDC, identifiant les potentiels hydriques, énergétiques et miniers qui constituent le socle économique du pays. Il sera capable de relier les formations géologiques aux opportunités de développement durable, démontrant une conscience aiguë des enjeux liés à la gestion rationnelle des ressources naturelles et à l’aménagement du territoire.

0.3. Approche Méthodologique et Organisation

L’enseignement de la géologie privilégie une approche concrète et investigative, ancrée dans la réalité géophysique de la République Démocratique du Congo. Les séquences d’apprentissage s’articulent autour de l’observation directe, de l’analyse documentaire et de la modélisation. Les travaux pratiques incluent l’identification macroscopique des roches et minéraux, l’analyse de cartes géologiques et l’interprétation de sismogrammes. L’enseignant exploitera les événements géologiques d’actualité et les données relatives aux exploitations minières locales pour contextualiser les concepts théoriques. L’évaluation formative et sommative vérifiera la capacité de l’élève à mobiliser ses savoirs pour résoudre des problèmes liés aux risques naturels et à l’exploitation des ressources.

0.4. Ressources Didactiques et Matérielles

La mise en œuvre efficace de ce cours nécessite l’utilisation de collections d’échantillons de roches et de minéraux représentatifs de la géologie congolaise (malachite, hétérogénite, cassitérite, diamant, calcaire). Des cartes géologiques et topographiques de la RDC, des coupes schématiques de la structure terrestre et des modèles de la tectonique des plaques constituent des supports visuels indispensables. L’accès à des données sismologiques, via des bulletins ou des logiciels de simulation, enrichira l’étude des séismes. Des documentaires scientifiques sur le volcanisme des Virunga ou l’exploitation minière au Katanga serviront de compléments pédagogiques pertinents.

PARTIE 1 : ARCHITECTURE ET DYNAMIQUE INTERNE DU GLOBE

🌍 Aperçu de la partie : Cette première partie établit les fondements de la connaissance de notre planète en explorant sa constitution interne et les forces qui la façonnent. Elle dépasse la surface visible pour plonger dans les profondeurs de la Terre, analysant la stratification des couches, la nature physico-chimique des matériaux et les mouvements tectoniques majeurs. L’élève y acquiert une vision globale de la machine thermique terrestre, condition sine qua non pour comprendre les phénomènes sismiques et la genèse des ressources minérales.

Chapitre 1 : Structure Interne de la Terre (MSVT 5.17)

1.1. Méthodes d’investigation de l’intérieur du globe

L’étude de l’intérieur de la Terre repose sur des méthodes indirectes, l’accès direct étant limité aux forages superficiels. La sismologie constitue l’outil privilégié, utilisant la vitesse de propagation et la réfraction des ondes sismiques (P et S) pour déduire la densité et l’état physique des matériaux traversés. L’analyse des météorites, considérées comme des reliquats de la formation du système solaire, fournit des indices précieux sur la composition chimique globale de la planète. La gravimétrie et l’étude du champ magnétique terrestre complètent ces données, permettant de construire un modèle cohérent de l’intérieur terrestre.

1.2. La Croûte Terrestre et ses variations

La croûte terrestre forme l’enveloppe solide la plus externe, caractérisée par une grande hétérogénéité. On distingue la croûte continentale, épaisse et de nature granitique, riche en silice et aluminium (SIAL), de la croûte océanique, plus fine mais plus dense, composée principalement de basaltes et de gabbros (SIMA). L’élève analyse les variations d’épaisseur de la croûte sous les grands massifs montagneux comme le Ruwenzori et sous les bassins sédimentaires comme la Cuvette Centrale. La discontinuité de Mohorovičić (Moho) marque la frontière inférieure de la croûte, signalant un changement brusque de densité.

1.3. Le Manteau et la dynamique de convection

Le manteau, représentant la majeure partie du volume terrestre, s’étend du Moho jusqu’à la discontinuité de Gutenberg. Il se subdivise en manteau supérieur, rigide à son sommet et plastique dans l’asthénosphère, et en manteau inférieur, solide et très dense. L’élève étudie la composition péridotitique du manteau et les mouvements de convection thermique qui l’animent, moteurs essentiels de la tectonique des plaques. L’asthénosphère, zone de faible vitesse sismique, joue un rôle clé dans le déplacement des plaques lithosphériques et la genèse des magmas.

1.4. Le Noyau : Centre métallique de la Terre

Le noyau occupe le centre de la planète, composé principalement d’un alliage de fer et de nickel. L’élève différencie le noyau externe, liquide, dont les mouvements convectifs engendrent le champ magnétique terrestre, du noyau interne (ou graine), solide malgré des températures extrêmes, maintenu dans cet état par une pression immense. La discontinuité de Lehmann sépare ces deux parties. Cette structure métallique dense explique la densité moyenne élevée de la Terre par rapport aux roches de surface.

Chapitre 2 : Tectonique des Plaques et Géodynamique

2.1. La dérive des continents et le modèle des plaques

La théorie de la tectonique des plaques unifie les observations géologiques à l’échelle planétaire. L’élève examine les preuves de la dérive des continents, telles que la correspondance des côtes de l’Afrique et de l’Amérique du Sud, et la continuité des structures géologiques. La lithosphère est découpée en plaques rigides mobiles sur l’asthénosphère. La carte des plaques tectoniques mondiales est étudiée, en situant la plaque africaine et ses interactions avec les plaques voisines.

2.2. Les mouvements de divergence et le Rift Est-Africain

Les zones de divergence sont les lieux où les plaques s’écartent, créant de la nouvelle croûte. L’élève analyse le fonctionnement des dorsales océaniques et des rifts continentaux. Le Rift Est-Africain, qui traverse la partie orientale de la RDC, constitue un laboratoire naturel exceptionnel pour l’étude de l’extension continentale. Les manifestations géologiques associées, telles que l’effondrement de fossés (Graben du lac Tanganyika) et l’activité volcanique, sont détaillées.

2.3. Les mouvements de convergence et de subduction

Les zones de convergence sont le siège de la destruction de la lithosphère ou de la collision continentale. L’élève distingue la subduction, où une plaque océanique plonge sous une autre plaque, du phénomène de collision formant les chaînes de montagnes. Bien que la RDC ne soit pas directement sur une zone de subduction active actuelle, la compréhension de ces mécanismes est nécessaire pour interpréter les formations géologiques anciennes et les ceintures orogéniques présentes dans le sous-sol congolais.

2.4. Les mouvements de coulissage et les failles transformantes

Les frontières transformantes permettent aux plaques de glisser horizontalement l’une contre l’autre sans création ni destruction de lithosphère. L’élève étudie la mécanique des failles transformantes et la sismicité particulière qui leur est associée. L’analyse des failles transversales qui segmentent le Rift Albertin permet d’illustrer ce type de mouvement complexe au niveau local.

Chapitre 3 : Pétrologie : Les Matériaux de l’Écorce

3.1. Les Minéraux : Constituants élémentaires

Les roches sont des assemblages de minéraux. L’élève apprend à identifier les minéraux sur base de leurs propriétés physiques (dureté, clivage, éclat, couleur) et chimiques. L’étude se focalise sur les silicates, famille la plus abondante, ainsi que sur les minéraux économiques présents en RDC comme la malachite (carbonate de cuivre) ou la cassitérite (oxyde d’étain). La notion de cristallographie est abordée pour comprendre l’organisation atomique interne de la matière minérale.

3.2. Les Roches Magmatiques : Témoins de l’activité interne

Les roches magmatiques résultent du refroidissement du magma. L’élève classifie ces roches selon leur mode de mise en place : roches volcaniques (refroidissement rapide en surface, ex : basaltes des Virunga) et roches plutoniques (refroidissement lent en profondeur, ex : granites du Massif du Chaillu ou du Kasaï). La texture et la composition minéralogique servent de critères d’identification.

3.3. Les Roches Sédimentaires : Archives de la surface

Les roches sédimentaires se forment par l’accumulation et la lithification de sédiments. L’élève analyse les processus d’érosion, de transport, de dépôt et de diagenèse. Les principaux types sont étudiés : roches détritiques (grès, sables du Kalahari), roches chimiques (calcaires de Mbanza-Ngungu) et roches organiques (charbons de la Luena). L’importance de ces roches comme réservoirs d’eau et d’hydrocarbures est soulignée.

3.4. Les Roches Métamorphiques : La transformation à l’état solide

Le métamorphisme transforme les roches préexistantes sous l’effet de la température et de la pression. L’élève étudie les facteurs du métamorphisme et les modifications minéralogiques et structurales qui en découlent (foliation, schistosité). Des exemples locaux comme les schistes et les quartzites du Katanga ou les gneiss du Nord-Est sont analysés pour illustrer l’histoire géologique complexe du craton congolais.

PARTIE 2 : SISMOLOGIE ET RISQUES NATURELS

I ⛰️ Aperçu de la partie : Cette section se concentre sur l’étude des séismes, phénomènes brutaux témoignant de la vie interne de la planète. Elle analyse les causes, les mécanismes de propagation et les méthodes de mesure des tremblements de terre. L’accent est mis sur l’évaluation des risques en RDC, particulièrement dans la branche occidentale du Rift, et sur les stratégies de prévention indispensables pour la sécurité des populations et des infrastructures.

Chapitre 4 : Fondements de la Sismologie (MSVT 5.18)

4.1. Origine et mécanisme des séismes

Un séisme résulte d’une libération brutale d’énergie accumulée dans les roches soumises à des contraintes tectoniques. L’élève étudie le modèle du rebond élastique : les roches se déforment élastiquement jusqu’au point de rupture, provoquant le glissement le long d’une faille. Les concepts de foyer (hypocentre), point d’origine en profondeur, et d’épicentre, point de surface à la verticale du foyer, sont définis avec précision.

4.2. Localisation et répartition des séismes

La sismicité n’est pas aléatoire mais se concentre le long des frontières de plaques. L’élève analyse la carte mondiale de la sismicité et la corrèle avec les limites tectoniques. En RDC, l’étude se focalise sur l’arc sismique du Rift Est-Africain, s’étendant du lac Albert au lac Tanganyika et jusqu’au lac Moero. Les séismes intraplaques, plus rares mais possibles, sont également évoqués.

4.3. Les ondes sismiques : Propagation et enregistrement

L’énergie libérée par le séisme se propage sous forme d’ondes. L’élève distingue les ondes de volume (P et S) qui traversent le globe, des ondes de surface (L et R) responsables des dégâts majeurs. Les caractéristiques de propagation (vitesse, milieu traversé) sont détaillées. Le fonctionnement du sismographe et l’interprétation d’un sismogramme pour déterminer la distance de l’épicentre sont expliqués.

4.4. Classification des séismes

Les séismes sont classifiés selon leur origine (tectonique, volcanique, d’effondrement ou artificielle) et leur profondeur (superficiels, intermédiaires, profonds). L’élève apprend à différencier les séismes tectoniques majeurs des trémors volcaniques fréquents dans la région de Goma, signes précurseurs potentiels d’une activité éruptive.

Chapitre 5 : Mesure et Géographie des Séismes (MSVT 5.18)

5.1. Magnitude et Échelle de Richter

La magnitude mesure l’énergie libérée au foyer du séisme. L’élève comprend le caractère logarithmique de l’échelle de Richter (ouverte) et plus récemment de l’échelle de magnitude de moment (Mw). Il apprend que la magnitude est une valeur unique pour un séisme donné, indépendante du lieu d’observation, et réalise des calculs comparatifs d’énergie entre différentes magnitudes.

5.2. Intensité et Échelle de Mercalli (MSK)

L’intensité évalue les effets ressentis et les dégâts observés en un lieu donné. L’élève étudie l’échelle de Mercalli modifiée ou MSK, graduée de I à XII. Il analyse comment l’intensité varie en fonction de la distance à l’épicentre, de la profondeur du foyer et de la nature du sol. La réalisation de cartes isoséistes permettant de délimiter les zones d’impact est abordée.

5.3. Sismicité de la République Démocratique du Congo

Ce sous-chapitre dresse un profil sismique détaillé du pays. L’élève identifie les zones à haute sismicité (l’Est du pays le long du Rift) et les zones relativement stables (Cuvette Centrale). Les séismes historiques marquants en RDC (ex: séisme de Kabalo, séismes du lac Kivu) sont étudiés pour illustrer la réalité du risque et la vulnérabilité des infrastructures.

5.4. Le risque sismique dans la région des Grands Lacs

La concentration de population et d’infrastructures dans la région des Grands Lacs accroît le risque sismique. L’élève analyse les facteurs de vulnérabilité spécifiques : densité urbaine, type de constructions, présence de gaz dissous dans les lacs (risque de dégazage induit). L’interaction entre activité sismique et volcanique dans le Virunga est examinée.

Chapitre 6 : Prévention et Gestion des Risques Sismiques (MSVT 5.18)

6.1. Conséquences des séismes

Les effets destructeurs des séismes sont multiples. L’élève inventorie les conséquences directes (effondrement de bâtiments, rupture de failles en surface) et indirectes (glissements de terrain, liquéfaction des sols, incendies). Le cas particulier des tsunamis, bien que rare en contexte lacustre, est abordé théoriquement, ainsi que le risque de seiches dans les grands lacs congolais.

6.2. Prévision et surveillance sismique

La prévision exacte des séismes reste impossible à ce jour. L’élève découvre les méthodes de surveillance préventive : réseaux de stations sismologiques, mesure des déformations du sol (GPS, inclinomètres), analyse des lacunes sismiques. Le rôle de l’Observatoire Volcanologique de Goma (OVG) et du Centre de Recherche en Géophysique (CRG) dans la surveillance nationale est mis en avant.

6.3. Génie parasismique et normes de construction

La réduction des dégâts passe par des constructions adaptées. L’élève étudie les principes du génie parasismique : chaînage des maçonneries, flexibilité des structures, fondations adaptées. L’importance du respect des normes de construction et du choix des matériaux (béton armé, bois) dans les zones à risque comme Bukavu ou Goma est soulignée.

6.4. Conduite à tenir et éducation des populations

La préparation des populations est cruciale pour sauver des vies. L’élève apprend les comportements réflexes à adopter pendant (se protéger, s’éloigner des vitres) et après une secousse (couper le gaz et l’électricité, ne pas utiliser les ascenseurs). L’élaboration de plans d’évacuation et la sensibilisation communautaire sont présentées comme des piliers de la gestion du risque.

PARTIE 3 : GÉORESSOURCES ET GÉOLOGIE ÉCONOMIQUE DE LA RDC

💎 Aperçu de la partie : Cette dernière partie explore l’immense potentiel géologique de la RDC, qualifiée de « scandale géologique ». Elle dresse un inventaire systématique des ressources en eau, en énergie et en matériaux minéraux. L’étude met en relation la formation géologique des gisements avec leur répartition géographique et leur importance économique. L’élève y développe une compréhension stratégique des richesses du sol et du sous-sol congolais, indispensable pour envisager leur exploitation durable.

Chapitre 7 : Ressources Hydrologiques (MSVT 5.19)

7.1. Le réseau hydrographique du Bassin du Congo

La RDC possède l’un des réseaux hydrographiques les plus denses au monde. L’élève analyse le bassin versant du fleuve Congo, son débit, son régime et ses affluents majeurs (Kasaï, Oubangui, Lualaba). L’importance de ce réseau pour la navigation, l’irrigation et l’équilibre écologique est détaillée. La distinction entre les eaux de surface et les eaux souterraines est établie.

7.2. Les lacs et les réservoirs naturels

Le pays regorge de lacs d’origines diverses. L’élève étudie les grands lacs tectoniques de l’Est (Tanganyika, Kivu, Édouard, Albert), caractérisés par leur grande profondeur, et les lacs de cuvette (Mai-Ndombe, Tumba), peu profonds. Le potentiel halieutique et touristique de ces plans d’eau est évoqué, ainsi que leur rôle climatique régulateur.

7.3. Les eaux souterraines et les aquifères

Les réserves d’eau souterraine constituent une ressource vitale. L’élève identifie les principaux aquifères de la RDC (aquifères des sables du Kalahari, aquifères karstiques du Kongo Central). Les notions de nappe phréatique, de perméabilité des roches et de recharge des nappes sont expliquées. L’importance de ces ressources pour l’approvisionnement en eau potable des populations rurales et urbaines est soulignée.

7.4. Enjeux de gestion et protection des ressources en eau

L’abondance de l’eau ne garantit pas sa qualité ni sa disponibilité pérenne. L’élève analyse les menaces pesant sur les ressources hydriques : pollution minière et industrielle, déforestation, urbanisation anarchique. La nécessité d’une gestion intégrée des ressources en eau (GIRE) pour préserver ce capital bleu stratégique est démontrée.

Chapitre 8 : Ressources Énergétiques et Combustibles (MSVT 5.19)

8.1. Le potentiel hydroélectrique

L’énergie hydraulique est la principale source d’électricité en RDC. L’élève étudie le site d’Inga dans le Kongo Central, son potentiel exceptionnel et les défis de son développement. La cartographie des autres barrages hydroélectriques existants (Zongo, Ruzizi, Nzilo) et des sites potentiels à travers le pays met en évidence la distribution géographique de cette ressource renouvelable.

8.2. Les hydrocarbures : Pétrole et Gaz

La RDC dispose de bassins sédimentaires riches en hydrocarbures. L’élève localise les zones de production pétrolière (Bassin Côtier du Kongo Central) et les zones d’exploration (Cuvette Centrale, Graben Albertine). Le cas spécifique du gaz méthane dissous dans le lac Kivu est analysé : origine, méthode d’extraction et potentiel de conversion en électricité.

8.3. Le charbon et les schistes bitumineux

Des ressources fossiles solides existent également. L’élève identifie les gisements de charbon du Katanga (Luena) et leur utilisation industrielle. La présence de schistes bitumineux dans le bassin du Congo et au Kongo Central est mentionnée comme une réserve énergétique potentielle pour l’avenir, tout en considérant les impacts environnementaux de leur exploitation.

8.4. L’énergie géothermique et les énergies nouvelles

Le contexte géodynamique de l’Est offre un potentiel géothermique. L’élève explore les possibilités d’exploitation de la chaleur terrestre dans la région volcanique des Virunga. Les perspectives de développement d’autres énergies renouvelables (solaire, éolienne) en fonction des conditions géoclimatiques des différentes provinces sont brièvement abordées.

Chapitre 9 : Ressources Minérales et Matériaux de Construction (MSVT 5.19)

9.1. La Ceinture Cuprifère et les métaux stratégiques

Le Katanga géologique abrite des réserves mondiales majeures. L’élève étudie la minéralogie du cuivre (malachite, chalcopyrite) et du cobalt (hétérogénite). Le lien entre la stratigraphie du Supergroupe du Katanga et la présence de ces métaux est établi. L’importance du cobalt pour la transition énergétique mondiale est mise en exergue.

9.2. Les substances précieuses : Diamant et Or

Ces ressources sont cruciales pour l’économie nationale. L’élève analyse les gisements de diamant du Kasaï (primaire dans les kimberlites et secondaire dans les alluvions). La géologie de l’or est étudiée à travers les gisements de l’Ituri (Kibali) et du Sud-Kivu, en distinguant les gisements filoniens des gisements alluvionnaires.

9.3. Les métaux technologiques : Coltan, Cassitérite, Lithium

La RDC est un acteur clé pour les métaux de la haute technologie. L’élève localise les pegmatites de l’Est (Nord et Sud Kivu, Maniema, Tanganyika) riches en coltan (colombo-tantalite) et en cassitérite (étain). Le gisement de lithium de Manono est présenté comme une ressource stratégique émergente. Les propriétés et usages de ces métaux sont corrélés à leur géologie.

9.4. Les matériaux de construction et minéraux industriels

Le développement des infrastructures nécessite des matériaux géologiques de base. L’élève inventorie les ressources en calcaires pour la cimenterie (Kongo Central, Katanga), en argiles pour la briqueterie, en sables et en graviers pour le génie civil. L’importance de la valorisation locale de ces matériaux pour la construction durable est démontrée.

ANNEXES

A.1. Échelle des Temps Géologiques

Un tableau chronostratigraphique détaillé, mettant en évidence les ères, périodes et époques, adapté pour situer les grandes formations géologiques de la RDC (ex : le Précambrien pour le socle, le Mésozoïque pour la couverture sédimentaire).

A.2. Lexique Géologique Illustré

Un glossaire définissant avec précision les termes techniques clés (magma, lithosphère, épicentre, faille, minéral, gisement), accompagné de schémas explicatifs pour les concepts structuraux complexes.

A.3. Carte Géologique Simplifiée de la RDC

Une carte en couleurs présentant les grands ensembles lithologiques du pays (Craton du Congo, Chaînes plissées, Bassins sédimentaires) et la localisation des principaux gites minéraux étudiés dans le cours.

A.4. Guide d’Identification des Minéraux Communs

Un outil pratique sous forme de tableau décrivant les critères d’identification (dureté, couleur, trace, densité) des principaux minéraux rencontrés en RDC, destiné à soutenir les travaux pratiques.

A.5. Bibliographie et Webographie Sélectives

Une liste de références bibliographiques rigoureuses et de sites internet fiables (services géologiques, instituts de recherche) pour permettre à l’enseignant et à l’élève d’approfondir les thématiques abordées.