Activité

 

n°7

 

LES

 

CONDITIONS

 

DE

 

FORMATION COMBUSTIBLE

 

FOSSILE

   

D’UN

 

Durée 1

 

Le   charbon   et   le   pétrole   sont   les   2   principaux   combustibles   fossiles.

  Depuis   près   de   200   ans   et   les   débuts   de   la   révolution   industrielle,   l’Homme   utilise   l’énergie   libérée   lors   de   la   combustion   de   ces   combustibles.

 

  Observez   les   échantillons   fournis,   que   nous   donnent ‐ ils   comme   indications   expliquant   l’origine   de     leur   constitution   ?

  Observez   le   document   2   p   149   et   comparez   les   molécules   biologiques   avec   les   molécules   des   hydrocarbures   du   pétrole.

    Observez   la   carte   géologique   d’Alès,   localisez   les   couches   de   charbon,   déduisez ‐ en   la   condition  

 

nécessaire   à   la   formation   de   ce   combustible   ?

  Appliquons   vos   observations   à   la   formation   d’un   combustible   fossile   :   le   pétrole.

  Problème   :   quelle   est   l’origine   du   pétrole   et   comment   se   forme   un   gisement   ?

    Compétences   :

 

 

 

Recenser,   extraire   et   organiser   des   informations.

  Communiquer   à   l’aide   de   schémas  

En   vous   aidant   de   l’animation   sur   la   formation   du   pétrole   ainsi   que   des   documents   ci ‐ dessous,   complétez   les   schémas   de   la   feuille   :   les   étapes   de   la   formation   d’un   combustible   fossile   :   le   pétrole.

 

 

Document   1   :   les   conditions   d’un   milieu   de   dépôt.

 

L’eau   des   océans   contient   des   animaux   et   des   végétaux   microscopiques   :   le  

plancton

.

  Lorsque   le   phytoplancton   meurt,   les   molécules   organiques   qui   le   constituent   sont   décomposées,   dans   l’eau,   par   des   réactions   consommant   du   dioxygène.

  Mais   si   la  

productivité   primaire   est   très   forte

,   il   y   a   alors   beaucoup   de   matière   organique.

   Une   partie   de   cette   matière   échappe   à   la   décomposition.

  Elle   tombe   au   fond   des   océans   et   donne   naissance   à   des   sédiments   riches   en   matière   organique.

  Dans   le   sédiment,   le   peu   d’oxygène   libre   qu’il   peut   y   avoir   est   rapidement   consommé   par   l’oxydation   d’une   partie   de   la   matière   organique,   ce   qui   fait   que   les   conditions   dans   le   sédiment   deviennent   rapidement   des  

conditions   anoxiques

,   c’est ‐ à ‐ dire   sans   O 2 ;   on   dit   qu’il   s’agit   d’un   milieu  

anaérobie

.

  La   matière   organique,   composée   de   carbone,   hydrogène,   oxygène   et   azote   (CHON)   est,   dans   ce   milieu,   protégé   de   l’oxydation,   mais   pas   de   l’action   des  

bactéries   anaérobies

.

   Ces   bactéries   sont   celles   qui   n’ont   pas   besoin   d’oxygène   libre,   mais   qui   viennent   chercher,   dans   les   molécules   organiques,   l’oxygène   et   l’azote   dont   elles   ont   besoin;   en   simplifiant,   elles   soustraient   de   la   matière   organique,   les   O   et   les   N,   laissant   les   carbones   (C)   et   les   hydrogènes   (H):   c’est   la  

dégradation   biochimique   de   la   matière   organique.

 

Le   même   phénomène   se   reproduit   à   l’embouchure   des   fleuves   chargé   de   beaucoup   de   matière   organique   (ex   :  

 

l’amazone).

 

Document   2   :   Les   conditions   de   transformations  

heure :

   

                         

Document   3   :   la   formation   d’une   nappe

                La   roche   dans   laquelle   se   forment   les   gouttelettes   d'hydrocarbures   est   appelée  

roche ‐ mère

.

    Il   faut   en   arriver   à   ce   que   les   gouttelettes   se   concentrent,   en   se   déplaçant   par   exemple.

  C'est   le   processus   de   la  

migration

.

  Il   faut   que   les   conditions   géologiques   soient   telles   que   les   gouttelettes   en   viennent   à   être   expulsées   de   la   roche ‐ mère,   puis   transportées   dans   une   roche  

perméable

  pour   venir   se   concentrer   dans   ce   qu'on   appelle   une  

roche ‐ réservoir

  où   le   pétrole   se   trouve   dans   les   pores   de   la   roche;   une   sorte   de   roche   éponge.

   Mais   ce   n’est   pas   suffisant,   pour   que   le   pétrole   soit   exploitable,   il   doit   se   retrouver   piégé   lors   de   sa   remonté   dans   la   roche   réservoir   par   une   couche   imperméable   (roches   couverture).

 

Doc sup sur le charbon

  Lorsque   le   milieu   est   côtier   et   assez   marécageux   (mangrove,   delta…),   il   est   essentiellement   alimenté   par   des   débris   végétaux.

  La   matière   organique   accumulée   est   beaucoup   plus   riche   en   lignine,   elle   évolue   alors   pour   former   des   charbons.

Le   charbon   est   une   variété   particulière   de   kérogène,   qui   se   forme   à   partir   de   débris   de   végétaux   dits   "supérieurs"   (arbres,   fougères...).

  C'est   un   kérogène   qui   présente   la   caractéristique   d'être   dominant   dans   le   sédiment   au   lieu   d'y   être   minoritaire.

  Le   premier   stade   de   sédimentation   conduit   à   la   tourbe.

  Lors   de   l'enfouissement,   la   pyrolyse   conduit   ensuite   à   du   lignite,   puis   de   la   houille,   puis   de   l'anthracite,   qui   est   du   carbone   presque   pur,   débarrassé   de   l'essentiel   de   son   hydrogène   (et   comme   il   s'agit   d'un   stade   ultime   de   pyrolyse   l'anthracite   est   généralement   le   plus   profond   des   charbons).

  Comme   les   autres   kérogènes,   le   charbon   produit   du   pétrole   et   du   gaz   au   cours   de   son   enfouissement,   bien   qu'en   moindres   quantités   en   ce   qui   concerne   le   pétrole.

  La   formation   de   pétrole   à   partir   du   charbon   a   lieu   au   stade   houille,   et   le   méthane   formé     s'appellera....le

  grisou.

  La   formation   des   charbons   diffère   de   celle   des   hydrocarbures,   huile   et   gaz.

  Ils   sont   issus   des   végétaux   terrestres   qui   s'accumulent   dans   les   zones   anoxiques,   comme   les   grands   marécages.

  Ces   végétaux   sont   des   produits   de   la   photosynthèse,   soit   des   carbohydrates   (carbone,   hydrogène   et   oxygène).

  

 

  Progressivement,   avec   l'empilement   et   l'enfouissement   sous   les   sédiments,   les   volatiles   (oxygène,   hydrogène   et   azote)   sont   libérés   et   le   carbone   se   concentre.

  A   la   phase   où   le   dépôt   contient   50%   de   carbone,   on   a   la   tourbe.

  Avec   la   poursuite   de   l'enfouissement,   le   dépôt   se   tasse,   les   volatiles   s'échappent   et   le   carbone   se   concentre   de   plus   en   plus.

  A   72%   de   carbone,   on   a   la   lignite,   à   85%   le   bitume,   puis   à   93%   l'anthracite,   le   charbon