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Les ressources minérales et énergétiques Frédéric Sevelinge Université de Bourgogne Février 2004 La Méditerranée depuis 10 MA est un excellent exemple.

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1 Les ressources minérales et énergétiques Frédéric Sevelinge Université de Bourgogne Février 2004 La Méditerranée depuis 10 MA est un excellent exemple de bassins à évaporites, avec les 3 différents cas possibles qui ont eu lieu. Actuellement, l'évaporation de la mer est d'environ 3000 km3/an. L'apport de la pluie et des fleuves est d'environ 1500 km3/an. Il y a donc un déficit de 1500 km3/an. Imaginons qu'a l'instant t = 0, la Méditerranée ne soit qu'un golfe atlantique, plein d'eau océanique normale (36g/l de salinité à cette latitude). L'excès d'évaporation va faire entrer 1500 km3/an d'eau atlantique sous forme d'un courant superficiel, à 36g/l de sel, soit environ 1010 tonnes/an de sel. La Méditerranée (ou du moins ses couches profondes), va se saler. Les couches profondes, devenues denses, vont s'écouler vers l'Atlantique par « le bas » du détroit de Gibraltar, en exportant du sel, mais en créant un déficit d'eau supplémentaire, d'où un appel d'eau nouveau et une entrée de sel supplémentaire. La salinité va augmenter jusqu'à ce que l'importation de sel par le courant superficiel soit compensé par l'exportation due au courant profond, et il y aura alors une concentration stationnaire. Plus le départ d'eau profonde est difficile, plus l'exportation se fera mal, et plus la concentration stationnaire sera élevée. Il rentre actuellement environ km3 d'eau de l'Atlantique par Gibraltar (à 36g/l), et il en ressort environ à 38g/l, ce qui fait que la salinité de la Méditerranée est actuellement stationnaire : il rentre 1,06 fois plus d'eau qu'il n'en sort, mais celle qui sort est 1,06 fois plus concentrée (attention, les chiffres exacts sont connus avec incertitudes, et il y a des phénomènes parasites qui déséquilibrent légèrement le bilan, sans en changer l'esprit : les apports de la Mer Noire, du canal de Suez, la dissolution des évaporites sous marines...). Mais cette concentration fait que la Méditerranée profonde (en dessous de quelques centaines de mètres) n'est pas très loin du seuil de solubilité du gypse. Si une modification de la morphologie du détroit de Gibraltar diminue l'efficacité du courant de retour, la concentration augmentera, et le seuil de précipitation du gypse sera atteint. Le fond et les marges de la Méditerranée, mer très profonde, se tapisseront de gypse, évaporite certes, mais évaporite déposée parfois sous 4000m d'eau. Au Messinien (environ -6 MA) la morphologie de Gibraltar a énormément évolué : parfois on était comme maintenant, sans précipitation. Parfois on était au cas (b), Gibraltar très peu profond permettant mal le courant de retour, avec précipitation de gypse profond. Parfois on était au cas (a), Gibraltar ne permettant aucun courant de retour avec forte concentration profonde, et précipitation profonde pouvant atteindre la halite. Parfois même Gibraltar était fermé. La Méditerranée devenait un bassin endoréique, et s'évaporait complètement. Ses fonds devenaient de gigantesques lacs salés avec tres peu d'eau, mais situés à -4000m sous le niveau moyen des mers. Je ne vous dis pas la fournaise qu'il devait y avoir au fond (température moyenne à 0 m d'altitude égale à environ 20°C sous ces latitudes, auquel il faut rajouter les 6°/km dues à la diminution d'altitude). Quand ces épisodes d'assèchement avaient lieu, ce qui est arrivé plusieurs fois, le niveau de base descendait à -4000m, et les fleuves ont donné lieu à une formidable reprise d'érosion, entaillant le talus continental de véritables canyons. L'érosion régressive a fait reculer l'amont de ces canyons. Le canyon du Rhône remontait ainsi jusqu'à Lyon, et faisait plus de 1000 m de profondeur à Montélimar. Quand la communication avec l'Atlantique se reformait, imaginez le flot descendant en furie sur plus de 4000 m de dénivelé entre l'Espagne et le Maroc (d'aucuns parlent du Niagara de Gibraltar) ! Donc attention aux lieux communs, souvent faux bien sûr : (1) les évaporites sont marines ; elles peuvent être lacustres ; d'ailleurs 90% du gypse exploité en France est lacustre. (2) Les évaporites se déposent en milieu peu profond ; on vient de voir que c'est pas toujours vrai.

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5 Bassin de type limnique Couches stériles provenant des terrains adjacents MO provenant de végétaux continentaux palustres (couches à Stigmaria)

6 Gisements houillers du nord de La France : Type paralique.

7 Quand un fleuve charriant beaucoup d'alluvions sort de la montagne et arrive dans une plaine basse, il méandre et il dépose ses alluvions sur place. Son lit mineur a tendance à monter, et à dominer la plaine environnante sur une sorte de jetée bordée de berges qu'il s'est faite lui même. C'est par exemple le cas actuel de nombreux fleuves chinois (et dans une moindre mesure du Mississipi et de la Loire) qui dominent leurs plaines de plusieurs mètres. Lors des très grandes crues, le fleuve sort de son lit, démolit ses berges et la "jetée" qu'il s'était faîte, et se répand dans la plaine qu'il recouvre en quelques jours d'énormes quantités d'alluvions (l'épaisseur déposée en une crue peut dépasser plusieurs mètres). A la fin de la crue, l'ancien lit a complètement disparu, et le fleuve refait méandres, berges et "jetée" ailleurs dans la plaine, qui est montée de quelques décimètres à quelques mètres. Si la plaine environnante était une plaine basse et humide, du genre des "bayous" de Louisiane le long du Mississipi, toute la végétation marécageuse, la vase riche en matière organique... va être recouverte d'alluvions, et va pouvoir devenir charbon. La production de charbon sera d'autant plus importante que le fleuve, en plus des alluvions, charrie force arbres morts, ce qui est fréquent pour les fleuves tropicaux en période de tempêtes et cyclones. Et s’est encore plus vrai au Carbonifère puisque les arbres morts pourrissaient mal (cf le role des champignons dans la digestion de la lignine). Le retour régulier de telles séquences sédimentaires, par retour périodique des crues, peut engendrer les fameux cyclothèmes. On peut aussi prendre pour exemple les plaines côtières subsidantes (régulièrement) en faisant appel aux ruptures de cordons côtiers (plus ou moins dunaires) par des tempêtes exceptionnelles. Par exemple, les Pays Bas sont un modèle intéressant. La Hollande subside régulièrement ; la côte est surélevée par un cordon dunaire ; le Rhin et les courants côtiers charrient beaucoup d'alluvions. La Hollande intérieure a naturellement tendance à baisser, mais à être protégée de l'invasion du Rhin et de la mer par les dunes côtières et par les berges alluvionnaires du Rhin. Mais à force de baisser, un jour, ça craque lors d'une tempête exceptionnelle et les basses terres se retrouvent inondées. Le Rhin et les courants côtiers y déverseront leurs alluvions, jusqu'à ce que le "trou" soit bouché, puis le Rhin surélèvera ses berges, la mer fera un nouveau cordon dunaire côtier, et l'histoire pourra recommencer. Cette histoire d'invasions de la mer, plus ou moins périodiques, est une constante de l'histoire des Hollandais. Si il n'y avait pas de Hollandais pour faire des digues, et si il y avait une foret dense en Hollande...

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9 Exemple gisement de Lacq

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11 -Processus naturels qui concentrent l’or pour faire des gisements primaires : processus hydrothermaux : Cf. IV Gisements sédimentaires aurifères : or très peu altérable ; altération:érosion des gisements primaires produit des micro-pépites→eaux de ruissellement et cours d’eau. Mais très grande densité (environ 19g/cm 3 )→or se dépose très facilement dans les points bas et les zones où le courant ralentit : gisements d’origine gravitaire : les placers (dans des alluvions récentes ou très anciennes) Beaucoup de gisements primaires dans les régions granitiques et métamorphiques→beaucoup d’alluvions dans ces régions contiennent de l’or.

12 Egalement placers de Guyane Peu de gisements alluvionnaires actuels exploités de façon industrielle ; mais beaucoup de façon artisanale→pollution au mercure et cyanure, deux substances utilisées pour séparer les paillettes des alluvions.

13 Exemple du chrome de Nouvelle-Calédonie Illustration : carte géologique de la Nouvelle-Calédonie

14 Mécanisme : Au niveau des chambres magmatiques, résidus réfractaires de fusion s’accumulent à la base→cumulats : olivine et chromite NB : la chromite (FeCr2O4) est un oxyde de la famille des spinelles. Du fait de son caractère réfractaire, elle se retrouve accumulée avec les dunites dans les cortèges ophiolitiques. Ces gisements ophiolitiques de chromite sont les seules sources exploitables de chrome.

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19 NB : la bauxite est utilisée à 2 fins : -on peut en extraire l’aluminium métal : deux étapes sont nécessaires : une étape d’hydrolyse qui permet de se débarrasser des oxydes de Fer et une étape d’électrolyse qui permet de séparer l’Al de l’oxygène. -on peut s’en servir pour colorer les ciments (couleur ocre) ; c’est la seule utilisation actuelle en Provence Coupe schématique entre Montpellier et Toulon au début du Crétacé Sup

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22 Bibliographie : -Toutes les cartes et ressources mentionnées dans ce cours -La géologie au service des Hommes : Bulletin de la Société Géologique de France FOUCAULT A., RAOULT JF. Dictionnaire de géologie MASSON Sciences de la Vie et de la Terre : 1ère S option Sciences expérimentales : Ressources énergétiques et substances utiles à l’Homme NATHAN 1993 Sur les combustibles fossiles : -COJAN J.,RENARD M. Sédimentologie MASSON 1997 (utile aussi pour les évaporites) -COLLECTIF (Association des sédimentologistes de France) Dynamique et méthodes d’étude des bassins sédimentaires Article sur le bassin houiller de l’Aumance -ESPITALIE et al, Géochimie organique du bassin de Paris, Revue de l’institut français du pétrole, vol 42, LA RECHERCHE numéro 233 juin 1991 : article sur les marées noires Géothermie : -Guide rouge du Bassin de Paris -GOGUEL : la géothermie DOIN 1975 Métallogénie : ROUTHIER Les gisements métallifères 1963


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