Géosciences fondamentales : CM1 Que sont les géosciences ? Les géosciences sont un groupe de différentes disciplines scientifiques travaillant sur la Terre. Les géosciences regroupent plusieurs métiers : - Géologues : étudient les roches - Géophysiciens - Géochimistes - Hydrogéologues : travaillent sur les eaux souterraines - Pédologue : liens entre les roches du sous sol et de la surface Ces professionnels sont des géo scientifiques = scientifiques en géosciences. A quoi servent les géosciences ? Les emplois : Des notions de géosciences sont indispensables pour les métiers en rapport avec : - L’environnement /l’aménagement - Les ressources naturelles Ainsi que pour les « nouveaux métiers » : hydrogéologue, CO2 (stockage CO2 sous terre), géothermie, stockage des déchets (nucléaires). Il y a donc 3 pôles d’emplois. On observe un développement d’emplois dans le secteur de la géologie. On compte environ 6000 géologues en France ce qui est moins qu’en Allemagne mais plus qu’au Luxembourg. Ils sont répartis ainsi : - 1/3 dans l’enseignement supérieur et al recherche (enseignement public ou privé, écoles d’ingénieurs, CNRS, IRD (institut de recherche pour le développement), IFREMER, BRGM) - ¼ dans des bureaux d’études - ¼ dans l’IFP (institut français du pétrole) - 2.3% dans l’équipement (DIR) - 2.5% dans des organismes divers (SNCF, ANDRA, CEA, IRCN) - 5.0% Mines, carrières, travaux publics - 1.6% hydrogéologues, eau - 2.5% parcs régionaux (vulgarisation des sciences - 3.3% divers - +/- 3000 profs de svt Les hommes et les femmes sont présents en part égales dans ces métiers. I – Les ressources naturelles (pétroles, minerais, NRJ): a) Combustibles fossiles : - ils brulent et fournissent de l’énergie - chauffent de l’eau, production de vapeur d’eau, production d’énergie - explosent : moteur à explosion Le pétrole (huile de roche) : - Marées noires - Rares roche liquide - Indispensable à la vie (provoque crises économiques) - Ressources limitées mais fortes demande - Soumis à la loi de l’offre et de la demande : montée des prix - Forte augmentation de l’investissement dans la recherche et l’exploitation (création d’emplois) Les hydrocarbures en France : - Pétrole dans le bassin parisien - Grands gisements pétrole en Guyane dans le domaine marin Les gaz naturels : - Gaz de Lacq dans le basin d’Aquitaine - Gaz de schistes : leur exploitation est stoppée en France car on n’en maitrise pas bien les paramètres environnementaux (pollution des eaux souterraines) Les lignites : - Accumulation de bois fossilisés (fusain) Les tourbes : - Accumulation de matières organiques dans les tourbières - Présence de plantes carnivores Les charbons : - Différentes variétés selon la teneur en carbone et en éléments volatiles - Noirs - Grande importance pendant la révolution industrielle - Usines à vapeur - Seul moyen de se chauffer à la deuxième mondiale - Chine grand consommateur de charbons - Centrales thermiques - Les combustibles fossiles sont donc des roches sédimentaires carbonées qui ont pour origine de la matière organique généralement généralement végétale (accumulation de débris végétaux). Les bitumes : - Ressemblent aux pétroles - Roches carbonées quasiment toutes noires - Jouent un rôle fondamental dans l’économie Une roche carbonée n’est pas noire : l’ambre. Localisation en France : - Charbon : Massif armoricain Alpes Pyrénées Nord Est Massif central - Lignites : bassin d’Arcachon : bassins sédimentaires récents Remarque : code couleur dur les cartes de géologie. Chaque couleur correspond à un type ou un âge de roche différent. Plus il y a de couleurs, plus la diversité des roches présentes est importante. On remarque d’ailleurs qu’il y a beaucoup de roches identiques dans le bassin parisien contrairement au massif armoricain sur lequel repose Angers. Quelques références sur le Maine et Loire (Anjou) : - Une préfecture : Angers - 3 sous préfectures : Cholet, Saumur, Segré - Environ 380 communes On remarque qu’il y avait des concessions de charbons dans l’Anjou et donc des mines et que leur répartition est organisée. Il en reste des chevalements (Chaudefonds-sur-Layon, le chevalement a été détruit en 1964 mais reconstruit aujourd’hui) qui étaient des sortes d’ascenseurs pour descendre et remonter des mines. Dans le Maine et Loire, il n’y a donc pas de pétrole mais du charbon. b) Les minerais : Ce sont des roches contenant un pourcentage suffisant de substances (éléments chimiques) utiles aux hommes. Les mines peuvent être à ciel ouvert (formes elliptiques des mines de diamants) ou souterraines. Les minerais ont joué n rôle important dans l’histoire de l’humanité : - Des fours pour faire chauffer des minerais : l’homme était capable de reconnaitre des roches avec des substances utiles. L’élément fondant en premier est le cuivre puis l’étain. (Cu + Sn = bronze). Différents âges : - Age de la pierre taillée - Age de la pierre polie - Age du cuivre - Age du bronze - Age du fer (environ VIIIe av JC) II-Tableau périodique des éléments de Mendeleïev : Nous sommes de plus en plus à la recherche de nouveaux métaux pour les hautes technologies. (Principal minerai contenant cet élément) 1ere colonne : métaux alcalins : - Li : niveaux salés - Na : (sel) - K : (sylvine) 2e colonne : les alcalins terreux : (métaux alcalino-terreux) - Be : béryllium (béryl) ex : émeraude - Mg : se trouvent dans médicaments - Sr ; strontium (célestine) - Ba : Baryum (barytine) 3e groupe : les métaux de transition : - Ti :(rutile) applications médicales, résistant - V : vanadium - Cr : chrome (chromite) - Mn - Fe (magnésite) - Co : cobalt - Ta : tantale - Ni : nickel - Cu : câbles, tuyaux - Zn (blende) : gouttières, toitures - Zr : zirconium (zircon) - Mo : molybdène (molybdénite) - Ag - Cd : cadmium - Hf : hafnium - W : tungstène - Ir : iridium - Pt : platine : très dense (d=23) - Au : exploité grâce à Hg : pollution - Hg Les mines se situent dans les montagnes anciennes ou récentes. En Fr, de l’or est présent : massif armoricain, central, Alpes, Pyrénées. En Guyane, de l’or est exploité. En Anjou, on remarque la ville de Saint Pierre Montlimart où se situait une mine d’or : mine de la Bellière. Du fer (magnétite) se situe dans le massif armoricain. Le fer était déjà utilisé huit siècles avant notre ère. La dernière mine de fer a fermée en 1985 à Nyoiseau. 4e groupe : les métaux pauvres recherchés - Al (bauxite) : peu dense - Ga - Ge - In : indium - Sn : (cassitérite) : pointe de pénestin - Sb : antimoine (stibine) - Pb : plombage, peinture, plaque plomb radiographies, essence (galène) - Bi : bismuth 5e groupe : les non métaux - B - C : graphite, diamant - Si - P : phosphore : bombes, engrais - S : jaune : allumettes, bouillie bordelaise - Ar - Se : sélénium 6e groupe : les halogènes : - F (fluorite) : dentifrice, zymafluor - Cl : sel - Br : anti viagra - I : iode 7e groupe : les lanthanides : terre rare - Elément avec Z entre 57 et 71 - Principaux gisements chinois - Ordis, écrans plats 8e groupe : les actinides : - Uranium : U - Plutonium : Pu En France, mines d’uranium dans massifs armoricain et central. Dans l’Anjou, la dernière mine a fermé en 1990 : 40000 tonnes extraites. Les variations de l’intérêt pour les minerais sont étranges et dépendent du conteste économique : en augmentation pour pays émergeants. Actuellement, il n’y a plus de mines en France métropolitaine. Bilan : géosciences, métiers, aspects importants des combustibles fossiles et des minerais. Géosciences fondamentales : CM2 (suite directe du CM1) III-Ressources naturelles : Des choses sont également recherchées car elles sont jolies et que nous pouvons les travailler. Il y a les pierres précieuses et semi précieuses. Les pierres précieuses sont plus rares, plus jolies, plus recherchées et donc, plus chères. a) Pierres semi précieuses : - Diamant (carbone) - Rubis - Emeraude - Saphir b) Pierres semi précieuses : - L’aigue marine - La topaze, la topaze impériale : jaune - Opale, opale de feu (+ recherchée) : principaux gisements en Australie - Lapis-lazuli : principaux gisements en Iran - Jade : vert : Asie c) Mines particulières : - Mine de phosphate (merde ou os) (guano très recherché) : engrais - Sel : très recherché Mines : lieu où l’on exploite des minerais, pierres précieuses, semi précieuses, du sel ou du phosphate. d) Matériaux de construction : Carrière : lieu où l’on exploite des matériaux et surtout des matériaux de construction. Une carrière peut être à ciel ouvert ou alors souterraine. Les schistes sont une exception : mine d’ardoise. Les carriéristes ont obtenu le statut de mineurs. On utilise les carrières pour les matériaux de construction. On part principalement de gros cailloux pour en faire de petits granulats. Pour faire des granulats, il a deux méthodes : - Concassés avec un concasseur. Le fait de concassé des roches massives a pour but de les casser. - Tamisés : quand les roches sont déjà cassées, il suffit de les tamiser pour récupérer les granulats. En France, en moyenne, on utilise 7 tonnes de granulats par personne et par an. Ce chiffre monte à 10tonnes en Pays de Loire. La consommation augmente lors de grands travaux. Les granulats sont utilisés dans le bâtiment, les routes… Il y a des carrières partout en France. On en observe davantage autour de Paris car plus la densité de population est importante, plus les besoins le sont. Pour qu’il y ait une carrière, il faut un gisement et des besoins. Dans le Maine et Loire, on observe beaucoup de gisement mais les besoins ne sont pas proportionnels aux gisements. Les produits des carrières sont donc vendus aux autres départements. Dans le Maine et Loire, l’exportation de matériaux de constructions issus de carrières est nettement supérieure à l’importation. Les carrières sont une source de richesse pour le département. Une carrière est considérée comme rentable dans elle se trouve à moins de 30km des lieux d’achats. Les carrières sont plus nombreuses dans les Mauges (Cholet). Pour ouvrir une carrière, une autorisation préfectorale est nécessaire. Les carrières posent des problèmes environnementaux : - Bruit - Poussières - Sensitif (dynamitage) - Pollution - Carrière de sable : sablière : le sable est utilisé pour la fabrication du verre et du béton. - Argile : argilière : l’on fait chauffer l’argile et l’on s’en sert pour faire des tomettes, des briques, carrelages, tuiles, poteries. On s’en sert également dans l’industrie du médicament : masques, smecta. On trouve beaucoup d’argile aux environs de Cholet. Il existe deux types d’agile : 1) l’argile d’altération (Mauges) qui sont formées à la suite d’altération de roches. 2) argile des rairies ducrtal. - Calcaire : l’on utilise le calcaire pour la chaux et le ciment. Pour fabriquer la chaux, on met du calcaire dans un four à chaux avec un combustible et de l’oxygène. Le calcaire cuit et forme de la chaux (CaO) et du dioxyde de carbone (CO2). Pour faire fonctionner un four à chaux, il faut donc un combustible, de l’oxygène, des gens, un four et du calcaire. Beaucoup de fours à chaux datent surtout du XIXe siècle. Dans le Maine et Loire, le dernier four à chaux a fermé en 1967. Il y avait beaucoup de fours à chaux dans le Maine et Loire. La chaux et utile en agriculture (bouillie bordelaise) et dans le bâtiment (peintures, ciment). La chaux vive est anti fongique. La température de la chaux devient supérieure à 100°C lorsqu’elle est mise en contact avec de l’eau. - Gypse à partir duquel on peut fabriquer du plâtre. - Pierres ornementales : 1) Marbre : vient d’une marbrerie, c'est-à-dire du lieu où des personnes (marbrier) travaillent des roches. Il s’agit d’une roche découpée et taillée. Ce marbre est dit antique. 2) Marbre : roche calvaire métamorphisée. Ce marbre est dit moderne. - Pierres de construction : pierres de maisons : tuffeau, schiste ardoisier (mine bleue) - Talc (pas pour la construction) : cométique, agro-alimentaire, peintures… - Amiante : vertu d’isolement par rapport au feu IV-Environnement, aménagement : On se soucie de l’environnement depuis 1984. On remarque une augmentation de l’argent investit dans l’environnement. Hydrogéologie : Pour vivre, les hommes ont besoin d’eau potable, c'est-à-dire d’eau non polluée. Pour cela l’eau doit être traitée avant d’être consommée, utilisée. Le deuxième réservoir d’eau douce sur terre, après les glaciers, sont les eaux souterraines (or bleu). Il faut donc trouver des puits d’eau douce et voir si on peut l’exploiter pour pouvoir satisfaire les besoins en eau des populations. La majorité des eaux souterraines sont localisées dans les bassins sédimentaires. On en remarque dans le bassin parisien, dans le bassin aquitain et dans le couloir rhodanien. La France n’est pas homogène quant aux réserves en eaux souterraines. Quand il n’y a pas d’eaux souterraines, l’on exploite les eaux de surface. Dans le Maine et Loire, on remarque la présence d’eaux souterraines du côté du bassin parisien. La pédologie est la science des sols, elle est multidisciplinaire. On peut étudier des AOP, la dépollution qui consiste à retrouver des lieux pollués et à trouver des solutions pour les dépollués. V- Les risques naturels : On remarque une augmentation des investissements dans le secteur des risques naturels. Il existe différents types de risques : inondation, volcaniques, sismiques… Pour qu’il y ait un risque, il faut qu’il y ait un aléa (volcanisme, séisme, cyclone..) et un enjeu qui peut être économique, financier, écologique ou humain. Il existe des symboles de prévention des risques et certains risques sont liés à la géologie : - Zone inondable : pour parer ce risque, on construit des digues, des levées. En particulier, les plaines alluviales constituent une des zones inondable d’un cours d’eau. On remarque que dans le Maine et Loire, la plaine alluviale se rétrécit à l’entrée du massif armoricain à cause de l’érosion différentielle. Pour prévenir des inondations, on remarque la mise en place de PPR (plan de prévention des risques). - Zone submersible : tsunami - Lâchée de barrage, de digue (aval digue, barrage) - Risque sismique : zonage sismique. Dans le Maine et Loire, on remarque de très petits séismes au sud le long de grandes fractures. - Volcanisme : présence de volcans en France (surtout dans les DOM TOM). En métropole, on ne note aucune éruption depuis 6000ans mais un volcan est considéré comme éteins s’il n’a aucune activité pendant dix mille ans. - Mouvement de terrain : retrait-gonflement de l’argile à cause de l’eau et qui a pour effet la destruction de maisons. L’effondrement de terrain à cause de cavités souterraines : fontis. Les éboulements peuvent également occasionner des dégâts. Il y a donc la mise en place de PPR pour prévenir ces risques. Ex : tuffeau, effondrement miniers, risque à cause de l’argile dans le bassin parisien. - Risque radon : gaz origine du sous sol. Ce gaz est radioactif et nocif pour la santé. La géologie permet aussi la lecture de paysages et intervient donc dans l’aménagement. Cela est nécessaire comme pour définir une belle zone visible mais également pour aménager des zones humides, des montagnes ou encore des littoraux. L’aménagement comprend aussi ce qui concerne l’après mine, l’après carrière. En effet, lors de l’ouverture d’une mine ou d’une carrière, il faut prévoir ce que l’on en fera après. La géotechnique correspond aux métiers servant à dire où placer une maison, une fosse septique, où enfouir des fils électriques. Cela sert également à la DIR pour prévoir l’effondrement de routes. La géologie permet également de faire des forages. VI- Les nouveaux métiers : - Stockage sous terrain du CO2 - Géothermie - Stockage, enfouissement de déchets (nucléaires) - Problèmes de recyclage - La géologie intervient dans des étiers de communication avec un but de rétablir des vérités (mini jupes), de vulgariser certains phénomènes pour dire qu’ils sont naturels et non pas de la faute de quelqu’un. - Enseignement : écoles, collèges, lycées. Bilan : les géosciences couvrent des domaines très différents ce qui amène à une multitude de métiers dans différents secteurs.