Document 1 - Succession de strates sédimentaires de Gandaillat

Les traces de combustibles fossiles en Limagne
1er arrêt - Puy de la Poix
Localisation générale
- A quelle altitude se trouve le Puy de la Poix ?
Le puy de la Poix se situe à 345 mètres d’altitude.
- Que trouve t-on à l’Est, à l’Ouest du Puy ?
A l’est du Puy se trouve la carière de Gandaillat et à l’ouest, se trouve La faille de la limagne et la chaîne
des Puys.
Affleurement : le ruisseau
Affleurement = élément géologique visible en surface, non recouvert.
- Quel est la forme de l’affleurement que l’on observe, et ses dimensions approximatives
(diamètre, profondeur) ?
- 40cm de profondeur
- 1m de large
- 10m de long
- Donner la composition du mélange visqueux observée dans le ruisseau :
- Débris de végetaux
- Gaz
- Méthane et acide sulfurique
- Animaux enfuits et en cours de foddilisation
- Quelles sont les 2 conditions permettant la remontée surface de ce bitume ?
- Le bitume remonte à travers les fractures de la pépérite
-Sa densité est faible
Formation du bitume
- Donner les différentes étapes de formation du bitume sur ce site et la période à laquelle il
s’est formé.
Le bitume s’est formé à l’oligocène il y a 30 millions d’année grâce à plusieurs conditions :
 Dépôt de matière organique (végétaux) recouvert d’une couche imperméable qui augmente la
pression
 Absence de dioxygène
 Dépôt de sédiments
- Quelles sont les 2 raisons de l’absence d’hydrocarbures en Limagne ?
- Température et pression insufisante entrraînant une faible épaisseur de sédiments.
- Présence de dioxygène qui entraîne la minéralisation, donc pas de pétrole
2ème arrêt - carrière de Gandaillat
1. Affleurement n°1 : Position géologique de la carrière de Gandaillat
La carrière de Gandaillat est située dans La Limagne, fossé d'effondrement orienté Nord-Sud.
Plateau de Gergovie
Plateau de Gandaillat
Donner :
- la position géologique de la carrière de Gandaillat
Le plateau de Gandaillat se situe à l’Est du Puy-de-dôme et à l’Est du plateau de Gergovie.
-
les édifices géologiques environnant
Dans les environ de la carrière de Gandailla, il y a :
 Le plateau de Gergovie datant de 23 Millions d’année
 La chaîne des Puys datant de 10 000 ans
-
le but d’exploitation de cette carrière
On l’a exploité pour extraire le calcaire qui permet de fabriquer du ciment et ainsi construire l’autoroute
A75.
-
un schéma d’interprétation de la formation de Gandaillat
2. Affleurement n°2 : Les sédiments de la carrière
- Quelle est la famille de roche majoritaire présente dans cette carrière ?
Dans cette carrière on trouve majoritairement des roche calcaireuse appartenant à la famille des roche
sédimentaire.
- Expliquer la formation et le dépôt de cette roche (accompagner votre explication d’un schéma).
L’érosion des roches crée des débris de roche qui se compacte et se transforme en roche sédimentaire (il
faut 10 millions d’années pour que les débris se transforment en roche). Ces différentes couche se sont
accumulé en milieux acqueux, un lac, qui a aujourd’hui disparu.
Calcaire + stromatolite
Calcaire marneaux
Marne
Les trois différentes couche de sédiments (Cairière
de Gandaillat)
- Quelle est la superposition de couche
Il y a 3 couches : la couche supérieure est composée de calcaire et de stromatolites, la couche intermédiare
de calcaire marneaux et la couche inférieure de marne.
Exemple de superposition à Gandaillat :
Datation des strates par le principe de superposition.
La pépérite en Filon est la roche la plus récente car c’est la couche supérieure, ensuite c’est les
stromatolites, puis le Calcaire marneaux, la marnes argileuse et pour finir le lit de silex.
3- calcaire +
stromatolithes
2- calcaire
marneux
1- marne
- Les sédiments présentent des alternances de 3 couches.
- la couche 1 = marne ou marnes feuilletées (= laminites ou anciennement schistes cartons)
- la couche 2 = calcaire marneux
- la couche 3 = calcaire : caractère massif est peut-être à mettre en relation avec le mélange des
sédiments réalisé par des vers.
Les stromatolites sont les traces de vie les plus vieilles connues, pouvant dater de 3,5 milliards d'années. Il
en existe encore en cours de formation actuellement, dans les lagunes des côtes australiennes par exemple.
Leur formation est due aux cyanophycées : ces micro-algues bleues capables de réaliser la photosynthèse,
vivent en colonies, fabriquant du carbonate de calcium pour s'en emballer. Chaque nouvelle génération
recouvre l'ancienne, les stromatolites qu'elles forment petit à petit prennent l'apparence d'un chou-fleur.
- Quelle est la durée du cycle astronomique qui a permis le dépôt d’une alternance composée
de ces 3 couches ?
= 1cycle astronomique soit une durée de l’ordre de 20 000 ans. Cela se traduit par un climat différent et
donc des précipitations différentes : les apports dans le « lac de Limagne » fluctuent en fonction de ce
cycle et édifient deux roches : marne et calcaire.
Test avec HCl  calcaires.
Attention, les bancs de marnes (mélanges de calcaires et d'argiles) présentent également une effervescence à
l'HCl, mais moins prononcée.
Document 1 - Succession de strates sédimentaires de Gandaillat
Roche
Marnes
(couche 1)
composition
Macroscopique
petites lamelles
fines, composée
d’argile
Roche grise à brune,
constituée de lits fins
+ un peu de
carbonate de
calcium CaCO3
Fossiles éventuels
Peu de fossiles
test avec la langue qui
est happée
Légère effervescence à
l'HCl
Ostracodes (crustacés, carapace bivalve)
Calcaire
marneux
(CaCO3)
(couche 2)
moins d’argile
Roche claire, massive.
+ plus de CaCO3.
Forte effervescence à
l'HCl
Milieu de
formation
Milieu
aquatique +/profond
(<100m)
Apport
d'argiles issues
d'une forte
érosion
continentale
Milieu salé
(marin)
+ peu profond.
Des gastéropodes d'eau douce
Milieu lacustre
+ peu profond
(qq dizaines de
mètres max).
- Oeufs de tortues et d'oiseaux
Calcaire
(couche 3)
uniquement de
CaCO3
En cassant la roche, on
observe une couleur
brune, une odeur de
goudron, de bitume : il
s’agit d’un combustible
- Fragments du squelette de petits
rongeurs et d'antilopes
Traces fossiles des cyanobactéries à
l'origine des concrétions
= stromatolites
Des cyanobactéries, micro-organismes qui
précipitent les ions bicarbonates en
carbonate de calcium pour construire leur
enveloppe protectrice, se fixent sur la
génération précédente, couche après
couche
Peu d'érosion
continentale
Milieu
aquatique
+ très peu
profond et
pauvre en
O2.(qq mètres
max)
+ bitume (mélange
d’hydrocarbures) Concrétions calcaires en
forme de chou-fleur,
contenant des lits
alternativement clairs et
sombres.
Les informations issues de l'observation nous permettent d'affirmer que cet affleurement de sédiments s'est
déposé sous de faibles profondeurs d'eau, variant de quelques mètres à quelques centaines de mètres de
profondeur maximum.
3. Affleurement n°3 : Traces d’activité volcanique
Ouest
Est
Document 2 - Filon de lave (pépérite)
Le magma a rencontré une nappe phréatique lors de sa remontée
ce qui a pulvérisé le magma sous forme de granule de basalte
 sa position par rapport aux sédiments :
S’injectent dans les sédiments ainsi que l’attestent les rebroussements de couches sédimentaires à leur
contact.
 sa composition (préciser le résultat au test à l’HCl) :
formée par les granules de basalte (comme des grains de poivre) enrobés dans une matrice de calcaire
- Quelle est la propriété des sédiments qui leur à permis de ne pas être « cuits » au contact de
la lave ?
sédiment encore riche en eau ; cette richesse en eau explique aussi l’aspect bréchifié de la lave et
l’altération de celle-ci.
- Quelle est la structure géologique indispensable à l’apparition de tel filon de lave ?
La structure géologique indispensable à l’apparition de tel filon de lave est la faille.
4. Affleurement n°4: Le climat du passé (paléoclimat)
Les indices :
-
lits de silex : indice du paléoclimat = climat tropical
stromatolites : eaux très peu profondes et chaudes (>25°C), douces ou salées  climat tropical
bitume : une végétation abondante a été enfouie à l'abri de l'oxygène de l'air. Ce mélange
d'hydrocarbures indique la présence d'une roche réservoir à toit imperméable
Les fentes de dessiccation : elles indiquent des périodes d’assèchement.
Souvent le bitume a imprégné ces affleurements, 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'apparaisse
pétrole et gaz naturel.
La mise en forme de tous ces faits démontre qu’à l’Oligocène, sous un climat de type tropical, un lac peu
profond (ou une série de marais) occupait l’actuelle limagne.
Des périodes d’assèchement fréquentes alternaient avec des remises en eaux.
La subsidence progressive a permis d’accumuler deux kilomètres au maximum de sédiments, toujours sous
une profondeur d’eau relativement faible. La subsidence résulte du régime d’extension qu’à connu la plaque
européenne à l’Oligocène : la subduction de l’europe sous l’afrique est responsable de cette extension en
arrière de la zone de convergence.