Claire BARBARIN 2A Aurélie BERTHAUD Alyette MARECHAL Sciences et Vie de la Terre S.V.T. Dossier terrain Les traces de combustibles fossiles en Limagne Premier arrêt – Puy de la Poix Localisation générale : Le Puy de la Poix est une butte volcanique (ou petit volcan) culminant à quelques mètres de hauteur (346 m d’altitude seulement) situé à l’ouest de Clermont-Ferrand, et de la chaîne des Puys. Ce puy se situe en plein milieu de la chaîne des Puys. C’est une curiosité géologique puisque cette butte présente un ruisseau de bitume. C’est donc une source dite bitumeuse, puisqu’elle s’écoule d’un ruisseau. C’était autrefois, une attraction touristique majeure, en raison de sa rareté : ce ruisseau est la seule source d’hydrocarbures en Auvergne. Néanmoins, cette curiosité est tombée dans l’oubli, jusqu’à ce que des chercheurs le redécouvrent et tentent d’en refaire parler. Le ruisseau : En arrivant sur le site, nous pouvons observer un ruisseau. Le ruisseau du Puy de la Poix possède un affleurement. Voici ses dimensions approximatives : son diamètre est d’un mètre seulement et sa profondeur, de 40 cm. C’est une cavité remplie de bitume, et recouverte ou mélangée avec des dépôts de végétaux. Le mélange noir et visqueux observé dans le ruisseau est de l’eau stagnante salée ainsi que du bitume. Les bulles de gaz remontent à la surface, et sont actuellement remplies d’acide sulfurique (H2S). Nous pouvons également constater la présence de flaques d’huile à la surface qui démontrent la présence des hydrocarbures. Ce bitume a pu remonter en surface grâce aux cheminées/fractures volcaniques du Puy de la Poix, ainsi qu’en utilisant sa faible densité. Formation du bitume : Le bitume s’est formé par différents couches successives. Les végétaux se décomposant, ils ont ainsi déposé de la matière organique. Cette dernière s’est enfouie au fil des ans à moins de 2000 mètres de profondeur, mais remonte en surface aujourd’hui. Cependant, deux autres conditions sont nécessaires pour la formation du bitume : l’anaérobie (l’absence de dioxygène), ainsi qu’une forte pression. Ce bitume s’est formé durant la période de Miocène, c’est-à-dire qu’il date d’entre -23 et -33 millions d’années. Les deux raisons d’absence d’hydrocarbures en Auvergne est le fait qu’il n’y ait pas d’anaérobie stricte, ce qui a pour conséquence principale une légère oxydation de la matière organique, qui se minéralise. De plus, il n’y a pas d’anticlinal suffisant pour retenir les hydrocarbures et les maintenir en anaérobie. 2ème arrêt – Carrière de Gandaillat Affleurement n°1 : position géologique de la carrière Monts du Forez La divergence des plaques terrestres (lithosphériques) permet la formation des fossés d’effondrement en Limagne, ainsi que l’écartement entre Les Monts du Forez et la Chaîne des Puys. Cela provoque donc une zone d’extension, avec au milieu, une zone d’effondrement dont le trou est comblé. La carrière de Gandaillat se situe à l’est de Clermont-Ferrand. Nous pouvons relever la présence d’édifices géologiques environnants tels que le plateau de Gergovie (datant de 17 millions d’années), la chaîne des Puys (dont les volcans les plus anciens datent de 7 000 ans) et la plaine de la Limagne (datant de 35 millions d’années). Cette carrière a été exploitée en particulier pour la construction d’une autoroute, qui se situe à quelques mètres de l’endroit. Aujourd’hui, une partie sert de champs d’entraînement aux tirs des militaires du 92ème Régiment d’Infanterie d’Auvergne. Schéma d’interprétation de la formation de Gandaillat Affleurement n°2 : les roches de la carrière Cette carrière est majoritairement composée de roches calcaires (gris, gros bloc) et de marne (beige, friable). Ce sont des roches sédimentaires. Cette carrière s’est formée par sédimentation, les couches de roches se superposant les unes sur les autres. L’eau présente autrefois, s’est évaporée, à cause du climat tropical. Les dépôts meubles déposés au cours du temps, permettent d’être consolidés sous formes de roches grâce à plusieurs paramètres physico-chimiques : la pression (qui compacte les sédiments), et l’hydrolyse (qui forme une sorte de ciment). La superposition des couches de roche et leur épaisseur variable peut s’expliquer par le fait qu’il y ait plusieurs étapes de sédimentation. En effet, la profondeur du lac, variable selon le climat explique l’épaisseur variable des couches. Calcaire Stromatolithe Marne Calcaire Stromatolithe Calcaire Marne Schéma de l’alternance des trois couches de roches observées La durée permettant le dépôt d’une alternance composée de ces trois roches est de 20 000 ans, soit une unité astronomique. Document 1 – Succession de strates de Gandaillat L’acide chlorhydrique (HCl) détecte la présence de calcaire. Nom de la roche (de bas en haut) Observation macroscopique Composition déduite des tests Fossiles éventuels Milieu de formation (couche 1) - couleur : bleu, gris, beige - test à la langue : oui, âpre à la langue Peu de fossiles (Cypris) - Type de milieu : aquatique Marne - aspect : friable - Profondeur : lac d’une centaine de mètres non salé → composant = argile - test à l’HCl : légère effervescence → composant = calcaire (couche 2) Calcaire (CACO3) - couleur : beige clair, blanc, gris - aspect : compact, bloc - test à la langue : pas de résultat - ostracodes (crustacés, carapace bivalve) → composant = pas d’argile - Profondeur : quelques dizaines de mètres maximum - test à l’HCl : effervescence importante → composant = calcaire - Type de milieu : lacustre (aquatique) - des gastéropodes d’eau douce - œufs de tortue et d’oiseaux - fragments du squelette de petits rongeurs et d’antilope Climat propice à l’érosion et à la vie aquatique, donc forte sédimentation (couche 3) Calcaire (CACO3) - couleur : mauve /gris violacé - aspect : très compact, choufleur - odeur : non - organisme marin - test à la langue : pas de résultat - Profondeur : quelques mètres → composant = pas d’argile - test à l’HCl : effervescence → composant = calcaire - Type de milieu : aquatique & climat tropical cyanobactérie provenant de la symbiose entre une algue et un champignon Affleurement n°3 : Les traces de bitume Souvent le bitume à imprégné ces affleurement, remplissant les espaces libres. Trois campagnes pétrolières réalisées dans la région ont montré que ces bitumes sont présents jusqu’à 1500 m de profondeur. Cette épaisseur a permis aux sédiments de se transformer en bitume mais a été insuffisante pour qu’apparaissent pétrole et gaz naturel. Nous pouvons trouver des traces de bitume dans le stromatolithe, ainsi qu’à côté du basalte. Traces de bitume dans le stromatolithe Traces de bitume à côté du basalte Les conditions indispensables pour la formation du bitume sont la présence de matière organique, la pression et l’anaérobie. Les hydrocarbures présents dans cette carrière n’ont pas pu se transformer en pétrole car l’anaérobie n’était pas totale (légère oxydation), et le temps d’emprisonnement de la matière organique n’a pas été assez long. Pour remonter à la surface le bitume à emprunter le même trajet que la lave. Affleurement n°4 : Le climat à l’oligocène (entre -35 et -25 Ma) : Les indices du climat passé (paléoclimat) régnant à L’environnement dans lequel ces indices l’Oligocène en Auvergne se sont formés (températures/profondeur d’eau/végétation) - profondeur du lac diminuant au cours du temps - stromatolithes vivant dans un climat tropical - fente de dessiccation, traces d’assèchement à la surface des roches Le paléoclimat à l’Oligocène en Auvergne était un climat tropical.