Activité complexe - Lycée du Grand Nouméa
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Elève Tectonique globale et exploitation du Nickel en Nouvelle Calédonie Compétences Capacités : Sélectionner de l’information à partir d’un texte, de schémas, diaporama, cartes, échantillons de roche et profils géologiques (s’informer). Elaborer une synthèse (raisonnement + communiquer). Utilisation du microscope polarisant, tableur (B2i) Connaissances : réinvestir les éléments de la tectonique globale. Attitudes : curiosité face à un problème géologique (ressource minière) locale et d’actualité. Sujet Partie A : Comment la tectonique globale peut-elle expliquer la présence de Nickel en Nouvelle Calédonie ? Partir B : comment expliquer la formation (concentration) et une exploitation de Nickel en Nouvelle Calédonie ? Documentation pour la Partie A « Comment la tectonique globale peut-elle expliquer la présence de Nickel en Nouvelle Calédonie ? » Document 1 : localisation géographique des principaux centres miniers en exploitation en Nouvelle Calédonie et interprétation géologique d’un paysage minier (Mine Etoile du Nord) Extrait du DVD « découvrir et enseigner la Géologie en nouvelle Calédonie » (1) : Unité de Poya : basaltes de la côte ouest (2) a et b : Unités des péridotites du massif de Kaala Document 2 : l’élément Nickel au niveau des différentes enveloppes terrestre et dans les roches du manteau (les péridotites) Composition chimique des enveloppes profondes Teneur en Ni du manteau : 0,3 et 0,4 % de Ni. Le manteau supérieur est composé de péridotites , roches essentiellement constituées d’olivine, minéral dans lequel se trouve la majeur partie di nickel des péridotites. Les péridotites les plus communes en Nouvelle Calédonie sont des harzburgites, les dunites étant nettement moins abondantes. % Olivine Orthopyroxène Serpentine Harzburgite SiO2 41 60 40 41 MgO 50 35 39 FeO 8 5 7 7 NiO 0,4 0,08 0,4 0,3 CoO 0,02 0,02 0,02 H2O+ 0 0 13 7 Compositions chimiques comparées des minéraux d’une harzburgite en partie serpentinisée, et de la roche totale qui contient également 0,1 % MnO. Fer total exprimé en FeO. NB : document pouvant être accompagné d’une observation macroscopique et microscopique de lame de péridotites. Document 3 : profil gravimétrique et interprétation dans la région du Sud Calédonien. A compléter avec une étude des roches (péridotites) Document 4 : Col de Plum (22°15.04S-166°36.51E) : photo et interprétation géologique La vallée laisse apparaître par endroit une roche de couleur variable allant du gris bleuté, verdâtre jusqu’au blanchâtre. Il s’agit de serpentinite, roche résultant d’une forte serpentinisation des péridotites. Cette roche résulte à la fois d’une transformation minéralogique (métamorphisme) et d’un véritable broyage entre 2 plaques tectoniques : l’ensemble porte le nom de « serpentinites mylonitisées ». La serpentine provient du métamorphisme (avec hydratation). De nombreuses fougères recouvrent le premier plan en rapport avec un écoulement de l’eau de source, témoin d’une faible perméabilité des serpentinites. En face, sur les reliefs, on reconnaît un maquis minier avec des traces d’affleurements laissant apparaître une roche de couleur rouille (péridotite altérée). La limite entre les deux types de roches est marquée plus ou moins par le changement de végétation. Cette limite correspond à une faille quasi-verticale ayant eu pour effet une remonté relative des serpentinites (ou un affaissement des péridotites) constituant la « semelle serpentineuse ». On retrouve une vallée assez douce avec, à gauche l’usine de mise en bouteille de l’eau du Mont Dore située sur les serpentinites. La vallée est bordée de part et d’autre par 2 massifs de péridotites, très perméables, et permettant l’infiltration des eaux de pluie.Une faille verticale borde de chaque côté la vallée mettant en contact directe les serpentinites et les péridotites (à l’origine de la source du Mont Dore). Document 5 : Etude de quelques minéraux à l’affleurement + aides pour les interprétations géologiques Aides à l’exploitation des échantillons et graphique pression-température : Observer les relations géométiques entre les minéraux d'un Metabasalte rétrométamorphisé (auréole de chlorite autour des grenats, au contact de la glaucophane). Repérer des domaines de stabilité des minéraux de la roche. Formuler un problème géologique => Comment peut-on expliquer la coexistance, dans une même roche, de deux minéraux stables dans des conditions de température et de pression différentes (chlorite et grenat par exemple). Raisonner par la formulation d'hypothèses explicatives, et confrontation des hypothèses avec un modèle (schéma explicatif ou animation (http://www.svt.ac-aixmarseille.fr/pistpeda/schema/lecoix/Viso/mptt/MPTt.gif)) Communiquer en rédigeant un texte et en utilisant un vocabulaire adapté qui récapitule l'histoire du métagabbro Echantillons locaux : Etude macroscopique d’une roche visualisant des grenats + auréoles de chlorite (visible œil nu) de la région Nord (la plage La Balade à Pouébo montre un ensemble de roches spectaculaires), unité de Pouébo (échantillons disponibles au lycée Grand Nouméa). Dans cette ancienne éclogite (faciès schiste bleu) à glaucophane (Glau), l'auréole autour des grenats (Gr) témoigne d'une réaction qui a aboutit à la formation de Chlorite (Chl). Graphique pression-température : À l'intérieur d'un diagramme "pression température", les différents faciès occupent une place (surface) bien précise correspondant à l'apparition et à la stabilisation de minéraux typiques des conditions de pression et de température. Légendes : Pl : plagioclase, Chl : chlorite, Glau : glaucophane, Ja : Jadéite, Gr : grenat Elève Documentation pour la Partie B « Comment expliquer la formation et l’exploitation du Ni en NC ? » Document 6 : Teneurs en Nickel et (Oxyde de fer) en fonction de la nature des roches (positionnement). A comparer également avec le Document 1 (teneur en Ni du manteau) Document 7 : Evolution des teneurs en NiO et FeO dans le profil. A compléter avec échantillonnage de roches du profil d’altération. Méthodologie : > Réaliser un graphique visualisant ces teneurs en fonctions de la profondeurs et des roches. Faire une hypothèse explicative sur ces variations. > Avec tableur : construire (en superposant au profil avec logiciel de dessin) le graphique de la concentration de NiO et FeO en fonction de la profondeur et de la nature des roches. Document 8 : Fichier Power-Point ou/et document présentant l’altération des péridotites sous un climat tropical Document ppt : DVD « Découvrir et enseigner la Géologie en Nouvelle Calédonie » dans rubrique « données scientifiques » Texte présentant l’altération des péridotites sous un climat tropical : Sous un climat tropical chaud et humide, la pluie inonde régulièrement les plaines et les vallées. L’eau s’infiltre facilement dans la roche très fracturée. Cette roche, appelée péridotite, est très riche en fer. Elle contient, entre autres, du nickel. Au cours de son infiltration l’eau dissout une partie des minéraux de la roche. Au niveau des fractures, la roche devient alors plus claire et plus friable, elle prend le nom de saprolite. L’eau continue de s’infiltrer et la saprolite se développe en profondeur. Au cours du temps, et sous l’effet de l’eau, la saprolite, se transforme à son tour en latérite jaune. Petit à petit l’eau continue d’agir, elle transforme la latérite jaune en latérite rouge. La couleur rouge est liée à la présence de fer oxydé qu’on appelle couramment « rouille ». Ce fer ne peut pas se dissoudre dans l’eau, il reste donc sur place et donne une couleur rouge sombre de plus en plus intense. Lorsque l’eau a dissous pratiquement tous les éléments chimiques contenus dans la roche initiale, il ne reste pratiquement plus que du fer formant une couche de gravillons appelés grenaille. Les petits gravillons de la grenaille se soudent au cours du temps et vont former une véritable plaque appelée cuirasse. Cette cuirasse contient plus de 75% de fer oxydé. Ainsi c’est l’action de l’eau dans un environnement chaud qui transforme petit à petit la roche péridotite et fait naître ces différentes couches colorées typiques des terrains miniers. Ce phénomène appelé « altération » provoque une diminution du volume de la roche au cours du temps : on estime qu’environ 90 m de roche disparaisse en 1 million d’années.
