Bilan TP11 : La formation des combustibles fossiles. Atelier 1 : La

Bilan TP11 : La formation des combustibles fossiles.
Atelier 1 : La formation d'un gisement de charbon
L'origine biologique du charbon est montrée par la présence de fossiles de végétaux dans les
roches sédimentaires qui entourent les veines de charbon
Plantes tropicales fossilisées datant de 300 millions d'années (états-unis)
Atelier 1 (suite) :
Formation du charbon :
- Des végétaux terrestres morts s'accumulent dans des lagunes, des lacs ou des marécages.
- La matière organique est d’abord transformée en acides humiques (qui donnent aux sols
leur couleur brune).
- Le premier stade de formation du charbon est la tourbe (50 à 70% de carbone).
- Lorsque les fragments de bois sont encore reconnaissables à l’œil nu c’est le lignite (70%
de carbone),
- quand le charbon est noir et compact, c’est la houille (75 à 93 % de carbone) et enfin
l’anthracite (plus de 93 % de carbone).
Atelier 1 (suite) : Les différentes étapes de formation de charbons
Atelier 1 (suite) :
a. Dans un premier temps, les
végétaux se déposent dans des
bassins sédimentaires.
b. La subsidence (enfoncement
progressif du fond du bassin) de cette
zone provoque l’enfouissement de la
végétation, ce qui empêche sa
décomposition.
c. Un ralentissement de la
subsidence favorise le retour de la
végétation.
Ce phénomène se répète, expliquant
l’alternance des couches de
grès/argile et de charbon.
A l'abri de l'air, dans l’eau, les débris
végétaux se transforment
progressivement (en plusieurs
dizaines de Ma) en roches sous l’effet
de bactéries anaérobies (sans O2),
puis de l’augmentation de la pression
et de la température.
Cette transformation aboutit à la
formation de charbon.
Atelier 2 : La formation d'un gisement de pétrole
- Des débris animaux et végétaux (d'origine planctonique) s'accumulent sur le fond des mers
fermées, des lagunes, des deltas, des estuaires.
Les hydrocarbures sont des molécules carbonées provenant des molécules vivantes à
l'origine du pétrole, ce sont des fossiles géochimiques
Atelier 2 (suite) :
- Quand l'enfouissement de la roche
mère atteint 2 200 à 3 800 mètres
pour des températures de 100 °C
apparaît la fenêtre à huile.
- Des réactions chimiques
transforment la matière organique en
molécules d'hydrocarbures liquides
(l'oxygène, l’azote, le phosphore et le
soufre sont peu à peu éliminés, les
atomes de carbone et d’hydrogène se
réorganisent).
- Un enfoncement plus profond, entre
3 800 et 5 000 mètres, permet le
passage aux hydrocarbures gazeux
(ex. le méthane CH4). C’est la
fenêtre à gaz. Au delà, la matière
organique est entièrement
désorganisée.
Bilan - Les pétroles, charbons et gaz naturels sont formés de molécules organiques.
- Ils ont pour origine des lieux à forte productivité permettent d’accumuler une biomasse
importante.
- leur formation nécessite un milieu pauvre en dioxygène (lacs, marécages, lagunes, deltas,
estuaires…),
- le dépôt d'un sédiment à grain fin enfouie la matière organique (0,1%) qui ainsi échappe à la
décomposition.
- L’enfoncement du bassin sédimentaire entraîne la roche mère en profondeur qui est
soumise à une augmentation de pression et de température ce qui permet la transformation
de la matière organique en combustible fossile (perte des éléments O, N, P notamment, donc
enrichissement relatif en carbone et hydrogène).
- Les charbons sont issus de la transformation de débris végétaux terrestres, les pétroles et
les gaz naturels sont d’origine planctonique.
- Le pétrole et le gaz, peu denses, migrent vers la surface. Ils s’accumulent dans des pièges
formés d’une roche magasin poreuse (ex. sable ou grès) surmontée d’un toit formé d’une
roche imperméable (ex. argile, sel gemme).
- On appelle gisement le lieu où l’accumulation d’une ressource géologique permet son
exploitation.
Forte productivité primaire
Forte productivité primaire
Continent
Forêt
Sédiment riche en M.O.
(végétaux morts)
x millions d’années
Océan
Phytoplancton
Sédiments riches en matière
organique
Couverture par une roche
imperméable (argile,...)
Enfouissement
(Pression et Température)
Roche imperméable
Sédiment riche en M.O.
(phytoplancton mort)
Roche imperméable
Charbon
 Teneur en carbone
Roche perméable
Roche mère
Roche combustible
Gisements +/- exploitables
gaz et pétrole
Gisement
200 ans
Épuisement ressources
Roche réservoir
Roche mère
Gisement