Ressources géologiques : roches, sols et exploitation

Complète avec le mot exact.

1. Une roche formée par le refroidissement d’un magma est une roche .
   Le magma refroidit et cristallise : roche magmatique (granite, basalte).
2. Une roche magmatique refroidie lentement en profondeur, dont tous les cristaux sont visibles, est une roche .
   Refroidie en profondeur : roche plutonique, comme le granite.
3. Les couches successives d’une roche sédimentaire s’appellent des .
   Les dépôts s’empilent en couches : les strates.
4. Un solide naturel de composition chimique définie, comme le quartz ou la calcite, est un .
   Le quartz est un minéral ; le granite, fait de plusieurs minéraux, est une roche.

Nomme la roche décrite.

1. Roche claire et dure, sans couches : des cristaux gris, blancs et noirs, tous visibles à l’œil nu et emboîtés.
   Granite : roche plutonique, refroidie lentement en profondeur.
2. Roche sombre, sans cristaux visibles à l’œil nu, prélevée dans une ancienne coulée de lave.
   Basalte : lave refroidie vite en surface, d’où ses cristaux minuscules et son verre.
3. Roche rugueuse au toucher, faite de grains de sable soudés par un ciment naturel.
   Grès : roche sédimentaire, sable cimenté après enfouissement.
4. Roche beige disposée en couches, pleine de coquilles fossiles, qui mousse avec une goutte d’acide.
   Calcaire : roche sédimentaire, souvent formée de coquilles et de squelettes ; l’effervescence le prouve.
5. Roche blanche et tendre, rayée à l’ongle, déposée par l’évaporation d’une lagune ; elle n’a pas le goût salé du sel gemme.
   Gypse : roche sédimentaire née de l’évaporation d’une eau salée, comme le sel gemme.

Raisonne sur la formation des roches. Les nombres sont choisis pour l’exercice.

1. Un massif de granite a cristallisé en 10 000 ans ; une coulée de basalte a refroidi en 2 ans. Le granite a refroidi fois plus lentement.
   10 000 ÷ 2 = 5 000 fois plus lentement : c’est pourquoi ses cristaux sont tous visibles.
2. Un granite a cristallisé à 5 km de profondeur ; il affleure aujourd’hui. Si l’érosion enlève en moyenne 0,05 mm de roche par an, il a fallu millions d’années pour enlever les roches qui le couvraient.
   5 km = 5 000 000 mm ; 5 000 000 ÷ 0,05 = 100 000 000 ans, soit 100 millions d’années.
3. Un élève affirme : « ce granite a de plus gros cristaux que ce basalte, il est donc plus vieux ». En réalité, la taille des cristaux dépend de la vitesse de du magma.
   La taille des cristaux dit la vitesse de refroidissement, pas l’âge : un basalte peut être bien plus ancien qu’un granite.
4. Une roche volcanique montre quelques cristaux de feldspath de 4 mm dans une pâte de cristaux minuscules et de verre. Ces gros cristaux ont grandi lentement en , avant l’éruption.
   En profondeur, dans le magma : refroidissement lent, gros cristaux. Puis l’éruption a amené ce magma en surface, où le reste a refroidi trop vite : pâte de cristaux minuscules et verre. Deux refroidissements.

Complète avec le mot exact.

1. Une roche assez riche en un métal pour être exploitée est un .
   C’est un minerai : la bauxite est le minerai de l’aluminium.
2. La part de métal contenue dans un minerai, en pourcentage de sa masse, s’appelle sa .
   La teneur = masse de métal ÷ masse de minerai × 100.
3. Les sables et les graviers utilisés pour le béton et les routes s’appellent les .
   Les granulats : la ressource la plus extraite du sous-sol français.
4. Le minerai dont on tire l’aluminium porte le nom d’un village de Provence : c’est la .
   La bauxite, découverte en 1821 aux Baux-de-Provence.

Calcule. Les teneurs sont choisies pour l’exercice.

1. Un minerai de fer contient 60 % de fer. Quelle masse de fer contiennent 50 t de ce minerai ? t
   50 × 0,6 = 30 t de fer.
2. Un minerai de cuivre a une teneur de 0,5 %. Quelle masse de minerai faut-il extraire pour obtenir 1 t de cuivre ? t
   0,5 % = 0,005 ; 1 ÷ 0,005 = 200 t de minerai. On divise, on ne multiplie pas.
3. Un minerai d’or contient 5 g d’or par tonne. Combien de grammes d’or donnent 2 t de ce minerai ? g
   2 × 5 = 10 g d’or pour 2 000 kg de roche : les teneurs en or sont minuscules.
4. Parmi le sel gemme d’une mine, le poisson d’une pêche bien gérée et l’eau d’une nappe rechargée chaque hiver, la seule ressource non renouvelable est le .
   Le sel gemme vient de l’évaporation d’une mer, il y a des millions d’années ; le poisson se reproduit et la nappe se recharge à l’échelle d’une vie.

Raisonne en plusieurs étapes. Les nombres sont choisis pour l’exercice.

1. Une mine extrait chaque jour 50 000 t de minerai à 0,7 % de cuivre. Combien de tonnes de cuivre contient ce minerai ? t
   Ici on connaît le minerai : on multiplie. 50 000 × 0,007 = 350 t de cuivre, et 49 650 t de roche sans cuivre.
2. Une batterie contient 8 kg de lithium. Le minerai contient 0,4 % de lithium et l’usine ne récupère que 80 % de ce lithium. Quelle masse de minerai faut-il traiter pour une batterie ? kg
   Lithium récupéré par kg de minerai : 0,004 × 0,8 = 0,0032 kg. 8 ÷ 0,0032 = 2 500 kg, soit 2,5 t de roche.
3. Une éolienne contient 4 t de cuivre, tiré d’un minerai à 0,25 %. Quelle masse de roche sans cuivre a-t-on laissée pour la fabriquer ? t
   Minerai : 4 ÷ 0,0025 = 1 600 t. Roche sans cuivre : 1 600 − 4 = 1 596 t.
4. Le gypse d’une carrière s’est déposé en millions d’années. Pour savoir si une ressource est renouvelable, on compare sa durée de formation à la durée d’une vie .
   Renouvelable = se reconstitue à l’échelle d’une vie humaine.

Complète avec le mot exact.

1. La matière organique sombre issue de la décomposition des feuilles mortes et des cadavres est l’.
   L’humus, fabriqué par les vers de terre, les champignons et les bactéries.
2. Les couches d’un sol, de la litière jusqu’à la roche mère, s’appellent des .
   Les horizons : litière, horizon riche en humus, horizon intermédiaire, roche mère altérée.
3. La formation d’un sol à partir de la roche mère et de la matière organique s’appelle la .
   La pédogenèse : de 200 ans à plusieurs milliers d’années pour 1 cm.
4. Recouvrir un sol par une route, un parking ou un bâtiment, c’est l’.
   L’artificialisation : le sol vivant disparaît sous le béton ou le bitume.

Calcule. Les vitesses sont choisies pour l’exercice.

1. Dans une région, il faut 400 ans pour former 1 cm de sol. Combien d’années pour former 35 cm ? ans
   35 × 400 = 14 000 ans.
2. Un champ nu en pente perd 2 mm de sol par an. En combien d’années perd-il 35 cm de sol ? ans
   35 cm = 350 mm ; 350 ÷ 2 = 175 ans.
3. Ce sol se forme donc fois plus lentement qu’il ne disparaît.
   14 000 ÷ 175 = 80 fois plus lentement.
4. La couche de feuilles mortes qui couvre la surface du sol s’appelle la .
   La litière, que les êtres vivants du sol décomposent en humus.

Raisonne en plusieurs étapes.

1. En 2021, 21 310 ha d’espaces naturels, agricoles et forestiers ont été consommés en France (INSEE). Combien d’hectares par jour, en moyenne ? Arrondis à l’unité : ha
   21 310 ÷ 365 ≈ 58,4, soit environ 58 ha par jour.
2. Un champ en pente de 2 ha perd 1,5 mm de sol par an. Quel volume de terre la pluie emporte-t-elle chaque année ? (1 ha = 10 000 m²) m³
   2 ha = 20 000 m² ; 1,5 mm = 0,0015 m ; 20 000 × 0,0015 = 30 m³ par an.
3. Une haie plantée en bas de ce champ retient 80 % de cette terre. Quel volume part encore chaque année ? m³
   Il part encore 20 % : 30 × 0,2 = 6 m³ par an.
4. On dit que le sol est non renouvelable alors qu’il se forme naturellement, car il se forme beaucoup plus qu’il ne disparaît.
   Il se forme beaucoup plus lentement qu’il ne disparaît : non renouvelable à l’échelle humaine.

Complète avec le mot exact.

1. Une roche qui laisse passer l’eau est dite .
   Sable, graviers, grès, craie : roches perméables.
2. Une roche perméable qui contient une nappe exploitable est un .
   Un aquifère : l’eau remplit ses pores ou ses fissures.
3. L’eau de pluie qui s’infiltre et alimente la nappe constitue sa .
   La recharge, surtout en automne et en hiver.
4. Sous la nappe, une couche d’argile retient l’eau : elle est .
   L’argile est imperméable : l’eau ne la traverse presque pas.

Fais le bilan d’une nappe. Les nombres sont choisis pour l’exercice.

1. Une nappe reçoit 18 millions de m³ de pluie infiltrée par an ; on y pompe 24 millions de m³ par an et elle n’alimente aucune source. Combien perd-elle chaque année ? millions de m³
   24 − 18 = 6 millions de m³ perdus par an.
2. Elle contient 90 millions de m³ exploitables. À ce rythme, en combien d’années serait-elle vidée ? ans
   90 ÷ 6 = 15 ans.
3. De quel pourcentage faut-il réduire les pompages pour revenir à l’équilibre ? %
   Il faut pomper 18 au lieu de 24 : 6 ÷ 24 = 0,25, soit 25 % de moins.
4. Un puits atteint l’eau à 12 m de profondeur en mars et à 15,5 m en septembre. Le niveau de la nappe a baissé de m.
   15,5 − 12 = 3,5 m : peu de recharge en été, beaucoup de pompage.

Raisonne en plusieurs étapes.

1. L’eau d’un forage contient 68 mg de nitrates par litre ; celle d’un second forage, 20 mg par litre. On les mélange à volumes égaux : le mélange contient mg de nitrates par litre.
   (68 + 20) ÷ 2 = 44 mg/L, sous la limite de 50 mg/L : l’eau devient potable pour les nitrates.
2. L’eau du premier forage dépasse la limite de l’eau potable de mg par litre.
   68 − 50 = 18 mg/L de trop.
3. En bord de mer, une nappe trop pompée peut être envahie par l’eau .
   L’eau salée de la mer entre dans la nappe, qui devient impropre à la boisson.
4. Une nappe reçoit 30 millions de m³ par an ; on y pompe 22 millions de m³ et ses sources en rejettent 11 millions. Son bilan annuel est de millions de m³.
   Sorties : 22 + 11 = 33 ; 30 − 33 = − 3 millions de m³ : la nappe baisse, alors que les pompages seuls restent sous la recharge.

Complète avec le mot exact.

1. Les déchets de roche sans valeur laissés par une mine s’appellent les .
   Les stériles : souvent bien plus lourds que le métal obtenu.
2. Remettre en état une carrière à la fin de son exploitation, c’est sa .
   La réhabilitation, obligatoire en France.
3. Avant d’autoriser une carrière, le préfet fait consulter les habitants lors d’une publique.
   Une enquête publique, après l’étude d’impact.
4. Fondre des canettes usagées pour fabriquer de l’aluminium neuf, c’est l’aluminium.
   Recycler : environ 5 % de l’énergie de la production à partir de bauxite.

Calcule. Les nombres sont choisis pour l’exercice.

1. Une carrière contient 18 millions de tonnes de calcaire exploitable et en extrait 720 000 t par an. Ses réserves durent ans.
   18 000 000 ÷ 720 000 = 25 ans.
2. Si l’extraction passe à 1 000 000 t par an, ses réserves ne durent plus que ans.
   18 000 000 ÷ 1 000 000 = 18 ans : la durée dépend de la consommation.
3. Recycler l’aluminium demande environ 5 % de l’énergie de sa production à partir de la bauxite. Le recyclage économise donc environ % de cette énergie.
   100 − 5 = 95 % d’énergie économisée.
4. Une ressource a 60 ans de réserves au rythme actuel. Si la consommation double, ses réserves ne durent plus que ans.
   Réserves ÷ (2 × production) = 60 ÷ 2 = 30 ans.

Raisonne en plusieurs étapes. Les nombres sont choisis pour l’exercice.

1. Une ville produit 400 000 t de déchets de démolition par an et en recycle 30 % en granulats. Si elle en recycle 75 %, combien de tonnes de granulats de carrière évite-t-elle en plus chaque année ? t
   75 % − 30 % = 45 % ; 400 000 × 0,45 = 180 000 t.
2. Une carrière a 40 ans de réserves. On découvre à côté un gisement qui augmente ses réserves de moitié ; au même rythme, elles durent ans.
   Réserves × 1,5 au même rythme : 40 × 1,5 = 60 ans.
3. Une ressource a 56 ans de réserves au rythme actuel. Si sa production annuelle augmente de 60 %, ses réserves ne durent plus que ans.
   Nouvelle production = 1,6 × l’ancienne : 56 ÷ 1,6 = 35 ans, et non 56 − 60 % de 56 = 22,4 ans. On divise par 1,6, on ne retire pas 60 %.
4. Construire la charpente d’un immeuble en bois plutôt qu’en béton, c’est une ressource renouvelable à des ressources géologiques.
   Substituer : le bois d’une forêt gérée repousse ; le sable, les graviers et le calcaire du béton, non.