Les roches carbones

Lesrochescarbonées
Ressourceseténergie
1 Exemplesderochescarbonées
‐ dique,cesrochesrenfermentducarboneCommeleurnoml’in (C).
‐ Celaleurdonneunecouleurnoireetunpouvoircalorifiqueplusoumoinsimportant
loitationéconomique.(conditionnéparle%deCqu’ellesrenferment),d’ouleurexp
‐ esrochescarbonéesseprésententsousdifférentesformes:C
Souslaformederochessolides,c’estl’exempledescharbons(ausenslarge):
Principauxtypesdecharbon Lignite(55à75%deC) Houille(75à90%deC)
Onvoitsurlesdeuxexemplesprésentésquecesrochessontsédimentaires:présencede
trates.s
Souslaformefluide:cesontlespétroles(liquides)etlesgaz:

2 rigineducarbonedecesrochesO
‐ Pourlescharbons:
Lorsqu’onobservelesrochescarbonéestellesquelatourbeoulelignite,onpeutencorey
retrouver des restes de végétauxcontinentaux.Danslahouille(appelée communément
charbon) observée au microscope à fort grossissement, on peut observer des restes de
végétauxcommedessporesdefougères,descuticulesdefeuilles,desrestesdeparois
ellulaires…c
D’autre part, dans les gisements de charbon, on retrouve souvent des niveaux schisteux
ssociésavecdetrèsbeauxfossilesdevégétauxterrestres:a
Exempled’unelamemincedansun
charbon,observéeenmicroscopie.On
distingueenjaune/orangédesspores
toutescompactéesdansl’axeEst/Ouest.
Les plantes fossiles ci‐dessus datent du Carbonifère (‐ 340 millions d’années): de nombreux
gisements de charbon se sont formés à cette période. Ces fossilesontpermisdereconstituerla
égétationdel’époque:laforêthouillère.
Fossilede
Lé
p
idodendron
Fossiledefougère
FossiledeCalamite
v

C’est l’accumulation,lapréservation,etl’enfouissementdedébrisvégétauxcontinentauxtels
queceuxrencontrésdanslaforêthouillère,quiontdonnénaissanceauxcharbons(qu’onaexploité
parexempledansleNorddelaFranceetdansleMassifCentral).
En effet, les végétaux sont formés de molécules organiques: protides, lipides et glucides, plus ou
moinsrichesencarbone.Parexemple,lalignineetlacellulosesontdesmoléculesconstitutivesdes
plantesterrestres,etsonttrèsrichesencarbone.
Leprocessusparlequellesvégétauxsontcapablesdefabriquerdesmoléculesorganiquesàpartirdu
carboneatmosphériqueestlaphotosynthèse.Lorsquecettematièreestpréservéesouslaformede
rochecarbonée,onditparfoisqu’onafossilisédel’énergiesolaire(cf.programmedeseconde).
‐ Pourlepétrole:
Lepétroleestunerochecarbonéeliquidequiestformépardetrèsnombreusesmolécules
chimiques plus ou moins riches en carbone. D’ou son intérêtéconomiquecomme
combustible,maiségalementdansl’industriepétrochimique.
Il renferme par exemple de nombreux alcanes: CH3—(CH2)n—CH3,quisontdegrandes
chaîneshydrocarbonées(hydropourhydrogèneetcarbonéepourlecarbone),d’oulenom
d’hydrocarburesdonnésouventauxcombustibles.
Lenombred’atomesdecarbonedanslachaînevaconditionnerl’étatliquideougazeuxde
cesrochescarbonées.QuandC<5,onadugaz(legaznaturelestessentiellementforméde
méthaneCH4);quandC>5,onpasseàl’étatliquide; et à partir deC 17,onpasseàl’état
solide.
L’originedespétroles alongtempsétédiscutée.C’estavecla miseaupointdetechniques
d’identificationdesmolécules(chromatographieenphasegazeuse)qu’onapuprouverleur
rigine:o

D’autresétudesmontrentquelamatière organique à l’origine des pétroles est
essentiellement marineoulacustre,etqu’elleestsurtoutissueduphyto etdu
zooplancton.
En identifiant les molécules du pétrole, on a
mis en évidence la molécule complexe ci‐
contre. Celle ci ne peut dériver que d’un
composant naturel des végétaux: la
le.chlorophyl
Avec ces «fossilesmoléculaires»,on
montrequelespétroles,commelescharbons,
sontissusdelasédimentation,préservation
ettransformationdematièreorganiqueen
partied’originevégétale.
3 eproblèmedelapréservationdelamatièreorganiqueL
Quandonétudielateneurenmatièreorganiqued’unsédiment(cf.fiche«Roches
sédimentaires»),ontrouvedesvaleurstrèsfaibles,del’ordrede1%.Eneffet,pratiquement
toutelamatièreorganiqueproduitevaêtrerecycléeaucoursdutemps(pardesorganismes,
par des processus d’oxydation…): voir la fiche «Cycle du carbone» et le programme de
seconde.
Al’originedelaformationdesrochescarbonées,ilyadoncdesenvironnementsfavorablesà
apréservationdelamatièreorganiqlue:
‐ Lesmilieuxdehauteproductivité,oùbeaucoupdematièreorganiqueestproduite:c’est
lecasdelaluxurianteforêthouillère(voirl’imageci‐dessus)et,danslesocéans,deszones
d’upwelling(équateur,borduresOuestdescontinents:voirlafiche«Upwelling en
océanographie)quiamènentbeaucou  mp d’élé entsnutritifs.
‐ Lesmilieuxfaiblementoxygénés, voir réducteurs, favorisent la préservation de la
matièreorganique.Cettefaibleoxygénationdumilieupeutêtreliéeàsoncaractèreconfiné,
uàunegrandeproductivitéquivaconsommerl’oxygèneplusvitequ’ilestrenouvelé.o

En milieu continental, les charbons se sont formés le plus souvent dans des secteurs de transition
Terre/mer de type delta, ou dans de petits bassins intra‐montagneux comme dans l’exemple ci‐
essous:
Exempled’environnement
favorableenmilieumarin:
Côtepéruvienne
Upwelling:Forteproductivité
EnfouissementrapidedelaMO
pardessédimentsargileuxde
granulométriefine,celaisole
rapidementlaMOdescirculations
d’eau,etdoncdel’oxygène.
PréservationimportantedelaMO,
jusqu’à10%.
d
Pourformerdesrochescarbonées,ilfautdoncdesenvironnements particuliers qui vont non
seulement favoriser la préservationde la matière organique, mais permettre également son
évolutionaucoursdutempsafindedonnerdesrochescarbonées.
Exempled’environnementde
dépôtdescharbonsduMassif
trCen al–Domainecontinental
La matière organique s’est
déposée au cours du Carbonifère
dansdepetitsbassinsenzone
montagneuse, confinés, avec un
recouvrement rapide par les
produits d’érosion des reliefs
avoisinants.
4 Transformationdelamatièreorganiqueenrochescarbonées
La matière organique qui a échappé au recyclage estprogressivementenfouie. Cet
enfouissement entraine une augmentation de la pression et de température (le gradient
géothermiquemoyenétantde30°C/km)delamatièreorganique.
Pour comprendre ce qui se passe au cours de l’enfouissement, regardons le diagramme ci‐
essous:d