Combustibles fossiles

Combustibles fossiles et quelques autres dérivés organiques

Combustible fossile (n. m.) ; en anglais fossil fuel : Toute roche ou composant de roche, solide, liquide ou gazeux, dont la combustion est susceptible de fournir de l'énergie…

Charbon (n. m.) du latin carbo, même signification ; en anglais coal : Terme générique désignant, au sens large, une roche sédimentaire stratifiée, pouvant servir de combustible. De couleur foncée, généralement noire, organogène, formée en majorité de débris végétaux ayant subi une évolution complexe dite carbonisation, ou carbonification, avec enrichissement en carbone, deshydratation et appauvrissement en matières volatiles (pertes en hydrogène etoxygène, en fonction de l'augmentation des conditions TP (température et pression) par suite d'un enfouissement sous d'autres roches sédimentaire, ou d'un métamorphisme.
Les classifications des charbons sont variées, elles sont basées sur :

• la composition chimique ;
• l'aspect et la nature des débris végétaux ;
• les utilisations pratiques.
  

Les principales catégories sont rangées ici dans un ordre d'évolution croissante :

• Tourbe (n. f.) : 55 % de carbone, combustible médiocre, connu uniquement en dépôts actuels, principalement formée de mousses.
• Lignite (n. m.) : 70 à 75 % de carbone, en gisements d'âge Secondaire ou Tertiaire, formé de débris ligneux (= de bois) bien reconnaissables ;
  • le jais, ou jayet est un lignite noir et brillant, on en faisait des bijoux de deuil…
• Charbon, proprement dit (n. m.), ou houille s.l. (n. f.) : 85 % de carbone, noir, mat ou brillant, tache les doigts, distillant à partir de 960° C :
  • le Charbon gras contient 20 à 33 % de matières volatiles ;
  • le Charbon demi-gras contient 12 à 20 % de matières volatiles ;
  • le Charbon maigre contient 8 à 12 % de matières volatiles ;
  • la houille s. str. contient 5 % de matières volatiles. Elle est parfois nommée à tord charbon bitumineux pour sa richesse en goudrons, mais les goudrons ne sont pas des bitumes !
• Anthracite : 92 à 95 % de matières volatiles et de 0 à 8 % de matières volatiles, noir et brillant, ne tache pas les doigts.
• Graphite : stade ultime de l'évolution, il est dû au métamorphisme et est formé de carbone pur.

Un dépôt de charbon est formé de lits plus ou moins minces (< 1 cm) ou de couches plus ou moins épaisses (jusqu'à plusieurs mètres selon les bassins). Ces lits présentent des aspects variés dont on a distingué les composants :

• Fusain, noir, laissant une trace brune, éclat soyeux, débris de bois à structure conservée.
• Durain, noir, mat, les débris de bois, en partie par aplatissement, ont perdu leurs structure originelle.
• Clairain, noir, en minces bandes brillantes ou mates, riche en spores, en débris de cuticules et de feuilles, dans un ciment amorphe (vitrinite) ; le clairain est le constituant le plus fréquent.
  • Vitrinite : gel de matières organiques, de teinte grise au microscope en lumière réfléchie.
• Vitrain, noir et brillant, tachant peu, ciment abondant, chargé en débris très fins.

La plupart des charbons datent du Paléozoïque supérieur, ils ont donné son nom au Carbonifère (ou Houiller, alors que le Permo-Carbonifère est dit, également, Anthracolithique). Les charbons se sont formés soit :

• par accumulation sur place (charbons autochtones) des débris d'une forêt marécageuse dont des racines (Stigmaria) peuvent être retrouvées en place ; ou
• par apport brutal et sédimentation (charbons allochtones) de débris végétaux de toutes tailles.
  

Les bassins d'accumulation dans lesquels se sont formés les dépôts houillers, étaient :

• soit lacustres, bassins limniques, à l'exemple des bassins houillers du Massif-Central ;
• soit côtiers et lagunaires, bassins paraliques, à l'exemple des bassins houillers du Nord de la France - Sud de la Belgique - etc.
  

Ces bassins montrent le plus souvent des cyclothèmes ;

• • les cyclothèmes, sont des répétitions de séquences, alternant épisodes transgressifs et épisodes régressifs, liés au dépôt d'alluvions sur lesquels la forêt se réinstalle. On interprète cette rythmicité comme étant le résultat de l'enfoncement (subsidence) du substratum, par saccades de quelques mètres chacunes…

Certains charbon ne contiennent que peu ou pas de débris de bois ou de feuilles, ils proviennent de l'accumulation, suivie de la décomposition, de :

• spores végétales : charbon de spores, cannel-coal ; ou d'
• algues vertes lacustres : charbon d'algues, boghead, brun-noir, brillant, à cassure conchoïdale.

La nomenclature pétrographique moderne, d'une grande complexitée, se base sur la nature des éléments microscopiques, que sont les macéraux.

• Les macéraux sont subdivisés en de nombreux groupes en fonction de :
  • leur pouvoir réflecteur : teintes blanches, grises ou noires, en lumière réfléchie ; ou du fait que :
  • l'on y reconnaisse encore les structures cellulaires végétales, ou que :
  • l'on n'y reconnaisse plus les structures cellulaires végétales.

Pétrole (n. m.) du grec petrelaion, huile de pierre ; en anglais petroleum : Ensemble d'hydrocarbures (de hydro, préfixe tiré du grec hudôr,eau et de carbure ; en anglais hydrocarbon) comprenant :

• carbures saturés, dits carbures paraffiniques, formule : C_n H_{2n +2'} avec n variant de 5 à 15, pour n>5 : gaz, et n >15 : bitumes pâteux ;
• hydrocarbures cycliques, dits naphténiques, formule : C_n H_{2n +3}.
• hydrocarbures, dits aromatiques, beaucoup plus rares, formule : C_n H_{2n -6}.

La genèse de tels corps réclame une accumulation de matière organique, planctonique surtout, ainsi que des conditions réductrices qui empêchent la destruction par oxydation. Ces conditions sont réunies dans les milieux euxiniques, que ce soit dans des bassins où des évaporites pourront se former par la suite, ou dans des mers ouvertes si la sédimentation y est argileuse.

La transformation de ces matières organique débute avec la diagenèse, elle donnera, tout d'abord, des boues sapropéliques, puis elle se poursuivra par de complexes réactions physico-chimiques liées à l'augmentation des conditions TP (température pression) lors de l'enfouissement…

Les huiles ainsi formées, peuvent :

• rester dans la roche mère, ou,
• quitter la roche mère, du fait de leur faible densité, et
• migrer.
  

Ces huiles ne seront conservées que si elles se retrouvent piégées dans une roche réservoir, ou roche magasin :

• roche réservoir, ou roche magasin : Roche convenablement poreuse (sable, calcaire, dolomie) surmontée d'un toit imperméable (par exemple : argile, série évaporitique, etc.) ;
  

dans des sructures pièges variées :

• grande voûte anticlinale,
• biseau sous discordance,
• certaines structures faillées,
• certaines structures diapiriques,
• dispositifs lenticulaires,
• etc.

Synonymes de pétrole : pétrole brut, huile naturelle ; synonymes locaux ou vieillis :Huile de roche, Huile de Gabian, Huile de Pechelbronn, etc.

Pétrolifère (adj.) ; en anglais petroliferous

Gaz de pétrole (g.n. m.) en anglais natural gaz : On regroupe sous ce terme les hydrocarcures d'hydrogène de formule : C_n H_2n+2 avec n allant de 1 à 4 dans la série méthane, éthane, propane, butane. On les trouve, dans les gisements, sous forme gazeuse (méthane, éthane), ou liquide (propane, butane), ils y existent seuls, ou ils y accompagnent les pétroles.
Synonyme : gaz naturel.

Bitume (n. m.) du latin bitumen en anglais bitumen : Synonyme ancien de l'asphalte naturel (voir ci-dessous).

Bitumeux, bitumeuse (adj.)

Bitumineux, bitumineuse (adj.) ; en anglais bituminous

Bitume (n. m.) du latin bitumen en anglais bitumen : Les chimistes regroupent sous ce terme les produits naturels - dérivés de la matière organique - hydrocarbonés (voir hydrogène et carbone) ; les distinctions sont basées sur :

• les compositions chimiques,
• les soulubilités dans tel solvant ou tel autre,
• les réactions en fluorescence;
• etc.
  

elles permettent de distinguer deux grands groupes :

• Naphtabitumes : mélanges d'hydrocarbures (corps gazeux, liquides ou solides dont les molécules ne comportent que C (carbone) et H hydrogène) et de corps voisins avec S (soufre), O (oxygène), N (azote). Les naphtabitumes comprennent particulièrement :
  • Gaz naturels de pétrole (voir ci-dessus)
  • Pétrole (huile brute) (voir ci-avant)
  • Asphaltes naturels
    • Asphalte (n. m.) du grec asphaltos, bitume ; en anglais asphalt, pitch : Produit naturel dérivé de la matière organique, noir, très visqueux ou solide. Rarement à l'état libre, on trouve plus souvent l'asphalte en imprégations de calcaires ou de grès
    • Asphaltique (adj.) ; en anglais asphaltic.
    • Asphaltifère (adj.)
• Kérabitumes (n. m.) du grec keras, keratos, corne, et bitume ; en anglais kerabitumen : Bitumes insolubles dans le chloroforme ; avec C, H, O, et un peu de S et N, insolubles dans le chloroforme, les kérabitumes comprennent :
  • matière organique des vases
  • matière organique des roches mères de pétrole
  • matière organique disséminée dans des grès, calcaires, schistes (par exemple : ampélites).
    

Ces roches bitumineuses, qu'il convient de nommer, en l'absence d'analyse précise, roches asphaltiques, sont noires, leur toucher est gras, leur odeur souvent fétide.

• • Ampélite (n.f.) du grec ampelos, vigne ; en anglais ampelite / Roche schisteuse, noirâtre, qui dérive d'argiles riches en matières organiques (charbonneuses, bitumineuses) ainsi qu'en pyrite. Son nom provient de son ancienne utilisation dans l'amendement des vignes.
    

Synonyme : schiste ampélitique
Ampélitique, Ampéliteux, Ampéliteuse (adj.) :

• • Kérogène (n. m.) en anglais kerogen : constituant organique d'une roche sédimentaire qui, contrairement aux hydrocarbures, est insoluble dans les solvants organiques usuels. Dans la Drôme provençale, certains, en périodes de pénuries, ont exploité les bancs de kérogène pour se chauffer ; si les résultats thermiques obtenus n'étaient pas à la hauteur des espérance, les fumées rejetées et leur odeur, ont laissé des souvenirs inestompables…
  • Schiste bitumineux (g.n. m.) en anglais bituminous shales : Ce terme général regroupe des roches argileuses et litées plus ou moins calcareuses, qui contiennnent des proportions de kérabitumes suffisamment importantes por être susceptibles d'être exploitées par pyrolyse. Cette pyrolyse s'effectue aux environs de 500° C sur des roches contenant au moins 8 à 10 % de kérabitume, ce qui donnera de 40 à 45 litres d'huile (dite huile de schiste) par tonne de roche.

Goudron (n. m.) : Ce n'est pas un produit naturel, mais une émulsion épaisse et noirâtre produite par la pyrogénisation de la houille ou du bois, ainsi que de la distillation du pétrole brut, etc.

(page en cours de rédaction : à suivre !)