Sortie géologique classes de seconde 6

Sortie géologique classes de seconde 6 2013
Le bassin d'Autun
Les schistes bitumineux : une énergie fossile non conventionnelle
 Compréhension de la formation des schistes bitumineux à partir des indices géologiques et paléontologiques.
 Reconstitution du paysage de l'Autunien.
 Identification et exploitation des gisements de schistes bitumineux au 19ème et 20ème siècle.
-
F. Beaudoin _ Lycée Pontus de Tyard
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Etude de deux affleurements du bassin d’Autun
Localisation et datation des affleurements de schistes et de grès de Saint léger du Bois
Station 1 : Affleurement de schistes bitumineux
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 Hauteur de l'affleurement
Schématisation de l’affleurement
Légendes
Conditions de mise en place de l’affleurement
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Station 2 : Affleurement de grès
 Hauteur de l'affleurement
Schématisation de l’affleurement
Légendes
Conditions de mise en place de l’affleurement
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Conditions de la formation des schistes bitumineux.
Identification des roches de la sortie:
Compléter le document pour chaque roche trouvée dans le bassin autunois en utilisant les documents mis à votre disposition.
Atelier 1 : salle pédagogique
Granite à deux micas
Arène granitique ou Cran
Grès
Schiste bitumineux
(Argilite bitumineuse)
Localisation
Localisation
Localisation
Localisation
Age
Age
Age
Age
Description
Description
Description
Description
Composition
Composition
Composition
Composition
Mode de formation
Ce sont des roches issues de la solidification
d’un magma en profondeur, à la racine
d’une chaîne de montagnes.
Mode de formation
Mode de formation
Mode de formation
Fossiles trouvés
Fossiles trouvés
Fossiles trouvés
Fossiles trouvés
Interprétations (en termes de paléo-environnement)
Interprétations
Interprétations
(en
termes
de
paléo-
environnement)
environnement)
(en
termes
de
paléo-
Interprétations
(en
termes
de
paléo-
environnement)
Ces roches nous prouvent qu’au
Carbonifère, il y a 330Ma, une énorme
chaîne de montagnes s’élevait à Autun.
(D’après Muséum d’Histoire naturelle d’Autun : Un paysage, une énergie : les Schistes Bitumineux du Bassin d’Autun)
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Positionner sur les schémas les zones propices à l'élaboration des schistes et des grès et légender votre travail
 Indiquer les mouvements de transports de matériaux et la force du transport.
a.
Atelier 1 : salle pédagogique
Cochez les bonnes propositions.
La préservation de la
matière organique
La transformation de
cette matière organique
en roche combustible
est permise par la production d’une forte quantité de sédiments détritiques
est due à la présence d’une forte teneur atmosphérique en CO2
est conditionnée par son enfouissement
est favorisée par une forte hauteur d’eau dans le bassin sédimentaire où elle se dépose
est favorisée par une faible hauteur d’eau dans le bassin sédimentaire où elle se dépose
dépend de la proximité de reliefs imposants
dépend des conditions climatiques
est liée à une augmentation de la température
est liée à une diminution de la pression
est due à l’enfouissement des couches
est due à la subsidence du bassin autunois
est due au poids des couches qui s’accumulent
est due à la présence de bactéries particulières
est due à la présence de dioxygène
(D’après Muséum d’Histoire naturelle d’Autun : Un paysage, une énergie : les Schistes Bitumineux du Bassin d’Autun)
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Atelier 2 : salle pédagogique
Evaluation de la biomasse
Proposer un protocole qui permet d’évaluer la quantité de matière déposée à un instant t défini.
Construiser le graphique de distribution des différents végétaux.
Cases
Filicophytes
Sphénophytes
Ptéridospermés
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
total
Calculer la surface de la plaque
Surface de la plaque datant du Stéphanien =
100
80
60
40
Filicophytes
Sphénophytes
Ptéridospermés
20
0
Graphique : Quantité de matière déposé à un instant t
La biodiversité à travers les temps géologiques
F. Beaudoin _ Lycée Pontus de Tyard
Atelier 3 Salle 2 et 3, Etage 0
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L’étude des fossiles contenus dans ces roches leur ont permis de se faire une idée de la faune et de la flore présentes au moment de leur formation, et ainsi de comparer ces faunes et ces
flores et d’en voir l’évolution au cours des temps géologiques.
Compléter dans ce document les noms des différents fossiles trouvés dans les roches datées du Carbonifère, du Permien, du Trias. Rajoutez dans la dernière colonne un exemple d’être vivant
que l’on peut rencontrer actuellement dans le bassin autunois.
Groupes d’êtres vivants
Champignons
Algues vertes
Mousses
Fougères
Conifères (Gymnospermes)
Plantes à fleurs (Angiospermes)
Oiseaux
Amphibiens
Mammifères
« Reptiles » (crocodiliens, lézards, serpents,
tortues)
Carbonifère (Stéphanien)
Permien (Autunien)
Trias
Actuel (2012)
Bo…..
Lycophytes
Sphénophytes
Filicophytes
Ptéridophytes
Si…..
Cal….
Cor…..
Si…..
Cal…..
Ps……
Cal…..
Cor…..
Wal…..
Bra….
Ac….
Lyc……
Pr……
Pol…..
An…….
Cal…..
Ste….
Ae…..
Cy…..
Phy……
Sa…..
Gr….
Empreintes de …
« Poissons »
Sag…..
Oursins, étoiles de mer (Echinodermes)
Crustacés
Syn….
Insectes
Ep…..
Bl….
Arachnides
Sc….
Ar…..
Mollusques (bivalves, …)
Annélides
Myriapodes
Coraux (Cnidaires)
Remarque : La fossilisation est un évènement rare. L’absence d’un fossile dans une couche ne veut donc pas dire pour autant qu’il n’était pas présent à l’époque de la mise en place de la couche
de roche. (d’après Muséum d’Histoire naturelle d’Autun : Un paysage, une énergie : les Schistes Bitumineux du Bassin d’Autun)
Atelier 3 : Salle 2 et 3, Etage 0
Reconstitution des environnements du passé
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paléontologiques, sédimentologiques, pétrographiques, tectoniques …, on peut parvenir à reconstituer les paléo-environnements des différentes époques qui ont contribué à la mise en place du
paysage autunois.
D’après vos observations précédentes, attribuer à chaque reconstitution du paysage la période à laquelle elle correspond (notez le nom de la période dans le cadre de l’image).
Placer sur le planisphère les différentes paléolatitudes d’Autun au Stéphanien, à l’Autunien. Placez la latitude actuelle d’Autun. Comment expliquez-vous la luxuriance de la faune et de la
flore à l’ère primaire (Stéphanien et Autunien) ?
F. Beaudoin _ Lycée Pontus de Tyard
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Du schiste bitumineux à l'huile de schiste
Atelier 4 : expérience de pyrogénation et salle pédagogique
Les schistes bitumineux ont été exploités au XX siècle pour extraire une huile de schiste de très bonne qualité. Cette huile de schistes a servi à éclairage dans les villes mais aurait pu être aussi
utilisée pour fabriquer de l'essence. En laboratoire on peut réaliser une expérience pour reproduire le procédé utilisé à l’époque qui permettait de tirer une huile particulière des schistes
bitumineux.Dans le cadre d’une exploitation et d’une utilisation plus industrielle des schistes bitumineux, d’autres techniques et d’autres moyens étaient employés…
 Décrire le principe d'extraction de l'huile de schistes. Est ce un processus simple et rentable ?
Légender et titrer le montage
Fiche d’identité du schiste
partiellement cuit
Fiche d’identité d’un schiste bitumineux
Compléter la fiche sécurité
Fiche d’identité de l’………. de
schiste
CONSIGNES DE
SECURITE
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Implications économiques, paysagères et environnementales de l’industrie schistière du site des télots (Autun)
a.
A partir de la présentation de l’industrie schistière autunoise par M. Passaqui (texte en page 13), cochez les bonnes propositions parmi les suivantes :
Les schistes bitumineux sont utilisés très tôt dans l’histoire autunoise pour produire de l’essence
On commence à utiliser les schistes bitumineux dès la révolution française
Le problème des premières usines crées lors de la révolution industrielle en France, est qu’elles ne sont pas chauffées, d’où l’intérêt d’exploiter les schistes bitumineux
L’huile de schistes peut être utilisée pour l’éclairage
Les usines ont permis la production de carburants pendant la 1ère guerre mondiale
Les mineurs descendent entre 100 et 200m de profondeur pour récupérer le minerai de schistes
L’arrêt de l’exploitation et la fermeture du site ont lieu dans les années 1850
On a arrêté l’exploitation des schistes bitumineux à Autun une fois la ressource épuisée
Il faut 1 tonne de schistes bitumineux pour produire 1000L d’essence
L’industrie schistière autunoise a toujours été rentable sauf dans les dernières années, ce qui a motivé son arrêt
b. Sur le paysage : qu’est-ce que ces « mamelons » que l’on aperçoit de la place d’armes en direction du nord ?
Que contiennent-ils ?
Comment les autunois les appellent-ils ?
c.
Atelier 5 : Salle 2, Etage 1
Avec l’aimable autorisation des Archives départementales de Saône et Loire
A l’aide des documents de la page suivante, complétez le tableau ci-dessous qui liste les implications négatives sur l’environnement d’une exploitation telle que celle des schistes
bitumineux à Autun, et qui présente la valeur environnementale actuelle du site.
Conséquences négatives de l’exploitation sur l’environnement
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Intérêt environnemental actuel des friches de l’exploitation
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Durant la période qui suit l’exploitation,
traditionnellement appelée « après-mine » ; de
nombreux désordres peuvent se développer,
parfois dès l’arrêt des travaux, mais également
beaucoup plus tardivement.
D’une manière générale, outre les phénomènes de
mouvements de terrain (effondrements localisés
autour des puits), les anciens sites miniers
peuvent être affectés par des remontées de gaz
pouvant présenter des compositions dangereuses.
De plus, les perturbations irréversibles que les
travaux d’extraction ont induites sur les
circulations d’eau souterraine ou de surface
peuvent être à l’origine de désordres, tant pour ce
qui concerne le schéma de circulation des eaux
(inondation des points bas, perturbation du
régime des cours d’eau) que pour ce qui concerne
leur qualité (pollution des eaux ou des sols). Ainsi,
les aléas liés à l’exploitation (…) sont :
_ l’inondation dans les zones affaissées,
_ la combustion de charbon et des débris de
stériles dans les terrils et le risque d’instabilité de
ceux-ci, ainsi que la formation des produits
secondaires (émission du gaz toxique et des
minéraux condensés),
_ l’oxydation de la pyrite et la pollution de
l’écosystème (le drainage acide minier),
_ l’émission de grisou en surface.
Naze Nancy Masalehdani, exploitation de la
houille et développement des terrils miniers,
colloque d’Autun, m&c, n°175 H.S., novembre
2010.
F. Beaudoin _ Lycée Pontus de Tyard
Le site des Télots présente aussi un grand intérêt pour les naturalistes, en raison de la présence d'une flore d'une grande variété, ainsi
que d'un nombre impressionnant d'espèces d'oiseaux et de papillons. Mais les Télots restent un site emblématique de
l'histoire industrielle de la région. C'est aussi à partir des travaux miniers de cette exploitation, comme ceux d'autres mines du
bassin d'Autun qu'ont pu être constituées, depuis la fin du XIXe siècle jusqu'à la mécanisation des années 1950, des
collections paléontologiques qui font encore la renommée de l'Autunois.
Mais le site est aussi devenu un lieu d'étude pour appréhender une biodiversité originale, ainsi que les conditions de colonisation
d'un ancien ensemble industriel. Au moment de son abandon, l'ensemble était dénudé. Depuis la dynamique de la
végétation s'est pleinement exercée et une bonne partie du site s'est boisée. Il comprend deux des très rares terrils de Bourgogne qui
conservent une végétation ouverte sur éboulis sur une partie de leurs flancs. Quelques milieux ouverts comme les prairies de fauche ou
des friches complètent la zone. Ainsi que le remarque Naze Nancy Masalehdani : « Les terrils, notamment les plus hauts, sont comme de
petites montagnes. Ils ont d'ailleurs des caractéristiques structurelles communes comme l'implantation de la végétation naturelle. On
peut distinguer un adret et un ubac. »
Pour ce qui concerne les papillons, nous renvoyons au remarquable article publié par Daniel Morel, sur la base de ses observations,
dans la revue Vents du Morvan. Intéressons-nous à la flore en particulier.
De nombreux habitats d'intérêt régional sont présents sur ce site éboulis siliceux riches en bases, - divers types de pelouses
silicicoles peu acides à annuelles (à Micropyrum tenellum, Trifolium striatum, Herniaria hirsuta, Vulpia bromoides...), - prairies maigres
de fauche à Fromental (Arrhenatherum elatius), - végétation aquatiques à potamots (Potamogeton natans) dans les mares
d'affaissement minier.
Les boisements sont constitués de boulaies sur les pentes des terrils. A leurs pieds se développent une chênaie-frênaie. Les
habitats humides comprennent notamment des roselières à Phragmite commun (Phragmites autralis) et Massette (Typha
latifolia) ainsi que des prairies humides à Jonc glauque (Juncus inflexus).
La flore est très diversifiée puisque plus de 210 espèces végétales ont été observées. Les espèces déterminantes pour l'inventaire
des ZNIEFF sont : - l'Oseille à oreillettes (Rumex thyrsiflorus), espèce très rare en Bourgogne, - l'Orpin Févier (Sedum telephium
subsp. fabaria).
Parmi les autres espèces intéressantes d'un point de vue scientifique ont été observées : - L'Epilobe à feuilles de Romarin
(Epilobium dodonaei), en limite ouest de son aire de répartition et dans une station originale (éboulis siliceux enrichis en bases),
- L'Epilobe en panicule (Epilobium brachycarpum) espèce américaine arrivée depuis une vingtaine d'années en France, exceptionnelle
en Bourgogne, elle colonise les pentes du terril. - des orchidées rares dans les régions cristallines sont présentes comme la
Céphalanthère blanche (Cephalanthera damasonium).
Le site est également intéressant pour les amphibiens avec des mares qui accueillent la Rainette verte (Hyla arbores), espèce
protégée réglementairement.
Ce patrimoine dépend surtout de l'absence d'activités humaines. Reprenons Naze Nancy Masalehdani, à propos des caractéristiques
des terrils qui peuvent s'appliquer aux Télots : « Couverts de végétation et de vie, ce sont les meilleurs exemples de l'impact de
l'homme sur son environnement. On tenta un temps de les faire disparaître et de les oublier, mais ils sont toujours là, plus forts que
jamais du fait de l'attachement des populations locales et de la biodiversité exceptionnelle qu'ils apportent...»
Jean-Philippe Passaqui, Sylvain Bellefant, Les Télots, une usine devenue friche industrielle aux portes d’Autun, Bourgogne Nature.
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Les apports des schistes bitumineux dans la compréhension de l’évolution du passé
Mise en place des terrains sédimentaires
En période de faibles apports détritiques, le lac est alimenté
par des chenaux, il est de faible profondeur,.
-La sédimentation organique est abondante. Les abords du lac
sont marécageux.
-Il se forme des lits riches en débris végétaux en alternance
avec des sédiments fins qui formeront les futures veines
schisteuses.
Conséquences des mouvements tectoniques et jeu de failles :
-Les zones marécageuses disparaissent du fait de l’enfoncement
du fond du bassin.
-Les apports détritiques provenant de l’érosion des reliefs
La sédimentation détritique, d’abord grossière devient plus
fine.
Le bassin s’enfonce par subsidence
Lorsque les mouvements tectoniques deviennent moins
importants,
- La sédimentation détritique est fine.
- Les zones marécageuses de forment à nouveau
-Un nouvel épisode de sédimentation principalement
organique se réalise.
Atelier 6 : Salle 1 et 2, Etage 1
Après avoir regardé le film du CNRS sur le fonctionnement d’un chantier de fouilles, expliquer l’intérêt de
telles recherches pour la science d’aujourd’hui.
Compléter le schéma bilan en reprenant l'ensemble des données du livret et en utilisant les schémas et photographies de l’annexe.
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Mécanismes de mise en place des terrains sédimentaires
Dynamique du lac à l’Autunien -299 Ma à -275 Ma
BILAN
A l’échelle du paysage
Action de l’eau
Erosion
Granite sain
Action de l’eau
Erosion
A l’échelle du sédiment
A l’échelle des
biomolécules
Le bassin d’Autun actuel
A l’échelle du paysage
Sédiments
Sédiments
Roche sédimentaire : Grès
Zone de formation des
roches sédimentaires
Mécanisme d’érosion
F. Beaudoin _ Lycée Pontus de Tyard
Roche sédimentaire :
Schistes bitumineux
1200 m : limite inférieure
du bassin
80 à 120 °C
A l’échelle de
la roche
sédimentaire
Transport et sédimentation
A l’échelle des
géomolécules
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