1Esc_Combustibles_fossiles_V4

A la recherche de l'origine des combustibles fossiles

une mission à la mesure de votre talent

Laurence Lasnier

La biomasse produite par photosynthèse est généralement reminéralisée et décomposée au sein des écosystèmes.

Exemple de la formation d'un gisement de pétrole

Exemple de la formation d'un gisement de charbon

Recherchez des indices afin de démontrer l'origine biologique et valider les processus de formation d'un combustible fossile au choix : le charbon ou le pétrole.

Charbon

Pétrole

Prélevez un échantillon pour analyse.

Les échantillons ont été envoyés au labo. Vous pouvez aller à la bibliothèque pour découvrir vos missions

Cherchez la documentaliste blonde (cheveux longs et lunettes)

Subsidence: phénomène d'enfoncement progressif, régulier ou saccadé de l'écorce terrestre.

Bassin sédimentaire: dépression dans laquelle des sédiments peuvent s'accumuler (marécages, lacs, mers calmes...)

Matière organique: Matière produite par des êtres vivants. Elle est formée de molécules contenant principalement des atomes de carbone, hydrogène, oxygène

Le charbon de Graissessac

Subsidence: phénomène d'enfoncement progressif, régulier ou saccadé de l'écorce terrestre.

Bassin sédimentaire: dépression dans laquelle des sédiments peuvent s'accumuler (marécages, lacs, mers calmes...)

Matière organique: Matière produite par des êtres vivants. Elle est formée de molécules contenant principalement des atomes de carbone, hydrogène, oxygène

Mission 3. Valider unetransformation de la matière organique en cours de subsidence :rendez vous au bureau

Revoir la formation du charbon

Mission 1 : . Valider l'origine biologique du charbon : rendez vous au laboratoire

Les missions peuvent être faites dans n'importe quel ordre mais toutes seront nécessaires pour sortir du jeu. Pensez à prendre des notes.

Mission 2 : Valider la présence d'un bassin sédimentaire ayant accueilli beaucoup de matière organique:recherchez dans la bibliothèque des informations sur le gisement de Graissessac

Des définitions peuvent vous aider dans un livre juste à côté de celui-ci.

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Dans la mine de charbon de Graissessac (Sud du Massif Central), le charbon se présente sous forme de multiples couches appelées veines. Elles sont encadrées de roches sédimentaires de nature différente, toutes très fossilifères. Le charbon de Graissessac est agé de 300 à 295 Ma (période Carbonifère) (Ma = Millions d'années)

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La sédimentation est cyclique : on retrouve sur toute l'épaisseur du gisement l'alternance des couches de grès, de charbon et d'argile.

Les sols des bassins sédimentaires s’enfoncent régulièrement au fur et à mesure que des sédiments s’y accumulent ou de façon saccadée à cause de mouvements tectoniques : on parle de subsidence… Ainsi, une grande quantité de sédiments notamment organiques peut s’accumuler sous une faible épaisseur d’eau. A Graissessac, l'épaisseur du gisement est en moyenne de 500 m.

Colonne stratigraphique simplifiée du gisement de Graissessac

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Prélevez un échantillon pour analyse

Les échantillons ont été envoyés au labo. Vous pouvez aller à la bibliothèque pour découvrir vos missions

Cherchez la documentaliste blonde (à cheveux longs et lunettes)

Mission 1 : Valider l'origine biologique du pétrole : rendez vous au laboratoire

Mission 3. Valider unetransformation de la matière organique en cours de subsidence : rendez vous au bureau

Revoir la formation d'un gisement de pétrole

Mission 2 : Valider la présence d'un bassin sédimentaire ayant accueilli beaucoup de matière organique:recherchez dans la bibliothèque des informations sur le gisement de pétrole d'Itteville.

Les missions peuvent être faites dans n'importe quel ordre mais toutes seront nécessaires pour sortir du jeu. Pensez à prendre des notes.

Des définitions peuvent vous aider dans un livre juste à côté de celui-ci.

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Le pétrole d'Itteville

Subsidence: phénomène d'enfoncement progressif, régulier ou saccadé de l'écorce terrestre.

Bassin sédimentaire: dépression dans laquelle des sédiments peuvent s'accumuler (marécages, lacs, mers calmes...)

Matière organique: Matière produite par des êtres vivants. Elle est formée de molécules contenant principalement des atomes de carbone, hydrogène, oxygène

Le champ d’Itteville se situe dans le bassin géologique parisien, le plus grand des bassins sédimentaires français (superficie environ 110 000 km2) Sa structure géologique peut être comparée à un empilement « d’assiettes creuses ». Les sédiments empilés forment une succession de couches géologiques de 3000 m d’épaisseur au maximum. Les sédiments qui s’y sont déposés sont d’origine marine, lacustre, lagunaire ou fluviatile. Les couches les plus récentes correspondent à la zone centrale (ère Tertiaire), les plus anciennes aux assises extérieures (ère Secondaire).

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Le pétrole d’Itteville, piégé à 1 500 m de profondeur, ne s’est pas formé à cet endroit ; il a subi une longue migration verticale et latérale depuis la fenêtre à huile du Toarcien (partie centrale du bassin parisien) vers les pièges pétroliers du sous-sol d’Itteville. Les niveaux réservoirs du champ d’Itteville datent du Callovien inférieur. Les hydrocarbures contenus dans ces niveaux ne peuvent pénétrer dans les niveaux marneux imperméables situés au-dessus (marnes de l’Oxfordien du Jurassique Sup.). Le réservoir d'une épaisseur moyenne de 35 m, a des propriétés favorisant la production de pétroles: une bonne porosité (17% en moyenne) et une bonne perméabilité (260 mD).

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Exemple de la formation d'un gisement de pétrole

Exemple de la formation d'un gisement de charbon

Labo

Bureau

Tester ses connaissances

Labo

Bureau

Tester ses connaissances

mission 1

mission 2

mission 3

Relever les numéros et lettres des réponses justes. Vous obtiendrez un code qui vous permettra de sortir du bâtiment.

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TEST MISSION 1 :

A. Lors de la formation du pétrole, les molécules d'hopanes ont perdu leurs atomes d'oxygène. B. Les molécules de porphyrine vanadium sont communes chez les végétaux. C. Les molécules de chlorophylle ont été scindées en deux lors de la formation du pétrole. D. Les schistes toarcien et les calcaires bathonien d'Itteville contiennent du kérogène. E. Aucun débris organique n'est visible dans les roches prélevées à Itteville. F. La strate où le pétrole s'est formé est à environ 100m de profondeur à Itteville.

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TEST MISSION 2 : On peut espérer trouver du pétrole à un endroit si...

7. une zone a pu accueillir du phytoplancton mort en grande quantité pendant longtemps.

8. un bassin sédimentaire subit une subsidence.

9. la matière organique s'est enfoncée d'au moins 1000m.

TEST MISSION 3 : La formation du pétrole nécessite que la matière organique subisse ...

X. une transformation en l'absence de dioxygène.

Y. une décomposition.

Z. une diminution de pression et une augmentation de température.

Vous avez le code. Ouvrez la porte.

mission 1

mission 2

mission 3

Relever les numéros et lettres des réponses justes. Vous obtiendrez un code qui vous permettra de sortir du bâtiment.

Start

TEST MISSION 1 :

1. La tourbe est un charbon où la matière organique a été peu transformée. 2. Le principe de l'actualisme stipule que les lois actuelles diffèrent de celles du passé. 3. Le principe de l'actualisme permet de reconstituer des milieux anciens. 4. Les fossiles trouvés dans les roches sédimentaires de Graissessac, ne ressemblent à aucun être vivant actuel.

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TEST MISSION 2 :

G. Dans un gisement, le charbon se présente sous forme de veines car la sédimentation est cyclique. H. Il y a du charbon à un endroit si un bassin sédimentaire a subi une subsidence. I. A Graissessac, le charbon s'est formé au Carbonifère alors que le climat était tropical.

TEST MISSION 3 : * La formation du charbon nécessite que la matière organique subisse

5. une décomposition. 6. une augmentation de la pression et une diminution de la température. 7. une transformation en l'absence de dioxygène.

* Dans les charbons,

8. la houille contient moins de carbone que la lignite. 9. le kérogène ne subit pas de pyrolyse.

Vous avez le code. Ouvrez la porte.

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Vous avez réussi

Envie de voir l'autre combustible fossile?

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Relever les numéros et lettres des réponses justes. Vous obtiendrez un code qui vous permettra de sortir du bâtiment.

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Echelle des temps géologiques

Manipuler ces molécules en 3D: Indiquer le nom de la molécule à afficher dans "fichier". Commencez par les molécules organiques

Schiste bitumineux Toarcien

Calcaire asphaltique Bajocien à Bathonien

Ce schiste est imprégné de bitume ce qui lui donne sa couleur grise. Son âge Toarcien correspond à - 180 Ma. Profondeur de la strate: 1785 m.

Calcaire asphaltique très sombre. Ce calcaire est imprégné d'une matière sombre : le bitume (mélange très visqueux d'hydrocarbures). Son âge bajocien à bathonien est de -165 à -170 Ma. Profondeur de la strate : 1650m environ.

Echelle des temps géologiques

D'après Le Livre Scolaire, Cycle4

Quelques fossiles trouvés dans les roches sédimentaires proches des veines de charbon

Tronc de Calamites. La plante faisait 15 à 20m de haut.

Tiges feuillées de Calamites

Quelques fossiles trouvés dans les roches sédimentaires proches des veines de charbon

Feuilles de Cordaïtes

Tronc de Cordaïtes

Frondes de fougères arborescentes (environ 20m de haut)

Le principe de l'actualisme postule que les lois régissant les phénomènes géologiques actuels étaient également valables dans le passé. On peut donc reconstituer un paléo-paysage en comparant les fossiles trouvés sur zone avec les êtres vivants actuels qui leur ressemblent le plus.

Vue d'artiste du paysage de Graissessac au Carbonifère

On peut ainsi déduire que, sur le site de Graissessac, au Carbonifère, il y avait une végétation luxuriante de Ptéridophytes (plantes sans fleurs) dont des Fougères géantes dans un milieu de delta marécageux sous un climat tropical humide.

Observation au microscope d'un échantillon de charbon (X600)

On désigne sous le terme "charbon", différentes roches issues de la transformation de matières organiques continentales. Selon la durée du processus, on distingue, par teneur croissante en carbone, la tourbe, la lignite et la houille (charbon de Graissessac) par exemple.

Tourbe combustible pauvre en carbone

Lignite : combustible riche en carbone

Houille : Combustible riche en carbone.

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