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

Cinq problèmes à partir de documents réels : les horizons d’un sol de forêt et le temps pour le refaire, la nappe de la Crau rechargée par l’irrigation du foin, le projet de mine de lithium d’Échassières dans l’Allier, les boues rouges de l’usine d’alumine de Gardanne, les granulats extraits et recyclés en France.

5 problèmes, du plus simple au plus difficile. Écris tes réponses, puis « Vérifier ».

Résoudre un problème : la méthode

Je lis chaque document : d’où viennent les chiffres (organisme, date), sur quel territoire, en quelle unité.
Je situe la question : formation d’une roche, ressource et minerai, sol, nappe, impacts et solutions.
Je calcule quand il le faut (teneur, durée, bilan, pourcentage), en convertissant d’abord dans la même unité.
Je relie le résultat au cours : vitesse de formation contre vitesse de prélèvement, recharge, renouvelable mais épuisable.
Je conclus avec le vocabulaire exact : plutonique, minerai, teneur, horizon, aquifère, recharge, réhabilitation.

Problème 1 · Combien de temps pour refaire un sol de forêt ?★★★Facile

Document 1 — La formation des sols. « Il faut 200 à plusieurs milliers d’années pour former 1 centimètre de sol » (ADEME, février 2025).

Document 2 — Les horizons d’un sol de forêt (épaisseurs choisies pour l’exercice).

Horizon	Épaisseur
Litière de feuilles mortes	3 cm
Horizon sombre, riche en humus	12 cm
Horizon intermédiaire, avec des racines	35 cm
Roche mère altérée	40 cm

1. Quelle est l’épaisseur du sol au-dessus de la roche mère altérée ? cm
3 + 12 + 35 = 50 cm.
2. D’après le document 1, au mieux, combien de centimètres de sol se forment en 1 000 ans ? cm
Au mieux 1 cm en 200 ans : 1 000 ÷ 200 = 5 cm en mille ans, souvent bien moins.
3. Un engin de chantier décape les 15 premiers centimètres. Quelle part de ces 50 cm enlève-t-il ? %
15 ÷ 50 = 0,3, soit 30 % de l’épaisseur.
4. Au mieux, combien d’années faudrait-il pour reformer ces 15 cm ? ans
Au mieux 1 cm en 200 ans : 15 × 200 = 3 000 ans, bien plus si le sol se forme lentement. L’engin les enlève en quelques heures.

Problème 2 · La nappe de la Crau et le foin★★★Moyen

Document 1 — La nappe. La nappe phréatique de la Crau (Bouches-du-Rhône) s’étend sur 550 km² entre Arles, Salon-de-Provence et Fos-sur-Mer. Elle est contenue dans des cailloutis (galets mêlés de graviers) déposés autrefois par la Durance. Aucune couche imperméable ne la protège en surface. Elle alimente en eau potable 270 000 habitants.

Document 2 — Le foin de Crau. 14 000 ha de prairies sont irrigués pour produire le foin de Crau. Chaque année, 300 millions de m³ d’eau leur sont apportés, dont 200 millions de m³ s’infiltrent dans la nappe. Cette irrigation fournit environ 70 % de la recharge de la nappe.

Document 3 — Un projet de route. Une voie rapide recouvrirait 20 à 30 ha de prairies irriguées. Ces prairies rechargent la nappe de 380 000 à 570 000 m³ d’eau par an, l’équivalent de la consommation d’eau potable de 5 000 à 7 500 habitants.

D’après le cahier d’acteur du Syndicat de gestion de la nappe de la Crau (SYMCRAU), débat public de septembre 2020.

1. Quel pourcentage de l’eau apportée aux prairies s’infiltre dans la nappe ? Arrondis à l’unité : %
200 ÷ 300 ≈ 0,667, soit environ 67 % : les deux tiers.
2. Si l’irrigation fournit 70 % de la recharge, quelle est la recharge totale de la nappe chaque année ? Arrondis à la dizaine : millions de m³
200 ÷ 0,7 ≈ 285,7, soit environ 290 millions de m³.
3. D’après le document 3, combien de m³ d’eau potable un habitant consomme-t-il par an dans ce calcul ? m³
380 000 ÷ 5 000 = 76, et 570 000 ÷ 7 500 = 76 : 76 m³ par habitant et par an.
4. Sous une route, l’eau des prairies ne pourrait plus s’ : la recharge de la nappe diminuerait.
Le bitume est imperméable : l’eau ne peut plus s’infiltrer, elle ruisselle.
5. La route recouvrirait au plus 30 ha. Quelle part des 14 000 ha de prairies irriguées ces 30 ha représentent-ils ? Arrondis au dixième : %
30 ÷ 14 000 ≈ 0,0021, soit environ 0,2 % des prairies : une petite surface, mais jusqu’à 570 000 m³ de recharge en moins chaque année, l’eau potable de 7 500 habitants.

Problème 3 · Du lithium dans un granite de l’Allier★★★Moyen

Document 1 — Le projet. À Échassières (Allier), l’entreprise Imerys exploite une carrière de kaolin, une argile blanche. Sous cette carrière se trouve le granite de Beauvoir ; son lithium est contenu dans un mica riche en lithium, la lépidolite. Le gisement est estimé à environ 117 millions de tonnes de minerai (Imerys, 2023). Le projet de mine souterraine prévoit de produire 34 000 t d’hydroxyde de lithium par an pendant au moins 25 ans : de quoi équiper l’équivalent de 700 000 véhicules électriques par an. Coût annoncé : environ un milliard d’euros.

Document 2 — Les besoins. Selon l’Agence internationale de l’énergie (2021), une voiture électrique demande six fois plus de minerais qu’une voiture à essence.

Document 3 — Le débat public. Du 11 mars au 31 juillet 2024, plus de 3 600 personnes ont participé au débat public sur ce projet. Les craintes portaient sur l’eau des rivières voisines, la biodiversité et la pollution des eaux souterraines.

1. Comme le quartz et le feldspath, la lépidolite est un du granite.
Un minéral : le granite est une roche faite de plusieurs minéraux, dont ici un mica riche en lithium.
2. Quelle masse d’hydroxyde de lithium faut-il par véhicule ? Arrondis au kilogramme : kg
34 000 t = 34 000 000 kg ; 34 000 000 ÷ 700 000 ≈ 48,6, soit environ 49 kg par véhicule.
3. Sur 25 ans, la mine produirait au moins t d’hydroxyde de lithium.
34 000 × 25 = 850 000 t.
4. Comme tout minerai, ce granite s’est formé en millions d’années : c’est une ressource non .
Non renouvelable : une fois extrait, il ne se reformera pas à l’échelle humaine.
5. Les craintes pour l’eau montrent qu’une ressource renouvelable peut aussi s’ si on la prélève ou la pollue trop.
Une nappe ou une rivière se reconstitue, mais elle peut s’épuiser si l’on pompe plus que la recharge.

Problème 4 · Les boues rouges de Gardanne★★★Difficile

Document 1 — L’usine. Ouverte en 1893, l’usine de Gardanne (Bouches-du-Rhône) a transformé pendant plus d’un siècle de la bauxite en alumine, une poudre blanche ; c’est à partir de l’alumine que l’on fabrique l’aluminium. Le traitement laisse des résidus rouges, chargés d’oxydes de fer : les boues rouges. En 2021, le repreneur de l’usine a prévu d’arrêter le traitement de la bauxite.

Document 2 — Cinquante ans de rejets. De 1966 à la fin de 2015, les boues rouges ont été envoyées par une canalisation dans le canyon sous-marin de Cassidaigne, au large de Cassis : près de 30 millions de tonnes ont été rejetées en mer (Parc national des Calanques). Le canyon fait aujourd’hui partie du cœur marin du parc national.

Document 3 — Depuis 2016. Les résidus solides sont filtrés et stockés à terre, sur le site de Mange-Garri (Bouc-Bel-Air) ; seul un effluent liquide est encore rejeté en mer. Une nouvelle étape de traitement, inaugurée en septembre 2020, l’a rendu conforme aux normes.

1. Combien d’années l’usine a-t-elle fonctionné avant le début des rejets en mer ? ans
1966 − 1893 = 73 ans avant le début des rejets en mer.
2. Pendant combien d’années les boues rouges ont-elles été rejetées en mer, de 1966 à la fin de 2015 ? ans
De début 1966 à fin 2015 : 2015 − 1966 + 1 = 50 ans.
3. En moyenne, combien de millions de tonnes de boues rouges ont été rejetées par an ? million de tonnes
30 ÷ 50 = 0,6 million de tonnes par an, soit 600 000 t.
4. Stockées à l’air libre à Mange-Garri, les boues sont lavées par la pluie : l’eau qui s’infiltre pourrait polluer les d’eau souterraine.
Les nappes : l’eau de pluie qui traverse les résidus peut entraîner des polluants jusqu’à elles. Stocker à terre déplace le problème, il ne le fait pas disparaître.
5. Pour produire moins de boues rouges, le levier le plus direct est de l’aluminium au lieu d’en fabriquer à partir de bauxite.
Recycler : pas de bauxite à traiter, donc pas de boues rouges, et bien moins d’énergie dépensée.

Problème 5 · Les granulats : la ressource la plus extraite★★★Difficile

Document 1 — L’extraction en France en 2023. Sur 441 millions de tonnes de minéraux non métalliques extraits, 407 millions de tonnes sont des sables et des graviers. La France compte environ 68 millions d’habitants.

Document 2 — Les granulats en 2022. En France métropolitaine, 357 millions de tonnes de granulats ont été produites, dont 34 millions de tonnes venues du recyclage, surtout des déchets de démolition.

D’après le Service des données et études statistiques (SDES) du ministère de la Transition écologique, décembre 2025.

1. Quelle part des minéraux non métalliques extraits en 2023 sont des sables et graviers ? Arrondis à l’unité : %
407 ÷ 441 ≈ 0,923, soit environ 92 %.
2. Quelle masse de sables et graviers est extraite par habitant et par an ? Arrondis à l’unité : t
407 ÷ 68 ≈ 5,99, soit environ 6 t par habitant et par an.
3. Quelle part des granulats de 2022 venait du recyclage ? Arrondis à l’unité : %
34 ÷ 357 ≈ 0,095, soit environ 10 %.
4. Si cette part montait à 25 %, pour la même production, combien de millions de tonnes de granulats recyclés faudrait-il en plus ? Arrondis à l’unité :
357 × 0,25 = 89,25 ; 89,25 − 34 = 55,25, soit environ 55 millions de tonnes de plus, autant de moins à extraire.
5. Rénover un immeuble au lieu de le démolir et de le reconstruire permet de la consommation de granulats.
Réduire : c’est le premier levier, avant même le recyclage.

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