Ressources · 3ᵉ · SVT
Ressources géologiques : roches, sols et exploitation
Formation des roches, ressources du sous-sol et teneur, sol, nappes d’eau souterraine, exploiter sans épuiser
À propos de cette page
Roches magmatiques et sédimentaires : lire leur formation
Rappel. En 6e, tu as appris à reconnaître le calcaire, le granite, l’argile et le sable par des tests simples (« Les roches et les paysages ») ; en 5e, tu as vu qu’en refroidissant, la lave d’un volcan devient une roche volcanique comme le basalte (« Séismes et volcans »). En 3e, on lit dans une roche comment elle s’est formée et en combien de temps : c’est ce qui dit si on peut la remplacer.
On classe les roches d’après leur mode de formation :
— les roches magmatiques naissent du refroidissement d’un magma, une roche fondue à très haute température (de 700 °C à plus de 1 000 °C) ;
— les roches sédimentaires naissent en surface, de débris de roches ou de restes d’êtres vivants déposés en couches, les strates, puis tassés et cimentés.
Leur formation demande des milliers à des millions d’années.
Les roches magmatiques : la taille des cristaux raconte le refroidissement
| Granite : roche plutonique | Basalte : roche volcanique | |
|---|---|---|
| Où le magma refroidit | en profondeur, à plusieurs kilomètres sous la surface | en surface : c’est la lave d’un volcan |
| Vitesse | très lente : des milliers à des millions d’années | rapide : de quelques heures à quelques années |
| Aspect | tous les cristaux sont visibles à l’œil nu et emboîtés : quartz gris, feldspath blanc ou rose, mica noir | roche sombre faite de cristaux minuscules et de verre (matière qui n’a pas eu le temps de cristalliser), parfois des bulles |
| Où en voir | Bretagne, Massif central, Sidobre (Tarn) | plateaux volcaniques du Massif central, La Réunion, fonds des océans |
Une expérience pour comprendre (démarche scientifique).
- Je me demande : pourquoi le granite a-t-il de gros cristaux et le basalte de tout petits ?
- Je prévois : la taille des cristaux dépend de la vitesse de refroidissement.
- Je teste : je fais fondre de la vanilline (une poudre qui fond vers 80 °C) sur deux lames de verre identiques ; je pose l’une sur de la glace, l’autre sur une plaque tiède.
- J’observe au microscope : sur la glace, une pâte de cristaux minuscules ; sur la plaque tiède, de gros cristaux bien formés.
- Je conclus : plus le refroidissement est lent, plus les cristaux ont le temps de grandir. C’est un modèle : un magma est bien plus chaud et refroidit pendant des milliers d’années, mais le principe est le même.
Les roches sédimentaires : nées en surface, en couches
En surface, l’eau, le gel et les racines attaquent les roches : c’est l’altération. L’eau, le vent et la glace emportent les débris (l’érosion), les transportent puis les déposent en strates, au fond d’une mer, d’un lac ou d’une rivière. Enfouis sous d’autres dépôts, ces sédiments se tassent (compaction) et leurs grains se soudent (cimentation) : ils deviennent une roche.
| Roche | Comment elle se forme | Un repère |
|---|---|---|
| Calcaire | accumulation de coquilles et de squelettes calcaires, ou dépôt de calcaire dans l’eau | fait effervescence avec un acide ; falaises des Calanques |
| Grès | grains de sable cimentés | le grès rose des Vosges a servi à bâtir la cathédrale de Strasbourg |
| Argile | dépôt de particules très fines dans une eau calme | imperméable |
| Sel gemme, gypse | évaporation d’une eau salée (lagune, mer peu profonde) | le gypse chauffé donne le plâtre |
Les roches sédimentaires contiennent souvent des fossiles. L’ordre des couches permet de les dater les unes par rapport aux autres (principe de superposition, vu en 4e dans « Parenté : caractères partagés et classification »).
Une roche claire montre des cristaux gris, blancs et noirs, tous visibles et emboîtés, sans aucun verre : le magma a refroidi lentement, en profondeur. C’est une roche plutonique, un granite.
Une roche sombre montre quelques cristaux verts de 3 mm dans une pâte sans cristaux visibles : deux refroidissements. Les gros cristaux ont grandi lentement dans le magma, en profondeur ; puis l’éruption a amené ce magma en surface, où le reste a refroidi trop vite pour former de grands cristaux.
Un granite forme aujourd’hui les rochers d’une côte bretonne. Il a pourtant cristallisé à plusieurs kilomètres de profondeur : s’il est à l’air libre, c’est que l’érosion a enlevé, pendant des millions d’années, toutes les roches qui le recouvraient.
Réflexe — devant une roche, je cherche ce qui raconte sa formation : des cristaux tous visibles (refroidissement lent en profondeur), des cristaux minuscules et du verre (refroidissement rapide en surface), des couches, des grains cimentés ou des fossiles (roche sédimentaire).
Attention — de gros cristaux ne veulent pas dire « roche plus vieille » : ils disent un refroidissement lent. Et un granite que l’on voit en surface ne s’est pas formé en surface.
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Les ressources géologiques et leurs usages
Le sous-sol fournit bien plus que des pierres : les matériaux de nos maisons, les métaux de nos téléphones, le sel, les engrais et une partie de notre énergie.
Un minerai est une roche assez riche en un métal pour être exploitée. Sa teneur est la part de métal qu’il contient : teneur (%) = masse de métal ÷ masse de minerai × 100.
Une ressource est renouvelable si elle se reconstitue à l’échelle d’une vie humaine, non renouvelable si sa formation demande des milliers ou des millions d’années : c’est le cas des roches et des minerais.
| Usage | Ressources |
|---|---|
| Construire | sables et graviers, les granulats, pour le béton et les routes : c’est la ressource la plus extraite du sous-sol français ; calcaire et argile pour le ciment, argile pour les briques et les tuiles ; gypse pour le plâtre ; granite et calcaire en pierres de taille |
| Fabriquer des métaux | bauxite, minerai de l’aluminium, découverte en 1821 aux Baux-de-Provence par le géologue Pierre Berthier, d’où son nom ; minerais de fer et de cuivre (câbles, moteurs, éoliennes) ; lithium des batteries, que l’on veut extraire d’un granite de l’Allier |
| Industrie et agriculture | sel (4,6 millions de tonnes extraites en France en 2023), silice du sable (verre, puces électroniques), phosphates et potasse (engrais) |
| Énergie | charbon, pétrole, gaz naturel, uranium ; chaleur du sous-sol (géothermie) |
Les besoins augmentent : selon l’Agence internationale de l’énergie (2021), une voiture électrique demande six fois plus de minerais qu’une voiture à essence, surtout du cuivre, du lithium, du nickel et du cobalt.
Un minerai de cuivre a une teneur de 0,8 %. Dans 100 t de minerai, il y a 0,8 t de cuivre. Pour obtenir 1 t de cuivre, il faut extraire 1 ÷ 0,008 = 125 t de minerai, dont 124 t de roche sans valeur.
Le gypse d’une carrière s’est déposé il y a des dizaines de millions d’années : c’est une ressource non renouvelable. Le bois d’une forêt bien gérée repousse en quelques dizaines d’années : il est renouvelable, mais ce n’est pas une ressource géologique.
Réflexe — pour une ressource, je me demande : d’où vient-elle (quelle roche, quel minerai) ? À quoi sert-elle ? Se reconstitue-t-elle à l’échelle d’une vie humaine ?
Attention — pour trouver la masse de minerai, on divise la masse de métal par la teneur, on ne multiplie pas ; et une teneur de 0,8 % s’écrit 0,008 dans le calcul.
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Le sol, une ressource qui se forme lentement
Sous nos pieds, entre la roche et l’air, une couche de quelques dizaines de centimètres fait vivre presque toute notre agriculture : le sol.
Un sol mêle des minéraux, de l’humus, de l’eau, de l’air et des êtres vivants. Il est organisé en couches, les horizons.
Il faut de 200 ans à plusieurs milliers d’années pour former 1 cm de sol (ADEME, 2025) : à l’échelle humaine, le sol est une ressource non renouvelable.
Un sol vivant et utile. Un gramme de sol contient environ 10 milliards de micro-organismes, et 25 à 60 % des espèces animales et végétales vivent dans les sols (ADEME). Le sol fournit environ 95 % de notre alimentation (FAO) ; il filtre l’eau de pluie avant qu’elle rejoigne les nappes ; il stocke 2 à 3 fois plus de carbone que l’atmosphère.
Un sol menacé. Sur une pente laissée nue, la pluie emporte la terre (érosion). Les routes, les parkings et les constructions recouvrent les sols : c’est l’artificialisation. En France, plus de 2 hectares de terres disparaissent chaque heure sous l’expansion urbaine (ADEME). La loi Climat et résilience du 22 août 2021 a fixé l’objectif de « zéro artificialisation nette » en 2050 : toute surface bétonnée devra alors être compensée par une surface rendue à la nature. S’ajoutent la pollution (pesticides, métaux, plastiques) et le tassement par les engins lourds.
Dans une vallée, le sol se forme à raison de 1 cm en 250 ans. Un sol de 40 cm y a demandé au moins 40 × 250 = 10 000 ans.
Sur un versant labouré, la pluie emporte 1,6 mm de sol par an. Pour perdre 4 cm, soit 40 mm : 40 ÷ 1,6 = 25 ans. Ce que la nature a fait en 1 000 ans (4 × 250) disparaît en 25 ans, quarante fois plus vite.
Réflexe — pour juger si un sol est menacé, je compare sa vitesse de formation et sa vitesse de perte, exprimées dans la même unité.
Attention — le sol se forme naturellement, mais beaucoup plus lentement qu’il ne disparaît : il est non renouvelable à l’échelle humaine. Dans les calculs, je convertis : 1 cm = 10 mm.
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L’eau souterraine : nappes et recharge
L’eau du robinet vient des rivières, des lacs, mais surtout du sous-sol : environ les deux tiers de l’eau potable distribuée en France sont pompés dans des nappes (BRGM).
La nappe est alimentée par l’eau de pluie qui s’infiltre : c’est sa recharge. Elle se fait surtout en automne et en hiver ; en été, les plantes absorbent et évaporent la plus grande partie de la pluie.
Une nappe est une ressource renouvelable, mais épuisable : si l’on prélève plus d’eau que la recharge, son niveau baisse.
Quand on pompe trop, le niveau de la nappe baisse : les puits doivent être creusés plus profond, les sources et les rivières qu’elle alimente s’assèchent ; en bord de mer, l’eau salée peut entrer dans la nappe et la rendre impropre à la boisson.
Quand on pollue, l’eau qui s’infiltre entraîne les engrais (nitrates) et les pesticides jusqu’à la nappe. Une eau potable ne doit pas contenir plus de 50 mg de nitrates par litre. Pour protéger un captage, on interdit ou on limite certaines activités tout autour (périmètres de protection).
Le bilan d’une nappe : chaque année, elle reçoit 12 millions de m³ de pluie infiltrée et l’on y pompe 15 millions de m³. Elle perd au moins 15 − 12 = 3 millions de m³ par an, davantage si elle alimente aussi des sources : son niveau baisse.
Un été sec suivi d’un hiver pluvieux : la nappe baisse pendant l’été (peu de recharge, beaucoup de pompage), puis remonte pendant l’hiver. Un hiver sec est plus grave pour elle qu’un été sec.
Réflexe — pour une nappe, je fais le bilan : ce qui entre (la recharge par la pluie) et ce qui sort (les pompages, les sources). Si les sorties dépassent les entrées, le niveau baisse.
Attention — une nappe n’est pas un lac sous la terre : l’eau est dans les pores et les fissures de la roche. Et renouvelable ne veut pas dire inépuisable.
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Exploiter sans épuiser : impacts, réserves et choix
Extraire une ressource rend service, mais laisse des traces. Exploiter durablement, c’est peser les deux et choisir ensemble.
La durée des réserves = réserves connues ÷ production annuelle. C’est un indicateur, pas une prédiction : la consommation change, on découvre de nouveaux gisements, on recycle.
Pour exploiter sans épuiser : réduire (consommer moins, faire durer les objets), recycler, substituer (remplacer une ressource rare), encadrer (autorisation, étude d’impact, consultation des habitants, remise en état du site).
| Levier | Exemples |
|---|---|
| Réduire | construire plus léger, rénover au lieu de démolir, réparer les appareils |
| Recycler | l’aluminium recyclé demande environ 5 % de l’énergie nécessaire pour le produire à partir de la bauxite ; les bétons de démolition, concassés, redeviennent des granulats |
| Substituer | bois à la place du béton, granulats de carrière concassés à la place du sable pris dans les rivières ou sur les côtes |
| Encadrer | en France, une carrière doit être autorisée par le préfet, après une étude d’impact et une enquête publique ; l’exploitant doit remettre le site en état à la fin : c’est la réhabilitation |
Des choix collectifs. Un grand projet peut faire l’objet d’un débat public. Du 11 mars au 31 juillet 2024, le projet de mine de lithium d’Échassières, dans l’Allier, a été discuté lors d’un débat public organisé par la Commission nationale du débat public : emplois et batteries fabriquées en Europe d’un côté, consommation d’eau, biodiversité et risques de pollution de l’autre.
Le sable n’est pas inépuisable non plus : on en extrait dans le monde 40 à 50 milliards de tonnes par an (Programme des Nations unies pour l’environnement, 2019). Le sable des déserts, aux grains arrondis et polis par le vent, s’accroche mal au ciment : il ne convient pas pour le béton.
Une carrière de calcaire contient 15 millions de tonnes exploitables et en extrait 500 000 t par an : 15 000 000 ÷ 500 000 = 30 ans de réserves. Si l’extraction monte à 750 000 t par an, il n’en reste plus que 15 000 000 ÷ 750 000 = 20 ans.
Une sablière en fin d’exploitation devient un étang : c’est une réhabilitation. Des oiseaux d’eau s’y installent, mais la prairie et le sol d’origine ont disparu : un nouveau milieu a remplacé l’ancien.
Réflexe — face à un document sur une ressource, je réponds à quatre questions : renouvelable ou non ? Vitesse de formation contre vitesse de prélèvement ? Quels impacts ? Quelles solutions (réduire, recycler, substituer, encadrer) ?
Attention — 30 ans de réserves ne veut pas dire que la ressource s’épuisera dans 30 ans : la durée change si la consommation change. Et réhabiliter un site ne le remet pas à l’identique.
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Pour aller plus loin
Ces notions touchent au chapitre, mais elles sont traitées ailleurs ou se verront plus tard.
- Le charbon, le pétrole et le gaz : leur origine biologique, leur formation en millions d’années et les énergies qui peuvent les remplacer sont dans le chapitre « Ressources énergétiques : combustibles fossiles et alternatives ».
- Les êtres vivants exploités (forêts, poissons) et la crise de la biodiversité : chapitre « Biodiversité et activités humaines : crise et services ».
- Les roches métamorphiques et le cycle des roches (lycée) : enfouie par les mouvements des plaques, une roche chauffée et comprimée se transforme sans fondre. L’argile devient schiste puis gneiss, le calcaire devient marbre. Plus chaude encore, elle fond : un nouveau magma naît. Les roches passent ainsi d’une famille à l’autre, poussées par la chaleur interne de la Terre et par l’énergie du Soleil, qui fait tourner le cycle de l’eau et l’érosion.
- L’érosion en détail (altération, facteurs, transport des sédiments) : en 2nde, chapitre « Érosion : altération, facteurs et transport ».
- Les roches se classent par leur mode de formation. Magmatiques : refroidissement d’un magma, lent en profondeur (granite, cristaux tous visibles) ou rapide en surface (basalte, cristaux minuscules et verre). Sédimentaires : dépôts en strates, tassés et cimentés (calcaire, grès, argile, gypse, sel).
- Une ressource géologique est tirée du sous-sol : granulats, calcaire, gypse, minerais (bauxite, cuivre, lithium), sel, énergie, eau. Teneur = masse de métal ÷ masse de minerai × 100. Roches et minerais sont non renouvelables.
- Le sol naît de l’altération de la roche mère et de l’humus fabriqué par les êtres vivants : 200 ans à plusieurs milliers d’années pour 1 cm. Érosion et artificialisation le détruisent bien plus vite : il est non renouvelable à l’échelle humaine.
- Une nappe est de l’eau dans les pores ou les fissures d’une roche perméable, retenue par une couche imperméable. Renouvelable grâce à la recharge par la pluie, elle baisse si l’on pompe plus que la recharge ; elle se pollue par infiltration.
- Exploiter durablement : connaître les impacts, calculer la durée des réserves (réserves ÷ production annuelle, un indicateur), puis réduire, recycler, substituer, encadrer et décider ensemble (enquête publique, débat public).
Questions fréquentes
Comment savoir si une roche s’est formée en profondeur ou en surface ?
On regarde ses cristaux. Tous visibles et emboîtés, comme dans le granite : le magma a refroidi lentement, en profondeur (roche plutonique). Minuscules, avec du verre, comme dans le basalte : la lave a refroidi vite, en surface (roche volcanique). Des couches, des grains cimentés ou des fossiles signalent une roche sédimentaire, déposée en surface.
Qu’est-ce qu’un minerai et sa teneur ?
Un minerai est une roche assez riche en un métal pour être exploitée, comme la bauxite pour l’aluminium. Sa teneur est la part de métal qu’il contient : masse de métal ÷ masse de minerai × 100. Plus la teneur est faible, plus il faut extraire de roche pour la même masse de métal.
Pourquoi dit-on que le sol est une ressource non renouvelable ?
Parce qu’il faut de 200 ans à plusieurs milliers d’années pour former 1 cm de sol, alors que l’érosion ou un chantier le font disparaître en quelques années, voire en quelques jours. Il se reforme naturellement, mais beaucoup trop lentement à l’échelle d’une vie humaine.
Comment fonctionne une nappe d’eau souterraine ?
L’eau de pluie s’infiltre et remplit les pores ou les fissures d’une roche perméable (sable, graviers, craie, calcaire fissuré), retenue par une couche imperméable comme l’argile. La nappe se recharge surtout en automne et en hiver. Si l’on pompe plus que la recharge, son niveau baisse : elle est renouvelable, mais épuisable.
Comment exploiter une ressource géologique sans l’épuiser ?
En réduisant la consommation (construire léger, réparer), en recyclant (l’aluminium recyclé demande environ 5 % de l’énergie de sa production à partir de bauxite), en substituant une ressource rare par une autre, et en encadrant les carrières et les mines : étude d’impact, enquête publique, remise en état du site.
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