Pechelbronn - Exploitation pédagogique

Pistes pédagogiques. 

Les ressources géologiques de terrain sont pour l'essentiel en sous-sol et n'affleurent que très peu en surface (Fig 1.)

Fig 1. Suintement en surface de pétrole constituant une souille de sanglier en forêt de Haguenau.

Il est par contre possible dans de nombreuses communes aux alentour de repérer dans le paysage des anciens puits de pétrole (pompes à balancier). Le point de départ d'une investigation peut donc correspondre à l'exploitation de cette ressource.
Pour se faire le musée du pétrole est une source de données importante et des applications pédagogiques sont proposées, celles-ci ont été construites en partie avec un professeur de SVT.
Lien vers le site internet du musée du pétrole de Merkwiller Pechelbronn.

1. L’exploitation du gisement de Pechelbronn.

Sur le site se sont succédés, en fonction des époques, différents procédés d'extraction du prétrole.  Récupération de l'huile suintant en surface au XV^ème siècle ; mines et galeries au XVIIIème et XIX ème siècle ; forage et sondage au XIXème et XXème siècle. Une activité minière peu fréquente y a donc été pratiquée. Là aussi des traces d'exploitations en surface sont repérables (voir point numéro 2.).
On peut donc ici observer une industrialisation du secteur pétrolier en lien avec une approche historique.

L'exploitation s'est arrêté en 1970, une discussion de la rentabilité des exploitations est donc une suite logique à l'approche historique. Une comparaison avec les gisements actuellement productifs d’Arabie Saoudite est réalisable, on s'aperçoit d'après les données du musée que le rendement a été de 15%; que la production en Alsace a été de 3 300 000 tonnes de pétrole et qu'il y avait 650 puits en fonctionnement. On se rendra donc rapidement compte des différences d'échelles entre les deux sites.

2. Travail sur carte topographique et carte géologique.

Une activité minière est marquée par la sortie en surface de matériaux du sous sol afin d'y extraire l'objet d'intérêt. Une bonne partie du volume est donc un déchet qui s'accumule généralement à proximité des installation d'extraction. Il s'agit de terrils.
Une activité cartographique est donc envisageable pour prendre en compte la dimension des terrils.
Sur la carte topographie on peut observer l'indication "Anc. mine de prétole" au Sud de Merkwiller, il s'agit du puits II. Une plage blanche figurant au Nord de ce puits est nommée Roettelsberg (il s'agit du terril). Par contre les courbes de niveau n'indiquent pas une anomalie topographique positive comme le suffixe "berg" peut le faire penser (Fig 2.).

Fig. 2. Extrait de la carte topographique du secteur de Merkwiller. (Sources : Géoportail).

Un passage par une observation de photo aérienne permet de se rendre compte d'un relief. De plus, une comparaison des photos prises à des époque différentes montrent une évolution de la couverture végétale à partir d'un terrain nu sur la période 1950-1965, époque qui coïncide avec une activité du site pétrolier. On identifier donc les terrils. (Fig 3.).

Fig. 3. Comparaisons de photos aériennes du Roettelsberg, actuelle à gauche, période 1950-1965 à droite.(Sources : www://remonterletemps.ign.fr).

Afin de compléter l'analyse, la carte géologie présente un figuré spécifique pour cette formation (Fig 4.) et confirme les terrils du point de vu de la composition du matériau.Voici le lien de la notice de la carte géologique associée pour obtenir davantage d'information sur ces terrils.
Enfin les nouvelles technologies de l'étude des sols, le LiDAR permet également une observation de ces reliefs. (Fig 5). 

Fig 4. Extrait de la carte géologique de la région de Merkwiller (Sources : Géoportail).

Fig. 5. Image Lidar de la région de Merkwiller. (Sources : Géoservices IGN)

3. La formation du gisement de pétrole de Merkwiller Pechelbronn.

- Mise en évidence d'une origine organique du pétrole.
Par comparaison de molécules organiques d'origine végétale (chlorophylle, chaîne isoprénoïde) et de molécules issues du pétrole (porphyre, pristane, phytane). On retrouvera dans cette comparaison des structures moléculaires similaires ce qui s'interprète comme une modification des molécules organique au cours du processus de décomposition partielle et de craquage. 

- Mise en évidence de conditions de formation particulières du kérogène.
Le kérogène correspond à de la matière organique partiellement dégradée dite immature qui s'accumule dans un environnement de dépôt. La dégradation des molécules n'étant pas totale, les conditions d'altération des molécules sont particulières. Pour mettre en évidence cela il est possible de réaliser une expérience de pourrissement de fruits (pommes) dans un compartiment sous vide d'air et dans un compartiment oxygéné. On verra que la dégradation en milieu anoxique est moindre que dabns le milieu oxygéné. Par ailleurs des compléments d'informations peuvent être apportés pour approfondir les modifications moléculaires en conditions anoxique ainsi que pour identifier les occurences de telles conditions à la surface du globe.

- Mise en évidence de conditions de pression température nécessaire au craquage du pétrole.
Même si d'un point de vue scientifique il a été démontré que le pétrole issu des roches mères du Lias (Schistes cartons) provient à Pechelbronn d'une zone située plus au Nord, il est possible de montrer que ces schistes se trouvent actuellement dans des conditions favorable à la formation d'huile.
Pour cela une coupe géologique est réalisable en utilisant un log stratigraphique simplifié (fig. 6) qui servira de trame à la consctruction de la coupe correpondante alors à un graphique. Sur le graphique réalisé on pourra alors superposer le graphique de la fenêtre à huile (fig. 7). Dans cette superposition 2 graphiques de fenêtre à huile sont envisageable, celle des livres de sédimentologie et celle qui tient compte de l'anomalie du géotherme dans le fossé Rhénan.

Fig. 6. Log stratigraphique simplifié du fossé Rhénan.

Fig. 7. Fenêtre à huile selon le géotherme normal (30°C/km). 

Pour terminer la séquence de formation d'un gisement pétrolier on sait que le pétrole est un fluide qui est produit dans la roche mère, puis migre et s'accumule dans une roche réservoir dont le toit est imperméable (roche couverture). Une modélisation d'un puits de pétrole est possible en utilisant du matériel de laboratoire. Nous vous référons aux explications de nos collègues du lycée Henner à Altkirch ayant  travaillé sur ce sujet via ce lien: Modélisation d'un piège à pétrole.

4. Les ressources pétrolières dans le monde.

Une généralisation mondiale des gisements pétroliers est une suite logique à l'exemple alsacien et permet des transversalités avec d'autres disciplines comme par exemple les SES ou l'HGGSp. On peut par exemple localiser sur une carte mondiale les principaux gisements de pétrole actuels. Envisager quels sont les sites mondiaux suspectés d’être les gisements de pétrole de demain et indiquer les autres sources comme les schistes bitumineux. De plus des estimations peuvent être calculés afin de déterminer le nombre d’années de réserves.
C'est également le moment de discuter de la transition énergétique et des modèles de sociétés.