Activité 7 la formation de combustible fossile

Activité n°7 LES CONDITIONS DE FORMATION D’UN COMBUSTIBLE FOSSILE Durée : 1 heure 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 : 
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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 O2; 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
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

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