Chap 2- Les combustibles fossiles

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Grégoire Robichaud
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1 Chap 2- Les combustibles fossiles Les organismes chlorophylliens fabriquent leur matière organique à partir de l énergie lumineuse et d éléments minéraux. Quand ils meurent, cette matière est décomposée en éléments minéraux. Mais, en de rares circonstances, elle échappe à ce destin : elle se fossilise et donne naissance aux combustibles fossiles que sont le charbon et le pétrole. OBJ : Dans quels conditions les combustibles fossiles et leurs gisements se forment-ils? 1- Les conditions de formation du charbon Connaissances du programme La présence de restes organiques dans les combustibles fossiles montre qu ils sont issus d une biomasse. Dans des environnements de haute productivité, une faible proportion de la matière organique peut échapper à l action des décomposeurs puis se transforme en combustible fossile au cours de son enfouissement. La répartition des gisements de combustibles fossiles montre que transformation et la conservation de la matière organique se déroulent dans des circonstances géologiques bien particulières. Capacités et attitudes mises en œuvre Repérer des indices biologiques d un combustible fossile (documents 8 et G) Extraire et exploiter des informations pour comprendre les caractéristiques d un gisement de charbon (documents 8, G et H) Pratiquer une démarche scientifique : raisonner avec rigueur (documents G, H, 9 et 2) Communiquer dans un langage écrit scientifiquement approprié (activité 1) TP2, Activité 1 Document G : A: mine de charbon à ciel ouvert de Graissessac (Montagne Noire); les veines de charbon alternent avec des grès fluviatiles; B: détail montrant un tronc préservé dans 1 des veines. Stéphanien

Mais, en de rares circonstances, elle échappe à ce destin : elle se fossilise et donne naissance aux combustibles fossiles que sont le charbon et le pétrole.

2 Document 8 : Une lame mince de charbon (MO *500) Document H : Le devenir des végétaux d une forêt après leur mort Document 9 : Reconstitution du milieu de formation du charbon de Blanzy (Bourgogne) il y a 300 Ma. Le bassin de Blanzy a été exploité jusqu en Il y a 300 Ma, le site était un bassin sédimentaire ( zone de dépôt de sédiments) recouvert d un lac peu profond. La région était animée de mouvements d enfoncement progressif. Ces mouvements, dits de subsidence, étaient la conséquence de l activité de failles. Ils ont permis l accumulation d une forte épaisseur de sédiments détritiques (issus de l érosion) et/ou de matière végétale. Document 2 : Le lac Spirit après l éruption du Mont Saint Helens ( Etats Unis) En 1980, l explosion de ce volcan a libéré une énergie colossale. Le souffle a abattu les arbres environnants et entraîné un glissement de terrain, déplaçant temporairement l eau du lac. Quand l eau est revenue, elle a charrié des milliers d arbres abattus. Trois ans plus tard, d énormes quantités de troncs s étaient accumulées dans les zones profondes du lac, recouvertes de cendres volcaniques et de sédiments détritiques. De telles accumulations de débris de végétaux peuvent aussi résulter de la répétition sur de longues périodes des crues saisonnières. a) A l aide de la roche sédimentaire dans le bac et de la photo de lame mince de charbon (doc 8), trouvez les indices en faveur d une origine biologique du charbon. b) A l aide du document H, citez la caractéristique principale des molécules de charbon. Quelles sont les 3 conditions nécessaires à la formation du charbon? c) A l aide des documents 9 et 2, proposez un scénario permettant d expliquer la présence de charbon sous forme de veines au niveau d un gisement.

La région était animée de mouvements d enfoncement progressif. Ces mouvements, dits de subsidence, étaient la conséquence de l activité de failles.

3 2- Les conditions de formation du pétrole Connaissances du programme La présence de restes organiques dans les combustibles fossiles montre qu ils sont issus d une biomasse. Dans des environnements de haute productivité, une faible proportion de la matière organique peut échapper à l action des décomposeurs puis se transforme en combustible fossile au cours de son enfouissement. La répartition des gisements de combustibles fossiles montre que transformation et la conservation de la matière organique se déroulent dans des circonstances géologiques bien particulières. Capacités et attitudes mises en œuvre Repérer des indices biologiques d un combustible fossile Extraire et exploiter des informations pour comprendre les caractéristiques d un gisement de pétrole (document 6) Pratiquer une démarche scientifique : raisonner avec rigueur (documents 6 et 3) Communiquer dans un langage écrit scientifiquement approprié (activité 1 bis) Manipuler, modéliser pour comprendre les caractéristiques d un gisement de pétrole (document I) TP2, Activité 1 bis Document 6 : Coupe simplifiée du gisement de Wessex La roche réservoir est recouverte par des roches imperméables âgées de 165 à 161 Ma. Document 3 : Coupe transversale du bassin de Wessex il y a 200 Ma environ. A cette époque, la région de Wessex était un plateau continental, c'est-à-dire la partie immergée d un continent. Les mouvements des plaques entraînaient un étirement de la lithosphère et la mise en place de failles. Leur activité a provoqué un enfoncement progressif du bassin sédimentaire. Document I : Un dispositif pour modéliser le piégeage de pétrole

4 a) A l aide du document 6 et du modèle présenté sur la paillasse professeur, identifiez les différents éléments formant un piège pétrolier. Où est formé le pétrole? Où est il stocké? Pourquoi n arrive-t-il pas en surface? Schématisez et légendez le modèle exposé sur la paillasse professeur. b) A l aide du document 3, proposez un scénario permettant d expliquer la formation du gisement de Wessex. Proposez sur quelle durée s est formé le gisement de Wessex. La présence de restes organiques dans les combustibles fossiles montre qu ils sont issus d une biomasse. La transformation de la biomasse se déroule en 2 étapes : - dans des environnements de haute productivité, une faible proportion de la matière organique peut échapper à l action des décomposeurs dans des conditions anoxiques ( = sans oxygène) et devient le kérogène. - Le kérogène se transforme en combustible fossile sous l effet d une augmentation, lente et progressive, de la température liée à l enfouissement. 3- L extraction des combustibles fossiles et ses implications TP2, Activité 2 : L extraction des combustibles fossiles et ses implications Connaissances du programme La connaissance des mécanismes de formation des gisements d hydrocarbures permet de découvrir les gisements et de les exploiter par des méthodes adaptées. L exploitation des gisements a des implications humaines, environnementales et économiques. Capacités et attitudes mises en œuvre Recenser, extraire et organiser des informations (documents J, K, L, 5 et 10) Pratiquer une démarche scientifique : raisonner avec rigueur (documents 5 et 10) Etre conscient de sa responsabilité face à l environnement (document K) Manifester de l intérêt pour la vie publique et les grands enjeux de la société (documents J, K, L, 5 et 10) Communiquer dans un langage écrit scientifiquement approprié (activité 2) a) Des implications humaines : Document J : Gravure d un mineur suite à la publication de Germinal de Zola en 1885 Rechercher des arguments mettant en évidence les conditions difficiles du travail des mineurs d hier et d aujourd hui. b) Des implications environnementales : Document K : Site d exploitation de sables bitumineux au Canada Rechercher quelques effets néfastes pour l environnement de l extraction des combustibles fossiles.

b) A l aide du document 3, proposez un scénario permettant d expliquer la formation du gisement de Wessex. Proposez sur quelle durée s est formé le gisement de Wessex.

5 c) Des implications économiques A l aide du document 10, calculez, d après les 2 estimations, le nombre d années de réserves mondiales en pétrole si la production reste constante. Concluez. A l aide des doc 5 et 10, indiquez si l on peut qualifier le pétrole de ressource énergétique d avenir. Document 10 : Evolution des réserves mondiales de pétrole avec le temps Les réserves de pétrole correspondent aux ressources encore disponibles dont l exploitation est techniquement possible et économiquement rentable. Leur évaluation diffère suivant les estimations «officielles» (autorités politiques, financières, compagnies pétrolières) et «techniques» (géologues et pétroliers indépendants). Document 5 : Evolution du volume de pétrole brut découvert et du volume de la production annuelle entre 1930 et 2008 Document L : Estimation des ressources de pétrole et de gaz naturel de l arctique La transformation et la conservation de la matière organique se déroulent dans des circonstances géologiques bien particulières. L exploitation des gisements a des implications humaines, environnementales et économiques.

Document 10 : Evolution des réserves mondiales de pétrole avec le temps Les réserves de pétrole correspondent aux ressources encore disponibles dont l exploitation est techniquement possible et

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