Utilisation des richesses du sous-sol
Utilisation des richesses du sous-sol :
Depuis les origines de l’homme, celui-ci a appris que le sous-sol de la Terre pouvait lui fournir des substances utiles au bienfait de la vie courante et au développement de la civilisation.
Nous allons explorer ces diverses utilités en les partageant en plusieurs catégories :
• Les roches du sous-sol pouvant être utilisées telles quelles.
• Les roches qui doivent subir des transformations pour être utilisées.
• Les roches qui contiennent des minerais, source de métaux divers.
• Les minéraux du sous-sol susceptibles d’utilisations.
• Quelques cas particuliers.
Utilisation des roches du sous-sol sans transformation complexe:
• C’est d’abord le cas des pierres de construction (granite, calcaire, tuffeau, grès, marbre..). Leur extraction se fait dans des carrières (soit à l’air libre, soit en souterrain).
Elles peuvent être taillées (d’où l’expression pierre de taille) ou sciées avant d’être employées pour leur donner une forme adéquate. On a ainsi bâti des châteaux, des églises, des habitations, des murs...
L'usage de ces pierres de taille s'est réduit avec l'apparition du parpaing, du béton... mais perdure cependant.
• Beaucoup de roches dures (granite, rhyolite...) peuvent être concassés en morceaux plus ou moins gros dont les usages seront variés : graviers, enrochement, empierrement, granulats de béton….
• La plupart de ces pierres aptes à la construction peuvent aussi servir à la réalisation de sculptures. Calcaires, marbre, granite... sont d'usage traditionnel (calvaire, statues, ornementations diverses). D’autres roches sont parfois utilisées (serpentinite…) .
• Le granite, de part sa résistance, est aussi utilisé pour fabriquer les pavés, bordures de trottoir, pierres tombales… Les variétés de cette roche sont très nombreuses, ce qui ajoute encore à son coté esthétique.
• La poterie utilise l’argile du sous-sol pour la réalisation d’objets variés. Les couleurs de l'argile sont variées : grise, verte, bleue, jaunâtre, rouille...
Une cuisson ainsi que l’adjonction d’ingrédients divers sont nécessaires. On prépare ainsi les poteries, tuiles, briques… mais aussi (avec une argile de meilleure qualité : le kaolin), les porcelaines, faïences…
• Dans les pays peu développés, un mélange de paille et d’argile, séché au soleil est souvent utilisé pour l’élaboration des habitations, murets…
• La pierre de Volvic (roche de grande résistance, même aux acides et à la chaleur) sert pour fabriquer des tables de laboratoire, des tables d’orientation émaillées…
• Quelques roches, aptes à se débiter en feuilles plus ou moins épaisses (schistes, ardoises..) permettent de rendre étanche les toitures des bâtiments. Elles peuvent aussi réaliser des dallages.
• Le silex et l’obsidienne, seulement taillés, ou encore polis, ont été utilisés dès la préhistoire par certains peuples pour la fabrication de pointes de flèches, racloirs, haches…
• L’anthracite, la houille (appelé communément charbon), la lignite….sont utilisés comme combustible de chauffage (domestique et industriel).
• Le calcaire bitumineux fournira le bitume.
• L’ocre, récoltée dans certains sites est à la base de l’obtention de pigments, colorants…(ex : grottes de Lascaux...)
Utilisation de roches avec transformations :
On trouve ici beaucoup de produits utiles dans la domaine de la construction.
• Le plâtre est obtenu à partir du gypse.
• Le ciment est préparé à partir d’argile. La composition de base des ciments actuels est un mélange de silicates et d’aluminates de calcium résultant de la combinaison de la chaux (CaO) avec de la silice (SiO2), de l’alumine (Al2O3), et de l’oxyde de fer (Fe2O3). La chaux nécessaire est apportée par des roches calcaires, l’alumine, la silice et l’oxyde de fer par des argiles.
• La chaux est obtenue à partir de calcaires (par calcination du calcaire aux environs de 900 °C).
• Le verre provient de sables de silice (et d’adjuvants divers).
• Le béton se prépare à partir de sables, de graviers et de ciment.
• La vermiculite : silicate d'alumine et de magnésie. C'est une famille de matériaux qui fait partie des phyllosilicates, plus précisément des smectites (ou montmorillonite). La vermiculite expansée est d'origine naturelle, mais elle est produite par chauffage à des températures telles que le matériau ne fond pas mais se dilate. La vermiculite est une sorte de "mica" expansé qui se décompose facilement en feuillets. Plusieurs utilisations sont possibles dont :
- - Substrat pour les terres de culture
- - Matériau d'emballage
- - Isolant de faible densité
Les minerais :
Le fer, le cuivre, le plomb, le zinc, l’aluminium, l'étain, le nickel..… ne se rencontrent pas dans le sous-sol sous forme de métal mais sous forme de composés (sulfures, oxydes, carbonates…) mêlés à des roches, dans des nodules polymétalliques ou contenus dans des filons. Si l’opération s’avère rentable, ces composés, ou minerais, sont extraits dans des mines (souterraines ou à ciel-ouvert et subissent des traitements industriels divers afin d’en obtenir le métal.
• La bauxite permet d’obtenir l’aluminium.
• La galène donnera du plomb.
• La goethite, l'hématite, et la magnétite donneront du fer.
• La sphalérite donnera le zinc.
• La stibine donnera de l’antimoine.
• La garniérite donnera le nickel
• La cassitérite donnera l'étain.
• La wolframite donnera le tungstène.
Certains de ces minerais (et leur transformation) sont connus et utilisés depuis longtemps (dès la préhistoire). On parle ainsi de l’âge du cuivre , de l’âge du fer. On utilisait même les alliages (âge du bronze).
Utilisation des minéraux :
Contenus dans des roches, des filons, des géodes ou des alluvions, certains minéraux ont un intérêt, soit dans l’industrie, soit dans le domaine de la joaillerie.
• l’or : extrait de roches (quartz), mêlé dans d’autres minéraux à l’état de traces (arsénopyrite..), ou contenu dans des alluvions, il est utilisé par la joaillerie, pour les monnaies, les dorures…..
• Les pierres précieuses : rubis, diamant, saphir, émeraude. Ces minéraux doivent être taillés avant d’être utilisé dans la réalisation de bijoux.
• D’autres minéraux ont une utilisation dans ces domaines sans être qualifiés de pierres précieuses. On peut citer : turquoise, opale, malachite, améthyste, topaze, jade, ambre, agate… On peut en faire aussi des objets décoratifs, des bijoux de fantaisie,…
• Certains minéraux ont des utilisations particulières :
- -le rubis dans les lasers.
- -le diamant (en tant que matériau dur) pour des opérations de forage, découpage… bien que de plus en plus remplacé par des diamants artificiels.
- -la barytine pour dans les boues de forage (grâce à sa masse volumique élevée). On l'utilise aussi pour les préparations barytées nécessaires aux radiographie digestives.
- -la barytine pour dans les boues de forage (grâce à sa masse volumique élevée). On l'utilise aussi pour les préparations barytées nécessaires aux radiographie digestives.
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- -le quartz : il est utilisé en horlogerie pour rythmer le temps. Cette division du temps est opérée par un oscillateur à quartz, que fait vibrer l'énergie fournie par une pile. Dans un cristal de quartz, les atomes ne sont pas organisés n'importe comment mais rangés de manière à former des figures géométriques particulières. Du fait de cet agencement particulier, les cristaux de quartz possèdent une propriété intéressante : la piézo-électricité. Si on applique un courant électrique à un cristal de quartz, celui-ci se met à vibrer de façon régulière… D'où l'idée de l'utiliser en horlogerie.
- -le quartz : il est utilisé en horlogerie pour rythmer le temps. Cette division du temps est opérée par un oscillateur à quartz, que fait vibrer l'énergie fournie par une pile. Dans un cristal de quartz, les atomes ne sont pas organisés n'importe comment mais rangés de manière à former des figures géométriques particulières. Du fait de cet agencement particulier, les cristaux de quartz possèdent une propriété intéressante : la piézo-électricité. Si on applique un courant électrique à un cristal de quartz, celui-ci se met à vibrer de façon régulière… D'où l'idée de l'utiliser en horlogerie.
- -l'azurite broyée est à l'origine de la fabrication d'un pigment bleu.
- -l'azurite broyée est à l'origine de la fabrication d'un pigment bleu.
D'autres minéraux par broyage peuvent fournir aussi des pigments : le cinabre donne un pigment rouge, la malachite donne un pigment vert, l'orpiment donne un pigment jaune, le réalgar donne un pigment rouge-orangé... Prendre garde lors de la manipulation : certains de ces minéraux (cinabre, orpiment) sont toxiques.
- -le talc,extrait dans des carrières, a de nombreuses utilisations : en pharmacie, en cosmétique, dans l'agro-alimentaire, en chirurgie, dans l'industrie du caoutchouc, pour les peintures et les céramiques...
- -la fluorine est utilisée comme fondant par les fabricants d'acier (fluidifie la scorie et facilite l'élimination du soufre et du phosphore), dans la fabrication de la fibre de verre et du verre opale et surtout pour la production d'acide fluorhydrique et de produits fluorés dérivés.
L’eau, le pétrole, le gaz naturel :
Ces substances, de grand intérêt, sont aussi contenues dans le sous-sol. Les usages de l’eau, extraite par forages des nappes phréatiques, sont plus que nombreux. Le pétrole, outre sa transformation en essence, diesel…. est aussi à la base de toute une industrie pétrochimique qui nous fournira plastiques, tissus synthétiques, polystyrène…. Quand au gaz naturel, le chauffage des habitations et la cuisson des aliments sont ses usages les plus connus.
