Environmental Geoscience BSc (Hons)

The University of Edinburgh

Les volcans, les tremblements de terre, les chaînes de montagnes et la diversité des roches terrestres nous indiquent que la Terre est une planète dynamique depuis sa formation il y a 4,6 milliards d'années. Ce cours a deux objectifs principaux : transmettre une compréhension des processus qui façonnent la Terre, et développer des compétences pratiques pour reconnaître les preuves de ces processus dans les roches, à la fois sur le terrain et en laboratoire. Le cours sera principalement axé sur les matériaux dont la Terre est constituée, sur la façon dont les principaux constituants sont répartis entre le noyau, le manteau et la croûte et sur la façon dont cela change avec le temps par le biais des organismes de la tectonique des plaques et du volcanisme. Les ressources géologiques, de l'énergie aux minéraux en passant par l'eau, sont essentielles pour tous les aspects de la société. La façon dont ces ressources sont classées et où elles sont formées fait partie de notre compréhension fondamentale de la Terre en tant que système intégré.

Le cours te permettra de développer des compétences de visualisation en 3D et des capacités de réflexion en 4D par l'interprétation et la construction de cartes géologiques et de coupes transversales. Ces compétences ont été jugées vitales pour les géoscientifiques par un récent examen externe de l'Assurance qualité de l'enseignement (AQE) et par les employeurs des diplômés. Elles seront enseignées par le biais de l'interprétation de cartes géologiques et de coupes transversales, intégrée aux descriptions de spécimens manuels et aux histoires géologiques. Le cours présentera également l'application des bases de données numériques en ligne (cartes BGS et USGS ; modèles numériques d'élévation ; interférométrie radar ; télédétection ; imagerie) pour résoudre les problèmes géologiques mondiaux. Le cours suit logiquement le cours de dynamique de la Terre du semestre 1, posant les bases des compétences de terrain nécessaires pour te préparer aux aspects géologiques de ton futur diplôme.

Ce cours est conçu comme un cours de base pour tous les étudiants en sciences de la Terre et met l'accent sur les processus qui opèrent à l'échelle mondiale. Les interactions entre la géologie, la chimie, la physique et la biologie qui affectent l'origine et l'évolution de la vie, les processus de surface de la Terre et l'histoire climatique de la planète sont étudiées. Ces éléments forment ensemble les caractéristiques de l'environnement dans lequel nous vivons.

Le cours se concentre sur la géochimie de l'eau naturelle telle qu'elle est imprimée par son interaction avec la géologie locale. Il adopte une vision intégrée des interactions naturelles et biologiques (anthropiques) qui façonnent la surface de la terre. De manière significative, l'approche est basée sur l'intégration de la géochimie théorique avec des compétences pratiques telles que (i) le travail de terrain et la conception de l'échantillonnage, (ii) le traitement des données et l'analyse statistique, (iii) la modélisation géochimique, (iv) l'assainissement de l'environnement.

Dans la section Science minérale, nous examinons comment les atomes sont disposés dans les matériaux cristallins et comment cela régit finalement la nature des géomatériaux. L'interaction des matériaux cristallins avec la lumière, les rayons X et les électrons est utilisée pour présenter les bases théoriques et pratiques du microscope polarisant, de la diffraction des rayons X et du microscope électronique/sonde micro. Dans Composition de la Terre, nous passons en revue les principaux groupes de matériaux terrestres, en considérant (1) comment la structure, la chimie, les propriétés physiques et la présence sont liées, (2) comment les matériaux terrestres sont utilisés dans la recherche moderne comme sources d'information pour révéler la nature des processus terrestres, et (3) introduire les aspects théoriques de la recherche moderne sur les matériaux terrestres (par exemple, la stabilité et les transitions de phase). Dans la dernière section Équilibres chimiques, nous examinons comment la stabilité et l'occurrence des géomatériaux peuvent être prédites et déterminées numériquement à l'aide de la thermodynamique, et nous étudions les facteurs qui régissent les taux des processus terrestres à des profondeurs variables.

Une description mathématique des systèmes terrestres peut à la fois faciliter la prédiction de ces systèmes et permettre de mieux les comprendre. En outre, de nombreuses disciplines des géosciences deviennent de plus en plus quantitatives. Ce cours est conçu pour donner aux élèves les compétences mathématiques nécessaires pour comprendre les problèmes géoscientifiques impliquant la différenciation, l'intégration, les équations différentielles et la dérivation des équations de conservation. Ces sujets sont présentés dans un contexte géoscientifique, avec des techniques appliquées à la mécanique des fluides environnementaux, la géochimie, la géomorphologie, la glaciologie et les propriétés thermiques de la Terre.

L'océanographie est conçue pour fournir une introduction complète à toutes les branches de l'océanographie, à savoir l'océanographie physique, biologique, chimique et géologique, pour les étudiants en sciences. Tout en présentant les principes de base, le cours vise également à fournir une base solide pour les aspects marins des cours avancés en sciences de l'environnement, géographie, sédimentologie, géologie marine, écologie et météorologie. Le cours est formellement divisé en océanographie physique, biologique, chimique et géologique, mais la nature pluridisciplinaire des sciences océaniques est soulignée tout au long du cours en mettant en évidence les liens entre les disciplines.

Ce cours présente une approche intégrée des processus qui ont entraîné des changements environnementaux à diverses échelles de temps au cours de la période quaternaire. Les interactions entre les océans, les calottes glaciaires et les continents sont abordées, ainsi que la façon dont le changement climatique entraîne/affecte les processus de la surface terrestre. Les archives qui conservent des traces des changements environnementaux sur Terre sur des échelles de temps allant de millions d'années à des décennies sont examinées. Les causes des changements environnementaux au fil du temps sont examinées dans un contexte mondial. En plus de couvrir le changement général du climat de la Terre sur une plus longue période, l'accent est mis sur la dernière glaciation et la transition vers le climat moderne de l'Holocène. Les causes du changement environnemental seront étudiées d'un point de vue marin et continental. De plus, une composante de simulation informatique mettra en évidence les processus ayant entraîné les changements climatiques passés et permettra d'évaluer les états climatiques futurs. Les sessions pratiques sur ordinateur constituent une partie importante du cours et présentent les techniques utilisées pour récupérer des informations sur les environnements passés et les reconstruire à partir d'archives environnementales (par ex. sédiments, coraux) et pour comparer des données provenant de différents environnements. Dans le cadre des sessions pratiques, les compétences transférables seront renforcées/générées. Il s'agit notamment de techniques graphiques avancées, de la programmation de base d'Excel/OpenOffice, de la formation à la structuration de textes, de techniques avancées de mise en forme de textes. Un soutien intense pendant les cours pratiques fait partie du cours.

Nous explorerons la composition chimique de l'atmosphère, en mettant l'accent sur la troposphère (les 10-15 km les plus bas de l'atmosphère) où nous vivons et respirons. Nous étudierons les processus de surface ainsi que la chimie et le transport atmosphériques qui déterminent les variations observées de la composition chimique troposphérique régionale et mondiale. Nous couvrirons les bases de la chimie atmosphérique (par exemple, la cinétique, la photolyse) ; il n'y a donc pas de prérequis en chimie pour ce cours. Le contenu du cours, tel que décrit ci-dessous, sera dispensé à l'aide de matériel en ligne, d'une interaction en classe en ligne, de jeux de problèmes et de lectures supplémentaires.

Ce cours est basé sur un voyage de deux semaines au Discovery Bay Marine Laboratory sur la côte nord de la Jamaïque à la fin du semestre 2, après les conférences d'introduction et la réalisation par les étudiants de lectures de fond et d'analyses documentaires. Les études marines sur le terrain comprennent l'écologie et la géomorphologie des récifs coralliens, les processus océanographiques côtiers et l'analyse de la qualité de l'eau. Ces études seront complétées par des études terrestres connexes, comprenant l'échantillonnage et l'analyse des rivières et des eaux souterraines, ainsi que des voyages pour étudier l'industrie minière de la bauxite en Jamaïque, la géologie de la région de l'inlier central igné et les processus karstiques dans le Cockpit Country. Ensemble, ces éléments permettront de mieux comprendre les facteurs naturels et anthropiques qui contrôlent la composition des rivières et des eaux souterraines, ainsi que les impacts de l'écoulement des eaux souterraines sur les récifs en mer.

Ce cours donnera une vue d'ensemble d'une gamme d'outils géochimiques utilisés sur GeoSciences, et offrira une expérience pratique des procédures requises pour produire des données géochimiques. Le cours fournira également une formation à l'utilisation de la programmation informatique et à son application à l'analyse de données à l'aide d'exemples géochimiques. Le cours développera la capacité des élèves à générer et à tester des hypothèses scientifiques et à communiquer des résultats scientifiques par la rédaction de rapports.

Les élèves acquerront des connaissances qui couvrent et intègrent la plupart des principaux domaines, caractéristiques, limites, terminologie et conventions de l'hydrogéologie appliquée et de l'application des techniques géophysiques proches de la surface pour la caractérisation de la subsurface. Ils comprendront les principales théories, concepts et principes qui sous-tendent le développement de modèles hydrogéologiques conceptuels. Ils couvriront une gamme de techniques standard pour l'étude des paramètres hydrogéologiques. Ils auront des connaissances et des compétences dans l'utilisation de données numériques pour résoudre des problèmes d'hydrogéologie et de géophysique proche de la surface.

Ce cours traite des principaux problèmes de pollution de l'atmosphère, de l'eau, de la surface terrestre et de la chaîne alimentaire. Il couvre les processus responsables de l'apparition et du rejet de polluants dans l'environnement, les mécanismes de dispersion, les dangers associés aux différents types de polluants, les problèmes d'accumulation de substances toxiques et les procédures de réduction des émissions et d'assainissement des environnements contaminés. Le cours comprend des conférences préenregistrées, des sessions en direct (exercices de groupe/Q&A) relatives à ces conférences, des ateliers (y compris la modélisation informatique), un exercice de traitement des données de recherche et de rédaction d'un rapport et un examen final.

Le cours est conçu pour s'appuyer sur les compétences d'abord introduites/développées dans le 3e cours de terrain EASC09036 et le cours de techniques de laboratoire EASC09045. Le voyage est conçu pour fournir une expérience pratique des méthodes d'échantillonnage de l'eau et des sédiments, ainsi que des techniques de relevé bathymétrique et hydrographique, couramment utilisées en océanographie côtière. Les échantillons d'eau et de sédiments sont ensuite analysés pour divers paramètres et, avec les données bathymétriques et hydrographiques, sont utilisés pour donner un aperçu des processus physiques et biogéochimiques qui se produisent dans le Loch Etive. Un autre élément du cours se concentre sur la géomorphologie côtière et sur une prédiction de la façon dont l'environnement local réagira aux changements environnementaux prévus.

Ce cours est conçu pour s'appuyer sur la géochimie environnementale introduite les années précédentes et est dispensé par le biais d'une série de sessions de 2 heures qui comprennent des conférences suivies d'un temps permettant aux élèves de s'engager et de réviser la matière. Les élèves doivent étudier de manière indépendante les lectures recommandées afin de renforcer et d'élargir leur compréhension du matériel de base présenté en cours. Le cours est évalué par un examen de 90 minutes en mai. Par conséquent, le cours ne convient pas aux étudiants qui ne viennent que pour le semestre 1.

Le cours est conçu comme un moyen d'inciter les élèves à s'informer sur une série de questions environnementales d'actualité, mais surtout de développer leurs compétences en matière de recherche indépendante et de présentation. Le cours est dispensé par le biais d'une série de suites de conférences, chacune d'entre elles étant suivie une semaine plus tard d'une session au cours de laquelle les étudiants présenteront des séminaires de 15-20 minutes sur des sous-thèmes sélectionnés. Chaque séminaire est suivi d'une session de discussion. Les élèves participent aux séances de séminaire à la fois par la présentation et la participation du public (lectures recommandées et discussion associées à chaque séminaire). L'examen a lieu en mai, et le cours ne convient donc pas aux étudiants qui ne viennent que pour le semestre 1.

Ce cours est un projet de recherche indépendant réalisé par l'étudiant sous la supervision d'un ou de plusieurs membres du personnel. Le travail sera effectué sur 4 semaines pendant les vacances d'été et se poursuivra au semestre 1, soutenu par une analyse documentaire soumise à la semaine 2 du semestre 1 de l'année 4.

Un cours de terrain ponctuel de 10 crédits pour les étudiants de 4e année en géoscience environnementale (GE) qui n'ont pas pu effectuer le voyage de terrain en Jamaïque en 3e année en raison de Covid-19 (EASC09036).

Un cours sur les sujets chauds/actuels du changement environnemental mondial. Ces sujets seront présentés par des chercheurs actifs dans le domaine, lus par tous les étudiants, à l'aide d'articles récents dans la littérature, puis serviront de base aux séminaires des étudiants et à la discussion générale en classe.